구리 반사 전기로 정련 기술의 원리 분석

이 반응의 평형 상수는 다음과 같습니다.
구리 액체의 주체는 금속 구리이며 농도가 높습니다. 상대적으로 낮은 불순물 질량으로 인해 Cu2O에 의해 불순물이 산화되더라도 [Cu]는 기본적으로 변하지 않은(즉, 일정하게) 남아 있다고 볼 수 있다. 동시에 불순물 산화물(MeO)은 구리액에 대한 용해도가 매우 작기 때문에 빠르게 포화상태에 도달할 수 있으므로 대부분의 경우 온도가 일정할 때 [MeO]는 일정한 값으로 볼 수 있다. 이므로 반응의 평형 상수는 다음 공식으로 나타낼 수 있습니다. K '=[Cu2O] [Me]
주석. 청동 재료를 가공할 때 재료의 주석 함량이 높고 주석과 구리는 액체 상태일 때 상호 용해됩니다. 주석은 반사로에서 산화되어 산화주석(SnO)과 이산화주석(SnO2)을 형성합니다. SnO는 약알칼리성이며 SiO2와 함께 슬래그를 형성할 수 있으며 부분적으로 휘발될 수도 있습니다. SnO2는 약산성이며 구리 액체에 용해됩니다. 이때 알카리성 용제(소다 또는 석회석)를 첨가하여 슬래그를 만들어야 하는데 관상로는 동액에 녹지 않는 주석산나트륨(Na2O·SnO2)이나 주석산칼슘(CaO·SnO2)을 생성한다. 실제로 30% 산화칼슘과 7{{10}}% 탄산나트륨으로 구성된 혼합 플럭스를 추가하면 구리의 주석 함량을 0.029%에서 0.002%로 줄일 수 있습니다. Fe2O3와 50% SiO2로 구성된 혼합 플럭스를 사용하면 주석 함량을 0.005%로 빠르게 줄이고 일부 납을 제거할 수 있습니다.
비소. 에서? Cu 상태 다이어그램은 비소와 구리가 액체 상태에서 상호 용해됨을 보여줍니다. 산화하는 동안 비소는 휘발성 As2O3로 산화될 수 있으며 이는 용광로 가스와 함께 배출됩니다. 그러나 소량의 비소도 As2O5로 산화되어 구리 액체에 용해되는 비산동(Cu2O·XAs2O5)을 생성할 수 있습니다. 구리 액체에 니켈이 존재하면 비소도 구리 및 니켈과 함께 니켈 마이카를 형성할 수 있어 비소 제거의 어려움이 증가합니다.
안티몬. 안티몬과 구리는 액체 상태에서 무한히 섞일 수 있으며 구리와 안티몬도 Cu3Sb와 Cu3Sb2를 생성할 수 있습니다. 비소와 마찬가지로 안티몬도 산화 중에 휘발성 Sb2O3를 생성하고 구리 액체에 용해되는 Cu2O·Sb2O3 및 Cu2O·Sb2O5도 생성할 수 있습니다. 따라서 As 및 Sb 함량이 높은 구리 불순물을 처리할 때 산화 및 환원 공정을 여러 번 반복해야 비휘발성 As2O5 및 Sb2O5가 휘발성 As2O3 및 Sb2O3로 환원되고 비휘발성 As 및 Sb가 처리됩니다. 알칼리성 플럭스와 함께.
금과은. 금과 은은 양극 구리가 완전히 농축되어 전해 정련 중에 양극 슬라임에 들어가며 추가 처리를 통해 회수할 수 있습니다.
모든 불순물이 제거된 후 산화 기간이 종료되고 공정이 환원 기간으로 전환됩니다. 환원의 효과는 산화된 산화구리를 금속구리로 환원시키고 구리액에 용해된 가스를 제거하는 것이다. 산화가 끝났을 때 상자 용광로와 구리 액체에는 여전히 약 8%의 Cu2O가 있습니다. 구리의 과도한 산소는 구리를 부서지기 쉽게 만들고 연성 및 전도성을 감소시키므로 감소가 필요합니다. 환원기간 동안 중유, 벌목 등을 사용할 때 일어나는 주요 화학반응은 다음과 같다. 6Cu2O + 2C2Hm=12Cu + 2Co + mH2 + 2CO2
NH3로 환원되면 다음 반응이 발생합니다. Cu2O + 2NH36Cu + N2 + 3H2O
천연 가스를 환원제로 사용하는 경우 천연 가스에 대해 소위 "개질"을 수행해야 합니다. 그렇지 않으면 천연 가스의 성분 메탄 CH4가 1000도에서 분해되어 다량의 H2를 생성합니다. 환원을 강화할 수 있지만 구리에 의한 수소 흡착도 증가시킵니다.
특정 온도(여기서 K는 상수)에서 구리 액체의 불순물 함량은 Cu2O 함량에 반비례합니다. [Cu2O]가 클수록 [Me]가 작아 구리 액체에 남아있는 산화되지 않은 불순물이 적고 정제 작업이 더 완료되었음을 나타냅니다. 실습에 따르면 구리 액체에서 불순물을 신속하고 철저하게 제거하려면 산화 공정을 강화하기 위한 노력을 기울여야 하며 전기로는 구리 액체의 Cu2O 농도를 포화 상태에 도달시켜야 합니다.
구리 액체에서 Cu2O의 용해도는 온도가 증가함에 따라 증가합니다.
온도도 1100115012001250
용해도 퍼센트 58.312.413.1
Cu2O의 용해도가 이 온도에서 용해도를 초과하면 용융물이 두 층으로 나뉩니다. 하층은 Cu2O로 포화된 구리 액체이고, 상층은 구리로 포화된 Cu2O 상이다. 이 관계는 Cu ¥ O 시스템 상 다이어그램에서 명확하게 볼 수 있습니다. 구리 액체의 용해도는 거의 증가하지 않으며 용융물은 층을 형성하여 약간의 Cu2O가 슬래그 층으로 유입됩니다. 또한 과도한 산화는 환원 과정을 증가시키고 더 많은 환원제를 소비합니다. 따라서 동액의 과도한 산화를 방지하기 위하여 관형 전기로는 1150~1170도를 유지하는 산화주기를 필요로 한다.
잡동을 처리하기 위해 1단계 공정을 사용할 때 일반적으로 고정식 반사로에서 이루어지므로 사실상 반사로에서 제련뿐만 아니라 정련도 된다.
스크랩 구리 반사로의 정제 원리는 본질적으로 광석 구리 열정련과 동일합니다. 그러나 2차 조동의 불순물 함량이 높기 때문에(때때로 최대 4%) 작업은 고유한 특성을 갖습니다. 스크랩 구리가 반사로에서 처리되면 전체 정련 공정에는 용해, 산화, 재활용, 슬래그 제거, 주조 및 기타 작업이 포함됩니다. 전체 과제의 핵심은 산화와 환원입니다. 다음은 주로 산화 및 환원에 대해 자세히 설명합니다.
산화구리 정제의 기본 원리는 구리에 존재하는 대부분의 불순물이 산소에 대한 구리보다 산소에 대한 친화력이 더 크고 대부분의 불순물의 산화물은 구리 액체에서 더 낮은 용해도를 갖는다는 것입니다. 따라서 용탕에 공기를 불어넣으면 불순물이 우선적으로 산화 제거된다. 그러나 구리는 전기로 용탕에서 절대 다수를 차지하며 불순물 질량은 매우 적습니다. 따라서 산화하는 동안 구리가 가장 먼저 산화됩니다.
4Cu + O2=2Cu2O
생성된 Cu2O는 즉시 동액에 용해되어 동액 중의 불순물과 반응하여 불순물을 산화시킨다.
공식 [Cu2O] + [Me]=2 [Cu] + (MeO)에서 []는 구리 액체의 물질 농도를 나타냅니다. ()는 슬래그 단계의 물질 농도를 나타냅니다. Me는 불순물 금속이다.
산화 정제 공정 중 주요 불순물의 거동은 다음과 같이 요약됩니다.
철. 산소에 대한 철의 친화력은 산소에 대한 구리의 친화력보다 훨씬 크기 때문에 철은 슬래그에 의해 쉽게 산화되고 제거됩니다. 철 산화 반응은 다음 방정식에 따라 수행됩니다. Cu2O + Fe=2Cu + FeO
열역학적 추정에 따르면 철은 정련 과정에서 최대 100,000개의 부품을 제거할 수 있습니다.
니켈. 니켈은 제거하기 어려운 불순물입니다. 니켈과 구리는 일련의 고용체를 형성할 수 있습니다. 니켈은 용융기 및 산화기 모두에서 산화되지만 느리고 불완전하며 산화기 동안 생성된 NiO가 구리액과 슬래그 사이에 분포한다. 슬래그에 용해된 NiO는 구리 액체에는 불용성이지만 슬래그상에는 용해되는 NiO·Fe2O3를 생성할 수 있습니다. 이 니켈 부분은 제거할 수 있습니다. 상자 용광로의 열역학적 계산에 따르면 구리 액체에 16%의 니켈이 포함되어 있을 때 니켈을 0.25%까지 제거할 수 있습니다.
구리 액체에 니켈과 비소 및 안티몬이 모두 포함되어 있으면 니켈 제거가 훨씬 더 어렵습니다. 구리 액체에 용해된 NiO는 Cu, As 또는 Sb와 함께 구리 액체에 용해되는 니켈 운모(6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 또는 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3)를 형성할 수 있기 때문입니다. 니켈을 제거하기 위해 알칼리성 플럭스만 첨가하여 니켈 운모를 분해한다.
아연. 아연과 구리는 액체 상태에서 완전히 섞일 수 있으며 끓는점은 906도입니다. 정제하는 동안 대부분의 아연은 용융 단계에서 금속 형태로 증발한 다음 로 가스의 산소에 의해 산화되어 ZnO를 형성하고 로 가스와 함께 배출되어 집진 시스템에 수집됩니다. 나머지 아연은 산화 초기에 ZnO로 산화되어 규산아연(2ZnO·SiO2)과 아연 페라이트(ZnO·Fe2O3)를 형성하여 슬래그에 들어간다. 아연 함량이 높은 불순동 재료(예: 황색 불순동)를 정련할 때 아연의 휘발을 촉진하기 위해 용융 및 산화 기간 동안 로 온도를 증가시키고(보통 1300~1350도를 유지함), 아연 증발 과정을 방해하는 산화아연 크러스트의 형성을 피하기 위해 목탄 또는 무황 코크스 입자 층이 용융물 표면에 덮여 산화아연을 금속 아연으로 환원시키고 휘발합니다.
선두. 고체 납은 구리에 녹지 않으며 액체 상태에서는 거의 용해되지 않습니다. 그러나 산화기에는 납이 산화납으로 산화되면 밀도(9.2)가 구리(8.9)보다 높아 로 바닥에 침전된다. 따라서 로 바닥이 산성이면 PbO가 로 건축 자재의 SiO2와 반응하여 밀도가 낮은 규산납(XPbO·YSiO)을 생성합니다. 따라서 녹은 웅덩이의 표면까지 떠오르고 제거됩니다. 로 바닥이 알칼리성 내화물로 만들어지면 납을 제거하기 어렵습니다. 이 때 석영 플럭스가 용융물에 불어 넣어 공기 흐름을 증가시키고 높은 용광로 온도(약 1250도)를 유지하여 PbO와 SiO2가 반응하여 규산납을 생성할 수 있도록 해야 합니다. 납을 제거하기 위해 석영 슬래그를 사용하는 방법은 시간이 오래 걸리고 동 슬래그의 손실이 크다. 납 제거 효과를 높이고 이 방법의 단점을 극복하기 위해 인산 구리를 첨가하여 인산염 형태의 납을 제거할 수 있습니다. 산화붕소는 붕산납 형태의 납을 제거하기 위한 플럭스로도 사용할 수 있습니다.

위 내용은 Superb heater Company, super heater에서 정리한 내용입니다. 주로 전문 생산 : 산업용 가열 요소, 온도 측정 요소, 생산 장비, 액세서리 및 관형 히터, 관형 히터, 벨트 히터, 세라믹 히터, 실리콘 고무 히터, 열전대 등과 같은 원자재

협력을 논의하기 위해 글로벌 산업 파트너를 환영합니다!