§ 28. Огневой способ рафинирования меди

Огневой способ рафинирования меди применяют в тех случаях, когда черновая медь содержит ничтожнее количество благородных металлов (золота, серебра), извлечение которых при электролизе не оправдывает расходов. Кроме того, огневое рафинирование применяют в тех случаях, когда техническая медь с содержанием 99,5—99,7% удовлетворяет техни­ческим требованиям, например для приготовления медных сплавов (латуней и бронз). В настоящее время 95% всей вырабатываемой меди подвер­гают электролитическому рафинированию после огневого рафинирования.

Процесс огневого рафинирования ведут в пламенных отражательных печах емкостью до 250 т.

Черновую медь загружают в печь и расплавляют. Когда черновая медь полностью расплавится, примеси искусственно окисляют продуванием через расплавленный металл воздуха под давлением 1,5—2 am. Для вду­вания воздуха в металл вводят металлические газовые трубы диаметром 19 мм. Воздух окисляет примеси в соответствии с их тепловыми эффек­тами в следующем порядке: Al, Si, Mn, Zn, Sn, Fe, Ni, As, Sb, Pb, Bi, Cu.

Одна часть окисленных примесей переходит в шлак (Fe₂0₃; A1₂0₃; Si0₉), другая возгоняется и удаляется с печными газами (PbO, ZnO и др.). Благородные металлы при огневом рафинировании остаются полностью в металле. Наряду с окислением примесей окисляется также и медь:

4Си + 0₂ 2Си₂0.

Затем начинается восстановление меди и удаление сернистых газов. Для этого металл перемешивают деревянными сосновыми и березовыми бревнами диаметром 250—350 мм, длиной 7—10 м. Эта операция назы­вается дразнением меди. При дразнений медь восстанавливается:

Cu₂0 + С 2Cu + СО.

Сu₂О + СО 2Сu + С0₂.

Медь восстанавливают до тех пор, пока проба, взятая из печи, не будет обладать заданными свойствами пластичности и ковкости. Готовую медь разливают на слитки или анодные плиты для электролизного рафини­рования.

§ 29. Электролитическое рафинирование меди

Медь подвергают электролитическому рафинированию при использо­вании ее в электротехнической промышленности или в случае, если она после теплового рафинирования содержит большое количество благород­ных металлов (золото, серебро, платина и элементы платиновой группы).

Для электролиза применяют электролизные ванны (фиг. 31), корпус / которых выполнен из дерева или бетона; внутри ванну выкладывают листо­вым свинцом 2 толщиной 3—4 мм или пластмассами.

Размеры ванны различные: ширина 1,2 ж, глубина 1 м и длина 2,5— 3 м. Накапливающиеся примеси в осадке, называемые шламом, спускают через отверстие 4 в дне ванны. Ванны устанавливают на стеклянные изоляторы 3. Шины, подводящие ток, располагают по бокам ванны на просмоленных досках и изолируют резиновыми прокладками. В ванну нали­вают водный раствор 10—16%-ного CuS0₄ (медного купороса) и добавляют 10—16%-ной серной кислоты; этот раствор 8 является электроли­том. В электролитную ванну опускают аноды из меди, содержащей при­меси, и катоды — чистые тонкие листы электролитной меди толщиной 0,5—0,7 мм; первые соединяют с положительным полюсом, вторые — с отрицательным.

Через 20—30 дней остаток анодов извлекают из ванны и передают на переплавку. Число анодов, размещенных в одной ванне, составляет 20—40 (фиг. 31).

Катоды 6 изготовляют электролитическим способом, путем осаждения меди на специальных матричных листах, Число катодов на единицу больше числа анодов. Катоды вынимают через 10—12 дней. За это время вес каждого из них достигает 60—90 кг. Их промывают, проверяют на содер­жание меди и сдают на склад.

При пропускании тока через ванну в ней происходят электрохимиче­ские процессы. В растворе сернокислая медь диссоциирована на положительные ионы Си (катионы) и отрицательные S0₄ (анионы). Катионы, присоединяя по два электрона, разряжаются на катоде, и медь осаждается в виде металла: Сu + 2е Сu. Под влиянием электрического тока эквивалентное количество меди на аноде теряет электроны: Сu — 2е Си и

переходит в раствор. Электролизом получают чистую медь с содержа­нием 99,95%.

Примеси', находя­щиеся в аноде, частью растворяются, частью переходят в шлам.

Расход электроэнер­гии на 1 т катодной меди составляет 250—300 квт-ч.

Фиг. 31. Ванна для электролизного рафинирования меди:

/ —деревянный корпус ванны; 2 — листовой свинец; 3 — изолятор;

4 — отверстие для слива осадка (шлама); 6 — анод; в — катод; 7 — оса- Шлам образующийся при электролизе меди используют для дальнейшей обработки. При чистых анодах (99,3—99,5% Си) количество шлама 7 не превышает 0,5% веса меди. При высоком содержании благородных металлов коли­чество шлама составляет до 1%. Примерный состав шлама: 18% Си; 35% Ag; 0,64% Аи; 0,7% РЬ; 3,5% Sb; 3% As; 0.7% Se; 0,9% Fe. Спе­циальными методами обработки шлам разделяют на составные части.

Электролитную катодную медь для переработки в проволоку, листы, трубы и другие материалы переплавляют в плавильных печах и разли­вают в слитки. При изготовлении сплавов меди катодные листы режут на части и переплавляют с добавками.

Металлургические заводы выпускают согласно ГОСТ пять марок меди — с содержанием меди от 99,00 до 99,95%.