2. От каких технологических факторов зависит величина падения напряжения на ванне при электролитическом рафинировании меди и как они влияют на показатели процесса?

От состава электролита (от содержания Н₂SO₄ и разных примесей в электролите). Чем < содержание Н₂SO₄ тем выше сопротивление, чем выше температура.

Влияние на показатели процесса:

Поскольку от напряжения на ванне зависит расход электроэнергии на электролиз, необходимо принимать меры к уменьшению фактического напряжения на ванне как за счёт уменьшения сопротивления электролита (добавить Н₂SO₄ и очистка электролита от примесей) и снижения концентрационной поляризации, так и за счёт уменьшения сопротивления токоподводящей системы (токоподводящие шины должны быть из материала с меньшим сопротивлением). Электропроводность электролита может быть дополнительно повышена (сопротивление снижено) за счёт увеличения подвижности ионов путём его нагревания.

Билет 20

1. Какой сост шлака вы рекомендовали бы при плавке в отраж печи сырого концентрата с возвратом в нее конвертерного шлака если исх концентрат имеет след состава, %: 30 Cu, 25 FeO, 20 s, 25 SiO2

Т.К. в концентрате имеется только FeO в результате плавки такого концентрата получим белый матт и отвальный шлак с содержанием, %: 48,8 FeO, 48,8 SiO₂, 2,4 Cu.

Расчеты: Извлечение Cu в штейн = 95-98 %. Берем 96%. => 1,2 кг Cu в шлаке

Весь FeO (25 кг) и SiO2 (25 кг) переходят в шлак. Масса шлака = 51,2 кг. Содержание FeO = SiO2 = 25/51,2*100% = 48,8 % в шлаке. Содержание Cu = 1,2/51,2*100% = 2,4% в шлаке.

2. Катодная плотность тока и её влияние на скорость процесса электролитического рафинирования меди, качество катодных осадков, расход электроэнергии и концентрационную поляризацию.

Величина плотности тока при которой проводят процесс электролитического рафинирования определяет все его основные технико-экономические показатели. Она выражается в амперах на единицу поверхности электрода (D=I/S). С увеличением плотности тока увеличивается скорость процесса электролиза (растет производительность), уменьшаются число потребных ванн и затраты на капитальное строительство и рабочую силу, но возрастают затраты на электроэнергию. Катодный осадок при повышении плотности тока получается мелкокристаллическим, так как увеличивается величина концентрационной поляризации. Чтобы получить качественные катодные осадки, электролиз в матричных ваннах ведут при пониженной плотности тока (не более 220-230 А/м²)

Билет 21

1. Для осмотра отражательной печи, перерабатывающей на штейн сырую сульфидную медную шихту, 7-8 раз за смену (продолжительность смены 8 часов) на 5 мин откл отопит горелки. Как эти мероприятия скажутся на показателях плавки. Ответ подтвердить расчётом.

Возможно: - образование гарнисажа (образование корки шлака)

-из за понижения температуры уменьшается полнота прохождения реакции разложения магнетита, что способствует увеличению потерь меди со шлаком.

- разубоживание газов (обеднение газов на содержание SO2 что увеличивает затраты на их переработку)

-теплосмены => уменьшается срок службы футеровки

- потери тепла из за остывания шлака (формула Q=k[(T1/100)^4 – (T2/100)^4]*Ft

Q- кол-во тепла воспринимаего поверхностью нагреваемого тела

T1, T2- абсолютные т-ры нагревающего и нагреваемого тала

k- коэффициент лучеиспускания

F- поверхность нагрева

t-время нагрева

2. из одной электролитной ванны блока при рафинировании меди были извлечены 5 катодов из 30. при этом ванна продолжала работать с меньшим числом катодов. Какие изменения в работе электролитной ванны это вызовет?

Уменьшается сопротивление => увелич выход по току, увелич расход электроэнергии. Если не вводить в электролит электропроводящих добавок (Н⁺, Na⁺, Li⁺), то удаление 5 катодов ведет к увелич расходу электро энергии, т.к. накопление Cu в электролите приводит к увелич сопротивления.

Катодная плотность тока увелич => увелич потери благ металлов за счет большего взмучивания шлама и захвата его растущим катодным осадком.

Катодный осадок будет получаться мелкокристаллический, следовательно больше примесей и больше возможность осаждения др металлов на катоде.

Билет 22

1. Как и почему отличается содержание магнетита и меди в отвальном шлаке при плавке на штейн в руднотермической и отражательной печах необожженного сульфидного сырья одного и того же хим состава?

Fe3O4+ FeS +SiO2=(2FeO)*SiO2 + SO2

10Fe2O3 +FeS = 7 Fe3O4 +SO2

Условия протекания этих реакций при электроплавке благоприятней чем при отражателоьной плавке из-за более высоких температур особенно в приэлектродном пространстве , а так же вследстивии тепловой циркуляции шлака. Поэтому разложение магнетита сдесь происходит полнее. Этому также способствует взаимодествие шлака с графитом электродов. Восстановление магнетита благоприятно сказывается на снижение потерь металлов со шлаками.

2. Почему при совместном присутствии мышьяка сурьмы и никеля их удаление при огневом рафинировании меди становится затруднительным? Какие технологические приёмы вы можете предложить для наиболее полного удаления из меди этих примесей?

Нелетучие оксиды мышьяка и сурьмы растворяются в черновой меди (большая часть летучих низших оксидов этих Эл-тов испаряется)

Можно:

-чередование окисления и восстановления(малая производительность)

-управление парциальным давлением кислорода(упругость диссоциации As2O3<парц давления кислорода< упругость диссоциации As2O5)

-продувать ванну меди нейтральным газом или газовой смесью с равновесным давлением кислорода

- связать их 5 валентные оксиды в нерастворимые в меди арсенаты и антимонаты путём добавления извести или соды (операция сложна, связана с большим распылением флюсов, испарением солей Na и разъедания ОУ)

трудности связаны с тем, что у никеля и меди небольшое различие в сродстве к кислороду, а так же в присутствии As Sb образует растворимые в меди соединения – слюдки.

Можно:

-получают ферритные шлаки с помощью добавления Fe2O3 (образуется нерастворимый в меди феррит никеля, что предотвращает образование слюдок).

Билет 23

1. На завод, применяющий технологию плавки сырых концентратов в отражательных печах, вместо медного сырья, %: 16 Cu, 37 Fe, 32 S, 10 SiO2, 3 CaO, 2 прочих, стало поступать медно-цинковое, %: 16 Cu, 5 Zn, 32 Fe, 32 S, 10 SiO2, 3 CaO, 2 прочих. Какие изменения в работе отражательной печи можно ожидать при переходе на плавку шихты второго состава? В предварительных расчётах необходимо учитывать возврат всего конвертерного шлака в отражательную печь (отношение в конвертерном шлаке FeО/SiO2 равно 70/25).

Сульфид Zn обладает высокой Т плавления и малой плотностью. Повышение содержание Zn в шихте приводит к уменьшению плотности штейнов и снижению межфазного натяжения на границе их раздела со шлаком, что способствует повышению содержания Cu в шлаках. Если содержание сульфида Zn превышает придел его растворимости в штейне (7-8% Zn в шихте) он будет выкристаллизовываться из штейна (или не полностью в нём растворяться при плавлении), образуя на границе шлака и штейна слой полурасплавленной вязкой массы – пенистый штейн. Его наличие нарушает разделение фаз, возможно так же кристаллизация сульфида Zn на более холодных частях печи с образованием тугоплавких настылей.

Добавление конвертерного шлака(FeO/SiO2 = 70/25):

FeO – способствует переводу Zn в шлак (хорошо)

SiO2 – уменьшает потери Cu со шлаком

НУЖНЫ РАСЧЁТЫ ШЛАКА И ШТЕЙНА !!!!!