4. Рафинирование меди

Рафинирование черновой меди от примесей по экономическим соображениям проводят в две стадии – вначале методом огневого рафинирования, а затем электролитическим методом.

Огневое рафинирование

Цель огневого рафинирования – подготовить медь к электролитическому рафинированию путем удаления из нее основного количества примесей. Огневое рафинирование жидкой меди (на медеплавильных заводах) проводят в цилиндрических наклоняющихся печах, а на медьэлектролитных заводах, получающих черновую медь в слитках, – в стационарных отражательных печах. Печи для огневого рафинирования часто называют анодными, так как после рафинирования жидкую медь разливают в аноды – слитки, имеющие форму пластин.

Наклоняющиеся (поворотные) цилиндрические печи схожи с горизонтальным конвертером, применяемым для выплавки штейна (рис. 241). Для выпуска меди предусмотрена летка, наиболее распространены печи вместимостью 160–220 т. Стационарные печи вместимостью до 500 т по устройству схожи с отражательной печью для выплавки штейна (рис. 237).

Огневое рафинирование в отражательной печи длится ~ 24 ч и включает следующие периоды: загрузка (длится до 2 ч), расплавление (~ 10 ч) окислительная обработка расплава, удаление шлака, восстановительная обработка, разливка готовой меди. Рафинирование в цилиндрических печах, где не требуется плавления меди, длится примерно в два раза меньше и состоит из четырех последних периодов процесса в отражательной печи.

Окислительная обработка длительностью 1,5–4 ч заключается во вдувании в ванну воздуха через погруженные на глубину 600–800 мм стальные трубки, покрытые огнеупорной обмазкой. При этом окисляются примеси с ббльшим, чем у меди химическим сродством к кислороду – такие как Al, Fe, Zn, Sn, Sb, Bi, As, Ni и немного меди до Cu₂O. Полностью остаются в меди золото и серебро и большая часть селена и теллура. Оксиды примесей, Си₂О и загружаемый в печь в небольших количествах кремнезем образуют на поверхности ванны шлак, который в конце окислительной продувки удаляют из печи деревянными гребками.

717

Восстановительную обработку ванны (дразнение) длительностью 2,5-3 ч проводят для раскисления меди (удаления кислорода, содержащегося после окислительной продувки в количестве до 0,9% в виде Си₂О) и удаления растворенных газов. Ранее дразнение проводили погружением в расплав сырой древесины (жердей, бревен), в настоящее время-путем вдувания паромазутной смеси или природного газа. Вдуваемые вещества разлагаются с образованием Н₂, СО и СН₄, которые, выделяясь, вызывают перемешивание ванны и удаление растворенных газов (SO₂, CO₂ и др.), а также раскисляют ванну, восстанавливая Си₂О (например по реакции Си₂О + Н₂ = 2Си + Н₂О). После дразнения медь, содержащую < 0,01 % S и < 0,2 % [О], разливают в аноды – слитки толщиной 35-40, длиной 800-900 и шириной 800-900 мм, предназначенные для электролитического рафинирования. Анодная медь содержит 99,4-99,6% меди.

Электролитическое рафинирование

При электролитическом рафинировании решаются две задачи – глубокое рафинирование меди от примесей, что обеспечивает ее высокую электропроводность, и попутно извлечение ценных золота, серебра и селена.

Электролиз ведут в ваннах ящичного типа длиной 3–5,5, шириной 1 и глубиной 1,2–1,3 м, футерованных внутри кислотостойкими материалами (винипласт, стеклопластик и др.). В ванне подвешивают аноды и между ними катоды – пластины из чистой меди.

Электролитом служит раствор CuSO₄ и H₂SO₄, напряжение между анодами и катодами 0,3-0,4В. Происходит электролитическое растворение анодов, т.е. в раствор переходят ионы Си , а на катодах эти ионы разряжаются, осаждаясь на них слоем чистой меди. Электролит периодически обновляют. Часть примесей остается в электролите, а такие как Аи, Ag, Se, Те, Pb, Sn, Pt выпадают в осадок - шлам, который выгружают из ванны и перерабатывают, извлекая ценные металлы.

Растворение анода длится 20–30 сут, катоды выгружают через 6–12 сут. Удельный расход электроэнергии равен 230-350 кВт • ч на 1 т меди.

Часть катодов направляют потребителям, а основное количество переплавляют для получения слитков и литых заготовок. Катоды расплавляют в отражательных и шахтных

718

печах с отоплением природным газом, в электродуговых и индукционных печах. Жидкую медь разливают на карусельных разливочных машинах в вайербасы (заготовки для прокатки проволоки) или в слитки различной формы. Разливку производят также на установках непрерывной и полунепрерывной разливки, получая литые заготовки требуемого сечения. Применяют литейно-прокатные агрегаты (например, схожие с показанным на рис. 179), где отливаемую на УНРС заготовку обжимают в прокатных валках агрегата до получения прутка (катанки) или полосы.

Г л а в а 3. МЕТАЛЛУРГИЯ НИКЕЛЯ