Vara atstarošanas elektriskās krāsns rafinēšanas tehnoloģijas principa analīze

Šīs reakcijas līdzsvara konstante ir:
Vara šķidruma galvenais korpuss ir metālisks varš ar augstu koncentrāciju. Salīdzinoši mazās piemaisījumu masas dēļ, lai gan piemaisījumi tiek oksidēti ar Cu2O, var uzskatīt, ka [Cu] pamatā paliek nemainīgs (ti, nemainīgs). Tajā pašā laikā, tā kā piemaisījuma oksīda (MeO) šķīdība vara šķidrumā ir ļoti maza, tas var ātri sasniegt piesātinājumu, tāpēc vairumā gadījumu, kad temperatūra ir nemainīga, [MeO] var uzskatīt par nemainīgu vērtību. , tāpēc reakcijas līdzsvara konstanti var izteikt ar šādu formulu: K '=[Cu2O] [Me]
Alva. Apstrādājot bronzas materiālus, alvas saturs materiālos ir augsts, un alva un varš ir savstarpēji šķīstoši, kad tie ir šķidri. Alva tiek oksidēta reverberācijas krāsnī, veidojot alvas oksīdu (SnO) un alvas dioksīdu (SnO2). SnO ir vāji sārmains, var veidot izdedžus ar SiO2 un var arī daļēji iztvaicēt. SnO2 ir vāji skābs un šķīst vara šķidrumā. Šajā laikā ir jāpievieno sārmains šķīdinātājs (soda vai kaļķakmens), lai tas kļūtu par izdedžiem, un cauruļu krāsnī rodas nātrija stannāts (Na2O · SnO2) vai kalcija stannāts (CaO · SnO2), kas nav izkusis vara šķidrumā. Prakse ir parādījusi, ka jauktas plūsmas pievienošana, kas sastāv no 30 procentiem kalcija oksīda un 7{{10}} procentiem nātrija karbonāta, var samazināt alvas saturu varā no 0,029 procentiem līdz 0,002 procentiem. Jauktas plūsmas izmantošana, kas sastāv no Fe2O3 un 50 procentiem SiO2, var arī ātri samazināt alvas saturu līdz 0,005 procentiem un noņemt daļu svina.
Arsēns. No As? Cu fāzes diagramma parāda, ka arsēns un varš ir savstarpēji šķīstoši šķidrā stāvoklī. Oksidācijas laikā arsēns var oksidēties par gaistošu As2O3, kas tiek izvadīts kopā ar krāsns gāzi. Tomēr nelielu daudzumu arsēna var arī oksidēt par As2O5 un radīt vara arsenātu (Cu2O · XAs2O5), kas šķīst vara šķidrumā. Ja vara šķidrumā ir niķelis, arsēns kopā ar varu un niķeli var veidot arī niķeļa vizlu, kas apgrūtina arsēna atdalīšanu.
Antimons. Antimons un varš ir bezgalīgi sajaucami šķidrā stāvoklī, un varš un antimons var arī radīt Cu3Sb un Cu3Sb2. Tāpat kā arsēns, arī antimons oksidācijas laikā rada gaistošu Sb2O3, kā arī var radīt Cu2O · Sb2O3 un Cu2O · Sb2O5, kas šķīst vara šķidrumā. Tātad, strādājot ar vara piemaisījumiem ar augstu As un Sb saturu, oksidēšanas un reducēšanas process ir jāatkārto vairākas reizes, lai negaistošais As2O5 un Sb2O5 tiktu reducēts līdz gaistošajam As2O3 un Sb2O3, bet negaistošais As un Sb tiktu apstrādāts. ar sārmainu plūsmu.
Zelts un sudrabs. Zelts un sudrabs ir pilnībā bagātināti ar anoda varu un elektrolītiskās attīrīšanas laikā nonāk anoda gļotās, ko var tālāk apstrādāt, lai atgūtu.
Pēc visu piemaisījumu noņemšanas oksidācijas periods beidzas un process pāriet uz reducēšanas periodu. Reducēšanas rezultātā oksidētais vara oksīds tiek reducēts par metālisku varu un noņemta vara šķidrumā izšķīdinātā gāze. Oksidācijas beigās kastes krāsnī un vara šķidrumā joprojām ir aptuveni 8 procenti Cu2O. Pārmērīgs skābekļa daudzums varā padarīs varu trauslu, samazinās tā elastību un vadītspēju, tāpēc ir nepieciešama samazināšana. Reducēšanas periodā galvenās ķīmiskās reakcijas, kas rodas, izmantojot smago eļļu, cirtes u.c., ir šādas: 6Cu2O plus 2C2Hm=12Cu plus 2Co plus mH2 plus 2CO2
Reducējot ar NH3, notiek šādas reakcijas: Cu2O plus 2NH36Cu plus N2 plus 3H2O
Ja dabasgāzi izmanto kā reducētāju, dabasgāzei ir jāveic tā sauktā "reformēšana". Pretējā gadījumā komponents metāns CH4 dabasgāzē sadalās 1000 grādu temperatūrā, veidojot lielu daudzumu H2. Lai gan tas var uzlabot reducēšanu, tas arī palielina ūdeņraža adsorbciju ar varu.
Noteiktā temperatūrā (kur K ir konstante) piemaisījumu saturs vara šķidrumā ir apgriezti proporcionāls Cu2O saturam. Jo lielāks [Cu2O], jo mazāks [Me], kas norāda, ka vara šķidrumā paliek mazāk neoksidētu piemaisījumu un jo pilnīgāka ir attīrīšanas darbība. Prakse ir parādījusi, ka, lai ātri un rūpīgi noņemtu piemaisījumus no vara šķidruma, ir jācenšas stiprināt oksidācijas procesu, un elektriskajai krāsnij jāpanāk, lai Cu2O koncentrācija vara šķidrumā sasniegtu piesātinātu stāvokli.
Cu2O šķīdība vara šķidrumā palielinās, palielinoties temperatūrai:
Temperatūras grāds 1100115012001250
Šķīdības procents 58.312.413.1
Ja Cu2O šķīdība pārsniedz šķīdību šajā temperatūrā, kausējums tiks sadalīts divos slāņos. Apakšējais slānis ir vara šķidrums, kas piesātināts ar Cu2O, un augšējais slānis ir Cu2O fāze, kas piesātināta ar varu. Šīs attiecības var skaidri redzēt no Cu ¥ O sistēmas fāzes diagrammas. Šķīdība vara šķidrumā palielinās ļoti maz, un kausējums tiek noslāņots, izraisot daļu Cu2O, kas nonāk izdedžu slānī. Turklāt pārmērīga oksidēšanās palielina reducēšanas procesu un patērē vairāk reducētāju. Tāpēc, lai izvairītos no pārmērīgas vara šķidruma oksidēšanās, cauruļveida elektriskajai krāsnij ir nepieciešams, lai oksidācijas periods būtu 1150–1170 grādi.
Izmantojot vienpakāpes procesu dažāda vara apstrādei, to parasti veic fiksētajā reverberācijas krāsnī, tāpēc faktiski tā ir ne tikai kausēšana, bet arī attīrīšana reverberācijas krāsnī.
Vara lūžņu reverberācijas krāsns rafinēšanas princips būtībā ir tāds pats kā rūdas vara pirorafinēšanai. Tomēr, ņemot vērā lielo sekundārā neapstrādāta vara piemaisījumu saturu (dažreiz līdz 4 procentiem), darbībai ir savas unikālās īpašības. Kad vara lūžņus apstrādā reverberācijas krāsnī, viss attīrīšanas process ietver kausēšanu, oksidēšanu, pārstrādi, izdedžu atdalīšanu, liešanu un citas darbības. Visa uzdevuma būtība ir oksidēšana un reducēšana. Tālāk galvenokārt ir apskatīta oksidēšana un reducēšana.
Vara oksīda attīrīšanas pamatprincips ir tāds, ka lielākajai daļai varā esošo piemaisījumu ir lielāka afinitāte pret skābekli nekā vara afinitāte pret skābekli, un vairumam piemaisījumu oksīdiem ir mazāka šķīdība vara šķidrumā. Tāpēc, kad gaiss tiek iepūsts kausējumā, piemaisījumi tiek galvenokārt oksidēti un noņemti. Tomēr varš veido lielāko daļu elektriskās krāsns kausējuma, un piemaisījumu masa ir ļoti maza. Tāpēc oksidēšanās laikā varš ir pirmais, kas oksidējas.
4Cu plus O2=2Cu2O
Radītais Cu2O nekavējoties izšķīst vara šķidrumā un reaģē ar vara šķidrumā esošajiem piemaisījumiem, izraisot piemaisījumu oksidēšanos.
Formulā [Cu2O] plus [Me]=2 [Cu] plus (MeO) [] apzīmē vielu koncentrāciju vara šķidrumā; () attēlo vielu koncentrāciju izdedžu fāzē; Es esmu piemaisījumu metāls.
Galveno piemaisījumu uzvedība oksidācijas rafinēšanas procesā ir apkopota šādi:
Dzelzs. Dzelzs afinitāte pret skābekli ir daudz lielāka nekā vara afinitāte pret skābekli, tāpēc dzelzs viegli oksidējas un izdalās ar izdedžiem. Dzelzs oksidācijas reakcija tiek veikta saskaņā ar šādu vienādojumu: Cu2O plus Fe=2Cu plus FeO
Saskaņā ar termodinamisko aprēķinu, rafinēšanas procesā dzelzs var tikt atdalīts līdz 100 000 daļām.
Niķelis. Niķelis ir piemaisījums, kuru ir grūti noņemt. Niķelis un varš var veidot cietu šķīdumu sēriju. Lai gan niķelis tiek oksidēts gan kušanas, gan oksidācijas periodā, tas ir lēns un nepilnīgs, un oksidācijas periodā radītais NiO tiek sadalīts starp vara šķidrumu un izdedžiem. Izdedžos izšķīdinātais NiO var radīt NiO · Fe2O3, kas nešķīst vara šķidrumā, bet šķīst izdedžu fāzē. Šo niķeļa daļu var noņemt. Termodinamiskie aprēķini kastes krāsnī rāda, ka tad, ja vara šķidrums satur 16 procentus niķeļa, niķeli var atdalīt līdz 0,25 procentiem.
Ja vara šķidrums satur gan niķeli, gan arsēnu un antimonu, niķeļa noņemšana ir vēl grūtāka. Tā kā NiO, kas izšķīdināts vara šķidrumā, var veidot niķeļa vizlu (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 vai 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3), kas šķīst vara šķidrumā ar Cu, As vai Sb. Lai atdalītu niķeli, niķeļa vizlas sadalīšanai pievieno tikai sārmainu plūsmu.
Cinks. Cinks un varš pilnībā sajaucas šķidrā stāvoklī, un tā viršanas temperatūra ir 906 grādi. Rafinēšanas laikā lielākā daļa cinka kušanas stadijā iztvaiko metāliskā formā un pēc tam tiek oksidēts ar skābekli krāsns gāzē, veidojot ZnO, kas tiek izvadīts kopā ar krāsns gāzi un tiek savākts putekļu savākšanas sistēmā. Atlikušais cinks oksidēšanās sākuma stadijā tiek oksidēts līdz ZnO, veidojot cinka silikātu (2ZnO · SiO2) un cinka ferītu (ZnO · Fe2O3) un nokļūstot izdedžos. Rafinējot netīra vara materiālus ar augstu cinka saturu (piemēram, dzelteno netīro varu), lai paātrinātu cinka iztvaikošanu, krāsns temperatūra tiek paaugstināta gan kušanas, gan oksidācijas periodā (parasti tiek uzturēta 1300–1350 grādi) un Uz kausējuma virsmas tiek pārklāts ogles slānis vai bezsēra koksa daļiņas, lai cinka oksīds pārvērstos par metālisku cinku un iztvaikotu, lai izvairītos no cinka oksīda garozas veidošanās, kas kavē cinka iztvaikošanas procesu.
Svins. Cietais svins nešķīst varā un reti izšķīst šķidrā stāvoklī. Taču oksidācijas periodā, svinam oksidējoties līdz svina oksīdam, tā blīvums (9.2.) ir lielāks nekā vara (8.9.), tāpēc tas nosēžas kurtuves dibenā. Tāpēc, ja tas ir skābs krāsns dibens, PbO reaģēs ar SiO2 krāsns būvmateriālā, veidojot svina silikātu (XPbO · YSiO) ar mazāku blīvumu. Tādējādi peld līdz izkausētā baseina virsmai un tiek noņemts. Ja krāsns dibens ir izgatavots no sārmaina ugunsizturīga materiāla, svinu ir grūti noņemt. Šajā laikā kausējumā jāiepūš kvarca plūsma, lai palielinātu gaisa plūsmu un uzturētu augstu krāsns temperatūru (apmēram 1250 grādi), ļaujot PbO un SiO2 reaģēt un radīt svina silikātu. Kvarca izdedžu izmantošana svina noņemšanai aizņem ilgu laiku un rada lielus vara izdedžu zudumus. Lai uzlabotu svina noņemšanas efektu un novērstu šīs metodes trūkumus, svina noņemšanai fosfāta veidā var pievienot fosfora varu. Bora oksīdu var izmantot arī kā kušņu, lai noņemtu svinu svina borāta veidā.

Iepriekš minēto saturu organizē uzņēmums Superb heater Company, super sildītājs. Galvenokārt profesionāla ražošana: rūpnieciskie sildelementi, temperatūras mērīšanas elementi, ražošanas iekārtas, piederumi un izejmateriāli, piemēram, cauruļveida sildītāji, cauruļveida sildītāji, lentes sildītāji, keramikas sildītāji, silikona gumijas sildītāji, termopāri utt.

Laipni lūdzam globālos nozares partnerus, lai apspriestu sadarbību!