Способ рафинирования меди и сплавов на ее основе Советский патент 1992 года по МПК C22B15/14 

Изобретение относится к цветной ме. таллургии, может быть использовано при рафинировании меди и сплавов на основе меди.; ; . . ;, .: ; ;. Y:O-.-v;;

Известен способ рафинирования меди и сплавов на основе меди, в частности мед- но-никелевых сплавов, включающий удале- . ния шлака с поверхности металлического расплава и подачу соединений натрия, в частности соды, равномерным слоем, по всей поверхности металлического расплава. :

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется способ рафинирования меди и сплавов на основе меди, в частности медно-никелевых сплавов, включающий перемешивание соединений натрия, в частности соды с шихтой, расплавление этой смеси, отстаивание до разделения на два слоя - слой металлического расплава и слой шлака, удаление шлака и подачу восстановителя, в частности древесного угля, на чистую поверхность металлического расплава. Недостатки известных способов следующие: 1) значительные потери металла со шлаком, так как слой расплава соединения натрия на поверхности металлического расплава в силу его вязкости создается в процессе рафинирования условия для занесения, накапливания в нем. а затем и удаления со шлаком металла в свободном и связанном состоянии; 2) недостаточно глубокое рафинирование металла от вредных примесей и неметаллических включений, так как слой расплава соединения натрия на поверхности металлического расплава в силу своей вязкости затрудняет удаление вредных примесей и неметаллических включений из металлического расплава и таким образом коэффициент использования рафинировочных возможностей соединений наVI

ю

СА)

О

о

трия, в частности соды, при рафинировании меди и сплавов на основе меди, в частности медно-никелевых сплавов, по известному способу очень низок; 3) высокий расход рафинировочных материалов, так как согласно известному способу они должны равномерным толстым слоем покрывать всю поверхность металлического расплава; 4) большой расход огнеупора, так как слой расплава соединений натрия, в частности соды, вза- модействуя с футеровкой в силу своей высокой хими.ческой агрессивности, разъедает ее, сокращая таким образом продолжительность эксплуатации; 5) быстрое зарастание ванны плавильного агрегата, а так как взаи- модействие расплава соединения натрия, в частности соды, с-ходовыми участками футеровки приводит к образованию настылей, .которые сокращают полезное сечение ванны плавильного агрегата.

Цель изобретения - снижение потерь металла, повышение качества металла и снижение расхода рафинировочных материалов путем непрерывной возгонки соединений натрия.

Поставленная цель достигается согласно способу рафинирования меди и.сплавов на ее основе, включающему подачу соединений натрия и восстановителя на поверхность металлического расплава, в котором первоначально на поверхность металлического расплава подают восстановитель соединения натрия, выдерживают его до достижения температуры металлического расплава и непрерывно подают соединения натрия со скоростью 0,5-4,0 кг/мин.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На поверхность металлического расплава равномерным слоем подают восстанови- тель, выдерживают его до температуры металлического расплава и начинают непрерывную подачу соединений натрия со скоростью 0,5-0,4 кг/мин.

.Скорость подачи соединения натрия в этом интервале обеспечивает его непрерывную возгонку и исключает, таким образом, возможность образования слоя расплавленных соединений натрия на поверхности металлического расплава.

В результате соединение натрия взаи- модействует исключительно с восстановителем, а металлический расплав и футеровка - только с продуктами восстано- вителя. Это позволяет снизить потери металла, повысить качество металла и снизить расход рафинировочных материалов. Кроме того, увеличивается продолжительность эксплуатации футеровки.

Принципиальное отличие предлагаемого способа непрерывной подачи соединений натрия в заданном интервале скоростей подачи на поверхность металлического расплава, покрытую слоем раскаленного восстановителя, от известного способа, с одновременной подачей необходимого количества соединений натрия на чистую поверхность металлического расплава заключается в том, что в предлагаемом способе металлический расплав взаимодействует с газовой фазой, насыщенной парами натрия. В известном способе металлический расплав взаимодействует только с рас- плавом соединения натрия, который изолирует его от контакта с печной атмосферой.

Для рафинирования меди и сплавов на основе меди используют соединения натрия, так как установлено, что натрий можно восстановить из любого из них. Для этого необходимо для каждого конкретного расплавленного металла подобрать соответствующее соединение натрия и восстановить его, а температура металлического расплава должна обеспечивать оптимальные условия прохождения реакции восстановления. При этом протекаютТемпература

следующие реакцииначала реакции

№2C03 + + 3COt1000°C

4№ОН + 2С- №2СОз + + 2Na + 2H2f+CQf900°C

N32B407 + 7C- 2Na + 7COF+4B 950°C 2NaCI + СаО + С- 2Na+ + CaCl2 + СО 950°С

2Na + S - Na2Sf 2Na + - NaaS2f МазР

Как видно из приведенных для примера схем, в результате таких процессов натрий восстанавливается из соединений и в условиях печной атмосферы, вблизи расплава меди или сплавов на ее основе находится в виде пара/насыщая печную атмосферу, обеспечивая ее высокий рафинирующий потенциал. Кроме того, в процессе рафинирования слой восстановителей насыщенная натрием печная атмосфера выполняют и покровную функцию, исключая окисление поверхности металлического расплава воздухом и образование шлака.

Известно, что металлический натрий является достаточно эффективным средством для рафинирования меди и ее сплавов от различных вредных примесей и неметаллических включений.

Однако использование его из-за низкой температуры кипения (877,5°С) нецелесообразно, так как при температуре расплава

большая часть натрия будет уходить в атмосферу, не прореагировав с металлическим расплавом, а использование его при больших расходах небезопасно.

Таким образом, предполагаемый способ рафинирования меди и сплавов на ее основе обеспечивает: исключение потерь металла со шлаком и загрязнение металла неметаллическими включениями, так как в создаваемых условиях на поверхности металлического расплава образование шлаковой фазы невозможно в процессе рафинирования.

Часть шлака, образовавшаяся до загрузки рафинирующих средств, восстанавливается в результате взаимодействия с восстановителем, активированным соединениями натрия, Продукты восстановления либо отгоняются в печную атмосферу, либр возвращаются в металл (цинк, медь, никель).

Образование шлака в процессе рафинирования в условиях изоляции поверхности металлического расплава слоем восстановителя и печной атмосферой, насыщенной парами натрия, являющегося сильным восстановителем, практически невозможно.

Таким образом, отсутствие шлака исключает потери металла со шлаком и загряз- нение металла шлаковыми включениями,

Способ обеспечивает глубокое рафинирование металлического расплава от вредных примесей, например: серы, фосфора, углерода и др., которые удаляются из металлического расплава в печную атмосферу пара.-1 . ми натрия.

Согласно способу уменьшается расход восстановителя и соединений натрия из-за увеличения выхода свободного натрия и сокращения продолжительности рафинирования, при этом восстановитель используется многократно, уменьшается расход огнеупоров в результате исключения взаимодействия футеровки с расплавом соединений натрия и таким образом их разъедание и образование настылей.

Подачу соединений натрия осуществляют со скоростью 0,5-4,0 кг/мин из расчета, что она будет равна скорости возгонки.

При скорости подачи соединения натрия менее 0,5 кг/мин содержание паров натрия в печной атмосфере будет недостаточным для протекания процесса рафинирования металлического расплава. Весь восстановленный натрий расходуется на взаимодействие с печной атмосферой.

При скорости подачи соединения на- трия более 4 кг/мин нарушается принцип непрерывной возгонки. Подаваемое соединение натрия не успевает возгоняться и накапливаться на поверхности металлическо- . то расплава в виде жидкой фазы.. Процесс протекает практически по известному способу. Образуется шлак, разъедается футе- 5 ровка, замедляется рафинирование. Основные преимущества предлагаемого способа теряются.

Скорость подачи соединения натрия порядка 0,5-2,0 кг/мин рекомендуется пре- 0 имущественно для обработки меди и относительно легкоплавких сплавов на основе меди (латуни, бронзы) с т.пл. 1000- 1100°С. В качестве соединения натрия предпочтительнее бура (МааЕМО), в качест- 5 ве восстановителя-электродный бой.

Скорость подачи соединения натрия порядка 2,0-4,0 кг/мин Предпочтительнее для обработки медно-никелевых сплавов-. В ка0 чеетве соединения натрия лучше всего использовать соду с т.пл. 1200-1 ЗОр°С (МааСОз). В качестве восстановителя -электродный бой, кокс. .. При нагреве восстановителя соедине5 ний натрия ниже температуры металлического расплава процесс восстановления протекает недостаточно интенсивно, конг центрация натрия будет недостаточной для протекания процесса рафинирования ме0 таллического расплава. При нагреве восстановителя выше температуры металлического расплава процесс восстановления протекает слишком интенсивно и большая часть паров натрия будет

5 отгоняться за пределы печной атмосферы, не прореагировав с металлическим расплавом, эффективность процесса рафинирования снижается,..

П ример 1. В канальной индукционной

0 печи типа ИЛК-1,6 наплавили 3000 кг латуни мэр- ки Л 63. На поверхность расплава загрузили 50 кг электродного боя выдерживали в тече- ние 15 мин, даа ему раскалиться до температуры металлического расплава (1100°С) и

5 в течение 30 мин подавали буру со скоростью 0,5 кг/мин. После прекращения подачи буры металл разлили, /

При плавке потери металла со шлаком отсутствуют. Содержание серы в расплаве

0 снижено до 0,003% (исходное содержание 0,02%). Содержание неметаллических включений - до 0,003% (исходное 0,9%). Расход восстановителя составляет 9 кг на плавку, расход буры 15 кг на плавку.

5 Температуру электродного боя определяли с помощью оптического пирометра. . При ме р2. В канальной индукционной печи типа И Л К-1,6 наплавили 3000 кг медно- никелевого сплава МНЦ 15-20. На поверхности металлического расплава загрузили

50 кг электродного боя и выдержали в течение 15 мин дав ему раскалиться до температуры металлического расплава (1200°С). Затем в течение 7,5 мин подавали воду со скоростью 2 кг/мин, затем металл разлили.

Потери металла со шлаком отсутствуют. Содержание серы снижено до 0,004% (исходное 0,02%), содержание неметаллических включений - до 0,003% (исходное 0.7%), расход восстановителя составляет 5 кг на плавку, расходы соды 15 кг на плавку.

Пример 3. В канальной индукционной печи типа ИЛК-1,6 наплавили 3000 кг мед- но-никелевого сплава марки МНЖМц 30-1-1. На поверхность металлического расплава загрузили 30 кг кокса, выдержали в течение 15 мин, дав ему раскалиться до температуры металлического расплава (1300°С) и в течение 3,7 мин подавали соду со скоростью 4 кг/мин, затем металл разлили.

Потери металла со шлаком отсутствуют. Содержание серы снижено до 0,004% (исходное 0,02%), Содержание неметаллических включений - до 0,002% (исходное 0,9%).

Расход восстановителя составляет 6 кг на плавку, расход соды 15 кг на плавку.

Результаты испытаний по предлагаемому, известному способу приведены в таблице.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ обеспечивает более глубокое рафинирование расплава от серы, неметаллических включений, резкое снижение потерь металла со шлаком, при этом сокращается расход рафинировочных мате- риалов.

Формула изобретения Способ рафинирования меди и сплавов на ее основе, включающий подачу соединений натрия и восстановителя на поверхность металлического расплава, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью снижения потерь металла, повышение качества металла и сокращения расхода рафинированных материалов за счет непрерывной возгонки соединения натрия, первоначально на поверхность металлического расплава подают восстановитель соединения натрия выдерживают его до достижения температуры металлического расплава и непрерывно подают соединения натрия со скоростью 0,5-4,0 кг/мин.

-4

to со

о

О5

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при рафинировании меди и сплавов на ее основе. Цель изобретения - снижение потерь металла, повышение качества металла и сокращение расхода рафинировочных материалов за счет непрерывной возгонки соединений натрия. Способ рафинирования меди и сплавов на ее основе включает подачу соединения натрия и восстановителя на поверхность металлического расплава. Первоначально на поверхность металлического расплава подают восстановитель соединения натрия, выдерживают его до достижения температуры металлического расплава и непрерывно подают соединение натрия со скоростью 0,5-4,0 кг/мин.