反射爐熔煉的金屬回收率主要決定于渣率和渣含銅、隨爐氣帶出的煙塵成分和數(shù)量、原料中金屬含量及冰銅品位等。一般進(jìn)入冰銅的銅約97%左右。銅的損失中,渣含銅占1.7%,煙塵占1%,管理損失占0.3%,渣、銅的比例約為1.4.由此可看出,銅主要損失于爐渣中,渣含銅損失約占熔煉損失的60%,而反射爐渣又是廢棄產(chǎn)物。因此,有必要采取措施將渣
降低到較低限度,可從以下幾方面考慮:
1. 選擇合理渣型;
2. 爐渣充分過熱,使冰銅、爐渣良好分離;
3. 嚴(yán)格控制冰銅面,減少隨渣損失;
4. 穩(wěn)定冰銅品位;
5. 穩(wěn)定各項(xiàng)技術(shù)條件,使?fàn)t況處于正規(guī)操作;
6. 有條件時(shí),將轉(zhuǎn)爐渣單獨(dú)貧化;
7. 加強(qiáng)備料。
雜銅反射爐精煉原理實(shí)質(zhì)上與礦銅的火法精煉原理相同,不過,由于次粗銅雜質(zhì)含量高(有時(shí)高達(dá) 4% ),所以在操作上有其獨(dú)特特點(diǎn),雜銅在反射爐中處理時(shí),整個(gè)精煉過程包括熔化、氧化、還原、除渣、澆鑄等作業(yè)。整個(gè)作業(yè)的核心是氧化和還原。下面主要闡述氧化和還原。
主要雜質(zhì)在氧化精煉過程中的行為簡述如下:
鐵對氧的親合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅對氧的親合力,所以鐵很容易氧化,并造渣脫除。鐵氧化反應(yīng)按下式進(jìn)行:
Cu2O+Fe=2Cu+FeO
按熱力學(xué)估算,在精煉過程中鐵可除到十萬分之一。
鎳。鎳是難于除去的雜質(zhì),鎳和銅能生成一系列固溶體,盡管鎳在熔化期和氧化期均受到氧化,但既緩慢又不完全,并且在氧化期所生成的NiO分布于銅液和爐渣之間。溶于渣中的NiO可生成不溶于銅液而溶于渣相中的NiO·Fe2O3,這部分鎳可脫除,熱力學(xué)計(jì)算表明,當(dāng)銅液中含鎳16%時(shí),鎳可除到0.25% 。
當(dāng)銅液中既含鎳又含砷和銻時(shí),鎳的脫除更為難。因?yàn)槿苡阢~液中的NiO能與Cu、As或Sb形成溶于銅液的鎳云母(6Cu2O·8NiO·2As2O3或6Cu2O·8NiO·2Sb2O3)。為了脫鎳,這時(shí)只有加堿性熔劑,使鎳云母分解。
鋅與銅在液態(tài)時(shí)完全互溶,鋅的沸點(diǎn)為906℃,在精煉時(shí),大部分鋅在熔化階段即以金屬形態(tài)揮發(fā),而后被爐氣中的氧氧化成ZnO隨爐氣排出,并在收塵系統(tǒng)中收集下來,其余的鋅在氧化初期被氧化成ZnO ,并形成硅酸鋅(2ZnO·SiO2)和鐵酸鋅(ZnO·Fe2O3)進(jìn)入爐渣。當(dāng)精煉含鋅高的雜銅料(黃雜銅等)時(shí)為加速鋅的揮發(fā),在熔化期和氧化期均提高爐溫 (一般保持在1300~1350℃) ,并在熔體表面上覆蓋一層木炭或不含硫的焦碳顆粒,使氧化鋅還原成金屬鋅而揮發(fā),以免生成氧化鋅結(jié)殼妨礙蒸鋅過程的進(jìn)行。
鉛。固態(tài)鉛不溶于銅,在液態(tài)時(shí)溶解得也很少,但在氧化期,當(dāng)鉛氧化成氧化鉛后,因其密度( 9.2 )比銅的密度( 8.9 )高,故沉于爐底,所以如果是酸性爐底,則 PbO 將與筑爐材料中的SiO2作用,生成密度小的硅酸鉛(XPbO·YSiO)。從而上浮到熔池表面而被除去。如果爐底為堿性耐火材料,則鉛的脫除很困難,這時(shí)必須向熔體中吹入石英熔劑,加大風(fēng)量并保持較高的爐溫(約1250℃),使PbO和SiO2作用,產(chǎn)出硅酸鉛。用石英造渣除鉛方法耗時(shí)長,銅入渣損失大,為了改進(jìn)除鉛效果,克服該法缺點(diǎn),可改加磷銅,使鉛以磷酸鹽形態(tài)除去。也可以氧化硼作熔劑,使鉛呈硼酸鉛形態(tài)脫去。
錫。處理青銅料時(shí),料中含錫高,錫與銅液態(tài)時(shí)互溶,在反射爐中錫氧化生成氧化亞錫(SnO)和二氧化錫(SnO2),SnO呈弱堿性,能與SiO2造渣,還能部分揮發(fā)。SnO2呈弱酸性,且溶于銅液中,這時(shí)需加入堿性溶劑(蘇打或石灰石)使其造渣,生成不熔于銅液的錫酸鈉(Na2O·SnO2)或錫酸鈣(CaO·SnO)。實(shí)踐證明,加入由30%氧化鈣和70%物質(zhì)材料組成的混合熔劑,可使銅中含錫量從0.029%降到0.002%。使用Fe2O3與和SiO2各占50%的混合熔劑亦能使錫的含量很快下降至0.005%,并可除去部分鉛。
砷。從As.Cu 相圖可知,砷與銅在液態(tài)時(shí)互溶,在氧化時(shí),砷能氧化成易揮發(fā)的 As2O3 ,從而隨爐氣排走,但也有少量砷氧化成As2O5,并生成砷酸銅(Cu2O·XAs2O5),溶于銅液中,當(dāng)銅液中有鎳存在時(shí),砷還能與銅、鎳一起生成鎳云母,這都給脫砷增加了困難。
銻。銻與銅在液態(tài)時(shí)無限互溶,而且銅與銻還能生成Cu3Sb和Cu3Sb2 。與砷一樣,在氧化時(shí)銻也生成易揮發(fā)的Sb2O3,還可生成溶于銅液的Cu2O·Sb2O3和Cu2O·Sb2O5 。所以當(dāng)處理含As和Sb高的雜銅時(shí),氧化和還原過程需反復(fù)進(jìn)行數(shù)次,使不揮發(fā)的As2O5和Sb2O5還原為易揮發(fā)的As2O3和Sb2O3,未揮發(fā)的As和Sb,加堿性熔劑處理。
金和銀。金和銀完全富集在陽較銅中,在電解精煉時(shí)進(jìn)入陽較泥,進(jìn)一步處理陽較泥得以回收。
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