Способ очистки медьсодержащих расплавов от примесей мышьяка и сурьмы

(73) Институт металлургии И обогащения Национального центра по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ РАСПЛАВОВ ОТ ПРИМЕСЕЙМЬ 1 ШЬЯКАИСУРЬМЬ 1(56) Авторское свидетельство СССР М 404874, кл. С 22 В 15/14. 1974 г.Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам удаления примесей из медьсодержащих расплавов в процессах конвертирования и огневого рафинирования.Известен способ удаления примесей мышьяка и сурьмы и меди продувкой ее струей сжатого воздуха. содержащей порошковую смесь известняка и соды. (Патент Японии Не 57-168290,МКИ С 22 В 15/14, 1984 г).Основными недостатками способа являются значительные материальные и эксплуатационные затраты по приготовлению порошкового известняка. использование дорогостоящей кальцинированной соды, необходимости сооружения установки для вдувания порошковой смеси известняка и соды под давлением,периодическая выгрузка образующегося шлака из печи скребками до получения качественной меди.Известен способ вдувания порошка гашенойОчистку медьсодержащих расплавов от примесей мышьяка и сурьмы проводят введением кальцийсодержашего реагента, в качестве которого используют доменный или электротермофосфорный шлак с содержанием оксида кальция в шлаке не менее 35 мас. или известковые отходы сахарной промышленности и вводят их в расплав в количестве 35 от массы расплава, что позволяет значительно упростить процесс.извести либо известняка или смеси одного из этих компонентов с кальцинированной содой с целью повышения качества меди. При этом достигается уменьшение содержания мышьяка и сурьмы соответственно с 0,14 до 004 и с 0.03 до 0.02.К недостаткам способа относится то, что используются дорогостоющие известь и кальцинированная сода, необходимость сооружения установки для вдувания порошковой смеси.Известен способ рафишрования черновой меди и ее сплавов флюсом, в состав которого входят САСО 3-6 О-8 О На, 103 15-2 О СаР 2-1. НаСО 3-1 М 9 О-15. Данный флюс вводят в виде брикетов в количестве 0,2 от массы расплавленного металла. (Патент ПНР Не 1269515228 15/14, 1985 г.).Недостаток данного способа - значительные материальные и эксплуатационные затраты наИзвестен способ очистки расплавленного сульфида меди от примесей свинца, цинка,мышьяка, висмута и сурьмы продувкой газами. содержащими Н, СО, СО или 02. При этом достигается снижение содержания свинца с 2,12 до 0.21, цинка с 5,42 до 1.85, сурьмы с 0,18 до 0, 1. (Патент Японии Не 5342890, С 22 В 15/ оо, 1978 г.).Недостаток способа - необходимость строительства установки для получения газов и их вдувания. Кроме того очистка расплавленного сульфида меди от примесей ведется в течение продолжительного времени.Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату к предлагаемому изобретению является способ очистки медьсодержащих расплавов от примесей мышьяка и сурьмы продувкой расплавленного штейне и черновой меди газореагентной смесью, состоящей из порошкового известняка и азота. Количество вводимых солей составляет 0,52 от веса расплавленного металла. Извлечение примесей составляет из штейна 95, а из черновой меди 99. (А.с. СССР Не 404874, С 22 В 15/14, 1974 Г. .Недостатками способа являются значительные материальные И ЭКСППУЗТЗЦИОННЫЕ ЗЗТРЗТЫ на приготовление порошкового известняка и НЕОБХОДИМОСТЬ СТрОИТеПЬСТВа УСТЭНОВКИ ДЛЯ вдувания газореагентной смеси.достигнутым техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение процесса за счет исключения трудоемкого,экологически неблагоприятного узла приготовления порошковых реагентов (известняка или извести),их смешения с дорогостоящей кальцинированной содой, а также исключение необходимости строительства установки для вдувания газореагентной смеси в расплавленный металлЭто достигается тем, что в способе очистки медьсодержащих расплавов от примесей мышьяка и сурьмы путем введения капьцмйсодержащего реагента, согласно изобретению, в качестве капьцийсодержащего реагента используют доменный или электротермофосфорньхй шлак с содержанием оксида кальция в шлаке не менее 35 мас. или известковые отходы сахарной промышленности и вводят их в расплав в количестве 35 от массы расплава.Химический состав указанных реагентов приведен в таблице.Сущность способа заключается в следующем.оксидов мышьяка и сурьмы с оксидом кальция с образованием нерастворимых в черновой меди и штейне арсенатов и антимонатов кальция по реакцииАз) О 53 СаО Сад (Азод, ЬО 53 СаО Сад (БЬО), Добавка реагентов, содержащих оксид кальция,подавляет возгонку мышьяка и сурьмы с переводом их в шлаковую фазу. При этом в отличие от известного способа используемый шлак является продуктом плавки, не требует измельчения и содержит готовый оксид кальция,аналогично и в дефекатах. Поэтому используемые в предлагаемом способе реагенты не требуют никакой предварительной подготовки, что позволяет при одинаковых результатах по очистке по сравнению с известным способом упростить и удешевить процесс. Лучшие результаты по ускорению взаимодействия оксидов мышьяка и сурьмы с оксидом кальция достигаются при введении известковых отходов сахарной промышленности, так как при горении углеводородов и диссоциации известняка выделяются СаО и СО улучшающие массообмен в расплаве.Кроме того, присутствие оксида кальция приводит к снижению вязкости расплава, что способствует уменьшению потерн меди с удапяемыми шлаками и повышению качества штейна или черновой меди.На подготовку используемых в предлагаемом способе кальцийсодержащих реагентов не требуются материальные и эксплуатационные затраты, их можно использовать по мере поступления с предприятий, где они складируются в отвалы, что позволяет существенно упростить процесс.Использование в качестве кальцийсодержащего реагента доменного или электротермофосфорного шлака с содержанием оксида кальция в шлаке менее 35 мас. не позволяет достотачно эффективно очистить исходный продукт от примесей мышьяка и сурьмы.Введение кальцийсодержащих реагентов в количестве менее 3 от массы расплава (штейн,черновая медь) не обеспечивает полный перевод примесей мышьяка и сурьмы в шлаковую фазу в виде арсенатов и антимонатов кальция, а удаление этих примесей с газами ухудшает экологическую обстановку.Добавка реагентов более 5 от массы расплава способствует увеличению температуры процессов конвертирования и огневого рафинирования, что нежелательно.Опыты по осуществлению предлагаемого способа проведены на термогравиметрической установке в окислительной атмосфере (воздухе)в интервале температур 1250-1300 С. Расход воздуха составляет 12 п/ч. Навеска исходного медьсодержащего продукта-штейна и черновой меди - 30 г. Добавка кальцийсодержащих реагентов составила в пределах 3-5 от массы штейна и черновой меди, которые помещались в тигле сверху реагентов. Полученные после очистки штейн, черновая медь и шлаки подвергались химическому анализу.Наилучшие результаты по удалению примесей мышьяка и сурьмы из штейна и черновой меди получены при использовании дефеката. Это объясняется тем, что оксид кальция после диссоциации Са СОЗ содержится в свободном виде и при горении органических соединений ускоряются процессы массой теплообмена.Плавке подвергали стружку черновой меди(30 г) и известковые отходы сахарной промышленности в количестве 3 от массы черновой меди(0,9 г) при температуре 1250 С в атмосфере воздуха, при этом медь помещали в тигель сверху реагента. Состав исходной черновой меди, мас. меди 98,32 мышьяка 0,11 и сурьмы 0,075. Состав известковых отходов сахарной промышленности приведен в таблице. В результате плавки получено 28,20 г черновой меди состава мас. меди 99,93 мышьяка 0,001 сурьмы 0.0007. Извлечение меди в черновую медь составило 95,53, мышьяка 0,8, сурьмы 0,65. И 2,70 г шлака состава,мас. меди 48,89 мышьяка 1, 11, сурьмы 0,84. Извлечение меди в шлак составило 4,47,мышьяка 09,2, сурьмы 99,35.Плавке подвергали стружку черновой меди(30 г) и электротермофосфорньтй шлак в количестве 4 от массы черновой меди (1,2 г) при температуре 1250 С в атмосфере воздуха, при этом медь помещали в тигель сверху реагента. Состав исходной черновой меди как в примере 1. Состав злектротермофосфорного шлака приведен в таблице.Получено 28,20 г меди состава, мас. меди 99,86 мышяка 0,0007 сурьмы 0,0004. Извлечение меди в черновую медь составило 9546 мышьяка 0,5 сурьмы 0,45.Плавке подвергали стружку черновой меди(30 г) состава, как в примере 1 и доменный шлак в количестве 5 от массы черновой меди (15 г) при температуре 1200 С. в атмосфере воздуха,при этом медь перемешивали тщательно с реагентом. Состав доменного шлака приведен в таблице.Получено 28,20 г меди состава, мас. меди 99.79 мышьяка 0,0004 сурьмы 0.0003. Извлечение меди в черновую медь составило 95,39 мышьяка 0,3, сурьмы 0,32.Плавке подвергали штейн (50 г) и известковые отходы сахарной промышленности при температуре 1250 С в атмосфере воздуха, при этом штеин перемешивали с реагентом и помещали в тигель. Состав исходного штейна,мас. меди 45,0 мышьяка 0,13 сурьмы 0,11. Количество известковых отходов взято 8 от массы штейна. Состав известковых отходов приведен в таблице.Плавке подвергали штейн (50 г) с электротермофосфорным шлаком (20 г), взятом в количестве 4 от массы штейна, при температуре 1300 С в атмосфере воздуха, при этом штейн помещали в тигель сверху реагента. Состав исходного штейна как в примере 4. Состав электротермофосфорного шлака приведен в таблице.Плавке подвергали штейн (50 г) и доменный шлак (2,5 г), взятом в количестве 5 от массы штейна, при температуре 1250 С в атмасфере воздуха, при этом штейн помещали сверху реагента. Состав исходного штейна как в примере 4. Состав доменного шлака приведен в таблице.Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить процесс очистки медьсодержащих расплавов (штейна и черновой меди) от примесей мышьяка и сурьмьгза счет исключения операции приготовления порошковых известняка или извести, смешивания их с дорогостоящей кальцинированной содой, а также исключения необходимости специальной установки для вдувания смесей непосредственно в расплавленный металл. Использование в предлагаемом способе в качестве кальцийсодержащего реагента для очистки расплавленных штейнов и черновой меди доменного шлака черной металлургии или электротермического шлака фосфорного8 производства, содержащих окиси кальция не менее 35, или известковых отходов сахарной промышленности не требует их предварительной подготовки (дробления, измельчения) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ очистки медьсодержащих расплавов от примесей мышьяка и сурьмы путем введения кальцийсодержащего реагента, отличающийся тем, ЧТО В качестве КЗЛЬЬШИСОДВРЖЗЩЭГО реагента используют доменный или электротермофосфорный шлак с содержанием оксида кальция в шлаке не менее 35 мас. или известковые отходы сахарной ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ВВОДЯТ ИХ В расплав В количестве 3-5 от массы расплава.Химический состав кальцийсодержащих реагентовИзвестковые отходы сахарной промышленностиВерстка Казпатент, исполнитель Е.А.Хасбиева Ответственный за выпуск Э.3. Фаизова