Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

Производство вторичной меди и ее сплавов

Вторичная металлургия меди слагается из двух, четко разделяющихся технологических направлений - производства чистой меди и производство вторичных сплавов на медной основе.

Производство вторичной меди из лома и отходов возможно как пиро-, так и гидрометаллургическими способами. Основным способом переработки вторичного низкосортного медьсодержащего сырья на чистую медь в настоящее время является плавка в шахтных печах.

Пирометаллургическая технология получения вторичной меди состоит из следующих переделов:

подготовки вторичного сырья к плавке;

плавки на черную, сильно загрязненную примесями медь;

конвертирования черной меди с получением конвертерной (черновой) меди;

рафинирования черновой меди огневым и электролитическим способами.

Для производства вторичной меди, как правило,используют наиболее низкосортные лом и отходы меди и медных сплавов. Такое сырье практически не поддается предварительной подготовке, или она обходится чрезмерно дорого. По этой причине несортированное медьсодержащее сырье отличается большим разнообразием поступающих в плавку материалов и исключительным непостоянством состава и часто полной его неопределенностью.

Крупный лом и отходы представляют собой несортированное и неразделанное сырье с большим содержанием железа и других примесей, а также крупногабаритные отходы литейного производства - выломки из ковшей, печные ’’козлы” и т.п. Такое сырье очень часто просто разбивают копром или подвергают резке на куски, размер которых допускает их загрузку в шахтные печи. Мелкий несортированный лом и отходы, значительно загрязненные железом, синтетическими материалами, лакокрасочными покрытиями и т.д., направляют в плавку без предварительной разделки.

При наличии во вторичном сырье военного лома (главным образом гильз различных видов огнестрельного оружия) перед плавкой он должен быть подвергнут пиротехническому осмотру и в случае необходимости обезврежен.

Латунный лом и отходы в виде высечки, обрези, стружки, бракованных изделий и т.п., если они не могут быть переработаны на соответствующий сплав, плавят в конвертерах рудной технологии при получении черновой меди.

Шлаки литейного производства, содержащие корольки меди и ее сплавов, оксиды и другие химические соединения, предварительно дробят и подвергают грохочению. Мелочь с крупностью частиц до 15 мм перед плавкой желательно укрупнить методом агломерации или грануляцией (окатыванием). Предварительному укрупнению подвергают также мелкие сыпучие материалы - формовочные земли, мелкие шлаки, наждачную пыль и т.п.

Плавка медьсодержащих лома и отходов в шахтных печах ставит своей основной целью расплавление меди и восстановление ее соединений до металлического состояния, ошлакование железа и пустой породы шихтовых и флюсовых материалов, а также возгонку летучих компонентов.

Шахтная плавка вторичного медного сырья относится к числу восстановительных процессов. Ее проводят при расходе кокса, равном 12... 18 % от массы твердой шихты. Количества выделяющейся при горении кокса теплоты в этом случае вполне достаточно для расплавления шихты, перегрева продуктов плавки, а также отгонки цинка, свинца и других летучих компонентов. Флюсами при плавке являются, загружаемые в печь известняк и кварц, а также железо, содержащееся в исходных сырьевых материалах в достаточном количестве.

Химические процессы шахтной плавки вторичного медьсодержащего сырья сводятся к целому комплексу взаимодействий.

Созданию в печах необходимых температур (до 1500 *С) и восстановительной атмосферы способствуют реакции горения твердого углерода и газификации его диоксидом.

Металлы, присутствующие в шихте в окисленном состоянии, восстанавливаются за счет взаимодействия с оксидом углерода и частично с металлическим железом шихты, описываемого в общем виде уравнениями: MeО + CO = Me + CO2 и MeO +Fe = Me + FeO, где Me - медь, олово, цинк, свинец и т.д.

Расплавленная медь собирается в нижней части общей массы расплава. Вследствие растворения в расплаве меди значительных количеств примесных металлов (до 20 %) получающийся металлический продукт в отличие от первичной черновой называют черной медью. Состав черной меди шахтной плавки вторичного сырья колеблется в очень широких пределах. Она может содержать, %: Cu 82...87; Zn 5...8; Sn до 2,2; Pb до 2; Fe 1,5...3; Ni до 3.

Оксиды шихты и флюсов образуют при плавке силикатные шлаки, содержащие, %: SiO2 23 ... 29; FeO 35 ... 40; CaO 8...14; Zn 6... 9; Cu до 1,5.

Значительные количества цинка и других летучих компонентов возгоняются с газами. Обычно возгоны состоят в основном из оксида цинка (60... 63 % Zn) и направляются для дальнейшей переработки на цинковые заводы.

Распределение основных компонентов вторичного медного сырья по продуктам шахтной плавки характеризуется следующими данными, % от исходного количества:

Металл Cu Zn Pb Sn

Черная медь До 98 12...15 60...65 65...70

Возгоны 0,2...0,4 45...55 15...20 2...4

Шлак 1,5...2,0 До 30 15...20 25...30

Для плавки вторичного медного сырья применяют шахтные печи небольших размеров с поперечным сечением в области фурм от 3 до Юм2, аналогичные по конструкции применяемым при производстве первичной меди. Отстаивание шлака от черной меди на некоторых заводах ведут в электрообогреваемых передних горнах с тремя погруженными в шлак графитовыми электродами.

Черная медь не пригодна не только для непосредственного использования, но и для прямого рафинирования по технологическим и экономическим соображениям. По этим причинам черную медь перед рафинированием дополнительно подвергают продувке в конвертерах с целью максимального удаления примесей путем их окисления в шлак или пыли и получения черновой меди.

В основе процесса конвертирования черной меди лежит окисление примесных металлов по экзотермическим реакциям: 2Me + O2 = = 2МеО. Основное количество теплоты, обеспечивающей полную автогенность процесса, выделяется при окислении железа и цинка. Часто при продувке черной меди развиваются чрезмерно высокие температуры (до 1350 "C). В таких случаях конвертеры используют как плавильные агрегаты для дополнительной переработки вторичного сырья в качестве холодных присадок.

Примеси черной меди в процессе конвертирования в зависимости от их физико-химических свойств переходят преимущественно в возгоны (например, цинк) или в оборотный конвертерный шлак (железо, свинец, олово и др.). Частично они остаются в черновой меди, вызывая тем самым необходимость обязательного ее глубокого рафинирования.

Конвертирование черной меди и сопутствующую ему дополнительную плавку лома и отходов проводят в обычных горизонтальных конвертерах вместимостью 40- 60 т.

Вторичную черновую медь (часто совместно с первичной) подвергают огневому и электролитическому рафинированию по технологиям, описанным в гл.7.

Рассмотренная технология переработки вторичного медного сырья весьма несовершенна. Основным ее недостатком является низкая комплексность использования перерабатываемого сырья.

Наиболее рациональным вариантом использования лома и отходов меди и ее сплавов является их переработка на вторичные сплавы. Такой метод переработки вторичного сырья позволяет извлекать в товарную продукцию все ценные составляющие исходных материалов при минимальных их потерях. Однако для прямого получения вторичных сплавов необходимо применять кондиционное (сортовое) сырье.

В нашей стране при переработке лома и отходов меди и медных сплавов преимущественно получают вторичные бронзы и латуни. На их долю приходится около 95 % общего выпуска вторичных сплавов на медной основе.

Переработка вторичного медного сырья в настоящее время проводится в основном пирометаллургическим способом (плавкой). Гидрометаллургические способы во вторичной металлургии меди имеют ограниченное применение. В промышленной практике для выщелачивания меди из лома и отходов применяют сернокислотное, аммиачное или электрохимическое растворение. Конечной товарной продукцией гидрометаллургических технологий чаще всего являются медные порошки или электролитическая фольга.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность