Способ рафинирования черных металлов из меди

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 21 С 7/04, С 22 В 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ g ".

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ м-,ф@ у3( I g

Ф

Е

qy

Р с

I ( (21) 3696869/22-02 (22) 03.02.84 (46) 15.04.86. Бюл, 9 14 (71) Институт металлургии им. А.А.Байкова (72) А.И.Манохин, В.А.Резниченко, Н.С.Юров и Т.И. Валуева (53) 669.054 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h 908891, кл. С 22 В 15/10, 1982.

Патент Японии Р 50-27017, кл. С 22 В 15/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Р 777068, кл. С 21 С 1/04, 1980. (54)(57) 1. СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ

;.ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ МЕДИ, включающий их расплавление, введение в расплав

ÄÄSUÄÄ 1224343 А обезвоженных серосодержащих материалов в потоке газа-носителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью предварительного отделения меди от

1 черных металлов, покрытых медью, повышения степени рафинирования и выхода товарной меди, железомедный биметаллический скрап шихтуют C углеродсодержащими материалами в количестве 68-128% от массы и смесью сульфатов и хлоридов щелочных метал« лов, выдерживают при 500-870 С, полученный солевой расплав отделяют от металлической массы и обрабатывают окислительным газом при 950-1050 С, а затем восстановительным газом при

1100-1300 С.

1224343

14-17

17-21

17-21

Остальное

Хлористый натрий

Хлористый калий

Сернокислый калий

Сернокислый натрий

= Na SO<,(„„+

С() О<„)

+ 20 + --- К О

g(r) 2 ) <л ) КС(«Б, I

К SO

1 ж) Z С,О(лс) <

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве смеси сульфатов и хлоридов щелочных металлов используют смесь следующего состава, мас.7.:

Хлористый натрий 24-29

Сернокислый натрий Остальное

3. Способ по п.1, о т л и ч à «о —шийся . тем, что в качестве смеси

Изобретение относится к технологии рафинирования черных металлов от меди, например бпметаллов сталь— медь, электродвигателей, амортизационного металлолома, загрязненного включениями меди и т.д.

Целью изобретения является предварительное отделение меди от черных металлов, покрытых медью, повышение степени рафинирования и выхода товарной меди.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования черных металлов от меди,включающему их расплавление, введение в расплав обезноженных серосодержащих материалов в потоке газа-носителя, железомедный биметаллический скрап шихтуют с углеродсодержащими материалами в количестве 68-1281 от массы меди и смесью сульфатов и хлоридов щелочных металлов, выдерживают при о

500-870 С, полученный солевой расплав отделяют от металлической массы и обрабатывают окислительным газом при 950-1050 С, затем восстановительным газом при 1100-1300 С.

В качестве смеси сульфатов и хлоридов щелочных металлов используют смесь следующего состава, мас.Ж:

Хлористый натрий 24-29

Сернокислый натрий Остальное

В качестве смеси сульфатов и хлоридов щелочных металлов используют смесь следующего состава, мас.7:

Хлористый натрии 14-17

Хлористый калий . 17-21

Сернокислый калий 17-21

Сернокислый натрий Остальное

Способ пыработк«« основан на том, что в температурном интервале 500- . сульфатов и хлоридов щелочных металлов используют смесь следующего состава, мас.7.:

870 С в присутствии углеводородсодержащего материала протекают следующие реакции:

ИаБО<< (ж) + 4С(,)= Na

gySO<, (ъс) + 4С(т) КоБ() + 4CO(r);

Na

10 К Б() + Cu() = KCuS(+ К< ) NaCuS u KCuS обладают большей плотностью, чем другие соли и под, действием гравитационной силы посту)5 пают в зону с температурой 950—

1050 С.

1 а (ж) 1 1

СО »- — Na О <, )+ С(«) В зоне температур 950-1050 С происходят следующие реакции:

NaCuS + 20, „)+ — — Na O()=

25 (ж) 1

<)аС(«Б()+ 4СО <,)+ — Na, О(, ) =

= Na SO + 4 СО ., + — — Cu О()

40 1

=К SO

Й л(ж)

+ 4СО + --- Сн О

c< ) 2 l. (>< ).

24343

+- — НО (чс) 2 2 (г) 50

3 12

В зоне температур 1100-1300 С происходят следующие реакции:

1 1 1 — Cu 0 + — — СО =Cu + — — СО (чс) 2 (r) (чс) 2 2(r) 1

Сц 0 + — -СН

2 2 (мс) )(((Г) 1 1

=Сц+ — -Н0+- — -СО

4 () 8

1 1 — Cu(), +- — Н

2 2 (с) 2 2(r) Способ осуществляется следующим образом н устройстве, представленном на чертеже.

В емкость заливают смесь сульфатов и хлоридов щелочных металлов при 1300 С и загружают углеродсодержашие материалы через загрузочный конус 1. В нерхнюю зону 2 емкости обработки расплавом сульфатов и хлоридов щелочных металлов непрерывно вводят железомедный биметаллический скрап и углероцсодержащие материалы.

В зону 3 окисления температур 950о

1050 С вводят окислительный газ, в зону 4 восстановления температур

1 100-1300 С вводят восстановительный газ. Из верхней зоны 2 очищенный"от меди скрап непрерывно выгружают и направляют на плавление в зону 5. Из нижней зоны 4 металлическую медь периодически отбирают снизу. Расплавленные черные металлы непрерывно рафинируют обезноженными (:åðîñîäåðæàщими материалами н потоке газа-носителя и восстановителя. Рафинированные черные металлы отбирают периодически снизу из зоны 5, а расплав солей, образовавшийся при рафинировании, направляют на обработку черных металлов, покрытых медью при 500-8?О С в зону 2.

Пример 1. 30 r черных металлов, покрытых медью, имеющих 1О меl ди в виде покрытия и 0 07Х меди, растворенной в железе, шихтовали с солями, взятыми в .следующем соотношении, мас. : хлористый натрий 10; хлористый калий 14; сернокислый калий

14; сернокислый натрий остальное.

Полученную смесь выдерживают при

470 С в тече|п|е 30 мин. Расход угле-, родсодержащего материала — 50 . от массы меди в покрытии, а солей, использованных на шихтование, — 54Х от массы железомедного биметаллического скрапа. После отделе)п|я солевого расплава от металлической массы в черных металлах была обнаружена медь в количестве 3,07Х. Степень рафинирования от меди составила 69,5 .

Таким образом, остаточная концентрация меди в черных металлах слишком велика и, следовательно, не получен положительный эффект.

II ф,и м е р 2. 32,76 r черных металлов, покрытых медью, имевших 10Х меди н виде покрьггия и 0,07 меди, растворенной в железе, шихтовали с солями, взятьпп) в следующем соотною шенин, мас. Х: хлористьп| натрий 14; хлористый калий 17; сернокислый калий 17; сернокислый натрий остальное.

Полученную смесь выдерживали при

500"С в течение 30 мин. Расход углеродсодержащего материапа — 128 от массы меди в покрытии, а солей, использованных на шихтование, — 54 от массы железомедного биметаллического скрапа. После отделе|в|я соленого расплава от металлической массы в черных металлах была обнаружена медь в количестве 0,15 .; масса черных металлов 29,34 r; степень рафинирования от меди 98,5Х; извлечение меди из желеэомедн биметаллического скрапа 98,6Х; переход железа в соленой расплав 0,497..

П р и и е р 3, 32,78 г черных металлов, покрытых медью, имевших

10Х меди в виде покрьггия и 0,07 ме5 !

О l5

ЗО

35 ди, растворенной н железе, шихтова,ли с солями, вэятьпп(в следующем соотношении, мас. .: хлористьпЪ натрий

17; хлористый калий 21; сернокислый калий 21; сернокисльп| натрий оста."(ьное. Полученную смесь выдержиь.)ли

45 при 500 С н течение 30 мин. Расход углеродсодержащего материала составил 128Х от массы меди в покрытии, а солеи, использованных на шихтова)п|е, — 54 . от массы железомедного б)() (еталлического скрапа. После отделения соленого расплава от металлической массы в черных металлах была обнаружена медь н количестве О, 14Х; масса черных металлов 29,25 г; степень рафинированпя от меди 98,6Х;

; извлечение меди пз железомедного биметаллического скрапа 98,7 .; переход железа в соленой расплав 0,79Х.

1224

Пример .4. 40 r черных металлов, покрытых медью, имевших 10Х меди в виде покрытия и 0,07Х меди, растворенной в железе, шихтовали с солями; взятыми в следующем соотношешш, мас. : хлористый натрий 24; сернокислый натрий остальное. Полуг ченную смесь выдерживали при 650 С в течение 23 мин. Расход углеродсодержащего материала — 90Х от массы 1О меди в покрытии, а солей, использованных на шихтование, — 31,3 . от массы железомедного биметаллического скрапа. После отделения солевого расплава от. металлического массы в черных металлах обнаружено 0,135 меди, масса черных металлов 35,6 г; степень рафинирования от меди 98,б ; извлечение меди из желеэомедного би.металлического скрапа 98,8Х; переход 2р железа в солевой расплав 1,1Х.

Пример 5. 40 15 г черных металлов, покрытых медью, имевших

10Х меди в виде покрытия и 0,07Х меди, растворенной в железе, шихтова- 25 ли с солями, взятыми B следующем соотношении, мас./: хлористый натрий

29; сернокислый натрий остальное.

Полученную смесь выдерживали при

650 С в течение 23 мин. Расход угле- б родсодержащего материала составил

90Х от массы меди в покрытии, а солей, использованных на шихтование — 31,3 от массы железомедного биметаллического скрапа. После отделения солевого расплава от металлической массы в черных металлах была обнаружена медь — 0,13 .; масса черных металлов

35,5 г; степень рафинирования от меди,98,7 ; извлечение меди иэ железо-4О медного биметаллического скрапа

98,8X переход железа в солевой расплав 1,8 .

Пример б. 45 r черных метал- ° лов, покрытых медью, имевших 10Х ме- 45 ди в виде. покрытия и 0,07 меди, растворенной в железе, шихтовали с солями, взятыми в следующем соотношеш п, мас. : хлористый натрий 29; сернокислый натрийостальное.Получениую, 50 смесь выдерживали при 870 С в течение

10 мип. Расход углеродсодержащего материала — 90X от массы меди в покры- . тии, а солей, использованных на шихтование, — 31,3Х от массы железомед- 55 ного биметаллического скрапа. После отделения солевого расплава от металлической массы в черных металлах об343 б наружено 0,12 меди; масса черных металлов 39,69 г; степень рафинирования от меди 98,8 .; извлечение меди из желеэомедного биметаллического скра" па 98,9 .; переход железа в солевой расплав 2,0Х.

Пример 7. 30 кг солей, взятые в соотношении, мас.Х; хлористый натрий 29; сернокислый натрий остальное, смешивали с углеродсодержащими материалами при соотношении смесь солей : углеродсодержащий материал - 3,5: 1, расплавляли, нагревали до 1300 С и заливали в емкость.

В верхнюю зону емкости непрерывно подавали на обработку черные металлы, покрьггые медью, имевшие 10Х меди в виде покрытия и 0,07Х меди, растворенной в железе, смешанные с углеродсодержащими материалами (68% or массы меди в покрытии). Из верхней зоны черные металлы непрерывно выгружали и направляли на плавление. Через 1 мин после начала рафинирования в емкость в зону температур 950 С подавали кислорода из расчета 10Х. от массы загружаемых в единицу времени черных металлов, покрытых медью, а в зону температуры 1100 С подавали угарный газ из расчета 4,38 . от массы загружаемых в единицу времени черных металлов, покрьггых -медью. В верхней зоне установилась температура 500-870 С, в средней зоне температура поднялась на 100 С, а в нижней зоне— на 200 С. После рафинирования 30 кг черных металлов, покрытых медью, и последующего их расплавления отбирали пробу на.химический анализ.

Концентрация меди в них составила

0,12 .; степень рафинирования от меди — 98,8 .

В расплав черных металлов при

1450 С дали соли, взятые в соотношении, мас. : хористый натрий 29; сернокислый натрий остальное, в потоке кислорода и углеродсодержащего материала. Расход солей — 10X, углеродсодержащих материалов - 0,5Х и кислорода — 0,2 от массы загружаемых в единицу времени железомедного биметаллического скрапа.. Расход кислорода снизили в емкость на

12,5/, а угарный газ заменили на эквивалентное количество газа, отходящего из верхней зоны емкости. В таком режиме было рафинировано все1224

8 а ЯО,,< «Си<. =На Си$<} Na<>>

Составитель В.Сарамутин

Редактор Н.Швыдкая Техред Н.Бонкало Корректор О.Луговая

Заказ 1892/25 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4

7 го 1000 кг черных металлов, покрытых медью, за 200 мин. Средний расход углеродсодержащих материалов соста- I вил 817. от массы меди в покрытии, солей — 47, кислорода — 97, угарного газа — 0,137. от массы железомедного биметаллического скрапа.

После рафинирования в черных металлах обнаружено меди 0,06Х; степень рафинирования от меди 99,4Х; масса полученных черных металлов ,895,5 кг; выход железа 99,5Х; извлечение меди из железомедного биметаллического скрапа 99,4Х; концентрация железа в меди 0,04Х. 15

Пример 8. 30 r черных металлов, покрытых медью, имевших 107 меди в виде покрытия и 0,077 меди, растворенной в железе, шихтовали с сульфатом натрия. Полученную смесь 20 выдерживали при 960 С в течение

10 мин. Расход углеродсодержащего материала — 907 от массы меди в покрытии, расход сульфата натрия—

22, 2Х от массы железомедного биметал- 25 лического скрала. После отделения солевого расплава в черных металлах обнаружено 0,09Х меди; масса черных металлов 24,04 г; степень рафинироР

343 8 вания от меди 99,1Х; извлечение меди из железомедного биметаллического скрала 99,2Х; переход железа в солевой: расплав 117.. Потери натрия в виде паров за счет протекания реакции составляет 507 от его загрузки на обработку в виде. сульфата натрия, т.е. для проведения рафинирования необходимо непрерывно подавать свежий сульфат натрия из расчета на массу меди, содержащейся в железомедном биметаллическом скрапе.

Таким образом, осуществление способа с параметрами выше верхнего предела дает слишком высокие потери железа и натрия в процессе обработки, что приводит к повышению стсимости и усложнению процесса рафинирования.

Как видно из приведенных примеров, использование предложенного способа повышает производительность и упрощает процесс рафинирования от меди черных металлов.