कॉपर रिफ्लेक्शन इलेक्ट्रिक फर्नेस रिफाइनिंग टेक्नोलॉजी के सिद्धांत का विश्लेषण

इस प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक है:
तांबे के तरल में मुख्य शरीर धातु तांबा है, जिसमें उच्च सांद्रता होती है। अपेक्षाकृत कम अशुद्धता द्रव्यमान के कारण, हालांकि अशुद्धियों को Cu2O द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है, यह माना जा सकता है कि [Cu] मूल रूप से अपरिवर्तित (यानी स्थिर) रहता है। उसी समय, क्योंकि तांबे के तरल में अशुद्धता ऑक्साइड (MeO) की घुलनशीलता बहुत कम होती है, यह जल्दी से संतृप्ति तक पहुँच सकता है, इसलिए ज्यादातर मामलों में, जब तापमान स्थिर होता है, [MeO] को एक स्थिर मान माना जा सकता है , इसलिए प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक को निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: K '=[Cu2O] [Me]
टिन। कांस्य सामग्री को संसाधित करते समय, सामग्री में टिन की मात्रा अधिक होती है, और टिन और तांबा तरल होने पर परस्पर घुलनशील होते हैं। टिन को परावर्तक भट्टी में स्टेनस ऑक्साइड (SnO) और टिन डाइऑक्साइड (SnO2) बनाने के लिए ऑक्सीकृत किया जाता है। SnO कमजोर क्षारीय है, SiO2 के साथ धातुमल बना सकता है, और आंशिक रूप से अस्थिर भी हो सकता है। SnO2 कमजोर अम्लीय है और तांबे के तरल में घुलनशील है। इस समय, इसे लावा बनाने के लिए एक क्षारीय विलायक (सोडा या चूना पत्थर) को जोड़ने की आवश्यकता होती है, और एक ट्यूब भट्टी सोडियम स्टैनेट (Na2O · SnO2) या कैल्शियम स्टैनेट (CaO · SnO2) उत्पन्न करती है जो तांबे के तरल में पिघलाया नहीं जाता है। अभ्यास से पता चला है कि 30 प्रतिशत कैल्शियम ऑक्साइड और 7{{10}} प्रतिशत सोडियम कार्बोनेट से बना मिश्रित फ्लक्स मिलाने से तांबे में टिन की मात्रा 0.029 प्रतिशत से 0.002 प्रतिशत तक कम हो सकती है। Fe2O3 और 50 प्रतिशत SiO2 वाले मिश्रित प्रवाह का उपयोग भी टिन की मात्रा को 0.005 प्रतिशत तक कम कर सकता है और कुछ सीसे को हटा सकता है।
आर्सेनिक। के रूप में? क्यू चरण आरेख से पता चलता है कि आर्सेनिक और तांबा तरल अवस्था में परस्पर घुलनशील हैं। ऑक्सीकरण के दौरान, आर्सेनिक को वाष्पशील As2O3 में ऑक्सीकृत किया जा सकता है, जिसे भट्टी गैस के साथ छोड़ा जाता है। हालाँकि, आर्सेनिक की एक छोटी मात्रा को भी As2O5 में ऑक्सीकृत किया जा सकता है और कॉपर आर्सेनेट (Cu2O · XAs2O5) उत्पन्न किया जा सकता है, जो कॉपर तरल में घुलनशील है। जब तांबे के तरल में निकल मौजूद होता है, तो आर्सेनिक तांबे और निकल के साथ निकेल अभ्रक भी बना सकता है, जिससे आर्सेनिक हटाने की कठिनाई बढ़ जाती है।
सुरमा। एंटीमनी और कॉपर तरल अवस्था में असीम रूप से गलत होते हैं, और कॉपर और एंटीमनी भी Cu3Sb और Cu3Sb2 उत्पन्न कर सकते हैं। आर्सेनिक की तरह, एंटीमनी भी ऑक्सीकरण के दौरान वाष्पशील Sb2O3 उत्पन्न करता है, और कॉपर तरल में घुलनशील Cu2O · Sb2O3 और Cu2O · Sb2O5 भी उत्पन्न कर सकता है। इसलिए उच्च अस और एसबी सामग्री के साथ तांबे की अशुद्धियों से निपटने के दौरान, ऑक्सीकरण और कमी की प्रक्रिया को कई बार दोहराया जाना चाहिए, ताकि गैर वाष्पशील As2O5 और Sb2O5 वाष्पशील As2O3 और Sb2O3 में कम हो जाएं, और गैर वाष्पशील As और Sb का इलाज किया जाए क्षारीय प्रवाह के साथ।
सोना और चांदी। सोने और चांदी को एनोड कॉपर में पूरी तरह से समृद्ध किया जाता है और इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग के दौरान एनोड कीचड़ में प्रवेश किया जाता है, जिसे ठीक करने के लिए आगे इलाज किया जा सकता है।
सभी अशुद्धियों को हटा दिए जाने के बाद, ऑक्सीकरण अवधि समाप्त हो जाती है और प्रक्रिया कम करने की अवधि में बदल जाती है। कमी का प्रभाव ऑक्सीकृत कॉपर ऑक्साइड को धात्विक कॉपर में कम करना और कॉपर लिक्विड में घुली गैस को हटाना है। ऑक्सीकरण के अंत में, बॉक्स भट्टी और तांबे के तरल में अभी भी लगभग 8 प्रतिशत Cu2O है। तांबे में अत्यधिक ऑक्सीजन तांबे को भंगुर बना देगा, इसकी लचीलापन और चालकता को कम करेगा, और इसलिए कमी आवश्यक है। कटौती की अवधि के दौरान, भारी तेल, लकड़ी की कटाई आदि का उपयोग करते समय होने वाली मुख्य रासायनिक प्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं: 6Cu2O प्लस 2C2Hm=12Cu प्लस 2Co प्लस mH2 प्लस 2CO2
NH3 के साथ कम करने पर, निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ होती हैं: Cu2O प्लस 2NH36Cu प्लस N2 प्लस 3H2O
यदि प्राकृतिक गैस को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, तो प्राकृतिक गैस पर तथाकथित "सुधार" किया जाना चाहिए। अन्यथा, प्राकृतिक गैस में घटक मीथेन CH4 बड़ी मात्रा में H2 का उत्पादन करने के लिए 1000 डिग्री पर विघटित हो जाता है। हालांकि यह कमी को बढ़ा सकता है, यह तांबे द्वारा हाइड्रोजन के सोखने को भी बढ़ाता है।
एक निश्चित तापमान पर (जहाँ K स्थिर है), तांबे के तरल में अशुद्धता सामग्री Cu2O की सामग्री के व्युत्क्रमानुपाती होती है। [Cu2O] जितना बड़ा होगा, [Me] उतना ही छोटा होगा, यह दर्शाता है कि कॉपर लिक्विड में कम अनॉक्सिडाइज़्ड अशुद्धियाँ बची हैं और रिफाइनिंग ऑपरेशन उतना ही अधिक पूरा होता है। अभ्यास से पता चला है कि तांबे के तरल से अशुद्धियों को जल्दी और पूरी तरह से हटाने के लिए, ऑक्सीकरण प्रक्रिया को मजबूत करने के प्रयास किए जाने चाहिए, और इलेक्ट्रिक भट्टी को तांबे के तरल में Cu2O की सांद्रता को संतृप्त अवस्था में पहुंचाना चाहिए।
बढ़ते तापमान के साथ तांबे के तरल में Cu2O की घुलनशीलता बढ़ जाती है:
तापमान डिग्री 1100115012001250
घुलनशीलता प्रतिशत 58.312.413.1
जब इस तापमान पर Cu2O की घुलनशीलता घुलनशीलता से अधिक हो जाती है, तो पिघल दो परतों में विभाजित हो जाएगा। निचली परत Cu2O से संतृप्त कॉपर तरल है, और ऊपरी परत कॉपर से संतृप्त Cu2O चरण है। यह संबंध Cu ¥ O सिस्टम चरण आरेख से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। तांबे के तरल में घुलनशीलता बहुत कम बढ़ जाती है, और पिघलाव परतदार हो जाता है, जिससे कुछ Cu2O धातुमल परत में प्रवेश कर जाता है। इसके अलावा, अत्यधिक ऑक्सीकरण कमी प्रक्रिया को बढ़ाता है और अधिक कम करने वाले एजेंटों का उपभोग करता है। इसलिए, तांबे के तरल के अत्यधिक ऑक्सीकरण से बचने के लिए, ट्यूबलर इलेक्ट्रिक भट्टी को ऑक्सीकरण अवधि को 1150 ~ 1170 डिग्री पर बनाए रखने की आवश्यकता होती है।
विविध तांबे के उपचार के लिए एक-चरण की प्रक्रिया का उपयोग करते समय, यह आम तौर पर निश्चित रिवरबेरेटरी भट्टी में किया जाता है, इसलिए वास्तव में, यह न केवल प्रगलन है, बल्कि रिवरबेरेटरी भट्टी में शोधन भी है।
स्क्रैप कॉपर रिवरबेरेटरी भट्टी का शोधन सिद्धांत अनिवार्य रूप से अयस्क कॉपर पाइरोरिफाइनिंग के समान है। हालांकि, माध्यमिक कच्चे तांबे (कभी-कभी 4 प्रतिशत तक) की उच्च अशुद्धता सामग्री के कारण, ऑपरेशन की अपनी अनूठी विशेषताएं होती हैं। जब स्क्रैप कॉपर को रिवरबेरेटरी फर्नेस में ट्रीट किया जाता है, तो पूरी रिफाइनिंग प्रक्रिया में मेल्टिंग, ऑक्सीडेशन, रिसाइकिलिंग, स्लैग रिमूवल, कास्टिंग और अन्य ऑपरेशन शामिल होते हैं। संपूर्ण असाइनमेंट का मूल ऑक्सीकरण और कमी है। निम्नलिखित मुख्य रूप से ऑक्सीकरण और कमी पर विस्तृत करता है।
कॉपर ऑक्साइड रिफाइनिंग का मूल सिद्धांत यह है कि कॉपर में मौजूद अधिकांश अशुद्धियों में ऑक्सीजन के लिए कॉपर की तुलना में ऑक्सीजन के लिए अधिक आत्मीयता होती है, और अधिकांश अशुद्धियों के ऑक्साइड में कॉपर तरल में कम घुलनशीलता होती है। इसलिए, जब हवा को पिघलाया जाता है, तो अशुद्धियों को अधिमानतः ऑक्सीकृत और हटा दिया जाता है। हालांकि, बिजली की भट्टी में तांबे का अधिकांश भाग पिघल जाता है, और अशुद्धता द्रव्यमान बहुत कम होता है। इसलिए, ऑक्सीकरण के दौरान, तांबा सबसे पहले ऑक्सीकरण होता है।
4Cu प्लस O2=2Cu2O
उत्पन्न Cu2O तुरंत तांबे के तरल में घुल जाता है और तांबे के तरल में अशुद्धियों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे अशुद्धियों का ऑक्सीकरण होता है।
[Cu2O] जोड़ [Me]=2 [Cu] जोड़ (MeO) सूत्र में, [] तांबे के तरल में पदार्थों की एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करता है; () लावा चरण में पदार्थों की एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करता है; मी एक अशुद्ध धातु है।
ऑक्सीकरण शोधन प्रक्रिया के दौरान मुख्य अशुद्धियों का व्यवहार संक्षेप में निम्नानुसार है:
लोहा। ऑक्सीजन के लिए लोहे की आत्मीयता तांबे की तुलना में ऑक्सीजन की तुलना में बहुत अधिक है, इसलिए लोहे को आसानी से ऑक्सीकृत किया जाता है और स्लैगिंग द्वारा हटा दिया जाता है। लोहे के ऑक्सीकरण की प्रतिक्रिया निम्नलिखित समीकरण के अनुसार की जाती है: Cu2O प्लस Fe=2Cu प्लस FeO
थर्मोडायनामिक अनुमान के अनुसार, शोधन प्रक्रिया के दौरान लोहे को 100000 भागों तक हटाया जा सकता है।
निकल। निकेल एक ऐसी अशुद्धता है जिसे हटाना मुश्किल है। निकेल और कॉपर ठोस विलयन की एक श्रृंखला बना सकते हैं। यद्यपि निकल को पिघलने की अवधि और ऑक्सीकरण अवधि दोनों में ऑक्सीकरण किया जाता है, यह धीमा और अधूरा होता है, और ऑक्सीकरण अवधि के दौरान उत्पन्न NiO को तांबे के तरल और लावा के बीच वितरित किया जाता है। धातुमल में घुलने वाला NiO NiO · Fe2O3 उत्पन्न कर सकता है जो तांबे के तरल में अघुलनशील होता है लेकिन धातुमल चरण में घुलनशील होता है। निकल के इस हिस्से को हटाया जा सकता है। एक बॉक्स भट्टी में थर्मोडायनामिक गणना से पता चलता है कि जब तांबे के तरल में 16 प्रतिशत निकल होता है, तो निकल को 0.25 प्रतिशत तक हटाया जा सकता है।
जब तांबे के तरल में निकल और आर्सेनिक और सुरमा दोनों होते हैं, तो निकल को हटाना और भी मुश्किल होता है। क्योंकि NiO तांबे के तरल में घुलने से निकेल माइका (6Cu2O · 8NiO · 2As2O3 या 6Cu2O · 8NiO · 2Sb2O3) बन सकता है, जो Cu, As, या Sb के साथ तांबे के तरल में घुलनशील होता है। निकल को हटाने के लिए निकेल अभ्रक को विघटित करने के लिए केवल क्षारीय प्रवाह जोड़ा जाता है।
जिंक। जस्ता और तांबा 906 डिग्री के क्वथनांक के साथ तरल अवस्था में पूरी तरह से गलत हैं। शोधन के दौरान, अधिकांश जस्ता पिघलने के चरण के दौरान धात्विक रूप में वाष्पित हो जाता है, और फिर भट्ठी गैस में ऑक्सीजन द्वारा ZnO बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, जिसे भट्ठी गैस के साथ छुट्टी दे दी जाती है और धूल संग्रह प्रणाली में एकत्र किया जाता है। ऑक्सीकरण के प्रारंभिक चरण में शेष जिंक को ZnO में ऑक्सीकृत किया जाता है, जिससे जिंक सिलिकेट (2ZnO · SiO2) और जिंक फेराइट (ZnO · Fe2O3) बनते हैं और लावा में प्रवेश करते हैं। उच्च जस्ता सामग्री (जैसे पीला अशुद्ध तांबा) के साथ अशुद्ध तांबे की सामग्री को परिष्कृत करते समय, जस्ता के वाष्पीकरण में तेजी लाने के लिए, भट्ठी का तापमान पिघलने और ऑक्सीकरण अवधि (आमतौर पर 1300 ~ 1350 डिग्री पर बनाए रखा जाता है) के दौरान बढ़ जाता है, और एक जिंक ऑक्साइड क्रस्ट के गठन से बचने के लिए, जिंक वाष्पीकरण प्रक्रिया में बाधा डालने वाले जिंक ऑक्साइड क्रस्ट के गठन से बचने के लिए चारकोल या सल्फर मुक्त कोक कणों की परत को जस्ता ऑक्साइड को धातु जस्ता में कम करने के लिए पिघल की सतह पर कवर किया जाता है।
नेतृत्व करना। ठोस सीसा तांबे में अघुलनशील होता है और तरल अवस्था में शायद ही कभी घुलता है। हालाँकि, ऑक्सीकरण अवधि के दौरान, जब लेड को लेड ऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है, तो इसका घनत्व (9.2) कॉपर (8.9) की तुलना में अधिक होता है, इसलिए यह भट्टी के तल पर बैठ जाता है। इसलिए, यदि यह एक अम्लीय भट्टी तल है, तो PbO कम घनत्व के साथ सीसा सिलिकेट (XPbO · YSiO) उत्पन्न करने के लिए भट्ठी निर्माण सामग्री में SiO2 के साथ प्रतिक्रिया करेगा। इस प्रकार पिघले हुए पूल की सतह तक तैरना और हटाया जाना। यदि भट्ठी का तल क्षारीय दुर्दम्य सामग्री से बना है, तो सीसे को हटाना मुश्किल है। इस समय, हवा के प्रवाह को बढ़ाने और उच्च भट्टी तापमान (लगभग 1250 डिग्री) बनाए रखने के लिए क्वार्ट्ज फ्लक्स को पिघल में उड़ाया जाना चाहिए, जिससे PbO और SiO2 को प्रतिक्रिया करने और लीड सिलिकेट का उत्पादन करने की अनुमति मिलती है। लेड को हटाने के लिए क्वार्ट्ज स्लैग का उपयोग करने की विधि में लंबा समय लगता है और कॉपर स्लैग का बड़ा नुकसान होता है। सीसा हटाने के प्रभाव को सुधारने और इस विधि की कमियों को दूर करने के लिए, फॉस्फेट के रूप में सीसे को हटाने के लिए फॉस्फोरस कॉपर मिलाया जा सकता है। लेड बोरेट के रूप में लेड को हटाने के लिए बोरॉन ऑक्साइड को फ्लक्स के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

उपरोक्त सामग्री सुपर्ब हीटर कंपनी, सुपर हीटर द्वारा आयोजित की जाती है। मुख्य रूप से व्यावसायिक उत्पादन: औद्योगिक ताप तत्व, तापमान मापने वाले तत्व, उत्पादन उपकरण, सहायक उपकरण, और कच्चे माल जैसे ट्यूबलर हीटर, ट्यूबलर हीटर, बेल्ट हीटर, सिरेमिक हीटर, सिलिकॉन रबर हीटर, थर्मोकपल आदि।

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