Введение к работе
Актуальності! работы. За последние 15 лет концентрация никеля в анодной меди возросла в 3—5 раз, что снизило технико-экономические показатели медерафииированных предприятий. Отсутствие надежной технологии переработки никсльсодержаїцих шлаков огневого рафинирования, возвращаемых на конвертирование штейна, даже при наличии эффективных реагентов, обеспечивающих более полное ошлакование никеля, не устраняет его циркуляцию между медеплавильным и медеэлектролптным производством, снижает качество черновой и катодной меди и в конечном счете приводит к потерям никеля, снижая комплексность использования сырья.
В настоящее время отсутствует удовлетворительное решение проблемы вывода никеля и при электролитическом рафинировании меди. Никель, оставшийся в анодной меди, извлекают в товарный продукт из электролита рафинирования, что осложняет троцесс электролиза и снижает качество катодной меди. Оптимп-щцня режима электролиза меди не устраняет отрицательное злиянне никеля па его результаты.
Цель работы. Определить рациональные условия сплншірова-ПІя никеля в анодной меди и связанного с ним раскисления \к:д-юго расплава, концентрирования никеля в виде силицидов в ме-аеэлектролптном шламе; исследовать влияние кремния па анодное ыствореиие сплавов системы Сп-Ni-Si и катодное осаждение ме-хи, влияние енлпцпрованпя анодов па показатели электрорафи-шроваппя меди: предложить усовершенствованный способ рафи-шровання меди с применением кремпннсодержашнх реагентов и іать его технико-экономическую оценку.
Научная новизна. Впервые исследовано раскисление и системе ді-Ni-O, сопровождающееся селективным енлпнпроианием нике-ія в медном расплаве. Показано, что никель и кремнии уменьшают активность кислорода, а связывание кислорода кремнем описывается формально-кинетическим уравнением первого орядка.
Разработана термодинамическая модель ]іпекпслсиня люди кремнием, учитывающая экспериментальное значение коэффициента активности кислорода в медпо-инкелевом расплаве.
Изучено окисление медио-кремнпевых лигатур в воздушной а і моеферо и рекомендован состав лигатуры, минимальный угар которой объяснен образованием силицидов меди.
Впервые установлено, что сплнцпрованпе медного анода уменьшает плотность тока его пассивации, незначительно увеличивает анодную поляризацию и повышает чистоту катодного осадка, в т. ч- умсыпа-ет в нем концентрацию благородных металлов-
Впервые установлено, что распределение никеля между электролитом и шламом при электрическом рафинировании меди можно регулировать дозировкой кремния при силпцпрованпи анодов.
Практическая ценности. Разработан п в промышленных усло
виях испытан способ рафинирования меди с глубоким раскисле
нием и сплпнпрованисм расплава, обеспечивающий повышение
глубины- рафинирования анодной меди и сортности анодов и по
вышение качества катодной меди. Предложенная технология, за
щищенная патентом, в условиях АОЗТ КМЭЗ позволяет получить
экономический эффект около 9 млрд. руб. в год (в ценах января
1995 г.). .
Предложена и пнедрена экологически чистая технология получения медных гранул для производства купороса, основанная на диспергировании расплава складированной меди парами поды- В условиях АОЗТ КМЭЗ фактический экономический эффект от производства собственных гранул и повышения качества медного купороса превысил 1 млрд. рублей (и цепах 1994 года). Способ может быть эффективно использован па предприятиях отрасли.
Методика исследований. Использованы методы анализа состава: весовой, объемный, экстракцпонио-колорнмстрпчсскнп, полярографический, реитгепофлгаоресцентпый, атомноабеорбцнонный, металлографический, спектральный, эиергодисперсионп'ый.
Применяли методы исследования: метод ЭДС, термовесопоіі, седнментацпоппыи, вольтамперо метрический, математическое моделирование, планирование экспериментов. Эскпернментальные данные обрабатывали по компьютерным программам математической статистики.
На защиту выносятся;
выявленные закономерности изменения активности кислорода в системе Cu-Ni-Si-О и данные об устойчивости медно-крем-ниевых лигатур в окислительной атмосфере;
термодинамическая модель раскисления медного расплава металлическими реагентами и результаты моделирования;
данные о влиянии кремния на свойства медных анодов и продуктов их рафинирования;
технология огневого и электролитического рафинирования меди с прпмененнм кремніїі'гсодержаїдпх реагентов и результаты ее промышленных испытании;
— экологически чистая технология диспергирования меди с
применением кремния и результаты ее промышленного внедрения.
Апробация работы. Основные положения работы обсуждены на технических совещаниях комбината «Уралэлектромедь» (1985, 1987 г.г.) и на территориальных научно-технических конференциях «Новые направления совершенствования технологии производства цветных металлов па Урале» (г. Свердловск, 1989, 1990 г.г.).
Публикации. По материалам исследований получено 3 авторских свидетельства СССР, 1 патент России, 1 положительное решение по патентной заявке и опублировапы 3 статьи.
Состав и объем работы. Диссертационная работа состоит из зведення, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 138 наименовании работ отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 142 станицах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 19 таблиц и 4 приложения.