Технические науки/1

Технические науки/1. Металлургия

К.т.н. Егоров С.Г., асп. Цыганкова О.В.

Запорожская государственная инженерная академия, Украина

Влияние степени рафинирования расплава меди на его вязкость

Технология производства высококачественной меди из вторичного сырья включает в себя обязательные стадии огневого и электролитического рафинирования, задача которых максимально удалить примеси. На стадии огневого рафинирования удаляются примеси, у которых сродство к кислороду выше, чем у меди (Zn, Sn, Fe, Ni, Pb и др.). При электролитическом рафинировании удаляются As, Sb, Bi, Au, Ag, Fe, Ni и др. Полученная таким образом катодная медь соответствует маркам меди М0к и М00к согласно ГОСТ 859-2001.

На стадии огневого рафинирования с целью повышения с целью удаления наибольшего количества примесей можно вводить различные вещества: гексаметафосфат натрия, карбонаты кальция и магния, фосфид меди и др. [1]. Удаление примесей может привести к изменению вязкости расплава, которая может использоваться как технологический параметр, определяющий процессы разливки и кристаллизации. В работе [2] приводится формула, связывающая содержание некоторых примесей в расплаве меди с его вязкостью:

где h₁₁₄₀_°_С – динамическая вязкость расплава меди, Па×с; [Bi], [Sb], … – содержание примесей в расплаве меди, % (мас.).

Из анализа уравнения видно, что наибольшее влияние на вязкость расплава оказывает концентрация кислорода, свинца и фосфора.

Для повышения степени удаления примесей в расплав после восстановительного периода стадии огневого рафинирования вводили фосфид меди. При этом фиксировали концентрацию примесей до и после ввода данного вещества. В таблице 1 показано влияние введения фосфида меди в расплав на содержание примесей, определяющих динамическую вязкость расплава.

Таблица 1 – Содержание примесей в расплаве меди

Примесь	Эксперимент №1		Эксперимент №2		Эксперимент №3		Эксперимент №4
Примесь	1	2	1	2	1	2	1	2
Pb	0,07170	0,05280	0,06790	0,06000	0,08640	0,07840	0,09610	0,07240
P	0,00029	0,00105	0,00025	0,00054	0,00018	0,00038	0,00019	0,00029
Ni	0,01340	0,01420	0,01430	0,01460	0,01670	0,01660	0,01690	0,01710
As	0,00114	0,00112	0,00112	0,00112	0,00110	0,00111	0,00110	0,00106
Sb	0,00349	0,00277	0,00282	0,00250	0,00213	0,00206	0,00201	0,00149
O₂	0,2190	0,1167	0,2229	0,1050	0,2333	0,1348	0,2297	0,1032

Примечание: 1 – содержание примесей в расплаве до введения фосфида меди; 2 – содержание примесей в расплаве после введения фосфида меди.

Рассчитанное значение динамической вязкости для проведённых экспериментов представлено в таблице 2.

Таблица 2 – Значение динамической вязкости

Параметр	Эксперимент №1		Эксперимент №2		Эксперимент №3		Эксперимент №4
Параметр	1	2	1	2	1	2	1	2
h₁₁₄₀_°_С, Па×с	0,0183	0,0109	0,0188	0,0095	0,0185	0,0109	0,0176	0,0086

По результатам проведённых экспериментов видно, что динамическая вязкость расплава меди при огневом рафинировании уменьшается в 1,6 (для эксперимента №1) и в 2,0 (для эксперимента №4) раза.

Дополнительное введение в расплав меди при огневом рафинировании веществ, удаляющих примеси, снижает динамическую вязкость расплава. Уменьшение вязкости расплава приводит к увеличению скорости всплытия неметаллических частиц (частицы шлака, огнеупорных материалов) в расплаве и обеспечивается снижение количества неметаллических включений в медном аноде.

Литература:

1. Червоный И.Ф. Методы глубокого рафинирования расплавов меди / И.Ф. Червоный, С.Г. Егоров // Теория и практика металлургии. – 2010. - №1-2. – С. 127-130.

2. Смирнов А.Н. Исследование вязкости расплавов меди огневого рафинирования на усовершенствованном вискозиметре с автоматической регистрацией данных / А.Н. Смирнов, Ю.Д. Савенков, М.В. Епишев, В.В. Бурлака // Наукові праці ДонНТУ. Металургія. – 2009. – Вип.11 (159). – С.206-214.