167695. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyékony rézben oldott kísérőelemek elválasztására
3 167695 4 A találmány szerint ezt a feladatot avval oldjuk meg, hogy a finomítógázokat legalább egy a fürdő tiszta felületére merőleges vagy közel merőleges sugárban áramoltatjuk a rézre, a gázsugár és a fürdő torlópont ja környezetében kialakuló kráterben a rezet tórusszerű áramlásban tartjuk és a konvektív viszonyokkal behatárolt, áramló rézömledék^-finomítógázrendszerben a rézömledéket meghatározott anyagátadással reagáltatjuk a finomítógázokkal. A találmány szerinti eljárás további jellemzője az, hogy a rézfürdőnek a finomítógáz sugarára merőleges síkban mért átmérőjét a kráterátmérő 2—5-szörös, célszerűen 3-szoros értékére, mélységét pedig a kráterátmérő legalább 0,5-szeres, célszerűen 1,5-szeres értékére állítjuk be, a finomítógázokat több sugárban, legalább egy sorban elrendezve áramoltatjuk a rézfürdő felületére, az egyes sugarak és vagy az egyes sorok kölcsönös távolságát pedig a kráterátmérő 2—5-szörös, célszerűen 3-szoros értékére állítjuk be, a finomítógáz sugarának hatóerejét és a fúvóka szájnyílásának a rézfürdő felületétől mért távolságát a finomítógáz összetétele függvényében úgy állítjuk be, hogy a kráterek pereménél a réz még éppen ne fröcsköljön, a rézfürdő felületére áramoltatott finomítógáz nyomását és mennyiségét a finomítógáz Laval-fúvókát át való vezetésével fröcskölésmentesen növeljük, a rézolvadékot oxidáló hatású finomítógázzal kezeljük és a réz oxigéntartalmát a réznek a kísérőelemek beállítandó mennyiségének függvényében adódó oxigénfelvevő képessége teljes vagy közel teljes kihasználásával növeljük. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban részletesen ismertetjük. A találmány szerint a megolvasztott rézfürdő tiszta felületére bocsátott gázsugárral a torlópont környeztében úgy a finomítógáz sugarában, mint a finomított fémfürdő anyagában egy-egy olyan áramlási mezőt hozunk létre, melyek együttesen egy elemi reakciózónát képeznek. A rézfürdőben kialakított áramlási mező lényege az, hogy a gázsugár hatására a fémfürdő felszínén kialakuló kráterszerű mélyedésben — a továbbiakban kráter — az ömledék torusszerűen áramlik. Ezt az áramlási képet a későbbiekben még részletesen ismertetjük. A fémfürdő felületén kialakított elemi reakciózónában az anyagátadás sebessége kedvező mértékben megnövekszik és ezzel a finomítás technológiai idejét jelentős mértékben lecsökkenti. Az elemi reakciózóna lényegét az egymással erőegyensúlyban álló konvekciós áramokban jelölhetjük meg. Az egyik konvekciós áramlást a finomitógáz árama, a másikat pedig a torlópont környezetében az ömledékben kialakuló áramlás jelenti. Az ömledékben kialakuló konvekciós áramlás a gázsugár hatására jön létre, mely gázhalmazállapotú reagenseket visz az ömledék felszínére, ill. távolít el onnan. A finomítógáz sugarának a fémfürdő felületével alkotott ütközési pontja környezetében a fémfürdő felületén egy meghatározott mélységű kráter keletkezik. A képződött kráter alakjának és áramlási képének időbeli állandóságát a gázsugár nyomóereje és a folyadék felfelé ható reakcióereje közötti egyensúly biztosítja. Az ütközési pontban eltérített ill. visszavert gázrészecskék súrlódása következtében a kráterek fala és a kemence falazata ill. a folyadékfürdő felszínén szomszédosán elhelyezkedő további kráterek kölcsönhatása következtében a kráterben a fémfürdő felszíni határrétege felfelé áramlik. A fémfürdő felszínére feláramló anyag a ke-5 mence falával vagy több sugárban felfújt finomítógáz esetében a szomszédos kráterek hatásvonalával érintkezve bekényszerül a fémfürdő mélyébe. E hatások eredményeként egy-egy kráter környezetében a fémfürdő anyaga lényegében egy torusz felülete 1Q mentén áramlik, ahol az áramlás értelme a torusz torokkörében alulról felfelé, a torusz külső körében pedig felülről lefelé mutat. Az ily módon kialakított áramlási mezővel biztosítjuk azt, hogy a megömlesztett fém felületére állandóan friss, a finomítógázj5 zal reagáltatandó fémömledék kerül a fürdő mélyéből. A metallurgiában ismert az a jelenség, hogy megömlesztett rézből a kísérőelemek eltávolítására az ömledékbe oxigént kel! bevinni. A rézömledékben 2o oldott oxigén a rézömledékben ugyancsak oldott és eltávolítandó tisztátalanságokkal reakcióba lép és azokat a rézfürdőben oldhatatlan vegyületekké alakítja. A rézfürdőbe bevitt oxigén felesleges menynyiségét viszont az ömledékből el kell távolítani. Ha 25 különleges intézkedések következtében vagy eredményeképpen ezeket az elemi folyamatokat meg lehet gyorsítani, akkor kézenfekvő az is, hogy az összfolyamat, tehát a rézömledék teljes finomításának összideje is lerövidíthető. A találmányunk szerinti ,Q eljárással kialakított elemi reakciózónákban a fenti, a finomításhoz szükséges reakciókat igen gyorsan le lehet játszatni. Kísérleteink szerint levegővel végzett oxidálásnál az ömledékbe bevitt oxigén anyagáramát mintegy 0,1 kg • m~2 • m — * értékre ,. lehet növelni. Ugyanezt az anyagátadási értéket érhetjük el az oxigént tartalmazó ömlesztett réz redukálásánál az ömledékből eltávolított oxigén mennyiségére nézve. Ennél a redukciós folyamatnál túlnyomórészt hidrogénből és szénmonoxidból álló tisztítóig gázt használunk. A finomítógáz ráfúvatását fúvóláhdzsával végezzük. A gázsugár tolóereje határozza meg a torlópont környezetében kialakuló elemi reakció zóna hatóterületének nagyságát. Mondhatjuk, hogy a finomítóéi gáz áramlási feltételeinek változatlanul tartása mellett minél nagyobbra választjuk meg a lándzsán kiképzett fúvókanyílás átmérőjét, annál nagyobb lesz a gázsugár tolóereje, és ennek következtében a fémfürdő felületén kialakuló kráter átmérője és mély-5Q sége, azaz az ömledékben kialakuló konvekciós mező mérete. A találmány szerinti eljárással végzett kísérleteink azt bizonyították, hogy optimális anyagátadási viszonyokat akkor érhetünk el, ha a fémfürdőnek a 55 finomítógáz sugarára merőleges síkban mért átmérőjét a kráterátmérő 2—5-szörös, célszerűen 3-szoros értékére, mélységét pedig a kráterátmérő legalább 0,5-szeres, célszerűen 1,5-szeres értékére állítjuk be. g0 A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítási módjánál a finomttógázokat több sugárban, legalább egy sorba elrendezve áramoltatjuk a rézfürdő felületére, az egyes sugarak és/vagy az egyes sorok kölcsönös távolságát pedig a kráterátmérő 2— 65 5-szörös, célszerűen 3-szoros értékére állítjuk be. 2
