169980. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú réz előállítására nyersréz és rézhulladékok tűzi finomításával

3 169980 4 dául a nikkel [H. Nestler: Neue Hütte, 9, 627 (1964)], valamint az ólom [R. Kahn: Neue Hütte, 11, 666 (1966)]. Nem távolítható el teljesen az olvadt rézfürdőből a tellur, a szelén, az ezüst, a palládium, a platina és az arany sem [J. Gerlach et al.: Metall, 21,1115 (1967)]. Egyes szennyezők, így az arzén és az antimon eltávolíthatók alkálifémekkel és alkáliföldfémekkel végzett kezelés útján (269 489 sz. szovjet szabadalmi leírás). A réz kéntelenítésére és gáztalanítására nátriumhidroxidos kezelést javasolnak (698 758 sz. angol szabadalmi leírás). Gáztalanítható a rézfürdő inert gáz átfúvatásával, és az illó szennyezésektől megtisztítható vákuumos vagy elektronsugaras átolvasztással (F. N. Sztrelcov és J. M. Leibev: Cvetnüe metallü 1973. július, 7. füzet, 67-72. o). A sóömledékben végzett elektrolitikus rézfinomítás az utóbbi években került áz érdeklődés előterébe [Z.Horváth: Metall, 27, 761 (1973)]. Ez az eljárás azon túlmenően, hogy rendkívül energiaigényes, különleges tűzálló anyag problémákat vet fel, minthogy olyan tűzálló anyagot igényel, amelyet a réz nem nedvesít. A folyamatos rézfinomításra L. Stewart dolgozott ki eljárást (Metal Bulletin Monthly, 1972. március, 15. füzet, 12-13. oldal), amely ódarab kaszkád-elrendezésű kemencét használ az olvadt réz kezelésére. Az első kemencében oxigénnel kezelik a rézömledéket, amelyet ezután rézszulfidra (Cu2S) ejtenek, amelynek tetején a szennyezők egy része salakként összegyűlik. A második kemencében az illó szennyezőket (Pb, Zn és Bi) nitrogénnel öblítik ki. A további kemencékben a többi szennyező eltávolítását végzik. Az eljárást eddig csak laboratóriumi méretekben valósították meg, nagyüzemi megvalósításra a különleges berendezés szükségessége miatt eddig nem került sor. Az eddig ismert tűzi rézfinomítási eljárások közős hátránya, hogy a szennyezők eltávolítására több műveleti lépést igényelnek, ami az adagidő megnövelését eredményezi, ezen túlmenően drága fémek és vegyszerek alkalmazását igénylik, ami csak ott teszi lehetővé nagytisztaságú réz gyártását, ahol igen tiszta rézérc vagy hulladék található. Ilyen nyersanyag azonban csak rendkívül korlátozott mennyiségben áll rendelkezésre, és az ára is magas. így a nagytisztaságú réz előállítása tűzi finomítással nagyon költséges. Az oxidálásnak levegő helyett oxigénnel, a redukálásnak fa helyett redukáló gázokkal vagy cseppfolyós szénhidrogénekkel való elvégzése fokozta ugyan a tűzi finomítás hatékonyságát és növelte a kémiai folyamatok szabályozásának mértékét, de lényegében nem változtatta meg az eljárást. A rézfürdő átfúvatása inert gázokkal szintén csupán a gázok eltávolítását eredményezi, de a fürdőben levő oxidok eltávolítását csak jeleritéktelen mértékben képes elősegíteni. A fürdő felszínén levő és a kemencebélésre tapadó szennyező oxidok egy része a redukáló periódusban ismét visszaalakul fémmé, és ezáltal növeli a már finomított réz szennyező-tartalmát. Az eddig ismert tűzi rézfinomítási eljárásokban tulajdonképpen a szennyezők visszaredukálódása határolja be a tisztítás mértékét, a tisztítást tovább gátolja az a körülmény, hogy egyes szennyezők, így például a nikkel oxidja képes a rézfürdőben oldott állapotban maradni. Az elektrolitikus tisztítás, valamint a zónás ol-5 vasztás szintén költségesek, mert nagytisztaságú réz csak többszöri elektrolízissel vagy sokszoros zónás olvasztással állítható elő. Mindeddig nem volt ismert olyan eljárás, amely többfajta szennyezést tartalmazó nyersrézből, il-10 letve rézhulladékból lehetővé tette volna a hagyományos tűzi rézfinomító berendezésekben nagytisztaságú réz gyártását. A találmány célja az ismert eljárások hátrányainak kiküszöbölésével olyan eljárás biztosítása, 15 amelynek segítségével a tűzi rézfinomítás hagyományos berendezéseiben, vagyis különleges berendezések, valamint költséges és hosszadalmas műveletek alkalmazása nélkül, egyetlen tűzi finomítási eljárással lehet sokféle szennyezőt tartalmazó nyers-20 rézből vagy erősen szennyezett rézhulladékokból előállítani elektrolit-tisztaságú rezet, a finomítás során fellépő rézveszteségek egyidejű csökkentése és az adagidő lerövidítése mellett. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a tűzi 25 rézfinomításkor a nemesfémek kivételével az összes szennyező már az oxidációs periódus legelején, 5-10 perc oxidálás után oxiddá alakul, és az így képződött oxidok igen nagy diszperzitású szilárd vagy olvadt részecskékként vannak jelen a rézfür-30 dőben, kilebegési idejük vizsgálataink szerint 5-10 napra tehető. Ebből következik, hogy az oxidáló periódus alatt - amely gazdasági okokból nem lehet hosszabb 8 óránál — e szennyezéseket hagyományos eljárással nem lehet eltávolítani. 35 A találmány alapja az a felismerés, hogy az ilyen nagy diszperzitású szennyező oxidokat rövid idő alatt el lehet távolítani a rézfürdőből, és így a nyersrézből vagy rézhulladékból elektrolit-tisztaságú réz nyerhető a szokásos tűzi finomító eljárásban 40 különleges összetételű szintetikus salaktakaró és különleges finomító ötvözök egyidejű alkalmazásával. Fentiek alapján a találmány eljárás nagytisztaságú réz előállítására nyersréz és rézhulladékok tűzi finomításával, ahol a tűzi rézfinomítás hagyo-45 mányos berendezéseiben beolvasztást és azzal egyidejűleg vagy azt követően oxidálást, majd salaklehúzást végzünk, a kapott előfinomított rézfürdőt redukáljuk, és az így kapott finomított rézfürdőt a kívánt formába öntjük. A találmány érteiméber 50 úgy járunk el, hogy a salaklehúzás és a redukálás között az előfinomított rézfürdőn a szilícium, a foszfor és a bór közül legalább egy elemnek az oxidjából, továbbá a titán, az alumínium, a kalcium, a stroncium, a bárium, a magnézium, a 55 nátrium, a kálium, és a lítium közül legalább egy elemnek az oxidjából álló oxidkeverékkel salaktaka rót alakítunk ki, majd a felsorolt elemek közül legalább kettőt adagolunk a rézfürdőhöz finomítc ötvözőként, a rézfürdőt legalább 30 másodpercer 60 át, célszerűen 3-6 percen át keverjük, és adotl esetben közbeiktatott pihentetés után a salaktaka rót eltávolítjuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös fogana tosítási módjának megfelelően úgy járunk el, hog> 65 a finomító ötvözőket legalább két részletben ada 2