178999. lajstromszámú szabadalom • Eljárás rézötvözetek szennyezőinek eltávolítására
3 178999 4 A 2 161 661. sz. NSZK-beli szabadalmi leírás réz és rézötvözetek tisztítására kalciumkarbid és bóroxid keverékét, vagy szén és kalciumborát keverékét ajánlja. Ez a dezoxidáló keverék azonban csak az oxigén eltávolítására alkalmas, de nem alkalmas a 5 szennyező fémek eltávolítására is. Ismeretes volt rézötvözetekből az oxidok eltávolítása olvadt sóval történő átkeveréssel lapos lángkemencékben vagy forgódobos kemencékben. A szintetikus só általában kloridokból és fluoridokból állt. 1Q Ezenkívül ismeretes volt a gáztalanítás és oxidmenteátés még klórral is, ahol az olvadt fémfürdő átfúvatására klórgázt vagy klórképző szerves vegyületeket, mint tetraklórmetánt vagy hexaklóretánt alkalmaztak [Zeitschrift für Metallkunde 63, 5—11 (1972)]. 15 A csehszlovákiai Kovohute Celakovice üzemben ólmos sárgaréz hulladék és forgács olvasztásánál néhány sikertelen fedősó-ldpróbálás után az alábbi összetételű folyósítókat találták megfelelőnek [Hutnik (Praha) 20, 219-220 (1970)]: A1sü 680 A1 sü 750 NaCl 45% 49% KC1 45% 27% NaF 5% 8% Na3AlF6 5% 16% A rézötvözetek tisztítására eddig használt sótakarók fő hibája, hogy kizárólag oxidáló anyagokat tartalmaznak komplexképzők nélkül, aminek következtében elsősorban a cinket oxidálták a szennyezők helyett. Ismét más típusú sótakarókkal eleve nem is akartak finomító hatást, hanem csak oxidáció elleni védelmet biztosítani. A sótakarók terén elért kudarcok vezették F. W. Strelcov és J. M. Lejbov szovjet szakembereket arra a következtetésre, hogy rézötvözetek bármilyen 4Q berendezésben történő olvasztásánál a legjobb védőréteg a faszén, sem a semleges fedőporokból, sem a dezoxidáló salakokból készített védőrétegek nem nyújtanak ekvivalens helyettesítést [Cvetnüe Metallü, 1973. júl., 67-72. old.]. E megoldás 45 hátránya, hogy nem teszi lehetővé e szennyezők eltávolítását. A. K. Nikolaev szerint a színesfémeket ma már nem lángkemencében dolgozzák fel, nem üstből öntenek, így értelmetlen a soktonnás rézötvözetek olvadéktömegeinek fedősós kezelése is [Cvetnüe Metallü, 1974. jan., 61-64. old.]. A sótakaróval való tisztítást ellenzőkkel szemben áll W. J. Roscrow nézete, amely szerint rézötvözetek tisztítására a fémfürdő és a salak között lejátszódó reakciók szükségesek a nemkívánatos fémek mennyi- 55 ségének csökkentése érdekében. Erre a célra legalkalmasabbnak a forgódobos kemencét tartja [Metallurgy and Metal Forming, 1975. aug., 272—276. old.]. A szennyezett rézötvözetek alkotóinak a tisztítás helyetti szétválasztása igen körülményes, munka- és 60 energiaigényes műveletek sorozatából áll, ahol gyakran kell tűzi és nedves kohászati eljárásokat kombinálni bonyolult és drága berendezésekben. Emellett a réz ötvöző elemeinek kinyerése csak korlátozott mértékben lehetséges, mert az elsalakulás és párolgás miatt igen nagy veszteségek jelentkeznek. Ez az oka annak, hogy a szennyezett rézötvözet hulladékokban ma rendszerint csak a réztartalmat fizetik meg, és esetleg még az ónt rézáron, tehát a tiszta ónhoz viszonyítva 20-25%-os áron vásárolják meg. Azok a törekvések, amelyek ezen eljárás gazdaságosabbá tételére irányultak, így a berendezések egyszerűsítése, az aknáskemence és a konverter összevonása, oxigén alkalmazása levegő helyett, stb. az utóbbi években javították az eljárás gazdaságosságát és a fajlagos anyagkihozatalt, de nem oldották meg az alapvető feladatot, az ötvözetek szennyezőinek egyszerű és olcsó együttes eltávolítását. Az ismert eljárások további hátránya, hogy egyes berendezésekre voltak korlátozva, tehát vagy lángkemencében, vagy villamos kemencében lehetett azokat csak alkalmazni. Az általános finomítási eljárás fő nehézségét az okozta, hogy akár oxid, szulfid vagy klorid segítségével akarták a finomítást elvégezni, a rézötvözetben jelenlevő cink termodinamikai normálpotenciálja negatívabb a legtöbb eltávolítandó szennyező termodinamikai normálpotenciáljánál. Emellett a cink koncentrációja az ötvözetekben 5% és 40% között mozgott, míg az eltávolítandó szennyezők végkoncentrációja általában nem haladta meg a 0,1—0,2%-ot. így a cink termodinamikai potenciálja a normálpotenciálhoz viszonyítva negatívabbá, ugyanakkor a szennyezőké pozitívabbá vált, ami tovább nehezítette a szennyezők eltávolítását mindaddig, amíg a rendszerben számottevő dnk volt jelen. A rézötvözetek egyik legértékesebb alkotóelemét képező ón amfoter jellege következtében igen könnyen elsalakul, és így igen nehéz hasznosítható formában elkülöníteni. A 169 980 számú magyar szabadalmi leírás nagytisztaságú réz előállítására ismertet eljárást, amely abban áll, hogy a salaklehúzás és a redukálás között az előfinomított rézfürdőn a szilícium, a foszfor és a bőr közül legalább egy elemnek az oxidjából, továbbá a titán, az alumínium, a kalcium, a stroncium, a bárium, a magnézium, a nátrium, a kálium és a lítium közül legalább egy elemnek az oxidjából álló oxidkeverékkel salaktakarót alakítanak ki, majd a felsorolt elemek közül legalább kettőt adagolnak a rézfürdőhöz finomító ötvözőként, a rézfürdőt legalább 30 másodpercen át, célszerűen 3—6 percen át keverik, és adott esetben közbeiktatott pihentetés után a salaktakarót eltávolítják. Ez az eljárás csak nagytisztaságú réz előállítására alkalmas, mert minden ötvözőt kivon az ömledékből, vagyis nem alkalmas rézötvözetek tisztítására. Fenti okok miatt mindmostanáig nem sikerült olyan finomítási eljárást találni, amelynek alkalmazásakor rézötvözetek hasznos Cu-, Sn-, Pb-, Zn- és Ni-tartalma nem vagy legfeljebb csak kismértékben salakul el, ugyanakkor a káros szennyezők, így a Fe, Mn, Cr, Bi, Sb, Ás, S, Si, Al, Mg, Cd és Ti, továbbá a ritka földfémek, az alkáli-földfémek és az alkálifémek a szabványokban megengedett értékek alá csökkenthetők. A találmány célja olyan eljárás megvalósítása, amely rézötvözetek olvasztására alkalmas bármilyen berendezésben (aknás-, tégely-, láng-, vülamoskemen-2
