การดูดซับก๊าซในการถลุงทองแดงบริสุทธิ์, เทคนิคกระบวนการสำหรับการปกคลุมถ่านและการกำจัดออกซิเดชันของฟอสฟอรัส-ทองแดง

เน้นเนื้อหา: โดยเฉพาะสำหรับทองแดงบริสุทธิ์ (ทองแดงแดง) ถลุง. คู่มือนี้กล่าวถึงความไวของทองแดงหลอมเหลวต่อการดูดซับไฮโดรเจนและออกซิเจนในสภาพแวดล้อมของเตาเหนี่ยวนำ และแบ่งปันสูตรอาหารที่เป็นประโยชน์สำหรับการแยกอากาศและการกำจัดออกซิเดชัน.

การวิเคราะห์จุดปวดหลัก: เหตุใดการถลุงทองแดงบริสุทธิ์ในเตาเหนี่ยวนำจึงมีแนวโน้มที่จะดูดซับก๊าซ?

ทองแดงบริสุทธิ์มีความไวต่อก๊าซอย่างมาก (ไฮโดรเจนและออกซิเจน) เมื่ออยู่ในสถานะของเหลว:

• การดูดซับไฮโดรเจน: ไฮโดรเจนเป็นสาเหตุหลักของความพรุน (รูแก๊ส). ในขณะที่ผลการกวนแม่เหล็กไฟฟ้าของเตาเหนี่ยวนำทำให้อุณหภูมิสม่ำเสมอ, มันยังม้วนพื้นผิวที่หลอมละลายเข้าสู่ภายในอย่างต่อเนื่อง. หากความคุ้มครองไม่ดี, นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ “คน” ความชื้น (แหล่งที่มาของไฮโดรเจน) จากอากาศเข้าสู่ของเหลวทองแดงโดยตรง.
• การดูดซึมออกซิเจน: ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับทองแดงเพื่อสร้างคิวรัสออกไซด์. แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่ทำให้เกิดความพรุนโดยตรงก็ตาม, มันทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อสร้างไอน้ำ. นี่คือปฏิกิริยาพื้นฐานที่นำไปสู่ “การแตกตัวของไฮโดรเจน” และความหนาแน่นในการหล่อต่ำ.

ฉัน. กระบวนการปกคลุมถ่าน: การสร้างอุปสรรคทางกายภาพและเคมี

ในเตาเหนี่ยวนำ, ถ่านไม่เพียงทำหน้าที่เป็นสิ่งปกคลุมทางกายภาพเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์อีกด้วย. อย่างไรก็ตาม, ใช้ถ่านผิด (เช่น, ชื้นหรือเป็นผง) จะแนะนำแก๊สแทนการป้องกัน.

1. การเลือกถ่านและการบำบัด (สำคัญ!)

• ต้องเผา/อบ: ถ่านธรรมดาประกอบด้วยความชื้นและสารระเหย. เคล็ดลับ: คุณต้องใช้ถ่านที่ผ่านการเผาที่อุณหภูมิสูง (รัฐร้อนแดง) หรืออบเป็นเวลานาน (สูงกว่า 150°C สำหรับ 2 ชั่วโมง). ถ้าไม่แห้ง, ถ่านเองก็กลายเป็นแหล่งไฮโดรเจนจำนวนมหาศาล.
• การควบคุมรายละเอียด:
  • หลีกเลี่ยงแป้ง: เตาเหนี่ยวนำมีการกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรง. ถ่านผงละเอียดสามารถดูดเข้าไปในของเหลวทองแดงได้อย่างง่ายดาย, ทำให้เกิดการรวมตะกรัน.
  • ขนาดที่แนะนำ: ใช้ถ่านบล็อกที่ ขนาดของเกาลัด (10มม – 30มม). ขนาดนี้บรรจุแน่นพอที่จะแยกอากาศได้ แต่ใหญ่พอที่จะอาศัยแรงลอยตัวให้คงอยู่บนพื้นผิวโดยไม่ต้องกวน.

2. ทักษะการปฏิบัติงานเพื่อความครอบคลุม

• เวลา: อย่ารอจนทองแดงละลายจนหมดจึงเติมถ่านลงไป. ควรเติมถ่านชุดแรกทันทีที่ประจุพื้นฐานละลายและก่อตัวเป็นแอ่งหลอมเหลว.
• ความหนาครอบคลุม: บ่อยครั้ง, การดูดซับก๊าซเกิดขึ้นเนื่องจากมีฝาปิดอยู่ “ผอมเกินไป” ความหนา 30มม – 50มม ขอแนะนำ. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นผิวของเหลวที่เป็นทองแดงไม่เคยถูกสัมผัสหรือเรืองแสงเป็นสีแดง; ควรแสดงชั้นปกปิดสีดำเสมอ.
• ตะกรัน Skimming: เมื่อฉาบตะกรันก่อนแตะ, ดำเนินการอย่างรวดเร็ว. ฉีกบางส่วนแล้วเทหรือวัดอุณหภูมิทันทีเพื่อลดเวลาการสัมผัส.

ครั้งที่สอง. กระบวนการดีออกซิเดชันของฟอสฟอรัส-ทองแดง: สูตรและเวลาที่แม่นยำ

ฟอสฟอรัส-ทองแดง (มักจะใช้ ด้วย-14%พี หรือ ด้วย-15%พี โลหะผสมหลัก) เป็นสารกำจัดออกซิไดเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับทองแดงบริสุทธิ์. มันทำปฏิกิริยากับ Cu2O ทำให้เกิดก๊าซฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์หรือตะกรัน, ซึ่งถูกไล่ออกแล้ว.

1. สูตรปริมาณการปฏิบัติ

สำหรับทองแดงบริสุทธิ์มาตรฐาน, ไม่สามารถคาดเดาปริมาณของสารกำจัดออกซิไดเซอร์ได้. หากน้อยเกินไปก็ไม่สามารถล้างออกซิเจนได้; มากเกินไปจะลดการนำไฟฟ้าอย่างรุนแรง.

• ปริมาณที่แนะนำ:0.1% ~ 0.15% ของน้ำหนักทองแดงทั้งหมด.
• สูตรการคำนวณ:
• เติมฟอสฟอรัส-ทองแดง (ก) = น้ำหนักทองแดงทั้งหมด (กิโลกรัม) * 1.5
  • กรณีศึกษา: สำหรับการถลุง 100 กิโลกรัม ของทองแดงบริสุทธิ์, ขอแนะนำให้เพิ่ม 150 ก ของ 15% ฟอสฟอรัส-ทองแดง.
  • บันทึก: หากได้สัดส่วนผลตอบแทนเศษเหล็ก (ของเสีย) สูงและออกซิเดชั่นรุนแรง, คุณสามารถเพิ่มสิ่งนี้เป็น 0.2% (200ก), แต่ต้องระวังว่าค่าการนำไฟฟ้าอาจลดลง.

2. เวลาทองสำหรับการเพิ่มเติม

• อย่าเพิ่มเร็วเกินไป: ฟอสฟอรัสจะเผาไหม้และระเหยที่อุณหภูมิสูง.
• ช่วงเวลาที่ดีที่สุด: เพิ่ม 1-2 นาทีก่อนที่จะแตะ/เท.
• เทคนิคการปฏิบัติงาน:
  • ตัดไฟหรือลดกำลังไฟ.
  • ดันชั้นถ่านออกไปบางส่วน.
  • ใช้ กระดิ่งลูกสูบ (โถเบลล์) เพื่อกดบล็อกฟอสฟอรัส-ทองแดง ลึกเข้าไปในก้นเตา (อย่าโยนมันลงบนพื้นผิว; มิฉะนั้น, ฟอสฟอรัสจะลอยและเผาไหม้โดยไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์).
  • คนเบาๆ (โดยใช้แม่เหล็กที่เหลืออยู่หรือด้วยตนเอง) เพื่อให้แน่ใจว่ามีปฏิกิริยาสม่ำเสมอ.
  • ให้ยืนหยัดเพื่อ 1-2 นาทีเพื่อให้ตะกรันออกไซด์ลอยขึ้นมา, ตักตะกรัน, แล้วเททันที.

III. สรุปผังกระบวนการ

เพื่อความสะดวกในการดำเนินงานเวิร์คช็อป, คุณสามารถอ้างถึงขั้นตอนการทำงานง่ายๆ นี้:

1. การตระเตรียม: น้ำมันแห้ง/สารปนเปื้อนจากวัสดุทองแดง; เปิดเตาและอบถ่านบล็อกในบริเวณใกล้เคียง.
2. เริ่มละลาย: เพิ่มทองแดงจำนวนเล็กน้อยที่ก้นเบ้าหลอมและ เพิ่มถ่านแห้งชุดแรกพร้อมกับประจุ.
3. ระหว่างการหลอมละลาย: เมื่อมีการเพิ่มวัสดุ, เติมถ่านอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษา 30-50มม ความหนา. ห้ามใช้ของเหลวทองแดงที่สัมผัสโดยเด็ดขาด.
4. หลังจากละลายเต็มที่: ยกขึ้นเป็นอุณหภูมิเท (เช่น, 1150-1200° C) และขจัดตะกรันถ่านเก่าที่ดูดซับสิ่งสกปรกออก.
5. การทำออกซิเดชั่น (ขั้นตอนที่สำคัญ):
   • เตรียมฟอสฟอรัส-ทองแดงในอัตราส่วน 1.5กรัมต่อกิโลกรัม.
   • กดให้ลึกเข้าไปในของเหลวทองแดงโดยใช้เครื่องมือ.
   • คนให้เข้ากันอย่างราบรื่นและสม่ำเสมอ.
6. กำลังปักหลัก & เท: ให้ยืนประมาณ 2 นาที, โรยสารเคลือบอีกชั้นหนึ่ง (เช่นเพอร์ไลต์หรือถ่านแห้งสด) สำหรับฉนวน, และเทอย่างรวดเร็ว.