Vacuum refinning cooper blister to remove antimony

Blíster de cobre refinado al vacío para eliminar el antimonio

​Se realizó una investigación sobre la cinética de evaporación del antimonio del blíster de cobre fundido en un horno de fusión por inducción al vacío (VIM) a temperaturas de 1 473 y 1 523 K, y presiones de funcionamiento de 8 - 133 Pa. Se comprobó que la velocidad de evaporación del Sb es de primer orden con respecto a su contenido en la masa fundida. El coeficiente global de transferencia de masa de la evaporación de antimonio del blíster de cobre es de 1,82×10^-5 ms^-1 a 3,43×10^-5 ms^-1 a 1 473 K (8 Pa) - 1 523 K (133 Pa).

INTRODUCCIÓN

En el proceso de refinado del cobre al vacío, la eliminación del arsénico, el antimonio y el plomo reviste una importancia fundamental. Algunos de ellos deben eliminarse de los metales fundidos, debido a sus efectos deletéreos sobre las propiedades eléctricas del cobre. En el caso de los dos primeros elementos, pueden eliminarse del baño por evaporación. En el caso del antimonio, debido a su baja presión de vapor, resulta difícil.

En el trabajo se presentan los resultados de las investigaciones sobre la fusión al vacío de cobre blíster realizadas bajo una presión dentro del intervalo de 8 - 133 Pa y a una temperatura de 1 473 - 1 523 K. El insumo de cobre contenía 0,02 % masa de antimonio y 0,41 - 0,44 % masa de oxígeno. El proceso metalúrgico se llevó a cabo en el horno de vacío IS5/III de la empresa Leybold Heraeus. Los resultados se discutieron y permitieron determinar experimentalmente el coeficiente global de transferencia de masa para el antimonio.

PRESIÓN DE VAPOR DE COBRE Y ANTIMONIO SOBRE EL LÍQUIDO

ALEACIONES Cu-Sb-O

Los datos de la base de datos termodinámica del software de química outotec HSC muestran que para las aleaciones de cobre que contienen antimonio y oxígeno es posible tener Sb (g), Sb₂(g), Sb₄(g), SbO (g) y Sb₄O₆ (g) en la fase gaseosa. Así pues, la eliminación del antimonio del cobre ampolloso se produce por evaporación no sólo del antimonio puro, sino también de sus óxidos volátiles. Se pueden considerar las siguientes condiciones termodinámicas de este proceso:

​$frac{X_{Sb(1)}}{X_{Cu(1)}} < frac{P_{Sb (g)}+2p_{Sb_2(g)}}{p_{Cu}}$​$\frac{X_{Sb(1)}}{X_{Cu(1)}}<\frac{P_{Sb(g)}+2p_{S{b}_2(g)}}{p_{Cu}}$

$\frac{4p_{S{b}_4(g)}+p_{SbO(g)}+4p_{S{b}_4{O}_6(g)}}{pCu}$          (1)​

donde:

X_Sb(l), X_Cu(l) - fracción molar de antimonio y cobre respectivamente en un baño metálico líquido,

p_Sb, p_Sb2, p_Sb4, p_SbO, p_Sb4O6 - presión de vapor en la fase gaseosa Sb, Sb₂, Sb₄, SbO, Sb₄O₆ respectivamente.