Fire refining of copper
Prepared briquetted scrap, which requires cleaning from harmful impurities, is transferred to fire refining.
Fire refining of copper scrap takes place in a specially equipped area (Fig. 5). Two reflective
rotary furnaces (Fig. 6, 7) by ANDRITZ MAERZ (Germany) with a volume of 75 tons each and a
filling carousel M-16 (Fig. 8) by Outotec (Finland) for 16 molds are installed at the site, which
allows automatically dispense and pour copper melt into molds.

Figure 5 - Scheme
Figure 5 - Scheme of fire refining 1,2 - fire refining furnaces, 3 - troughs, 4 - casting and tundish
ladles, 5 - slag ladles, 6 - cooled bath for anodes, 7 - anode removal device, 8 - rotary casting
machine, 9 anode cooling system.
Figure 6.
Fired Copper Refining Furnace
Figure 7.
Fired Copper Refining Furnace
Figure 8.
filling carousel M-16
One complete technological cycle of operation of the copper fire refining furnace includes 4
operations, with a total duration of about 24 hours:
- loading and melting;
- melt oxidation;
- recovery;
- bottling of anode copper.
The melt is oxidized by blowing compressed air into the bath through submersible tuyeres.
During this period, the impurities present in the melt are oxidized and slagged. After the
oxidation operation, the slag is removed. The slag is removed through the slag window by tilting
the furnace and poured into the ladle.
The “recovery” operation is carried out to transfer copper from an oxidized form to a metallic one
and remove oxygen from the melt. Natural gas is blown into the metal melt through tuyeres to
reduce the melt and obtain a given residual oxygen content in copper.
An anode copper melt with a Cu content of at least 99.5% is poured into anodes on an M-16
casting machine. The duration of this operation is 2-3 hours.
To average the composition of the melt during melting, oxidation, and reduction, the bath is
blown with nitrogen through porous plugs installed along the length of the furnace. By adjusting
the nitrogen supply, slag is also driven off when it is drained.
The fire-refined copper from the MAERZ furnace flows down a heated chute into a weighing
tundish. The release of copper is carried out by tilting the furnace. From the tundish, copper
enters the weighing dispenser, from which it is poured into the mold, the weight of the resulting
anode is 375 kg.
Cooling and solidification of the copper melt occurs in the anode cooling section. Next, the
anodes are removed from the molds and lowered into a cooling bath, in which they are
completely cooled. Before pouring the metal, the molds are coated from the inside with a
special solution to prevent the melt from sticking to the mold surface.The anodes are removed
from the cooling bath and installed in cassettes of 12 pcs. Cassettes with anodes are
transferred by crane to a machine or a loader and taken to the finished product warehouse.
Finished products in the form of flat ingots, depending on the chemical composition, can be
used for the production of copper rod at the plant's own production, and (or) in the form of
copper anodes for the process of electrolytic refining of copper products.
Электролитическое рафинирование
Аноды медные требующие дополнительно электролитическое рафинирование отправляются на специально-оборудованный участок.
Сущность электролитического рафинирования меди заключается в том, что аноды и катоды - тонкие матрицы из электролитной меди - попеременно завешивают в электролитную ванну, заполненную электролитом, и через эту систему пропускают постоянный ток.
В процессе электролитического рафинирования решаются две основные задачи:
- глубокая очистка меди от примесей;
- попутное извлечение сопутствующих ценных компонентов.
Для осуществления электролитического рафинирования меди аноды, отлитые после огневого рафинирования, помещают в электролизные ванны, заполненные сернокислым электролитом. Между анодами в ваннах располагаются тонкие медные листы - катодные основы. При включении ванн в сеть постоянного тока происходит электрохимическое растворение меди на аноде, перенос катионов через электролит и осаждение ее на катоде. Примеси меди при этом в основном распределяются между шламом (твердым осадком на дне ванн) и электролитом.
В результате электролитического рафинирования получают: катодную медь (катоды); шлам, содержащий благородные металлы; селен; теллур и загрязненный электролит, часть которого иногда используют для получения медного и никелевого купоросов. Кроме того, вследствие неполного электрохимического растворения анодов получают анодные остатки (анодный скрап).
Электролитическое рафинирование основано на различии электрохимических свойств меди и содержащихся в ней примесей.
Производство медной катанки
Для производства медной катанки собирается вся подготовленная шихта:
- медный лом хорошего качества (не требующий очистки от вредных примесей);
- медь огневого рафинирования (аноды медные после огневого рафинирования);
- катоды медные (медь после огневого и электролитического рафинирования).
В комплекс линии по производству медной катанки на оборудовании SCR - 2000S входит металлургическое оборудование, предназначенное для расплава медной шихты.
Шахтная газовая печь производительностью 14,5 тонн в час, оснащенная пятнадцатью газовыми горелками, расположенными в нижней части печи, с помощью которых оплавляет нижнюю кромку столба шихты весом 35 тонн, а отходящими газами предварительно прогревается верхняя часть шихты, обеспечивая этим экономичность энергоресурсов и достигается равномерная подача расплава меди по верхнему желобу со шлакосборником, оснащенным семью газовыми горелками, которые поддерживают температуру 1150 º С и защищают поверхность меди от окисления.

Рисунок 8 – миксер с желобами
Пройдя через шлакосборник, медь очищается от шлака, окиси и других примесей, которые образуются на поверхности расплава меди. Шлак с поверхности меди снимается вручную плавильщиком с помощью деревянного скребка и собирается в мульду для сдачи в отходы. Очищенная медь поступает в миксер (рис.8) с максимальным заполнением 20 тонн, где она перемешивается до однородного состава по химическим свойствам и температурному состоянию. С миксера медь постоянным потоком поступает в нижний желоб и далее заполняет литейную ванну емкостью 1 тонна. На литейной ванне установлен механизм разлива меди в кристаллизатор, механизмом разлива управляет литейщик, который с помощью воды охлаждения регулирует процесс кристаллизации медной полосы и постоянство температуры 890ºС по всей длине заготовки.

Рисунок 9 – медная полоса (заготовка)
Далее заготовка (рис.9) поступает на стол подготовки, где подрезаются боковые кромки и с помощью гидросбива очищается поверхность. Очищенная заготовка сечением 2000 мм2 с температурой 860˚ С задается в девятиклетьевой прокатный стан, в котором происходит обжатие валками и уменьшение сечения на 40% в каждой клети. В зависимости от задания на прокат производится катанка диаметром 8-18 мм.
Катанка, выпущенная прокатным станом со скоростью 8 м\сек или 12,5тонн\час, проходит через систему осветления поверхности от окиси меди (восстановление происходит в водном растворе, содержащем 3-5% изопропилового спирта) и поступает в агрегат формирования бунта весом 3-4 тонны. Сформированный бунт упаковывается стальными стяжками и покрывается термоусадочной пленкой.
На предприятии OOО «ИНКАТЕХ» на данный момент выпускается катанка марками КМ М0, КМор М1ор и диаметрами от 8 до 18 мм.