Structure and Casting Technology of Anodes in Copper Metallurgy

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Der Anodenguss ist die Schnittstelle von Pyro- und Hydrometallurgie in der Kupfererzeugung. Um gute Ergebnisse in der Raffinationselektrolyse zu erzielen, ist eine bestimmte chemische und physikalische Anodenqualität nötig, wobei letztere direkt vom Anodengießprozess bestimmt wird. Die Ziele des Anodengießens-hoher Durchsatz und lange Modellstandzeiten-stimmen nicht mit den Anforderungen der Raffinationselektrolyse überein, wie etwa gleichmäßige Auflösung, minimale Menge an Anodenresten, optimale Stromausbeute und gute Kathodenqualität. Die Elementverteilung und die Korngröße können durch Veränderung der Erstarrungsbedingungen beeinflusst werden, etwa durch Änderung der Kühlrate, der thermischen Leitfähigkeit des Anodenmodells (z.B. Material) und der Modellvorwärmung. Eine schnellere Abkühlung führt beispielsweise zu feinerem Korn und übersättigten Mischkristallen. Im Rahmen der Arbeit wurden die Abkühl- und Erstarrungsbedingungen der Anoden anhand der Modelltemperaturmessungen ermittelt. Um den Einfluss des Gießprozesses auf die Erstarrung, Abkühlbedingungen und Anodenqualität zu untersuchen, erfolgte eine Variation der Prozessparameter Modellmaterial und Schlichte. Der Gießprozess bei der Montanwerke Brixlegg AG und die entsprechenden Probeanoden wurden eingehend untersucht, um die Gründe für die unterschiedlichen Anodenqualitäten und deren Auswirkungen auf die Raffinationselektrolyse zu finden. Die Verwendung unterschiedlicher Modellmaterialen und Arten von Schlichte, sowie die verschiedene Einsatzdauer der Modelle zeigte deutliche Unterschiede bezüglich Modelltemperatur und folglich Abkühlbedingungen der Anode. Diese Temperaturunterschiede hatten allerdings keinen Einfluss auf die chemische, aber sehr wohl auf die physikalische Anodenqualität (Gefüge). Die unter Verwendung von Barit als Schlichte erzeugten Anoden zeigten ein typisches Gussgefüge. Unterschiede in der Struktur, sowohl über die Anodendicke als auch -fläche, waren in den verschiedenen Anoden ersichtlich, was auf die wechselnden lokalen Abkühlbedingungen zurückzuführen ist. Die Kühlung erwies sich als sehr wichtiger Faktor, nicht nur für die Anodenqualität, sondern auch hinsichtlich Modellstandzeit und Gießrate. Potenzialmessungen zeigten die ungleichmäßige anodische Auflösung. Unter Verwendung der experimentell ermittelten Temperaturdaten wurde eine Simulation des Anodengusses durchgeführt und ein Modell für die Erstarrung der Anode entwickelt. Dieses zeigte sehr realistische Ergebnisse und kann für die Optimierung des Gießsystems, der Kühlung und der Modellgeometrie verwendet werden.

Details

Titel in ÜbersetzungStruktur und Gießtechnologie von Anoden in der Kupfermetallurgie
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2008