Всплывшие на поверхность жидкой ванны оксиды между собой и с футеровкой печи вступают в контакт и химические взаимодействия, образуя рафинировочный (анодный) шлак, который удаляется из печи по мере его образования.
Основным критерием эффективности любой рафинировочной операции служит полнота удаления примесей из рафинируемого металла. Поэтому важно знать теоретически возможный предел удаления примесей, условия для максимального приближения к нему, а также возможный порядок удаления примесей в зависимости от характера и условий ведения процесса. Глубина удаления примесей из меди при огневом рафинировании зависит от соотношения упругостей диссоциации закиси меди и упругостей диссоциации оксидов примесей. Упругость диссоциации оксидов - это давление кислорода при термической диссоциации химических соединений. При этом она выше у элементов у оксидов элементов, имеющих меньшее сродство к кислороду. Упругость диссоциации оксидов увеличивается с повышением температуры. Установлено, что при данной температуре упругость диссоциации закиси меди возрастает с повышением её концентрации в ванне, а упругость диссоциации оксидов примесей увеличивается с уменьшением концентрации эти примесей в меди. Таким образом, для более глубокого удаления примесей при огневом рафинировании нужно стремиться к насыщению ванны закисью меди, т. е. более глубоко окислять медь. В то же время, по мере удаления примесей, упругости диссоциации их оксидов увеличиваются, и удаление примесей затрудняется. Теоретически возможный предел, до которого данную примесь при заданной температуре ванны можно удалить из меди, наступит тогда, когда упругость диссоциации оксидов примесей по мере её удаления сравняется с упругостью диссоциации закиси меди. Последовательность удаления примесей при огневом рафинировании определяется сродством примесей к кислороду и может быть представлена следующим образом: примерно при одинаковом содержании сначала окисляется цинк, затем олово, железо, никель, сурьма, свинец, мышьяк, висмут и, наконец, сера.
Однако такой порядок может измениться в зависимости от концентрации примесей, действия кинетических факторов (скорости диффузии оксидов, конвекции и перемешивания ванны) и т. д. В реальных условиях резкого переходного момента, при котором заканчивается окисление одной примеси и начинается окисления другой, следующей по порядку сродства к кислороду, не существует. Обычно идёт одновременное выгорание ряда примесей, но происходит оно с различной интенсивностью, определяемой величиной сродства к кислороду. Следует учитывать. что последовательность удаления примесей из меди зависит не только от последовательности их окисления, но и от целого ряда причин: способности образовавшихся оксидов к улетучиванию, лёгкости их всплывания на поверхность ванны, возможности взаимодействия оксидов примесей между собой, с футеровкой печи и скорости этого процесса (быстрота ошлакования). На порядок выгорания примесей оказывает влияние также возможная неравномерность распределения и кислорода в медной ванне при рафинировании. В месте поступления воздуха в жидкий металл последний окисляется глубже, чем в других точках, поэтому процесс выгорания примесей здесь идёт быстрее. На глубину очистки меди влияет возможность взаимодействия между медью и присутствующим на ванне рафинировочным шлаком. Известно, что между шлаком и металлической ванной происходит обмен растворёнными в них оксидами металлов, причём растворимость оксидов в шлаке весьма значительна, а некоторые из них могут раствориться в неограниченном количестве. Практически, шлак далеко не насыщен оксидами, растворимость которых в нём велика, поэтому и металл также не насыщен ими. (продолжение в комментарии...)
Железо.
Его удаление происходит по реакции:
Cu2O+Fe=2Cu+FeO
Окисление железа в медной ванне протекает до его закиси - вюстита. Образование высших оксидов железа происходит уже на поверхности ванны при окислении вюстита свободным кислородом печной атмосферы:
4FeO+O2=2Fe2O3
В значительной мере, железо ошлаковывается в виде железистых силикатов, образующихся при взаимодействии с кислой футлеровкой печи, а также шлакуется в виде ферритов, например, никеля (Ni*Fe2O3).
Аналогично железу ведут себя алюминий и кобальт.
Этот металл является основной примесью в черновой меди. Относится он к категории наиболее трудно удаляемых при огневом рафинировании меди примесей.
Кое-какие места показались мне странными с точки зрения русского языка, поэтому рекомендую проверить мой текст.