KINETIC STUDY ON LEAD REMOVAL FROM MOLTEN COPPER BY GAS BUBBLING

Abstract

Recently, there has been an increasing tendency to eliminate lead in alloy design because of its harmfulness to health. Lead must be removed from copper scrap for effective recycling. In order to get a fundamental knowledge on the use of cheap copper scrap in the manufacturing of lead-free copper alloy, the possibility of removing of lead by gas bubbling into molten copper alloy has been investigated. The influence of Ar gas flow rate and temperature was discussed based on the experimental results and reaction kinetics model. The removal rate of lead from copper melt increased with an increase in the flow rate of Ar and with an increase in temperature. A quantitative discussion has been made on the removal behaviour of lead by comparing the experimental results with a theoretical examination. The overall lead removal efficiency by Ar bubbling was calculated to be 36% for 1473 K, 2 L/min of Ar flow. The overall lead removal efficiency decreased with an increase in the Ar flow rate and also with an increase in temperature. It is estimated that the removal reaction of lead from the melt by gas injection is controlled by the mass transport of lead in the gas phase boundary layer around rising bubbles under the present experimental conditions.

Récemment, on observe une tendance croissante à éliminer le plomb dans la conception d’alliage à cause de sa nocivité sur la santé. On doit enlever le plomb des déchets de cuivre afin de le recycler efficacement. Afin d’acquérir une connaissance fondamentale de l’utilisation de déchets de cuivre à bon marché dans la fabrication d’alliage de cuivre sans plomb, on a étudié la possibilité d’enlever le plomb par barbotage par gaz dans un alliage de cuivre fondu. On discute de l’influence du débit de gaz Ar et de la température, basé sur les résultats expérimentaux et sur un modèle de réaction cinétique. Le taux d’enlèvement de plomb du bain de cuivre augmentait avec une augmentation du débit d’Ar et avec une augmentation de la température. On discute quantitativement de l’enlèvement du plomb en comparant les résultats expérimentaux à un examen théorique. On a calculé que le rendement global d’enlèvement de plomb par barbotage par l’Ar était de 36% à 1473 K, avec 2 L/min d’écoulement d’Ar. Ce rendement global diminuait avec une augmentation du débit d’Ar ainsi qu’avec une augmentation de la température. On estime que la réaction d’enlèvement de plomb du bain par injection de gaz est contrôlée par le transport massique du plomb dans la couche limite à phase gazeuse autour des bulles qui s’élèvent sous les conditions expérimentales actuelles.