Цветная металлургия

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ.

Важное значение в современной технике имеют и цветные металлы, которые широко применяют во всех отраслях, в которых применяют и черные металлы. Все большее применение цветных металлов в технике объясняется их физико-механическими и другими свойствами, которыми не обладают черные металлы и сплавы. Наиболее широко применяют медь, алюминий, магний, никель, титан, вольфрам.

Классификация цветных металлов

Цветные металлы делятся на 4 группы:

1. Тяжелые – медь, никель, цинк, свинец, олово.

2. Легкие - алюминий, магний, кальций, калий, натрий, барий, бериллий, литий.

3. Благородные – золото, серебро, платина с ее природными спутниками (родий, иридий, палладий, осмий).

4. Редкие – разделяются еще на 4 группы:

4.1. тугоплавкие – молибден, вольфрам, ванадий, титан, ниобий, тантал, цирконий;

4.2.легкие – стронций, скандий, рубидий, цезий.

4.3. радиоактивные – уран, радий, торий, актиний, протактиний.

4.4. рассеянные и редкоземельные – германий, гафний, галлий, индий лантан, таллий, церий, рений.

Цветная металлургия

Цветная металлургия включает добычу, обогащение руд цветных металлов и их сплавов. Особенности сырьевой базы цветной металлургии:

- крайне низкое в количественном отношении содержание

полезных компонентов в сырье (медные – от 1 до 5%, свинцово-цинковые – от 1.5 до 5.5%, никелевые – от 0.3 до 5.5% и т.д.);

- исключительная многокомпонентность сырья (уральские руды содержат до 30 компонентов);

- огромная топливоемкость и электроемкость сырья в процессе его переработки.

1. МЕДЬ И ЕЕ ПРОИЗВОДСТВО

Медь – один из семи металлов, известных с глубокой древности. По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Медь – металл сравнительно мала активный. В сухом воздухе при нормальных условиях медь не окисляется. Она достаточно легко вступает в реакции с галогенами, серой., селеном. А вот с водородом, углеродом и азотом медь не взаимодействует даже при высокой температуре. Кислоты, не обладающие окислительными свойствами, на медь не действуют.

Чистая медь – тягучий, вязкий металл красного, в изломе розового цвета, в в очень тонких слоях на просвет медь выглядит зеленовато-голубоватой. В рудах медь обычно находится в виде сернистых соединений, оксидов и гидрокарбонатов. Практическое значение имеют: самородная медь, сульфиды и карбонаты(силикаты).

Руды

Обогащение (сырой концентрат)

Обжиг (Обожженный концентрат)

Плавка на штейн (штейн)

Конвертирование (черновая медь)

Рафинирование огневое и электролитное (Катодная медь)

разлив

Медь получают главным образом пирометаллургическим способом, сущность которого состоит в производстве меди из медных руд, включающем ее обогащение, обжиг, плавку на полупродукт - штейн, выплавку из штейна черновой меди и ее очистку от примесей (рафинирование).

Для производства меди применяют медные руды, содержащие 1 - 6% Cu, а также отходы меди и ее сплавов. В рудах медь обычно находится в виде сернистых соединений, оксидов или гидрокарбонатов Перед плавкой медные руды обогащают и получают концентрат.

Для уменьшения содержания серы в концентрате его подвергают окислительному обжигу при температуре Полученный концентрат переплавляют в отражательных или электрических печах. При температуре восстанавливаются оксид меди (CuO) и высшие оксиды железа. Образующийся оксид меди, реагируя с, дает Сульфиды меди и железа сплавляются и образуют штейн, а расплавленные силикаты железа растворяют другие оксиды и образуют шлак. После этого расплавленный медный штейн заливают в конвертеры и продувают воздухом для окисления сульфидов меди и железа и получения черновой меди. Черновая медь содержит 98,4-99,4% Cu и небольшое количество примесей. Эту медь разливают в изложницы.

Черновую медь рафинируют для удаления вредных примесей и газов. Сначала производят огневое рафинирование в отражательных печах. Примеси S, Fe, Ni, As, Sb и другие окисляются кислородом воздуха, подаваемым по стальным трубкам, погруженным в расплавленную черновую медь. Затем удаляют газы, для чего снимают шлак и погружают в медь сырое дерево. Пары воды перемешивают медь и способствуют удалению и других газов. При этом медь окисляется, и для освобождения ее от ванну жидкой меди покрывают древесным углем и погружают в нее деревянные жерди. При сухой перегонке древесины, погруженной в медь, образуются углеводороды, которые восстанавливают

После огневого рафинирования получают медь чистотой 99-99,5%. Из нее отливают чушки для выплавки сплавов меди (бронзы и латуни) или плиты для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от примесей меди (99,5% Cu). Электролиз ведут в ваннах, покрытых изнутри винипластом или свинцом. Аноды делают из меди огневого рафинирования, а катоды - из листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор (10-16%) и (10-16%). При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, а на катодах разряжаются ионы меди

Примеси (мышьяк, сурьма, висмут и др.) осаждаются на дно ванны, их удаляют и перерабатывают для извлечения этих металлов. Катоды выгружают, промывают и переплавляют в электропечах.

Дата добавления: 2015-07-16