Нові реферати

Реферати, контрольні, курсові регулярно поповнюються новими роботами. Хочете знати які роботи були додані в базу? Підпишіться на розсилку!



Списки нових рефератів, висилатимуться на вашу електронну адресу!

загрузка...

Авторизация



загрузка...
Як скачати реферат?
Послуга «Реферат за SMS»
Унікальна можливість отримати готову (оформлену) курсову, контрольну роботу зі всіма необхідними для даної роботи елементами: таблиці, схеми, графіки, малюнки, формули, розрахунки, практичний матеріал!

Для отримання послуги:

Скористайтеся формою від компанії «СМС Биллинг Украина» та відправте 1 SMS зі свого мобільного телефону. У відповідь, Вам прийде SMS-повідомлення, в якому буде вказано код доступу. Введіть код доступу на сайті та натисніть кнопку «Ввести». Вам буде відкритий доступ для завантаження роботи.

Вартість SMS: 15 грн. з урахуванням ПДВ.

Увага! Всі роботи індивідуальні, виконані на замовлення за допомогою підручників, посібників, додаткових матеріалів та перевірені викладачами!

Також є багато рефератів, які доступні для безкоштовного скачування, в цьому випадку, щоб скачати роботу Вам потрібно тільки зареєструватися на сайті.

Техподдержка сайта: sher@referat-ukr.com

Мідь і мідні сплави
Українські реферати - Товарознавство
Автор: ШЕР (реферати, курсові роботи)   
Таблиці, схеми, графіки, малюнки, формули, розрахунки, практичний матеріал, а також оформлення роботи будуть доступні після завантаження реферату (скачати реферат)

Мідь і мідні сплави

Курсова робота з товарознавства

ЗМІСТ

Вступ
Розділ 1. Загальна характеристика міді і мідних сплавів
1.1. Вихідна сировина для виготовлення міді і мідних сплавів
1.2. Основні характеристики і властивості міді
1.3. Класифікація та асортимент міді і мідних сплавів
1.4. Вимоги до якості міді і мідних сплавів
Розділ 2. Маркування, транспортування, пакування та зберігання міді і мідних сплавів
Висновки
Список використаної літератури
Обсяг курсової роботи - 38 сторінок

Для получения услуги выполните следующее:

Отправь SMS с текстом на номер ...
Стоимость SMS - ... с НДС. Текст действителен для 1 SMS.

Отправьте SMS в течение минут секунд
Время отправки SMS вышло! Сгенерировать еще один текст SMS

Для получения услуги необходимо отправить 1 SMS.

Технический провайдер: «СМС Биллинг Украина»
Информ. служба провайдера: с 10:00 до 18:00 в будние дни, тел.: +38-048-771-12-36



(Скорочений текст роботи для ознайомлення)

Мідь – відома з глибокої давнини, з античних часів служила для чеканення монет і медалей. Мідь - червоний ковкий метал, має відмінні механічні характеристики: велику в’язкість й тягучість, стійкий проти корозії, піддається формуванню без нагрівання. У природі зустрічається головним чином у сполуках із сіркою (мідний колчедан CuFe2S, мідний блиск CuS та ін.), рідше у самородковому вигляді. Дає два типи окисів: закис Cu2O та окис CuO, відповідно, утворюються два типи солей. Розчиняється у концентрованій сірчаній та азотній кислотах. Легко з’єднується при нагріванні з галогенами, сіркою, фосфором, миш’яком, кремнієм.

Отже, темою курсової роботи обрано питання: «Мідь і мідні сплави».
Мета курсової роботи – визначення класифікації та асортименту міді та мідних сплавів.
Предмет курсової роботи – мідь і мідні сплави.
Завдання курсової роботи:
- визначити призначення, класифікація та асортимент міді та мідних сплавів;
- охарактеризувати мідь і мідні сплави;
- надати характеристику виробам міді;
- визначити основи виробництва міді і мідних сплавів;
- з’ясувати умови складання, зберігання та транспортування міді та мідних сплавів.

Розрізняють:
• мідь арсенисту (домейкіт);
• мідь ботритову (застаріла назва дендритів самородної міді);
• мідь білу (домейкіт — Cu3As);
• мідь водну хлорну (меланоталіт — CuCl2);
• мідь дерев'янисту (тонковолокнисті агрегати олівеніту із зони окиснення мідних родовищ);
• мідь залізисту (різновид міді, який містить до 2,5% Fe);
• мідь золотисту (різновид міді, який містить до 3% Au);
• мідь йодисту (маршит);
• мідь кремнекислу (хризокола);
• мідь лінзову (ліроконіт);
• мідь оливкову (олівеніт);
• мідь променисту (кліноклаз);
• мідь рубінову (застаріла назва куприту);
• мідь самородну (мідь); мідь селенисту (берцеліаніт);
• мідь селено-свинцеву (суміш мінералів з істотним вмістом клаусталіту PbSe);
• мідь сіру (тетраедрит);
• мідь сірчисту (халькозин);
• мідь склувату (1. стара назва халькозину; 2. стара назва куприту);
• мідь солянокислу (атакаміт);
• мідь сріблисту (різновид міді, який містить 7,5% Ag);
• мідь стибіїсту (1. застаріла назва халькостибіту — CuSbS2; 2. застаріла назва горсфордиту — Cu5Sb);
• мідь фосфорну (1. застаріла назва лібетеніту; 2. застаріла назва псевдомалахіту);
• мідь хлористу (нантокіт — CuCl); мідь-цинко-мелантерит (мелантерит цинковистий).

Найбільш поширені сплави - бронза і латунь.
В різноманітних областях техніки широко використовуються сплави з використанням міді, самими широкораспространеннимі з яких є згадувані вище бронза і латунь. Обидва сплави є загальними назвами для цілого сімейства матеріалів, куди крім олова і цинку можуть входити нікель, вісмут і інші метали. Наприклад, до складу так званого гарматного металу, який в XVI-XVIII вв. дійсно використовувався для виготовлення артилерійських знарядь, входять всі три основні метали - мідь, олово, цинк; рецептура мінялася від часу і місця виготовлення знаряддя. У наш час знаходить застосування у військовій справі в кумулятивних боєприпасах завдяки високій пластичності, велика кількість латуні йде на виготовлення збройових гільз.

Мідно-нікелеві сплави використовуються для чеканки розмінної монети. Мідно-нікелеві сплави, зокрема т. з. «адміралтейський» сплав широко використовуються в суднобудуванні і областях застосування, пов′язаних з можливістю агресивної дії морської води із-за зразкової корозійної стійкості.

В ювелірній справі часто використовуються сплави міді із золотом для збільшення міцності виробів до деформацій і стирання, оскільки чисте золото дуже м’який метал і нестійкий до цих механічних дій.

Оксиди міді використовуються для отримання оксиду ітрію барію міді YBa2Cu3O7-д, який є основою для отримання високотемпературних надпровідників. Мідь застосовується для виробництва мідно-окисних гальванічних елементів, і батарей.

Мідь самий широковживаний каталізатор полімеризації ацетилену. Через це трубопроводи з міді застосовувати для транспортування ацетилену можна тільки при вмісті міді в сплаві матеріалу труб не більше 64%.
Широко застосовується мідь в покрівельній справі. Крівлі з тонкої листової міді із-за автозагасання процесу корозії мідного листа служать безаварійно по 100-150 років.

Прогнозованим новим масовим застосуванням міді обіцяє стати її застосування як бактерицидні поверхні в лікувальних учережденіях для зниження внутрішньолікарняного бактеріопереноса: дверей, ручок, водозамочної арматури, поручнів, поручнів ліжок, столешніц - всіх поверхонь, до яких торкається рука людини.

Із-за порівняльної доступності для отримання з руди і малої температури плавлення мідь - один з перших металів, широко освоєних людиною. В давнину застосовувалася в основному у вигляді сплаву з оловом - бронза для виготовлення зброї і т.п. (см бронзове століття).

Мідь зустрічається в природі як в з’єднаннях, так і в саморідному вигляді. Промислове значення мають халькопіріт CuFeS2, також відомий як мідний колчедан, халькозін Cu2S і борніт Cu5FeS4. Разом з ними зустрічаються і інші мінерали міді: ковеллін CUS, куприт Cu2O, азурит Cu3(CO3) 2(OH) 2, малахіт Cu2CO3(OH) 2. Сульфіди міді утворюються в основному в среднетемпературних гидротермальних жилах.

Також нерідко зустрічаються родовища міді в осадкових породах - мідисті пісковики і сланци. Найбільш відомі з родовищ такого типу - Удокан в Читинській області, Джезказган в Казахстані, Меденосний пояс Центральної Африки і Мансфельд в ГДР.
Велика частина мідної руди здобувається відкритим способом. Вміст міді в руді складає від 0,4 до 1,0 %.

Мідь - золотисто-рожевий пластичний метал, на повітрі швидко покривається оксидною плівкою, яка додає їй характерний інтенсивний жовтувато-червоний відтінок. Мідь володіє високою тепло- і електропровідністю (займає друге місце по електропровідності після срібла). Має два стабільні ізотопи - 63Cu і 65Cu, і декілька радіоактивних ізотопів.
Самий довгоживучий з них, 64Cu, має період напіврозпаду 12,7 ч і два різні варіанти розпаду з різними продуктами.

Щільність - 8,94*10і кг/мі
Питома теплоємність при 20 °С - 390 Дж/кг*К
Питомий електричний опір при 20-100 °С - 1,78·10-8 Ом·м
Існує ряд сплавів міді: латунь - сплав міді з цинком, бронза - сплав міді з оловом, мельхіор - сплав міді і нікелю, і деякі інші.

Добре проводить тепло. На повітрі покривається оксидною плівкою.
В з’єднаннях мідь буває двох ступенів окислення: менш стабільний ступінь Cu+ і набагато стабільнішу Cu2+, яка дає солі синього і синій-зеленого кольору. У незвичайних умовах можна отримати з’єднання із ступенем окислення +3 і навіть +5. Остання зустрічається в солях купраборанового аніона Cu(B11H11) 23-, отриманих в 1994 році.

Карбонат міді(II) має зелене забарвлення, що викликає позеленіння елементів будівель, пам’ятників і виробів з міді. Сульфат міді(II) при гидратациі дає сині кристали мідного купоросу CuSO45H2O, використовується як фунгіцид. Існує два стабільні оксиди міді - оксид міді(I) Cu2O і оксид міді(II) CUO.

Оксиди міді використовуються для отримання оксиду ітрію барію міді (YBa2Cu3O7-д), який є основою для отримання надпровідників. Хлорид міді(I) - безбарвні кристали (у масі білий порошок) щільністю 4,11 г/смі. У сухому стані стійкий. У присутності вологи легко окислюється киснем повітря, набуваючи синій-зеленого забарвлення.
Може бути синтезований відновленням хлориду міді(II) сульфітом натрію у водному розчині.

Аналітична хімія міді
• Традиційне кількісне виділення міді із слабокислих розчинів проводилося за допомогою сірководня.
• В розчинах, за відсутності іонів, що заважають, мідь може бути визначена комплексонометрічеські або потенціометр, іонометрічеські.
• Мікрокількості міді в розчинах визначають кінетичними методами.

Із-за низького питомого опору (поступається лише сріблу), мідь широко застосовується в електротехніці для виготовлення силових кабелів, проводів або інших провідників, наприклад, при друкарському монтажі. Мідні дроти, у свою чергу, також використовуються в обмотках енергозберігаючих електроприводів ( побут: електродвигунах ) і силових трансформаторів.

Інша корисна якість міді - висока теплопровідність. Це дозволяє застосовувати її в різних теплоотводних пристроях, теплообмінниках, до яких відносяться і широко відомі радіатори охолоджування, кондиціонування і опалювання.

У зв’язку з високою механічною міцністю, але одночасно придатністю для механічної обробки, мідні безшовні труби круглого перетину отримали широке застосування для транспортування рідин і газів: у внутрішніх системах водопостачання, опалювання, газопостачання, системах кондиціонування і холодильних агрегатах.

У ряді країн труби з міді є основним матеріалом, вживаним для цих цілей: у Франції, Великобританії і Австралії для газопостачання будівель, у Великобританії, США, Швеції і Гонконзі для водопостачання, у Великобританії і Швеції для опалювання.

Мідь є необхідним елементом для всіх вищих рослин і тварин. У потоці крові мідь переноситься головним чином білком церулоплазміном. Після засвоєння міді кишечником вона транспортується до печінки за допомогою альбуміна.

Мідь зустрічається у великій кількості ферментів, наприклад, в цитохром-с-оксидазе, в тому, що містить мідь і цинк ферменті супероксид дісмутазе, і в білку гемоцианіне, що переносить кисень. У крові більшості молюсків і членистоногих мідь використовується замість заліза для транспорту кисню.

Передбачається, що мідь і цинк конкурують один з одним в процесі засвоєння в травному тракті, тому надлишок одного з цих елементів в їжі може викликати недолік іншого елементу. Здоровій дорослій людині необхідне надходження міді в кількості 0,9 міліграма в день.

Деякі з’єднання міді можуть бути токсичні при перевищенні ГДК в їжі і воді. Вміст міді в питній воді не повинен перевищувати 2 міліграми/л (середня величина за період з 14 діб), проте недолік міді в питній воді також небажаний.

Усесвітня Організація Охорони (ВІЗ) здоров’я сформулювала в 1998 році це правило так: «Ризики для здоров’я людини від недоліку міді в організмі багато разів вище, ніж ризики від її надлишку».

В 2003 році в результаті інтенсивних досліджень ВІЗ переглянула колишні оцінки токсичності міді. Було визнано, що мідь не є причиною розладів травного тракту.
Існували побоювання, що Гепатоцеребральная дистрофія (хвороба Вільсона - Коновалова) супроводжується накопиченням міді в організмі, оскільки вона не виділяється печиву в жовч. Ця хвороба викликає пошкодження мозку і печінки. Проте причинно-наслідковий зв’язок між виникненням захворювання і прийомом міді всередину підтвердження не знайшов.

Встановлена лише підвищена чутливість осіб, відносно яких діагностовано це захворювання до підвищеного вмісту міді в їжі і воді. Загальне число осіб, уражених захворюванням, наприклад, в США, складає близько 35 000 чоловік, тобто 0,01 % від загального числа водокористувачів.

Бактерицидні властивості міді і її сплавів були відомі людині давно. У 2008 році після тривалих досліджень Федеральне Агентство з довкілля охорони США (US EPA) офіційно привласнило міді і декільком сплавам міді статус речовин з бактерицидною поверхнею.

Особливо виражено бактерицидна дія поверхонь мідних (і сплавів міді) виявляється відносно метицилінстійкого штаму стафілокока золотистого, відомого як «супермікроб» MRSA:
Іони міді додають надлишку міді у воді виразний «металевий смак». У різних людей поріг органолептичного визначення міді у воді складає приблизно 2-10 міліграм/л. Природна здібність до такого визначення підвищеного вмісту міді у воді є природним механізмом захисту від прийому всередину води із зайвим змістом міді.

Мідь — це метал рожево-червоного кольору, щільність дорівнює 8,96 г/см3, температура плавлення 1083°С, твердість — 85—115 НВ, Нв = 200—250 МПа, М = 40—50 %.
Мідь має високу електро- та теплопровідність, не набагато поступаючись за цими властивостями сріблу. Електропровідність міді в 1,7 разів вища за електропровідність алюмінію. Мідь відзначається високою корозійною стійкістю в прісній і морській воді, різних хімічних середовищах, кислотах, лугах, але реагує з аміаком. Розчиняється в гарячій сірчаній та азотній кислотах. Мідь дуже технологічна і пластична, добре обробляється штамповкою, прокаткою, добре прокатується в листи, дріт, стрічку, добре зварюється та паяється.

Мідь отримують з мідних руд — сульфідних, оксидних. Усі мідні руди відносно бідні. Мідь у природі найчастіше зустрічається у вигляді мідних самородків.
Домішками міді є сурма, срібло, залізо, які впливають на її властивості та електропровідність. У залежності від вмісту домі-шків виготовляються декілька видів первинної міді, що показано в табл. 1.2. М00б, М0б, М00 — найбільш чиста мідь — використовується для виготовлення провідникових матеріалів, в електротехніці. Друга група — чиста мідь M1, M2 — для виробництва деформованих та ливарних сплавів високої якості. Третя група — менш чиста мідь М3, М4 — для сплавів звичайної якості, яка використовується у продовольчому машинобудуванні.

(Таблиця 2.1.)
Марки міді

Її основні марки: катодна — МВ4к, М00к, М0ку, М0к; безкиснева —М00б, М0б; катодна переплавлена — М1у, М1 і т. ін.

Сплави з міді класифікуються у три групи: латуні, бронзи, мідно-нікелеві сплави.

Латуні — це сплав міді з основним легуючим елементом цинком, також з іншими елементами. Вміст цинку може досягати 45%. Латуні маркуються літерою «Л» та цифрою, яка вказує вміст міді, а залишок — цинк. З них виробляють медалі та ордени. Наприклад, Л70 означає: Л - латунь, 70 - вміст міді, решта 30 % — цинк.

У легованих латунях після букви «Л» показується буквене позначення основних домішок і цифри, які СВІДЧИТЬ про вміст міді і домішок.
Наприклад, ЛС 59-1 — латунь, яка вміщає 59 % міді і 1 % свинцю, решта 40 % — цинк. Латуні твердіші за мідь, мають високу корозійну стійкість, теплопровідність і електропровідність, добре обробляються різанням.

Бронзи — сплав міді зі всіма елементами (олово, свинець, берилій, крім цинку) і в залежності від вмісту конкретного елемента вони поділяються на олов'янисті, кремнисті та інші. Вміст елемента позначається українською літерою; поділяються на деформовані та ливарні, мають добрі антифрикційні властивості.

Деформовані маркуються літерами «Бр», після яких ідуть цифри, що показують вміст легуючих елементів у сплаві, наприклад, БрОЦС-8-4-3, де О — олово (8%), Ц — цинк (4%), С — свинець (3%), все інше — мідь (85%). У марках ливарних бронз вміст кожного легуючого елемента ставиться одразу після літери, що визначає його назву. Наприклад, БрО4Ц4С17, включає 4% олова, 4% цинку, 17% свинцю.

Із сплавів на основі міді поширення одержали мідно-нікелеві сплави — мельхіори (МНЖМц 30-1-1, МН19), нейзильбери, копелі, константани, монелі, хромелі. Наприклад, із мельхіору МН-19 виготовляють медичні інструменти, деталі в точній механіці й т. ін.
Мідь здавна ввійшла у життя людей, оскільки перебуває в природі у вільному стані. Знайдено кусок чистої міді масою 420 т.

Чиста мідь червоного кольору; плавиться за температури 1083°С; її густина дорівнює 8940 кг/м; вона майже у 2 рази м'якша від заліза; має велику електро- та теплопровідність. За електропровідністю мідь стоїть за сріблом. Мідь є основним провідниковим матеріалом в електро- та радіотехніці. Майже половину міді використовують саме в них, Решта йде на виплавлення сплавів.

У земній корі мідь перебуває у вигляді сульфідних і рідше оксидних руд. У сульфідних рудах мідь міститься в сполуках CuS, Cu2S, а в оксидних - в Сu20.
Понад 80% міді виробляють із сульфідних руд. Найпоширенішою рудою є халькопірит (від грецьк. «халько» - мідь і «пірит» - обпалений вогнем) - мінерал класу сульфідів, латунно-жовтого кольору з металевим блиском. У цій руді мідь міститься в сполуці CuFeS2.

Середній вміст міді в промислових рудах - 1-2%, мінімальний -0,5%; руди, які містять ≥ 3% міді, вважаються багатими (вміст міді в рудах, що залягають у надрах України набагато більший). У мідних рудах містяться також інші кольорові метали (Au, Ag, Zn та ін.) та порода, яка складається з глинозему, вапняків, алюмосілікатів.

Мідь виробляють піро- та гідрометалургійним способами. Основним є пірометалургійний. Цим способом отримують 90% міді.
Спрощена схема технологічної системи пірометалургійного способу виробництва міді подана у рис. 2.1.

Вона складається з окремих елементів, складовим яких є обладнання та технологічні операції. До обладнання належать млини, флотаційна машина, печі різного типу, горизонтальний конвертер, електролізери. В обладнанні відбуваються такі технологічні процеси як подрібнення, збагачення, випалювання, плавлення та рафінування.

(Рис. 2.1.) Схема технологічної системи виробництва міді пірометалургійним способом

Елемент 1. Руда, видобута в кар'єрі або копальні, надходить до кульового млина для подрібнення (елемент 1). У млині відбуваються фізико-механічні процеси, в наслідок яких великі куски перетворюються на малі - розміром 0,05-0,5 мм.

Елемент 2. Оскільки мідні руди містять мізерну кількість міді, то їх збагачують доводячи концентрацію міді в руді до 10-35%. Руди збагачують у флотаційних машинах (елемент 2).
Флотаційний спосіб збагачення трудомісткий і дорогий, але ці затрати покриваються в наступних процесах.

Елемент 3. Щоб зменшити вміст сірки, окиснити домішки і висушити концентрат його випалюють. Випалювання проводять у багаточереневих печах та в печах з «псевдокиплячим шаром» (елемент 3). Це печі безперервної дії.

Багаточеренева піч (рис. 2.2) - це стовбурна піч висотою до 11 м, діаметром 6,5-7,5 м. Концентрат подають на верхній черінь печі, з якого його за допомогою механічних перегрібачів 1, які кріпляться до обертового вала 2, згрібають на нижній черінь і т. д. За допомогою форсунок 3 у піч подають паливо. Продуктивність такої печі невисока - 300 т шихти за добу. З печі разом із S02 і пилом виноситься до 0,5% міді.

(Рис. 2.2.) Схема багаточереневої печі

Випалюють концентрат і у печах із «псевдокиплячим шаром» (рис. 2.3). Така піч, як і багаточеренева, працює на принципі зустрічних потоків. За допомогою форсунок 3 до печі подають паливо. Концентрат через отвір 1 потрапляє на черінь печі. Під тиском повітря, яке подають через отвір 2, концентрат з череня печі піднімається вгору і в камері печі 4 підтримується в завислому стані. Температура в печі становить 600-700°С. Частинки концентрату ніби киплять, і кожній із них забезпечується найкращий контакт із газами, які містять кисень. Газоподібні продукти реакції після очищення від пилу у циклонах 5 ідуть на виробництво сірчаної кислоти, а недогарок, що складається з оксидів заліза, частково міді та інших металів, - на виробництво штейну (від нім. «stein» - камінь) Продуктивність цих печей у кілька разів більша ніж багаточереневих.

(Рис. 2.3.) Схема печі з «псевдокиплячим шаром»

Елемент 4. Щоб відокремити сполуки із сіркою від сполук із киснем отриманий недогарок переплавляють у відбивних печах, які за конструкцією подібні до мартенівських, або до електричних печей (елемент 4). У полуменевих печах використовують найдешевші види палива: мазут та ін. Температура в зоні плавлення становить 1450°С. Шихта складається з випаленого концентрату, коксу та флюсів (піску).

У процесі плавлення шихти на черені печі збирається штейн -розплав, який складається з 20-50% міді, 20-40% заліза, 22-25% сірки, до 8% кисню і домішок (золото, срібло, свинець, цинк тощо). Зверху штейн прикритий шаром шлаку. Отриманий штейн є сировиною для виробництва чорнової міді.

Елемент 5. Для виробництва чорнової міді необхідно мати: штейн, кварцовий пісок (флюси), повітря, кисень і обладнання - горизонтальний конвертер (рис. 2.4).

(Рис. 2.4.) Схема горизонтального конвертера

Конвертер (елемент 5) викладено вогнетривкою цеглою, його довжина - 6-10 м. Зовнішній діаметр - 3-4 м. По твірній поверхні конвертера розташовані фурми 2, через які подають до конвертера повітря, збагачене киснем (тиск дорівнює 0,075-0,125 МПа).

Кількість фурм може бути до 60. Для полегшення завантаження шихтою та виливання чорнової міді та шлаку конвертер нахиляють. Отже до конвертера через отвір / завантажують шихту, яку продувають повітрям. Температура розплаву (1200°С) підтримується за рахунок теплоти, яка виділяється під час хімічних реакцій, що відбуваються в розплаві 3.

Штейн на чорнову мідь переплавляють у два заходи.
У першому заході окиснюється сульфід заліза й офлюсовується оксид заліза:

(Формула) (2.1)
(Формула) (2.2)

Утворений шлак зливають.
У другому заході окиснюється сульфід міді:

(Формула) (2.3)

Одночасно оксид міді взаємодіє із сульфідом, який ще міститься в розплаві:

(Формула) (2.4)

Чорнова мідь містить 98,5-99,5% міді, решта - залізо, сірка, арсен, кисень, благородні метали тощо.
Оксид сірки (SО2) після очищення використовують для виробництва сірки або сірчаної кислоти.

Тривалість продування штейну повітрям залежить від кількості штейну в конвертері та вмісту в ньому міді. Так, час продування штейну масою 100 т триває до 30 год. Для його скорочення повітряне дуття замінюють на кисневе.

Елемент 6. Отриману в конвертері (елемент 5) мідь рафінують в елементі 6, оскільки вона містить домішки, які погіршують її властивості. Рафінування проводять вогневим і електролізним способами:

1. Вогневе рафінування міді. За цим способом розплавлену чорнову мідь завантажують у полуменеву піч об'ємом до 400 тонн і продувають повітрям. При цьому цинк, свинець та інші домішки окиснюються легше, ніж мідь. Утворені оксиди (ZnO, PbO тощо) виходять разом із димовим газом. Оксиди заліза, алюмінію та інших металів переходять у шлак, благородні метали (Аu, Ag) не окиснюються, а залишаються в розплаві.

Під час повітряного дуття частково окиснюється мідь:

(Формула) (2.5)

Цей період називають періодом окиснення.

Після періоду окиснення починається період відновлення міді з оксидів і дегазація розплаву. Для цього шлак зливають, на поверхню розплаву наносять шар деревного вугілля, щоб запобігти окисненню міді, і перемішують розплав сирими дерев'яними жердинами. Під час перемішування з розплаву виділяються водяна пара та гази. Деревне вугілля й обвуглені жердини використовують для відновлення міді:

(Формула) (2.6)
(Формула) (2.7)

Для економії деревини на деяких заводах мідь розкиснюють природним газом:

(Формула) (2.8)

Мідь, рафінована вогневим способом, має чистоту 99,5-99,7%. Її використовують для виготовлення сплавів (бронз, латуней).
2. Електролізне рафінування міді. Як відомо, головними споживачами міді є електротехнічна промисловість і радіотехніка. Вони потребують дуже чистої міді (99,92-99,96% вмісту міді), яку не можна отримати вогневим рафінуванням.
Рафінують мідь в електролізерах, виготовлених із бетону або деревини, зсередини викладених вініпластом, свинцем або іншим кислотостійким матеріалом. Електроліт складається із сірчанокислої міді (CuS04) та сірчаної кислоти (H2S04). Електроди виготовляють із міді: аноди з чорнової, катоди з електролізної. Товщина анодів дорівнює 40-50 мм, а катодів - 0,5-0,7 мм. У ванну поміщають непарну кількість електродів (наприклад, 50 анодів і 51 катод).
Під час проходження постійного електричного струму між катодом і анодом анод поступово розчиняється й мідь у вигляді позитивних йонів переходить у розчин:

(Формула) (2.9)

У розчин переходять також такі метали, як цинк, нікель, залізо, стибій тощо. Золото та срібло у розчин не переходять, а випадають у вигляді шламу (від нім. «Schlamm» - мул). На катоді осідає чиста мідь:

(Формула)  (2.10)

Отже, анод розчиняється і його розміри зменшуються, розміри катода, навпаки, збільшуються. Електроліт забруднюється як домішками, що перейшли у розчин, так і міддю; його періодично замінюють на свіжий.
Із шламу отримують золото та срібло. У процесі електролізного рафінування міді з 1 т чорнової міді вилучають до 7 кг срібла та 50-300 г золота, що робить мідь дешевшою.

Процес рафінування міді триває безперервно. Розчинені аноди через 20-30 діб замінюють на нові. Катоди в разі досягнення ними маси 150 кг через 10-15 діб також замінюють на нові. Після промивання водою катоди переплавляють в електричних печах.

У цеху встановлюють велику кількість ванн. Електроліт, підігрітий до температури 50-60°С циркулює через усі ванни. Напруга на ваннах витримується в межах 0,2-0,26 В. Відпрацьований електроліт відновлюють (регенерують). На виробництво 1 т катодної міді витрачається 175-400 кВт*год. електроенергії. Вихід за струмом становить 90-94%.

Виробництво міді потребує великих енергетичних затрат. Для зменшення їх, а також повнішого використання сировини і зменшення забруднення довкілля технологію отримання міді вдосконалюють: замінюють полуменеві печі на дугові електричні, запроваджують кизцетний спосіб виробництва міді; вилучають отримання штейну.
Заміна полуменевих печей на електричні дугові зменшує витрати палива та флюсів; розплав повніше очищається від домішок; виділяється менше шкідливих газів.

Кизцетний («Киз» - киснево-завислий; «ц» - циклонний, «ет» - електротермічний) спосіб виробництва міді - це давня мрія металургів про агрегат, в якому були б суміщені всі технологічні операції від завантаження шихти до випускання готової продукції. Цей спосіб не потребує попереднього випалювання концентрату. Його лише підсушують у вертикальних трубах-сушарнях. Суху шихту вдувають в агрегат разом з киснем. В процесі згоряння сірки утворюється SО2 і виділяється велика кількість теплоти. Шихта плавиться. У полуменевих печах необхідне паливо. У цьому і полягає перевага нового способу. Крім того, повніше згоряє сірка та збільшується кількість утвореного SО2, що дає додаткові прибутки в процесі виробництва з нього сірки та сірчаної кислоти.

Концентрат в агрегат вдувають зі швидкістю 100 м/с. У середині печі закручується ураганний вихор - циклон. У цьому вихорі всі процеси плавлення відбуваються з величезною швидкістю. Розплавлена шихта стікає по стінках агрегата (звідки надходить у електропіч). Оскільки в електропіч надходить уже розплавлена шихта, то витрати електроенергії зменшуються вдвічі. Крім того, зі шлаку тут же можна отримати нікель та інші метали. Усі процеси відбуваються безперервно. Отримання штейну потребує великої кількості палива; щоб уникнути цих витрат сухий концентрат вдувають разом із киснем у розплав, який міститься у вертикальному конвертері. У процесі хімічних реакцій виділяється велика кількість теплоти, що дає змогу переплавляти у конвертері мідний скрап. Цей захід вилучає отримання штейну і всі операції, пов'язані з цим.

 

 
загрузка...