Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Техноекологія
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Металургія міді

Мідь – один із найважливіших кольорових металів (температура плавлення становить 1083,4°С, температура кипіння – 2560°С, густина – 8900 кг/м3). За електропровідністю вона дещо поступається сріблу і є основним матеріалом в електро- та радіотехніці, які споживають 40 – 50% всієї міді.

Мідь має цінні механічні властивості – ковкість та витягуваність. Майже всі галузі машинобудування застосовують мідні сплави – латуні та бронзи.

Бронзи. Найбільш поширені – олов'янисті (4 – 33% Sn), свинцеві (близько 30% РЬ), алюмінієві (5 – 11% Аl) та силіцієві (4 – 5% Si). їх застосовують для виготовлення підшипників, теплообмінників та інших виробів у вигляді листа, прутків і труб для хімічної, паперової та харчової промисловості.

Латунь – сплав міді з цинком (до 50% Zn), що містить невеликі добавки інших елементів (AI, Si, Ni, Μn). Її переважно застосовують у хімічній промисловості.

Сплави міді з хромом та порошковий сплав з вольфрамом використовують для виготовлення електродів та електричних контактів, а сплави з фосфором (6 – 8%) – для виготовлення припоїв. Як легуючий компонент мідь є обов'язковою складовою багатьох алюмінієвих та інших сплавів.

Більшість мідних руд збагачують методом флотації (процес ґрунтується на різному змочуванні водою металовмісних часточок та пустої породи), внаслідок чого отримують концентрат, що містить 8 – 35% – Сu, 40 – 50% – S, 30 – 35% – Fe та пусту породу. У процесі збагачення комплексних руд із них можна вилучати інші цінні елементи. Для цього застосовують селективну флотацію, яка дає змогу послідовно вилучати металовмісні часточки різних металів (добираючи відповідні флотаційні реагенти).

Рудні концентрати, збагачені міддю (25 – 35% Сu), плавлять на штейн без попереднього випалювання, що значно знижує втрати міді. Основний недолік такої технології – відсутність утилізації сірчистого ангідриду SO2, який забруднює атмосферу. Випалювання бідних концентратів (8 – 25% Сu) проводять з метою зниження у них вмісту сірки внаслідок її окиснення, а також для часткового перетворення сульфідів міді та заліза на оксиди.

Потім штейн піддають плавці в конверторі, що продувається повітрям. Конвертування складається з двох періодів:

  • 1 - окиснення Fe з одержанням білого штейну – Cu2S (тривалість 6-25 годин)
  • 2 - реакційний, тривалістю 2-3 години, під час якого утворюється чорнова мідь, що містить 98 – 99,5% Сu і у виді домішок – Se, Те, Ві, Zn, Co, Ni, Au, Ag.

Отримана чорнова мідь рафінується – насичується киснем у рідкому стані. Домішки переходять в оксиди (шлак). Після видалення шлаку частково окиснену мідь відновлюють зануренням у розплавлений метал сирої деревини.

Металургія магнію

Магній – досить поширений у природі елемент, його вміст в земній корі за масою становить 2,35%. У природі магній трапляється лише у вигляді сполук, серед яких найпоширенішими є карбонати, хлориди, силікати, сульфати. До промислових мінералів належать магнезит, доломіт, карналіт, бішофіт. Майже 90% світового видобутку магнезиту (основна складова MgCO3) використовують у вогнетривній та будівельній галузях, а також у металургійному виробництві у вигляді каустичного магнезиту MgO, який отримують після випалення за температури 700 – 900°С. Магнезитові руди містять 41 – 47% MgO.

Чистий магній має сріблясто-білий колір, його щільність у твердому стані за температури 20°С становить 1,738 кг/дм3. Він належить до хімічно активних металів, у вигляді порошку або тонкої стрічки швидко спалахує і згоряє сліпучим білим полум'ям. Магній інтенсивно розчиняється у більшості мінеральних та органічних кислот, нестійкий у водних розчинах солей, але не взаємодіє з лугами, плавиковою та хромистою кислотами, фторидами, дуже стійкий щодо дії мінеральних мастил, бензину та газу. Однак хімічна активність магнію різко зростає у разі збільшення в ньому вмісту домішок.

Основну кількість магнію використовують у вигляді сплавів. Його легування алюмінієм або цинком підвищує механічні та ливарні властивості, марганець надає йому корозійної стійкості, цирконій та торій поліпшують жароміцність. Сплави магнію з літієм належать до надлегких. Ці властивості магнію дають змогу широко використовувати його в авіаційній та автомобільній промисловості, космічній та військовій техніці.

У кольоровій металургії магній застосовують як відновник для виробництва цілого ряду активних металів (V, Сr, Ті, U та ін.). Чорна металургія використовує магній для розкиснення деяких марок сталей та як модифікатор для виготовлення надміцного чавуну.

У теперішній час металевий магній отримують двома способами: електролітичним та термічним. Перший ґрунтується на електрохімічному виділенні металу з його розплавленого хлориду, а другий – на відновленні оксиду магнію різними відновниками. Останнім часом найбільшого поширення набув електролітичний спосіб виробництва магнію. Він складається із кількох основних стадій: добування чистого безводного хлориду магнію, електролізу розплавленого хлориду та рафінування отриманого магнію. Залежно від вихідної сировини та способу добування хлориду можливі різні технологічні схеми виробництва електролітичного магнію. Електроліз розплавленої суміші хлоридів магнію, калію, натрію та кальцію проводять за температури 690 -720°С в електролізерах – герметичних ваннах прямокутної форми із шамотною футерівкою (Рис. 3.11).

Функціональна схема електролізера для отримання магнію

Риc. 3.11. Функціональна схема електролізера для отримання магнію:

1 – вогнетривка діафрагма; 2 – сталеві катоди; 3 – графітовий анод.

Аноди виготовляють з графіту, а катодами є дві сталеві пластини. У хлоридному розплаві внаслідок електролітичної дисоціації утворюються катіони металів Mg2+, Na+, К+ та аніони хлору СҐ. Під дією постійного струму на катоді виділяється лише магній. Густина магнію менша, ніж густина електроліту, тому магній спливає разом із хлором. Щоб запобігти взаємодії хлору та магнію, а також запобігти замиканню анода і катода розплавленим магнієм, зверху встановлюють спеціальну розподільну діафрагму.

Рідкий магній вилучають із ванни один раз на добу за допомогою вакуумних ковшів. Для виготовлення 1 тонни магнію потрібно 4,5 – 4,7 тонн хлориду магнію або 10 тонн карналіту, виділяється 2,9 тонни хлору. Витрати електроенергії становлять 17500 – 18000 кВттод.

Електролітичний магній містить до 5% металевих та неметалевих домішок, що робить його непридатним для безпосереднього використання. Такий магній називають чорновим і його обов'язково очищають.

На власній сировині працюють такі галузі кольорової металургії як: ртутна, нікелева та титаномагнієва. Виробництво ртуті з місцевих руд – давня спеціалізація Донецької області з центром Микитівна. Новим центром ртутної промисловості є Вишково у Закарпатській області. Нікелева промисловість (виробництво феронікелю) отримала розвиток на Кіровоградщині у Побузькому, поблизу родовища нікелевих руд. На власній сировинній базі розвивається титаномагнієва промисловість. Вона використовує магнієві солі Прикарпаття та Присивашшя та ільменіти Придніпров'я. Оскільки галузь є енергомісткою, потужний титаномагнієвий комбінат розміщено у Запоріжжі. Титан також виплавляють у Верхньодніпровську (Дніпропетровська область). Відновлення хлориду титану (IV) до металевого стану проводять магнієм або натрієм. Ці метали майже не розчиняються в титані, що дає змогу відокремити їх та їхні хлориди від основного продукту. Залежно від способу відновлення титан отримують у вигляді губки або порошку.

Інші галузі кольорової металургії

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші