Производство меди и сплавов на ее основе
Медь добывают из оксидных и сульфидных руд. Из сульфидных руд выплавляют 80% всей добываемой меди. Как правило, медные руды содержат много пустой породы. Поэтому для получения меди используется процесс обогащения.
Процесс состоит из ряда операций: обжига, плавки, конвертирования, огневого и электролитического рафинирования. В процессе обжига большая часть примесных сульфидов превращается в оксиды. Так, главная примесь большинства медных руд пирит FeS2 превращается в Fe2O3. Газы, образующиеся при обжиге, содержат CO2, который используется для получения серной кислоты. Получающиеся в процессе обжига оксиды железа, цинка и других примесей отделяются в виде шлака при плавке. Жидкий медный штейн (Cu2S с примесью FeS) поступает в конвертор, где через него продувают воздух. В ходе конвертирования выделяется диоксид серы и получается черновая или сырая медь. Для извлечения ценных (Au, Ag, Te и т.д.) и для удаления вредных примесей черновая медь подвергается сначала огневому, а затем электролитическому рафинированию. В ходе огневого рафинирования жидкая медь насыщается кислородом. При этом примеси железа, цинка и кобальта окисляются, переходят в шлак и удаляются. А медь разливают в формы. Получающиеся отливки служат анодами при электролитическом рафинировании.
Основным компонентом раствора при электролитическом рафинировании служит сульфат меди - наиболее распространенная и дешевая соль меди. Для увеличения низкой электропроводности сульфата меди в электролит добавляют серную кислоту. А для получения компактного осадка меди в раствор вводят небольшое количество добавок.
Латунь — это соединение в процессе плавки в индукционной печи промышленной частоты меди и цинка, причем количество цинка в зависимости от требуемой прочности конечного изделия может меняться в пределах 10-40%.
В процессе производства в печь сначала вводят и расплавляют медь. Цинк и свинец предварительно разогревают до температуры в 100 градусов, а в расплавленную медь вводят в конце процесса изготовления латуни. Весь процесс производится с помощью древесного угля, укрывающего расплавленный металл и вводимого в печь с начальной порцией меди. А если речь идет о производстве кремнистой латуни, то вместо древесного угля используют специальные флюсы. Добавление цинка в процессе производства сплава позволяет придать меди более высокую прочность и сделать ее более твердой.
Бронза – появляется в процессе добавления к расплавленной меди олова (его количество может составлять до 10%), свинца и алюминия. В зависимости от типа добавляемого к меди металла, изменяется и процесс производства бронзы, и оборудование, которое для этого требуется. Например, для изготовления бронзы из сплава меди и олова применяются индукционные электрические печи, а для сплава меди с алюминием применяются дуговые электропечи, а также коксовые или нефтяные печи. Различные составляющие части сплава помещаются в печь в определенном порядке, установленном технологией производства.
Производство алюминияи сплавов на его основе
При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния (Si), железа (Fe) и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al2O3 — основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al2O3 очень высока (более 2000°C), использовать его расплав для электролиза не удается.
Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na3AlF6 (температура расплава немного ниже 1000°C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al2O3 (до 10% по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий: 2 Al2O3 = 4Al + 3О2.
Все алюминиевые сплавы, в зависимости от того, какой способ производства при их изготовлении применялся, можно разделить на два типа:
- деформируемые;
- литейные.
Деформируемые сплавы отличаются высокой пластичностью, а основной характеристикой литейных сплавов является их текучесть. Для того, чтобы придать алюминиевому сплаву ту или иную характеристику, в него добавляют различные легирующие вещества.
Для производства сплавов алюминия применяют специальные отражательные печи. Как правило, в промышленности процесс производится одновременно с применением двух печей — в одной из них готовится сам сплав, который поступает во вторую печь, «отвечающую» за разливку сплава, ведущуюся без перерыва. Ингредиенты сплава, загружаемые в первую печь, могут быть как в твердом, так и в жидком состоянии. Вид получаемой продукции зависит от того, о каком именно типе сплава идет речь. Если это литейный сплав, то он имеет форму чушек, а деформируемым сплавам придают вид слитков, что более удобно для их дальнейшей обработки на прокатном стане или с помощью пресса.
http://rudocs.exdat.com/docs/index-41686.html