metalurgia miedzi, BHP


Technologie otrzymywania miedzi

Miedź jest ekonomicznie ważnym pierwiastkiem, ale w skorupie ziemskiej występuje jedynie w śladowych ilościach. Zarówno dla roślin, jak i dla zwierząt miedź jest potrzebna, jako śladowa substancja pokarmowa (mikroelement) - jest składnikiem enzymów kontrolujących proces oddychania, natomiast nadmierne jej ilości są toksyczne.

Metalurgia miedzi

Miedź jest metalem o czerwono-żółtej barwie i metalicznym połysku. Jest bardzo wytrzymałym, ciągliwym metalem, daje się spawać. Dobrze przewodzi ciepło i prąd. Miedź w rudach występuje w stanie rodzimym i w związkach. Złoża miedzi rodzimej o charakterze przemysłowym znajdują się nad Jeziorem Górnym w Ameryce Północnej. Najważniejszą rudą miedzi jest piryt, następnie błyszcz miedziany, bornit, szarek, kupryt, malachit, azuryt. Czysta miedź znajduje zastosowanie w elektronice i budowie aparatury chemicznej. W Polsce złoża rud miedzi znajdują się wokół Legnicy, które stały się podstawą do budowania hut miedzi w tamtych okolicach. Dominującym składnikiem rud Zagłębia Lubińskiego jest chalkozyn. Poza minerałami miedzi niektóre rudy zawierają siarkę, ołów, cynk i domieszki niklu, srebra, molibdenu, kobaltu, renu (występuje bardzo rzadko) oraz do 0,1 % wanadu zawiązanego z substancjami zawierającymi węgiel pochodzenia organicznego. Z trzech rodzajów rudy:

Najbogatsze są rudy łupkowe. Przeciętną zawartość miedzi w rudach jest oceniana na około 1,5 %. Wytapianie miedzi sposobem hutniczym Sposobem tym otrzymuje się ok. 80 % światowej produkcji miedzi. Proces ten polega na uzyskaniu produktów bogatych w miedź przy stopniowym usuwaniu siarki.

Proces składa się z następujących etapów:

Prażenie rud siarczkowych

Wstępny etap stanowi prażenie w piecach mechanicznych lub fluidyzacyjnych albo prażenie do spieczenia. W wyniku prażenia następuje przejście chalkopirytu w Cu2S i przejście części żelaza w FeS. Tak zapobiega się przechodzeniu miedzi do żużla w dalszych etapach.

Wytapianie kamienia miedziowego

Z prażonki uzyskuje się następny produkt pośredni - kamień miedziowy. Proces można prowadzić w piecach szybowych w atmosferze redukującej lub w piecach płomiennych w atmosferze obojętnej. W piecach płomiennych można przerabiać prażone koncentraty flotacyjnie bez spiekania. Piece te mają dużą zdolność produkcyjną. Piece płomienne mają kształt wydłużony. Mogą być ogrzewane gazami, paliwem ciekłym lub paliwem węglowym. Wsad pieca nagrzewa się głównie przez promieniowanie gazów. Wsad włożony do pieca nagrzewa się do 1500 C i ulega stopieniu w atmosferze słabo utleniającej. żużel chroni otrzymany kamień miedziowy przed utlenieniem. W piecu przebiegają następujące reakcje:

Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2

2Cu + FeS = Cu2S + Fe

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Jeżeli we wsadzie jest zbyt mało FeS, miedź przechodzi do żużla według reakcji:

Cu2O + SiO2 = Cu2OSiO2

Kamień miedziowy ma skład żelazny od jakości składu i zawiera:

Żużel zawierający 0,7 % Cu odrzuca się. W piecach szybowych, inaczej piec z płaszczem wodnym, skład musi składać się prawie z całości z materiałów w kawałkach. Ciepło uzyskuje się przez spalanie koksu lub siarki ze wsadu przy użyciu powietrza wdmuchiwanego za pomocą dysz. Najwyższa temperatura w strefie dysz dochodzi do 1500 C. Produkty jakie otrzymujemy na tym etapie to: kamień miedziowy i żużel. Na m2 przekroju szybu pieca przerabia się do 100 ton wsadu na dobę.

Wytapianie miedzi czarnej

Stopiony kamień miedziowy wlewa się do konwertora i przedmuchuje się przez niego powietrze pod ciśnieniem 0,1 MPa. Siarka spala się na SO2, a Fe tworzy po utlenieniu żużel z krzemionką dodaną do konwertora. Dzięki nadmiarowi ciepła można do konwertora wprowadzić złom. Po całkowitym usunięciu FeS ze stopu przerywa się dmuchanie i usuwa się żużel kontynuując utlenianie:

Cu2S + O2 = 2Cu + SO2

Cu2S + 1,5O2 = Cu2O + SO2

Cu2S + 2CuO2 = 6Cu + SO2

Pierwsze dwie reakcje są egzotermiczne pozwala ta na utrzymanie miedzi w stanie płynnym. Produktem finalnym jest miedź czarna zawierająca 1-3 % domieszek: Fe, S, Sb, itp.

Rafinacja miedzi czarnej:

  1. Wstępna - ogniowa - rafinacja ma na celu zmniejszenie zawartości domieszek, które niekorzystnie zmieniają właściwości metalu. Wstępna rafinacja odbywa się już w piecu płomiennym, gdzie następuje utlenienie Fe, Ni, Co, Pb, P i przeprowadzeniu ich do żużla. Obok innych tlenków jako produkt pośredni tworzy się tlenek miedziawy odgrywający rolę przenośnika tlenu: Cu2O + Me = MeO + 2Cu. Obecność Cu2O w miedzi wskazuje na zakończenie procesu utleniania domieszek. Pod koniec procesu powstaje ditlenek siarki rozpuszczający się w miedzi: 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2 Gaz ten usuwa się wrzucając do stopu świeże drewno powodując odprowadzenie SO2 z wydzielającą się parą wodną, tzw. biegunowanie. Następnie przeprowadza się odtlenianie stopu za pomocą węgla drzewnego. Miedź hutnicza rafinowana zawiera ponad 99 % Cu. Znajdują się w niej wszystkie metale szlachetne z miedzi surowej. Miedź rafinowaną odlewa się w bochny i wałki do walcowania, w gąski na odlewy i płyty do rafinacji elektrolitycznej.

  2. Elektrolityczna - Cu hutniczą rafinowaną poddaje się w miarę potrzeb dalszemu oczyszczaniu przez rafinację elektrolityczną. Elektrolitem jest roztwór CuSO4 zakwaszony kwasem siarkowym, w którym zawiesza się anody z miedzi rafinowanej hutniczej i blachy katodowe z czystej miedzi rafinowanej elektrolitycznie. Do przeprowadzenie tego procesu potrzebne jest niewielkie napięcie na pokonanie oporu elektrolitu i obwodu zewnętrznego (0,15-0,3 V przy gęstości prądu 150-250 A/m2). Metale szlachetne i inne zanieczyszczenia opadają na dno elektrolizera jako szlam anodowy. Miedź elektrolityczna zawiera ponad 99,9 % Cu.

  3. Hydrometalurgiczne wytwarzanie miedzi - metoda ta znajduje zastosowanie do przeróbki ubogich rud bez wzbogacania i odmiedziowania wypałków pirytowych. Piryty hiszpańskie zawierają ponad 2 % Cu w postaci Cu2S poddaje się je samoistnym procesom utleniania na powietrzu, a potem ługowaniu mieszaniną roztworu do cementacji i wód kopalnianych. Wypałki pirytowe są poddawane prażeniu chlorującemu z dodatkiem soli kamiennej: 2Cu2S + 8NaCl + 4FeSO4 + 5O2 = 4CuCl2 + 4Na2SO4 + 2Fe2O3 + 2SO2. Proces przebiega w temperaturze 400 C. Gazy są absorbowane w wodzie, a mieszaniną kwasu siarkowego i solnego ługuje się prażonkę. Uzyskuje się miedź przez cementację żelazem:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

CuCl2 + Fe = FeCl2 + Cu

2CuCl + Fe = FeCl2 + 2Cu

żelazo wprowadza się w postaci złomu, surówki lub żelaza gąbczastego. Cu cementacyjną przerabia się dalej metodami ogniowymi. Metody hydrometalurgiczne nadają się szczególnie do przerobu złomu miedzi i stopów miedzi. Ze względu na ochronę środowiska próbuje się zastosować te metody do przerobu koncentratów rud miedzi.

http://chomikuj.pl/anan255/O*c5*9a-TO*c5*9a+(PP*2c+WTCh)/Rok+IV/Semestr+VIII/Neutralizacja+i+odzysk+odpad*c3*b3w+przemys*c5*82u+nieorganicznego+i+energetycznego/*c4*86wiczenia/Metalurgia+ci*c4*99*c5*bckich+metali+nie*c5*bcelaznych+(metalurgia+miedzi),321635777.pdf

Metalurgia miedzi: Produkcja miedzi opiera się na procesach pirometalurgicznych. Miedz surowa zawiera 0,8-2% domieszek pogarszających własności mechaniczne i przewodność elektryczną. W celu usunięcia domieszek miedz poddaje się rafinacji. Istnieją dwie metody rafinacji. Rafinacja ogniowa pozwala usunąć większość domieszek i otrzymać miedź o zadowalających właściwościach, pozostają jednak metale szlachetne i część domieszek. Z tych względów ostateczną rafinację przeprowadza się metodą elektrolityczną.

www.student.pr.radom.pl/download/category/4-mechaniczny.html?...

Metalurgia metali nieżelaznych

Metalurgię metali nieżelaznych można podzielić na metalurgię:

  1. Metalurgię metali nieżelaznych ciężkich; -miedź, kobalt, cynk, cyna ołów, molibden, bizmut, mangan, niob wanad wolfram.

  2. Metalurgię metali nieżelaznych lekkich; -aluminium, magnez, tytan, beryl, lit, sód,

  3. Metalurgię metali szlachetnych; -złoto, srebro, platyna, iryd, rod, ruten,

  4. Metalurgię metali ziem rzadkich; -gal, ind, german, cez, lantan, telur, tor.

Metalurgia miedzi

90% miedzi otrzymuje się metodą metalurgii ogniowej. Fazy produkcyjne otrzymywania miedzi:

1.Wzbogacanie rud.

2.Uśrednianie, mieszanie, brykietowanie mieszanki koncentratów miedzi.

3.Topienie koncentratów miedzi w piecach szybowych,

4.Rozdzielenie uzyskanego stopu na kamień miedziowy i żużel,

5.Świeżenie kamienia miedziowego w konwertorach poziomych -usunięcie żelaza, siarki, ołowiu, cynku -uzyskanie miedzi konwertorowej,

6.Ogniowa rafinacja miedzi konwertorowej w piecach płomiennych,

7.Odlewanie anod na karuzelowych maszynach rozlewniczych,

8.Elektrolityczne rafinowanie miedzi -oddzielenie metali szlachetnych i uzyskanie czystej miedzi katodowej,

9.Stapianie i rafinowanie miedzi katodowej w piecu płomiennym,

10.Odlewanie wlewków.

http://chomikuj.pl/azazel7777/Dokumenty/Materia*c5*82oznawstwo/METALURGIA+METALI+NIE*c5*bbELAZNYCH,112033459.pdf

METALURGIA MEDZI

Miedź gęstość 8,93 g/cm³, temperatura topnienia 183°C, temperatura wrzenia 230°C. Rudy zawierające miedź to rudy siarczkowe i rudy tlenkowe zawierające do 4% czystej miedzi. Proces wytapiania miedzi:

  1. wzbogacanie rud (usuwanie zanieczyszczeń),

  1. otrzymywanie surówki miedziowej (biały kamień) od 30-60% czystej miedzi,

  2. otrzymywanie miedzi czarnej (konwertorowanie) 98% czystej miedzi,

  3. oczyszczanie (rafinacja miedzi)

  1. Przetopienie miedzi w piecu próżniowym.

Wytapianie kamienia: proces ten przeprowadza się w piecach kamiennych otapianych gazem lub koksem. Wsadem jest ruda siarczkowa. Proces wytapiania kamienia miedziowego przeprowadza się w piecach kamiennych lub szybowych, w których głównym wsadem jest ruda pirytowa. Powstają siarczki różnych metali wchodzących w skład miedzi. W skład kamienia miedziowego wchodzą siarczki miedzi Cu2S, FeS, oraz wszystkie metale szlachetne. Zawartość czystej miedzi w tym kamieniu wynosi w praktyce od 30-35%. Kamień Cu miesza się z SiO2 i ładuje do przechylnych konwerterów do których doprowadza się świeże powietrze. Wyróżniamy dwa etapy:

  1. etap od momentu włączenia dmuchu powietrza do całkowitego utlenienia siarczku żelaza FeS, który wypływa na powierzchnię ciekłego metalu tworząc żużel. 2FeS+3O2=2FeO+2SO2↑ 2FeO+SiO2→2FeO SiO2→żużel. Proces ten przebiega w temperaturze 1200°C i jest procesem egzotermicznym (wytwarza się ciepło), kończy się gdy FeS utleni się i w konwerterze powstanie Cu2S tworząc biały kamień.

  2. w drugim etapie następuje utlenianie tlenem zawartym w powietrzu siarczku miedziowego Cu2S; 2Cu2S+3O2↔2Cu2O+2SO2; Cu2S+2Cu2O⇒6Cu+SO2↑ Konwertorowanie w pierwszym okresie przeprowadza się przez około 2 godziny. Produktem jest miedź czarna 98% Cu oraz żużel i gazy. Miedź czarną odlewa się do wlewnic i transportuje na wydział rafinacji, następnym etapem jest proces rafinacji miedzi. Miedź konwerterowa zawiera 2% zanieczyszczeń, tlenki metali, metale szlachetne, gazy itp.

  3. Rafinacja ogniowa ma na celu usunięcie wszystkich zanieczyszczeń oprócz metali szlachetnych. Przeprowadza się w piecach płomiennych w temperaturze 1100oC. Miedź konwerterowa roztapia się w piecu wannowym o pojemności 400 ton. Po roztopieniu miedzi włącza się nadmuch gorącego powietrza i następuje utlenianie miedzi do tlenku miedziowego. 4Cu+O2=2Cu2O Proce zachodzi bardzo powoli. W dalszym etapie utworzony tlenek miedziowy reaguje z rozpuszczonymi w tej miedzi zanieczyszczeniami głównie z Cu2S. 2Cu2O+Cu2S→6Cu+SO2↑ - miedź rafinowana ogniowo dwutlenek miedzi reaguje również z innymi zanieczyszczeniami wchodzącymi w skład miedzi czarnej. Cu2O+Me→2Cu+MeO (Me - metal np.: Bi, Li, P, K, Sb, Sn). Po utlenieniu całej zawartości miedzi i ściągnięciu żużla w miedzi powstaje ok. 8% Cu2O które należy usunąć według reakcji. Cu2O+C→2Cu+CO - żerdziowanie (mieszanie gałęziami z drzewa liściowego) W wyniku rafinacji ogniowej miedź zawiera 99,9% czystej miedzi od 0,2-0,05 Cu2O. Miedź rafinowana ogniowo wlewa się do wlewnic gdzie uzyskuje się bloki w postaci prostopadłościanów.

  4. Rafinacja elektrolityczna. Przeprowadza się w wannach elektrolitycznych wyłożonych blachami ołowianymi. W skład elektrolitu wchodzi sól kwasu siarkowego i kwas siarkowy. Temperatura procesu wynosi ok. 50-60oC, napięcie na zaciskach 0,3V, zużycie od 200-300 kWh na 1 tonę miedzi. Katodę wymienia się co 7 - 17 dni, anodę co 20-30. Prąd płynie od anody do katody. Najpierw następuje dysocjacja elektrolitu. CuSO4=Cu+++SO4- -. w drugim etapie następuje podążanie jonów Cu++ do katody gdzie następuje rozładowanie Cu+++2e→Cu. Na anodzie następuje zjawisko odwrotne Cu-2e→Cu++ - zjawisko rozpuszczania anody. W czasie procesu rozpuszczania bloku anodowego następuje przejście zanieczyszczeń do elektrolitu. Zanieczyszczenia osadzają się na dnie tworząc szron poelektrolityczny. Katody podlegają powtórnemu przetopieniu w próżni lub w atmosferze gazów obojętnych i odlewa się odlewy i wlewki z których wytwarza się blachy, druty, przewody, pręty profilowe i nie profilowe.

http://www.scribd.com/doc/23510220/Techniki-wytwarzania-sciaga



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
METALURGIA MIEDZI(1), BHP
metalurgia miedzi
TLENEK MIEDZI(I), BHP KARTA CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNEJ
Hoffmann, Technologia chemiczna surowce i procesy przemysłu nieorganicznego S, METALURGIA MIEDZI (1
metalurgia alumunium, BHP
Nożyce piłka do metalu zasday bhp, BHP obróbka ręczna
białucki,technologia materialów inżynierskich,Metalurgia miedzi
metalurgia miedzi
insrt bhp tokarki do metalu, BHP, Instrukcje BHP
prasa, Instrukcje BHP obróbka metalu
BHP miedziarek
BHP przy produkcji i przetwarzaniu miedzi., 3 przy pracach
06-el. przec. do metalu-szlifierka kątowa, Instrukcje BHP, XIV -MECHANIKA
metalurgia metali nieżelaznych2, BHP
Elektrorafinacja miedzi, Metalurgia
CHLOREK MIEDZI(II) BEZWODNY, BHP KARTA CHARAKTERYSTYKI SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNEJ

więcej podobnych podstron