Metalurgia metali nieżelaznych, Metalurgia


Metalurgia metali nieżelaznych

Temat: Układ równowagi Cu-Fe-S

Joniec Marek

Jochymek Łukasz

Białko Krzysztof

Rok 3 Gr.1.Zespół 2

1.Wstęp:

Siarczkowe rudy miedzi po uprzednim kruszeniu i mieleniu poddaje się procesowi flotacji, którego celem jest oddzielenie od koncentratu skały płonnej. Koncentrat po wysuszeniu kieruje się do procesu wytapiania kamienia miedziowego. W wyniku tego procesu uzyskuje się dwie fazy: siarczkową i tlenkową. Fazę siarczkową stanowi kamień miedziowy, a fazę tlenkową żużel. Rozdział tych faz następuje na zasadzie różnicy gęstości, przy czym górną warstwę stanowi żużel, a dolną kamień. Do kamienia miedziowego przechodzi praktycznie cała miedź zawarta w koncentracie (przy zawartości 40℅ Cu w kamieniu miedziowym, zawartość Cu w żużlu wynosi ok. 0,4℅).

Kamień miedziowy jest stopem siarczku miedzi z siarczkiem żelaza (Cu2S z FeS) oraz pewnej ilości trudno rozpuszczalnych domieszek tj.: Fe3O4, Au, Ag, As, Sb, Bi, oraz wielu innych. Zawartość miedzi w kamieniu miedziowym waha się w granicach 10÷60℅.

Skład kamieni miedziowych można wyznaczyć z układu potrójnego Cu-Fe-S przy założeniu, że w kamieniu występują tylko te trzy składniki:

0x01 graphic

Koncentraty poddawane procesowi wytopu kamienia miedziowego zawierają w sobie zawsze większą niż to jest konieczne ilość siarki. Naddatek ten zostaje jednak odprowadzony w trakcie procesu. Zawartość siarki nie może, więc przekraczać, linii Cu2S-FeS.

Ze względu na ograniczoną rozpuszczalność w stanie ciekłym Cu2S w czystym Cu w powyższym układzie potrójnym występuje obszar dwóch niemieszających się cieczy, z których pierwszą stanowi roztwór Cu-Fe, a drugą roztwór Cu2S-FeS. Z przesyconego roztworu Cu-Fe może wytrącić się żelazo w postaci stałej ze względu na swą wysoką temperaturę topnienia (1539oC).

2.Wykonanie ćwiczenia:

  1. Przygotować trzy próbki o masach 3 [g] z następujących składników: Cu2S, FeS, Cu, Fe według wyznaczonych punktów układu Cu-Fe-S podanych przez prowadzącego.

  2. Przygotowane próbki umieścić w tyglu grafitowym i topić pod przykryciem w piecu w temperaturze 1200-1300 oC przez okres ok. 1 godziny.

  3. Po stopieniu i ostudzeniu wykonać szlify metalograficzne, a następnie przeprowadzić obserwacje mikroskopowe badanych próbek.

3.Opracowanie wyników:

Wyznaczenie poszczególnych mas składników próbek:

MCu=63,5 [g/mol] MFe=55,8 [g/mol] MS=32 [g/mol]

Próbka 1: m=3 [g] Cu=48% Fe=26% S=26%

mCu=1,44 [g] mFe=0,78 [g] mS=0,78 [g]

Cu2S:

2*63,5 [g] Cu - 32 [g] S

1,44 [g]Cu - mS(Cu2S)

mS(Cu2S)= 1,44 [g]Cu * 32 [g] S/ 2 * 63,5 [g] Cu

mS(Cu2S)= 0,36[g]

mCu2S= mCu + mS(Cu2S)

mCu2S= 1,44 [g] + 0,36[g]

mCu2S= 1,8 [g]

FeS:

mS(FeS)= mS - mS(Cu2S)

mS(FeS)= 0,78 [g] - 0,36 [g] =0,42 [g]

mFeS= mS(FeS) + mFe

mFeS= 0,42 [g] + 0,78 [g]

mFeS=1,2 [g]

Próbka 2: m=3 [g] Cu=15% Fe=55% S=30%

mCu=0,45 [g] mFe=1,65 [g] mS=0,9 [g]

Cu2S:

2*63,5 [g] Cu - 32 [g] S

0,45 [g]Cu - mS(Cu2S)

mS(Cu2S)= 0,45 [g]Cu * 32 [g]S/ 2 * 63,5 [g]Cu

mS(Cu2S)= 0,11[g]

mCu2S= mCu + mS(Cu2S)

mCu2S= 0,45 [g] + 0,11 [g]

mCu2S= 0,56 [g]

mS(FeS)= mS - mS(Cu2S)

mS(FeS)= 0,9 [g] - 0,11 [g] = 0,79 [g]

FeS:

55,8 [g]Fe - 32 [g]S

mFe(FeS) - 0,79 [g]S

mFe(FeS) = 55,8 [g]Fe * 0,79 [g] S / 32 [g]S

mFe(FeS) = 1,38 [g]

mFeS = mFe(FeS) + mS(FeS)

mFeS = 1,38 [g] + 0,79 [g]

mFeS =2,17 [g]

mFe = 1,65 [g] - mFe(FeS)

mFe = 1,65 [g] - 1,38 [g]

mFe =0,27 [g]

Próbka 3: m=3 [g] Cu=80% Fe=7% S=13%

mCu=2,4 [g] mFe=0,21 [g] mS=0,39 [g]

FeS:

55,8 [g]Fe - 32 [g]S

0,21 [g]Fe - mS(FeS)

mS(FeS) = 0,21 [g]Fe * 32 [g]S / 55,8 [g]Fe

mS(FeS) =0,12 [g]

mFeS = mFe + mS(FeS)

mFeS = 0,21 [g] + 0,12 [g]

mFeS = 0,33 [g]

mS(Cu2S)= mS - mS(FeS)

mS(Cu2S)= 0,39 [g] - 0,12 [g]

mS(Cu2S)= 0,27 [g]

Cu2S:

2*63,5 [g] Cu - 32 [g]S

mCu(Cu2S) - 0,27 [g]S

mCu(Cu2S) = 2*63,5 [g] Cu * 0,27 [g]S / 32 [g]S

mCu(Cu2S) = 1,07 [g]

mCu2S = mCu(Cu2S) + mS(Cu2S)

mCu2S = 1,07 [g] + 0,27 [g]

mCu2S = 1,34 [g]

mCu= 2,4 [g] - mCu(Cu2S)

mCu= 2,4 [g] - 1,07 [g]

mCu= 1,33 [g]

4.Otrzymane wyniki: Próbka 1:

Stopiono

%

masa [g]

Otrzymano

%

masa [g]

Cu2S

60

1,8

S

12

26

0,36

0,78

FeS

40

1,2

S

14

0,42

Cu

-

-

Cu

48

1,44

Fe

-

-

Fe

26

0,78

Suma

100

3

Suma

100

3

Próbka 2:

Stopiono

%

masa [g]

Otrzymano

%

masa [g]

Cu2S

18,7

0,56

S

3,7

30

0,11

0,9

FeS

72,3

2,17

S

26,3

0,79

Cu

-

-

Cu

15

0,45

Fe

9

0,27

Fe

55

1,65

Suma

100

3

Suma

100

3

Próbka3:

Stopiono

%

masa [g]

Otrzymano

%

masa [g]

Cu2S

44,7

1,34

S

9

13

0,27

0,39

FeS

11

0,33

S

4

0,12

Cu

44,3

1,33

Cu

80

2,4

Fe

-

-

Fe

7

0,21

Suma

100

3

Suma

100

3

4.Wyniki obserwacji:

Próbka 1:

0x01 graphic

Próbka 2:

0x01 graphic

Próbka3:

0x01 graphic

6. Wnioski:

Pseudopodwójny układ równowagi Cu2S-FeS1,05:

0x01 graphic

Układ potrójny Cu-Fe-S pozwala na określenie rodzaju produktów powstałych w procesie wytopu kamienia miedziowego. Strukturę stopu siarczków można określić z wyżej przedstawionego układu pseudopodwójnego Cu2S-FeS1,05.

Procesowi wytopu kamienia miedziowego poddano trzy próbki o różnych składach chemicznych. Skład pierwszej próbki znajdował się na prostej, na której istnieją tylko siarczki metali (prosta Cu2S-FeS). Po przetopieniu otrzymano mieszaninę Cu4FeS3 i FeS. Z obserwacji wynika, że z roztworu wykrystalizowała (ze względu na dużą zawartość) również miedź.

Próbka druga miała skład z zakresu współistnienia kamienia miedziowego ze stałym żelazem.

Po przetopieniu i ostudzeniu stop zawierał eutektyktykę Cu4FeS3 i FeS. Nadmiar żelaza został najprawdopodobniej rozpuszczony w FeS.

Skład chemiczny próbki trzeciej znajdował się w polu ograniczonym krzywą binoidalną, czyli w zakresie współistnienia dwóch niemieszających się cieczy. Ciecz górną stanowiła mieszanina siarczków Cu4FeS3 i Cu2S a ciecz dolną stop Cu-Fe. Rozdział tych faz ciekłych jest możliwy ze względu na różnice w ich gęstościach. Z obserwacji wynika, że podczas krystalizacji ze stopu wytrąciła się również miedź

Praktyczny skład kamieni miedziowych jest zbliżony do składu próbki pierwszej. Ograniczoną rozpuszczalność Cu2S w Cu, która występuje przy próbce trzeciej wykorzystuje się podczas procesu konwertorownia kamienia miedziowego, który jest kolejnym etapem w szeregu operacji mających na celu uzyskanie miedzi metalicznej o jak najniższej ilości zanieczyszczeń.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
hamonogram 3rok st 1st 10 11 letni, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych
pierwsza strona sprawozdania2, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych
metalurgia metali nieżelaznych2, BHP
Wydział Metali Nieżelaznych, Metalurgia, Metalurgia metali ciężkich
mod alsi, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, Nieżelazne
metalurgia metali nieżelaznych1, BHP
al si, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, Nieżelazne
sciaga na egzamin, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, EXAMIN
Technologia odlewania stopów Zn, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, nież - spr
moja niezelazne, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, EXAMIN
al -cu, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, nież - spr
technologia odlewania stopow cu, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych, Nieżelazne
Metalurgia metali nieżelaznych
hamonogram 3rok st 1st 10 11 letni, Metalurgia i odlewnictwo metali nieżelaznych
Harmonogram zajęć Podstawy Recyklingu Metali Nieżelaznych

więcej podobnych podstron