metalurgia034

66

Elektrolityczna rafinacja miedzi

Rafinacji elektrolitycznej poddaje się miedź rafinowaną ogniowo, odlaną w postaci płyt anodowych, których kształt pokazano na rysunku 2.39. Płyty te są zawieszane na szynach prądowych elektrolizera, przedstawionego na rysunku 2.40. Na szynach katodowych są zawieszane podkładki wycięte z blachy miedzianej rafinowanej elektrolitycznie, pokryte oddzielaczem zapobiegającym przywieraniu wydzielonej miedzi. Elektrolit stanowi wodny kwaśny roztwór CuS0₄ o temperaturze 50-60°C.

Rys. 2.39. Kształt płyty anodowej odlewanej Rys. 2.40. Schemat elektrolizera do rafinacji mie-z miedzi rafinowanej ogniowo    dzi: 1 - anoda, 2 - katoda, 3 - szyny prądowe

W wyniku elektrolizy na katodach osadza się miedź o zawartości około 99,95% Cu. Zanieczyszczenia w postaci osadu opadają na dno elektrolizera. Po zakończeniu procesu rafinowana miedź jest zdzierana z podkładek katodowych i przetapiana w celu odlania wlewków.

Wytwarzanie i topienie stopów miedzi

Stopy miedzi dzielą się na^nosiądze, w których głównym składnikiem stopowynTjHTryrrtt, i brązy, obejmujące wszystkie pozostałe stopy miedzi. Obydwa rodzaje stopów mogą zawierać więcej niż jeden składnik stopowy i wówczas noszą nazwę stopów wieloskładnikowych. W zależności od przeznaczenia zarówno brązy, jak rinostądze dzieli się na stopy odlewnicze i do przeróbki plastycznej.

Surowcami do wytwarzania stopów miedzi mogą być:

(-■jmiedź hutnicza rafinowana w postaci gąsek,

\tjzlom miedzi lub jej stopów,

składniki stopowe w postaci gąsek czystych metali łatwo rozpuszczających się w ciekłej miedzi, jak cynk, cyna,

stopy wstępne miedzi ze składnikami stopowymi, zwane zaprawami, przygotowane w celu łatwiejszego wprowadzenia tych ostatnich do stopu.

Konieczność stosowania stopów wstępnych wynika ze złej Rozpuszczalności metalu" w miedzi lub jego nadmiernego powinowactwa z tlenem. Dotyczy to takich metali, jak:, krzem, aluminium, manganTniktel, a także fosfor

Pierwszym etapem wytwarzania stopów jest stopienie miedzi, które może być prowadzone w dwojaki sposób:

O fasad o znacznym stopniu czystości topi się w atmosferze obojętnej pod pokryciem żużlowym wytworzonym z piasku, boraksu i sody,

zanieczyszczony wsad topi się pod żużlem utleniającym, zawierającym Cu>0, w celu usunięcia wodoru, siarki i niektórych metali o dużym powinowactwie chemicznym z tlenem.

Po stopieniu i niezbędnym przegrzaniu mjedź-jiaieży-odtletiić stofteni_.]ji,ig.dzi z fosforem, zwanym miedzią fosforowa. Do tak przygotowanej miedzi wprowadza się dodatki stopowe,

W odlewniach topi się gąski stopów o znormalizowanym składzie chemicznym z dodatkiem złomu. W przypadku większości brązów topienie przebiega podobnie iak opi$ame_W-Yżei-ŁĆ>pienie miedzi. Jeśli chodzi o mosiądze, to .stosuje się_tylko żużle ochronne w czasie..topienia. Zabiegi rafinacyjne -najczęściej sie pomija ze względu na zdolność tvch stopów do samorafinacji zawartym w nich cynkiem. Do topienia stopów miedzi w niewielkich ilościach wykorzystuje się piece tyglowe z tyglami grafitowo-szamotowymi, opalane gazem lub olejem. Większe ilości metalu topi się głównie w piecach trzonowych płomiennych, zastępowanych obecnie piecami indukcyjnymi obu rodzajów.

2.9.2. Metalurgia aluminium

Otrzymywanie aluminium

Schemat wytwarzania aluminium i jego stopów przedstawiono na rysunku 2.41. Jedyną praktycznie wykorzystywaną rudą aluminium jest boksyt. Związkiem zawierającym aluminium jest w nim wodorotlenek glinu AI(OH)₃, występujący w ilości zapewniającej zawartość aluminium w rudzie dochodzącą do 30%. Wstępna przeróbka rudy polega na otrzymaniu czystego technicznie tlenku glinu AI2O3. Stosuje się tu najczęściej metodę Bayera, której przebieg przedstawiono na schemacie (rys. 2.42). Podczas ługowania, które odbywa się w autoklawach w podwyższonej temperaturze i pod nadciśnieniem od 0,3 do 2,5 MPa, tworzy się rozpuszczalny w wodzie glinian sodowy według reakcji:

Al(OH)j + 2NaOH *—-> NaA10₂ + 2H ₂0 + NaOH.

Nierozpuszczalne składniki rudy oddzielają się od roztworu, tworząc osad. Powyższa reakcja jest odwracalna i w normalnych warunkach przebiega w kierunku z prawej strony od lewej, prowadząc do wytrącenia się z roztworu kryształów AI(OH).v Kryształy te po przemyciu i osuszeniu poddaje się prażeniu w celu otrzymania tlenku glinu.