2.1.2. Опишите процесс получения меди?

2. Медь и ее сплавы

2. 1. Процесс производства меди, структура, свойства, области применения

2. 1. 1. Что является исходным сырьем для получения меди?

Исходным сырьем для получения меди служат обычно сульфидные руды, состоящие из смеси CuS, Cu₂S и FeS. Среднее содержание меди 3%, пустая порода состоит из песка, глины и известняка.

2. 1. 2. Опишите процесс получения меди?

   Извлечение меди из руд производится пирометаллургическим способом. Перед обогащением руда измельчается методом флотации. Смесь измельченной руды с водой называется пульпой. Пульпу продувают сжатым воздухом. Пузырьки воздуха адсорбируются на не смачиваемой поверхности кусочков руды и поднимают их на поверхность в виде пены. Так отделяют руду от пустой породы.  Пену снимают, сушат и получают концентрат, который перед плавкой спекают в обжиговых печах. При температуре свыше 600 º C происходит частичное удаление серы и спекание руды в комки, которые называют огарком. В отражательных печах огарок перегревают до 1600 º C и обеспечивают окисление FeS с образованием FeO и SO₂. Сплавляясь с пустой породой, FeO образует шлак, ниже которого располагается более тяжелые сульфиды меди и железа, так называемый медный штейн. Штейн, содержащий около 35% меди, 40% железа в виде сульфидов и некоторое количество SiO₂ заливают в конвертер и продувают воздухом.

 Процесс превращения штейна в черновую медь разделяется на два периода. В первом периоде происходит окончательное окисление FeS и связывание FeO пустой породой (SiO₂). Реакция идет с выделением тепла, разогревая ванну свыше 1300 º C. В ходе второго периода Cu₂S окисляется кислородом воздуха и удаляется SO_2, реакции идут с поглощением тепла, температура расплава снижается. Черновая медь содержит примеси и неметаллические включения, поэтому нуждается в рафинировании.

  Электролитическое рафинирование основано на анодном растворении чушек черновой меди в растворе медного купороса и серной кислоты. Катионы меди из раствора поступают на катод и там разряжаются, а примеси выпадают в осадок. Процесс идет в течение нескольких дней. Медь после переплава и разливки подается на пркатку.

2. 1. 3. Охарактеризуйте физические свойства меди

    Медь (Cu) – металл красно-розового цвета, мягкий и пластичный, обладает высокими показателями тепло- и электропроводности. Плотность 8, 96; температура плавления 1083 º C; твердость по Бринеллю НВ 350 МПа. Медь кристаллизуется в гранецентрированной решетке и не имеет полиморфных превращений.

  2. 1. 4. Охарактеризуйте химические свойства меди.

Медь химически малоактивна. На воздухе при наличии влаги и углекислого газа медь медленно окисляется, покрываясь пленкой, так называемой, патины зеленого цвета, которая является щелочным карбонатом меди (CuOH)₂CO₃, и которая сохраняет ее от дальнейшего разрушения.

 Медь обладает высокой коррозионной стойкостью в пресной и морской воде, легко растворяется в азотной и концентрированной соляной кислотах при нагревании.

   2. 1. 5. Охарактеризуйте механические и  технологические свойства меди.

Механические свойства меди в литом состоянии: s_B=160 MPа, s₀₂= 35 MPа при относительном удлинении d= 25 %; в горячедеформированном: s_B= 250 MPа, s₀₂= 95 MPа при относительном удлинении d= 50 %.

Медь легко паяется,  полируется,  хорошо куется, но из-за своей мягкости плохо обрабатывается режущим инструментом. Имеет плохие литейные свойства из-за большой усадки и низкой жидкотекучести.   

2. 1. 6. Назовите области применения меди.

Из-за низких значений предела текучести и высокой стоимости  чистая медь как конструкционный материал не применяется. Медь принято считать эталоном электрической проводимости и теплопроводности по сравнению с другими металлами. Около половины производимой меди используется в электро- и радиотехнике. Служит основой медных сплавов – латуней, бронз. Медь и ее сплавы являются традиционными материалами, используемыми в технике низких температур.

2. 2. Латуни. Структура, свойства, классификация, маркировка, применение.

2. 2. 1. Какие сплавы называют датунями?   Латунями называются сплавы  меди с цинком.

2. 2. 2. Какова максимальная растворимость меди в цинке?

На рис. 2. 2. 1, приведен участок диаграммы сплавов системы Cu-Zn.  

Рис. 2. 2. 1. Диаграмма состояния Cu-Zn

Из диаграммы видно, что Zn растворяется в меди в количестве до 39%.

2. 2. 3. Каков структурный состав латуни?

Согласно диаграмме, сплавы, содержащие свыше 39% Zn в структуре, кроме α -фазы содержат избыточную β '-фазу, которая представляет собой соединение особого типа CuZn. Сплавы, содержащие от 39 до 46% Zn, - двухфазные, причем количество β '-фазы от ноля (39% Zn) до 100% (46% Zn). Избыточная β '-фаза является твердой и хрупкой составляющей. Ввиду этого практическое использование находят латуни, содержащие не более 43% Zn.

Сплавы, содержащие до 39% цинка – однофазная α -латунь, представляющая собой твердый раствор цинка в меди с решеткой ГЦК. Однофазная α -латунь характеризуется высокой пластичностью.

Сплавы, содержащие от 39 до 46% Zn, - двухфазные; кроме α -фазы они содержат избыточную β '-фазу, которая представляет собой соединение особого типа CuZn, причем количество β '-фазы от ноля (39% Zn) до 100% (46% Zn). Избыточная β '-фаза является твердой и хрупкой составляющей. Ввиду этого практическое использование находят латуни, содержащие не более 45% Zn.

12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: