Cheat Sheet - producția de cupru

minereu 1. pogotovki pentru topirea ... 7

2. Topirea mată de cupru ... 8

3. Conversia mată de cupru ... 11

4. Cupru rafinare ... 13

Referințe ... 14

Separarea metalelor și yavlyaetsyauslovnym neferoase. De obicei, la metale neferoase includ fier, mangan și crom, și un ostalnyemetally colorat. Metalele neferoase pe termen nu ar trebui să fie luate literal. Fakticheskisuschestvuet doar două metale neferoase: cupru, roz și aur galben, și

Cupru (Cuprum latină.) - un element chimic. Unul dintre cele șapte metale, cunoscut inca din antichitate. Ponekotorym date arheologice - cupru a fost bine cunoscut pentru egipteni încă za4000 ani înainte de Hristos. Introducerea ranneyepohe uman de cupru se referă la mai mult de fier; acest lucru se datorează pe de o parte o nahozhdeniemmedi mai frecventă liberă poate face față pe teren, iar pe de altă parte - obtinerea sravnitelnoylegkostyu ei de compuși. Grecia și Roma antică a primit de cupru sostrova Cipru (Cyprum), de unde și numele Cuprum ei. Deosebit de important este dlyaelektrotehniki cupru.

Potrivit ranguri elektroprovodnostimed doua dintre toate metalele, după argintul. Cu toate acestea nashidni fire electrice din întreaga lume care au folosit pentru a lua aproape jumătate dintre ele de cupru topit, sunt din ce în ce realizate din aluminiu. El este mai rău comportamentul actual, dar este mai ușor și mai accesibil. Cuprul este la fel ca multe alte metale neferoase, rare stanovitsyavse. Dacă în secolul al 19-lea. cuprul extras din minereuri, care conținea 6-9% etogoelementa, acum 5% minereuri de cupru sunt considerate Configuratie țări foarte bogate și promyshlennostmnogih reciclează minereu în care doar 0,5% cupru.

Cuprul este un chislozhiznenno esențial element de urme. Este implicată în fotosinteză și usvoeniirasteniyami azot, favorizează sinteza de zaharuri, proteine, amidon, vitaminov.Chasche cupru totală aplicată pe sol sub formă de sulfat pentahidrat - cupru kuporosa.V cantități semnificative este toxic, ca și mulți alți compuși de cupru, în special pentru organisme inferioare . În doze mici, de cupru este destul de vie neobhodimavsemu.

Astfel, separarea metalelor asupra culorii chernyei este condiționată. De obicei, la metale neferoase includ fier, mangan, crom, și alte metale la culoare. Metalele neferoase pe termen nu sunt sleduetponimat literal. De fapt, există doar două metale neferoase: rozovayamed și aur galben, precum și în ceea ce privește celelalte metale nu se poate vorbi de culori obih și diferite nuanțe, cea mai mare parte de argint-gri sau krasnogotonov.

De asemenea, metale neferoase condiționat pot fi împărțite grupe nachetyre:

1 Metale grele - Cu, Ni, Pb, Zn, Sn;

2 Metale ușoare - Al, Mg, Ca, K, Na, Ba, Be, Li;

Metale nobile 3 - Au, Ag, Pt și sateliți eeprirodnye

4 Metale Rare:

Cupru - I himicheskiyelement grup a sistemului periodic Mendeleev; numărul atomic 29, atomnayamassa 63.546. Temperatura Plavleniya- de 1083 ° C; temperatura de fierbere - 2595 ° C; densitate - 8,98 g / cm3. Conform clasificării geochimice VM Goldschmidt, calcofilă cupru se referă la elemente cu o mare afinitate pentru S, Se, Te, ocupând porțiunea ascendentă a curbei volumelor atomice; acestea sunt concentrate în nizhneymantii cochilie formă sulfidnooksidnuyu.

Prin valență 1otnosyatsya o legătură profundă, sulfuri primare și cuprita minerale - Cu2O. Toate celelalte minerale, aproximativ o sută de valență responsabil doi. Radiusodnovalentnoy de cupru .96, iar acest lucru corespunde CE - 0,70. Cantitatea de cupru radiusadvuhvalentnoy atomic - 1,28; rază ionică de 0,80.

Foarte interesant ionizarea velichenapotentsialov: un electron - 7.69, pentru două - 20.2. Ambele tsifryochen mare, mai ales cea de a doua, care arată o separare mare dificultate naruzhnyhelektronov. Cuprul monovalent este ravnokvantovoy și, prin urmare, conduce săruri kbestsvetnym și complexe slab colorate, în timp ce sărurile de raznokvantovya bivalent de cupru, caracterizat prin colorarea în combinație cu apa.

Cupru - metallsravnitelno puțin activă. În aer uscat și oxigenul nu este oxidat în usloviyahmed normal. Este destul de ușor să reacționeze cu halogeni, sulf, seleniu. Dar, cu hidrogen, carbon și azot nu vzaimodeystvuetdazhe cupru la temperaturi ridicate. Acid, proprietăți non-oxidante ale cuprului nu acționează.

Elektrootritsatelnostatomov - capacitate atunci când aderarea la compus pentru a atrage elektrony.Elektrootritsatelnost Cu2 + - 984 kJ / mol, Cu + - 753kDzh / mol. Elemente cu brusc variind EO formează o legătură ionică și elementele sblizkoy EO - covalent. Sulfurile de metale grele au legătură intermediar legătură covalentă cu o pondere mai mare (EO y S-1571 Cu-984, Pb-733). Cupru Element yavlyaetsyaamfoternym - formulare cationi și anioni în crusta.

Cuprul este mai mult decât mineralele v198 din care sunt importante pentru industria de doar 17 preimuschestvennosulfidov, fosfați, silicați, carbonați, sulfați. Principalele rudnymimineralami sunt calcopirita CuFeS2, covalita CuS, bornit Cu5FeS4, Cu2S chalcocite.

Oxizii: tenor, cuprita. Carbonații: malachit, azurit. Sulfate: chalcanthite, brochantit. Sulfurile: covalita, chalcocite, calcopirita, bornit.

Pure Cupru - maleabil, roșu metalic ductil, roz în fractură, în straturi foarte subțiri de cupru naprosvet arată albastru-verzui. Aceste culori sunt tipice pentru mnogihsoedineny cupru, atât în ​​stare solidă și în soluție.

Coborârea valență de culoare pripovyshenii se poate observa din următoarele două exemple:

CuCI - alb, Cu2O - rosu, CuCI2 + H2O - Albastru, CuO - negru

Karbonatyharakterizuyutsya de culoare albastru și verde, cu condiția ca conținutul de apă chemnamechaetsya caracteristica practică interesantă pentru căutarea.

znachenieimeyut practic: cupru nativ, sulfuri, carbonați și sulphosalts (silicați).

MATERII PRIME PENTRU PRODUCȚIA DE CUPRU

Pentru cupru minereu de cupru utilizat, atakzhe cupru deșeuri și aliajele sale. Minereul conține 1-6% cupru.

Minereurile de cupru, în general în forma sernistyhsoedineny (pirită de cupru sau calcopirită CuFeS2, Cu2S chalcocite, covelline CuS), oxizi (cuprita Cu2O, tenorita CuO) sau hidrogen (malachit CuCO3 x Cu (OH2), azurit 2CuCO3- x Cu (OH) 2 ).

Gangă constând din FeS pirită, SiO2 cuarț, calciu și carbonați de magneziu (MgCO3 și CaCO3), precum și diferite silicați conținând Al2O3, CaO, MgO și oxizi de fier.

În minereuri conțin uneori znachitelnoekolichestvo alte metale: zinc, staniu, nichel, aur, argint, idrugie siliciu.

Minereul este împărțit în sulfură, ismeshannye oxidat. minereuri sulfuroase sunt, în general, originea primară și okislennyerudy format prin oxidarea minereurilor sulfuroase de metal.

În cantități mici, se gasesc pepite taknazyvaemye minereuri în care cuprul este într-o formă liberă.

cupru pirometalurgie SPOSOBPROIZVODSTVA.

Există două cupru sposobaizvlecheniya din minereuri și concentrate: ipirometallurgichesky hidrometalurgice.

Prima dintre ele nashelshirokogo aplicare. Acesta este utilizat în prelucrarea minereurilor sărace isamorodnyh oxidat. Această metodă este în contrast cu pirometalurgice nu trec metale prețioase pozvolyaetizvlech cupru.

A doua metodă este dlyapererabotki adecvată tuturor minereurilor și este deosebit de eficient atunci când îmbogățirea rudypodvergayutsya.

Baza acestui topire protsessasostavlyaet, la care masa topită este împărțit în două zhidkihsloya: aliaj sulfura mată-zgură și oxizi de aliaj. Topitura vin Minereul libomednaya sau concentratelor calcinate minereuri de cupru. Calcinarea kontsentratovosuschestvlyaetsya pentru a reduce conținutul de sulf la valori optime.

Vkonverterah mată lichid este purjat cu aer pentru oxidarea sulfurii de fier, transferurile de zgură de fier ivydeleniya blister de cupru.

Blister rafinare cupru daleepodvergayut - purificarea de impurități.

Prepararea minereurilor de topire.

Majoritatea procesului de flotație de cupru rudobogaschayut. Rezultatul este un concentrat de cupru care conține 8-35% Cu, 40-50% S, 30-35% Fe și gangă, în principal, obrazomsostavlyayuschimi care sunt SiO2, Al2O3 și CaO.

Calcinarea horosheesmeshenie furnizează toate componentele încărcăturii și încălzirea acestuia până la 550-600 0 C rezultat și vkonechnom, într-un cuptor cu reverberație pentru a reduce consumul de combustibil într-o două raza.Odnako în timpul retopire taxa arsă oarecum pierderi crescute de cupru în antrenării prafului de zgură. Prin urmare, concentrate de cupru, de obicei, bogate (25-35% Cu) sunt topite fără ardere, și săraci (8-25% Cu) a fost supus calcinării.

Temperatura de ardere kontsentratovprimenyayut vatră multiplă cu o supraîncălzire mecanică. Astfel de cuptoare rabotayutnepreryvno.

Topirea mată de cupru

Cupru vosnovnom mat format din sulfură de cupru și fier (Cu2S + FeS = 80-90%) și alte sulfuri și oxizi de fier, siliciu, aluminiu și calciu, este topit în cuptoare de diferite tipuri.

minereuri complexe conținând aur, argint, seleniu și telur, este recomandabil să se îmbogățească, astfel încât concentratul a fost transferat nu numai cupru, dar aceste metale. Kontsentratpereplavlyayut în mată, în cuptoare cu reverberație sau electrice.

Sulful, proces util mednyerudy pur în furnale.

La un nivel ridicat minereuri seryv conținut este recomandabil să se folosească așa-numitele gaze de furnal de topire proces vshahtnoy cupru sulfuric prin captarea și eliminarea lor din sulf elementar.

Cuptorul este încărcat cu mednuyurudu, calcar, cocs și produse actuale. Se încarcă sunt materiale portsiyamisyryh separate și cocs.

Nivelurile superioare shahtysozdaetsya reducerea mediului și în partea inferioară a cuptorului - straturile okislitelnaya.Nizhnie se topesc amestec și se coboară treptat spre gazele potokugoryachih. Temperatura la tuyere se realizează la 1500 0C top pechiona egal cu aproximativ 450 0C.

Este necesar astfel de gaze de înaltă temperaturaothodyaschih pentru a permite purificarea otpyli înainte de condensarea vaporilor de sulf.

În partea inferioară a cuptorului, în principal, la diuze apar ca urmare a proceselor principale:

a) carbon ardere cocs

b) Incinerarea sulfură de fier sulf

2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2

c) Studii de silicat de fier

2 FeO + SiO2 = (FeO) 2 x SiO2

Gaze conținând CO2, SO2, oxigen si azot in exces, prohodyatvverh prin coloană de lot. În acest fel, căldura este schimbată între gazele le shihtoyi și CO2 este reacționat cu un amestec de carbon. La temperaturi ridicate, CO2 și SO2 recuperat cocs de carbon și în care monoxidul de carbon, sulfura de carbon și carbonil sulfurat format:

2SO2 + 5C = 4CO + CS2

SO2 + 2C = COS + CO

Nivelurile superioare pechipirit descompus de reacție:

La o temperatură de aproximativ 1000 0Splavyatsya eutectică majoritatea fuzibil de FeS și Cu2S, formând astfel o masă poroasă.

Porii sulfurilor se produce curgere massyrasplavlenny gazelor fierbinți din zona ascendentă și în care reacțiile chimice, dintre care cele mai importante sunt enumerate mai jos:

a) formarea unui izzakisi cupru sulfură de cupru

2Cu2O + 2FeS + SiO2 = (FeO) 2 x SiO2 + 2Cu2S;

b) formarea de silicați okislovzheleza

3Fe2O3 + FeS + 3,5SiO2 = 3,5 (2FeO x SiO2) + SO2;

3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5 (2FeO x SiO2) + SO2;

c) descompunerea CaCO3 și formarea de silicat de var

CaCO3 + SiO2 = CaO × SiO2 + CO2;

d) recuperarea sulfului doelementarnoy dioxidului de sulf

SO2 + C = CO2 + ½ S2

Ca rezultat mată plavkipoluchayutsya conținând 8-15% Cu, zgură constă în principal din silicați de fier și koloshnikovyygaz var cuprinzând S2, COS, H2S și CO2. Izgaza osazhayut întâi praful, apoi se recuperează din sulf (până la 80% S)

Concentratele plavleniyapereplavki temperatură, așa cum sa menționat deja, se utilizează ielektricheskie cuptor reverberație. Uneori, cuptoare au cuptoare direct nadploschadkoy reflectorizante pentru a nu răci arși le kontsentratyi folosesc cald.

Deoarece încălzirea vpechi încărcare următoare reacții de reducere a oxidului de cupru și oksidovzheleza mai mare:

6CuO + FeS = 3Cu2O + SO2 + FeO;

FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5 (2FeO x SiO2) + SO2

Reacția de obrazuyuscheysyazakisi Cu2Os cupru FeS Cu2S obținute:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

sulfurilor de cupru și fier splavlyayasmezhdu altele, formează mata primară și silicați de fier topit, pantele de suprafață stekayapo dizolvate alți oxizi și formează o zgură.

metale prețioase (Zolotoi argint) slab solubile în zgură, practic, trec aproape complet vshteyn.

Stein plavkina reflectanta de 80-90% (în greutate) constă din sulfuri de cupru și fier. Stein cuprinde,%: 15-55 cupru; 15-50 de fier; 20-30 S; 0,5-1,5 SiO2; 0,5-3,0 Al2O3; 0,5-2,0 (CaO + MgO); aproximativ 2% Zn și o cantitate mică iserebra aur. Zgura constă în principal din SiO2, FeO, CaO, Al2O3 și conține 0,1-0,5% cupru. Izvlecheniemedi și metale prețioase din mată ajunge la 96-99%.

Conversia matei de cupru

În 1866, inzhenerG românesc. S. testiculelor sugerează utilizarea unui convertor tip dlyaproduvki Bessemer mat. Purjarea aerului de sub mata furnizată lishpolusernistoy prepararea cuprului (circa 79% cupru) - așa-numitul alb mat. Dalneyshayaproduvka a condus la întărirea cuprului. In 1880, purjarea inginer predlozhilkonverter română mată explozie laterală, care a permis cupru poluchitchernovuyu în convertizoare.

Converter face dlinoy6-10, cu un diametru exterior de 3-4 m. Productivitatea pe operatsiyusostavlyaet 80-100 tone. Convertor de subsol magnezit de cărămidă. Zalivkurasplavlennogo mată și produse de descărcare se realizează prin gura convertizorului, situat în partea de mijloc a corpului său. Prin același gât gazy.Furmy eliminat suflare de aer sunt situate pe suprafața laterală konvertera.Chislo diuzele este în general de 46-52, iar diametrul tuyere - 50mm. Flow vozduhadostigaet 800 m2 / min. convertizor mată este turnat și kvartsevyyflyus hrănite conținând 70-80% SiO2, și, de obicei, o anumită cantitate de aur. Acesta este alimentat în vremyaplavki folosind încărcare pneumatică printr-o gaură rotundă în convertoare tortsevoystenke sau încărcat prin gura convertizorului.

Procesul poate fi împărțită în două perioade. Prima perioadă (oxidarea sulfurii de fier pentru a obține belogoshteyna) durează aproximativ 6-024 ore, în funcție de conținutul de cupru din cuarț shteyne.Zagruzku fluxul porni de la începutul purjării. Odată cu acumularea shlakaego parțial îndepărtată și se toarnă într-o nouă porțiune din mată convertor sursă, menținerea unui anumit nivel în mata convertor.

În prima perioadă de reacție de oxidare protekayutsleduyuschie sulfurii:

2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 + 930 360 J.

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 + 765600 J.

În timp ce există FeS, oxid de cupru nu este stabil sulfurat iprevraschaetsya:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

oxid feros shlakuetsyadobavlyaemym SAW convertor de cuarț:

2FeO + SiO2 = (FeO) x SiO2

Cu o lipsă de oxid de fier SiO2 domagnetita oxidat:

6FeO + O2 = 2Fe3O4, care se desfășoară în zgură.

Temperatura zalivaemogoshteyna ca urmare a apariției acestor reacții exotermice crește s1100-1200 la 1250-1350 0C. Temperaturi mai mari sunt nedorite și, prin urmare, atunci când suflare matele săraci care conțin multe FeS, adăugat racitoare - tverdyyshteyn, cupru spleski.

În a doua perioadă, denumită reacție durează aproximativ 2-3 ore, izbelogo blister mată de cupru format. Pe parcursul acestei perioade, sulfura de cupru este oxidat reacție de schimb beto cupru alocat:

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2

Cu2S + 2Cu2O = 6CU + O2

Astfel, în rezultateproduvki obținut cupru brut conținând 98,4-99,4% - cupru, 0.01-0.04% fier, 0.02-.1% sulf, și o cantitate mică de nichel, staniu, arsenic, argint, aur și zgură de convertor care conține 22-30% SiO2, 47-70% FeO, aproximativ 3% Al2O3 și 1,5-2,5% cupru.

Rafinarea mediDlya obține cupru trebuie chistotychernovuyu ardere din cupru și supus la rafinarea electrolitică și prietom, pe lângă eliminarea impurităților dăunătoare, pot fi îndepărtate ca blagorodnyemetally. cupru Foc rafinare blister se realizează în cuptoare napominayuschieotrazhatelnye cuptor utilizate pentru topirea matei de cupru se realizează în băi kontsentratov.Elektroliz futurovannyh interior plumb sau viniplastom.ZAKLYuChENIE

Cuprul are shirokoeprimenenie. De exemplu, cuprul pur este utilizat elektrotehnicheskoypromyshlennosti.

Importanta imeyutsplavy alama cupru (aliaje de cupru-zinc), bronz (aliaj de cupru-staniu), bronz cu aluminiu (aliaj de aluminiu de cupru), argint nichel (un aliaj de cupru cu fier, nichel și mangan), și altele.

Sărurile de cupru utilizate vselskom combaterea dăunătorilor de uz casnic, ca și micronutrienți, precum și catalizatori în sinteza chimică.

1. Arhipov V. V. Tehnologia metalelor andother materiale de construcții.

M. "Liceul" - 1968

2. Voskoboynikov VG Obschayametallurgiya. M. - Metalurgie, - 1985

3. Tehnologia konstruktsionnyhmaterialov. / Ed. Dalskogo A. M. - M. "Inginerie", - 1985

Prepararea minereurilor de topire