Producția de cupru - studopediya

Cupru - una dintre cele mai importante metale, se referă la I - grupa a sistemului periodic lea; numărul secvențial 29; greutate atomică - 63.546; Densitate - 8,92 g / cm3 Temperatura de topire - 1083 ° C; temperatura de fierbere - 2595 ° C, Conform electro-conductivitatea este doar ușor inferior de argint este principalul material conductor în tehnician-electroni Po-, consumatoare de 40 ... 50% din total cupru. În aproape toate domeniile de mașini utilizate aliaje de cupru - alama si bronz. Cupru ca element de aliere conductor este o parte din aluminiu și multe alte aliaje.

Producția mondială de cupru în țările capitaliste, circa 6-7 mln. tone, inclusiv cupru secundar circa 2 mln. tone. În URSS, topirea cuprului pentru fiecare zi de naștere cu Sâ a crescut cu 30 ... 40%.

Minereuri de cupru. Cuprul se găsește în natură în principal sub formă de sulf compuși CuS (covalita), Cu2 S (chalcocite) ca și cu minereuri sulfuroase obturator (85 ... 95% din stocul), cel puțin sub formă de compuși de oxid de Cu2 O (cuprita) compuși carbonați SuSO3 · Cu (OH) 2 - 2SuSO3 malachit · Cu (OH) 2 - azurit și cupru metalic auto nativ (foarte rar). compus oxid și carbonic dificil de îmbogățire și procesat prin metoda hidrometalurgice.

Cea mai mare importanță industrială în URSS au minereu de sulfură, din care aproximativ 80% din cupru. Cele mai comune minereuri sulfuroase este calcopirită, chalcocite, și altele.

Toate minereu de cupru sunt sărace și în general conține RAT-1 ... 2%, uneori mai mică de 1% cupru. rocă sterilă, de regulă, constă din gresie, argilă, calcar, sulfură de fier, etc. Multe minereuri sunt com-plex - .. polimetalice și conțin, în plus față de cupru, nichel, zinc, plumb și alte elemente valoroase sub formă de oxizi și compuși.

Aproximativ 90% din cupru pirometalurgie primare obținute; aproximativ 10% mod -gidrometallur-CAL.

Metoda hidrometalurgice constă în extragerea cuprului prin levigarea acestuia (de exemplu, creează ras-acid sulfuric slab), și apoi separarea cuprului metalic din soluție. Această metodă, aplicând-emy pentru prelucrarea minereului sărac oxidat, nu în luchil larg răspândită în nostru industrial-Ness.

Procesul pirometalurgie constă în obținerea, prin topirea de cupru din minereu de cupru. Acesta include minereu de îmbogățire, prăjire sale, topire pentru interm - (. Figura 2.1) topirea matei matei de cupru negru, este rafinat, disponibilitatea acesteia, și anume eliminarea impurităților ...

Fig. 2.1. O diagramă simplificată a producției de cupru pirometalurgică

Cel mai frecvent pentru îmbogățirea minereurilor de cupru la metoda change-flotație. Flotația se bazează pe particule de metal unse cu apă timp personal și particulele de gangă (Fig. 2.2).

Fig. 2.2. schema de flotatie:

și - o diagramă schematică a mașinii de flotație mecanice (opțional);

b - schema particulelor plutitoare; 1 - lamele mixerului; 2 - perete despărțitor;

3 - schema de spumă mineralizat; 4 - deschidere pentru îndepărtarea sterilului

(Sterilul); I - amestecare și zona de aerare.

Îmbogățirea minereurilor de cupru. Slaba cupru minereu de îmbogățire pentru a obține un concentrat jected sub-conține zhaschego-10 ... 35% cupru. În cazul în minereuri complexe de îmbogățire pot fi extrase din acestea și alte elemente valoroase, poliția.

In baia de flotație este alimentat pulpa - suspensie de apă, un minereu fin divizat (0,05 ... 0,5 mm) și reactivi speciali care formează pelicula de metal de pe suprafața particulelor nu apa sma-Chiva. Ca rezultat al aerare viguros și Shuffle-vanija în jurul acestor particule apar bule de aer-ki. Ele apar, extragere cu particule conținând metal, pentru a forma pe suprafața unui strat de băi de spumă. Particulele de gangă, udate cu apa, nu plutească și să se stabilească în partea de jos a căzii.

filtrat din spumă de particule de minereu uscat și concentrat lor de minereu semi-chayut conținând 10 ... 35% cupru. La prelucrarea minereurilor complexe aplică secvențial-ing selectiv de flotație alocarea metallsoder - care conține particule de metale diferite. În acest scop, reactivii de flotatie relevante knock-rayut.

Trăgând. Concentratele de minereu bogat cupru suficient este topit în mata „brut“ - fără ardere preliminară-TION care reduce pierderile de cupru (în zgură - când topirea, antrenării - praf în timpul arderii); insuficient de bază curent: nu utilizează când dioxidul de sulf SO2 topirea concentratelor brute. poluarea atmosferei. Atunci când concentratele ob YIG sărace îndepărtat excesul ce-riu ca SO2. care este utilizat pentru producerea de acid sulfuric. Topire obține suficient pentru topirea matei-Produ ne-clusive bogata in cupru a carui crescut de 1,5 ... 2 ori.

Calcinarea se realizează în cuptoare de Vers-tikalnyh multihearth cilindrice (dia-metru de 6,5 ... 7,5 m, înălțimea de 9 ... 11 m), în care materialele frezate-LARG mutat treptat strokes mecanic cu pen-km Vågå vatra superioară la al doilea - situate dedesubt, iar apoi al treilea și așa mai departe. d. temperatura dorită (850 ° C) asigură fi obținut, în urma sulf-reniu (CuS, Cu2 S și colab.). Rezultat SO2 dioxid de sulf este direcționată spre producerea de acid sulfuric.

cuptoare productivitate scăzută - 300 m Shih-te pe zi, rambursabil antrenării de praf de cupru aproximativ 0,5%.

Noua metodă progresivă este prăjire într-un pat fluidizat (fig. 2.3).

Esența acestei metode este faptul că particulele fin divizate de sulfurile sunt oxidate la 600 ... um stare 700 ° C cu oxigen atmosferic, post-Payuschie prin deschiderile din cuptorul cu vatră. aer ars particule materiale presurizate sunt suspendate, făcând mișcare continuă și formează un „fierbere“ ( „fluidizat“) strat. Materialul calcinat este „turnat“ prin prag ne chi. Gazele arse sunt curățate de sulf și a prafului de pe-direcționată într-o producție de acid sulfuric. Cu această calcinare crește dramatic rata de oxidare; de performanță este de câteva ori mai mare decât în ​​cuptoarele multi-vatra.

Topirea matei. Topirea matei Concentratele cel mai adesea realizate în cuptoarele de ardere, lucru ING pulverizat, lichid sau gazos. Astfel de furnale au o lungime de 40 m, o lățime de 10 m, PLO-Schad vatra la 250 m 2 și poate deține 100 de tone și mai multe materiale re-plavlyaemyh. Cuptorul spațiu de lucru dezvoltă o temperatură de 1500 ... 1600 ° C.

Topire cuptor vatra să se acumulează treptat mată topit - un aliaj care constă în principal din sulfură de cupru Cu2 S și FeS sulfură de fier. Acesta conține, de obicei, 20 ... 60% Cu, 10 ... 60% Fe și 20 ... 25% S. în stare topită (t Pl ... 1050 -950 ° C), intră în mată pentru blister rafinare cupru.

Cuprul blister te-plavlyayut prin suflare-ki Stein on-aer convertoare cilindrice-Hori tal topit (fig. 2.4), cu o căptușeală de bază (magnezită), cu o masă de topire de până la 100 m. Converter torusului montat pe role suporți-TION și poate, -vorachivatsya poziția dorită. Explozia de aer furnizat prin duze 40 la 50 situate de-a lungul convertorului.

Prin gâtul convertorului este umplut curse fuzionată-mat. Când acest convertor este rotit, astfel încât nu a fost acoperită cu lancea de aer. Pe suprafața mată prin gâtul sau un dispozitiv pneumatic cu nisip special încărcat - fluxul de slagging oxizi de fier formate în timpul pro-duvke. Apoi, suflare de aer, și includ convertor este rotit în poziția de operare, când lancea se află sub nivelul topiturii. Mată densitate (5g / cm3) ZNA-considerabil mai mică decât greutatea specifică a cuprului (8,9 g / cm3). De aceea th în timpul topirii mată este turnat de mai multe ori, până când se va utiliza întreaga capacitate a convertorului, calculat pe cupru topit. Purjarea aerului este continuată până la 30 h. Procesul de topire a cuprului brut din mată împărțită în două perioade.

În prima etapă oxidează suflare a aerului FeS pis lorodom prin reacția

Fluxul rezultat de oxid de fier FeO zgură SiO2 silice:

După cum este necesar, zgura feroasă rezultată este drenat prin gâtul (pivot Converter torr), formată noi porțiuni mată, încărcat de flux și purjare continuă. Până la sfârșitul primei perioade de Lezo eliminat aproape complet. Stein este pivot-novnom Cu2 S și care conține până la 80% cupru.

Zgura conține până la 3% Cu, și este utilizat pentru a se topi ke mata.

În a doua perioadă, condițiile sunt favorabile, Wii pentru reacțiile

ceea ce duce la recuperarea cuprului.

Ca rezultat, topirea în convertor devine negru-wai cupru. Acesta cuprinde 1,5 ... 2% impurități (fier sau nichel, plumb și altele). Și nu pot fi utilizate pentru necesitățile tehnice. Topirea cupru exploatat din convertizor prin gât, pentru mașini de umplere a turnat în lingouri (baionetă) sau placă și direcționată spre rafinare.

Rafinare cupru - se curata de impuritati - se efectuează electrolitica și a tras.

Rafinarea incendiu se realizează în cuptoare cu o capacitate de ardere de până la 400 m. Esența ei constă în faptul că zincul, staniu și alte impurități oxidate mai ușoare decât cuprul sa-ma, și pot fi îndepărtate din acesta sub formă de oxizi. proces de rafinare este format din doua perioade - oxidative și reductive.

Perioada de oxidare a impurităților deja parțial oxidat în timpul topirii cuprului. După topirea completă a accelera oxidarea cuprului este purjat cu aer, alimentarea-l prin scufundat în tub de oțel taliu UI lichid. Oxizii de impurități (SbO2. PbO, ZnO, etc.) Este ușor sublimat și îndepărtate din gazele de furnal. O altă parte a impurității LY formează oxizi trec în zgură (FeO, Al2 Oz. Si02). Aurul și argintul nu sunt oxidate și rămân dizolvate în cupru.

Pe parcursul acestei perioade de topire, de asemenea, are loc prin reacția de oxidare a cuprului 4Cu + O2 = 2Cu2 O.

Obiectul perioadei de reducere este Xia dezoxidat cupru, t. E. Restore Cu2 0 și deci aceeași degazare a metalului. Pentru ei oxidantcombustibil TION a zgurii este îndepărtată complet. Pe suprafața băii este turnat strat de cărbune, care protejează IU taliu de oxidare. Apoi a efectuat un cupru așa-numitele destrămare. Metalul topit este mai întâi înmuiat crud, apoi polii uscat (polonii). Ca rezultat, su-Hoi distilarea lemnului și vapori de apă sunt hidrocarburi n-zoobraznye sunt agitate viguros metal, promovând eliminarea (iritație asupra densității) a gazelor dizolvate în ea.

hidrocarburi gazoase dezoxidat de cupru, de exemplu, prin reacția 4Cu2 O + CH4 = 8Cu + CO2 + 2H2O (iritație la ductilitate). cupru rafinat conține INH-0,3 ... 0,6% Sb și alte impurități dăunătoare, uneori până la 0,1% (Au + Ag).

Cuprul finit lovit din cuptor și se toarnă în lingouri pentru placi de rulare sau anod pentru rafinare electrolitică ulterioară. Puritate cupru după rafinare de foc este 99,5 ... 99,7%.

rafinare electrolitică de cupru oferă o calitate mai pură luchenie. Electroliza a fost efectuat în băi din beton armat și Insulele Dere, în interiorul plumb căptușite sau foaie de vinil din plastic. Electrolitul este o soluție de sulfat de cupru (CuSO4) și acid sulfuric încălzit la 60 ... 65 ° C, plăcile sunt anod de dimensiuni 1x1 m grosime de 40 ... 50 mm, turnate din cupru rafinat. Folosit ca foaia subțire catod (0,5 ... 0,7 mm) izgo-tovlennye de cupru electrolitic.

Anozii și catozii sunt dispuse alternativ în baie; a fost plasată într-o baie la aproximativ 50 anozi. Electroliza ve DUT la o tensiune de 2 ... 3 V și o densitate de curent de 100 ... 150 A / m2.

La trecerea anozi curent continuu se dizolvă treptat cuprul intră în soluție sub forma unei singure-tione Cu 2+. Apare pe catozi deversează cationii Cu 2+ + 2e → este alocată Cu și cupru metalic.

Plăcile anodice se dizolvă în 20 ... 30 de zile. Catozii sunt în creștere timp de 10 ... 15 zile înainte de masa de 70 ... 140 kg, și apoi îndepărtat din baie și să înlocuiască but-Vym.

In timpul electrolizei la catod este eliberat și se dizolvă în hidrogen cupru-Xia, cauzând fragilizarea metalului. Ulterior retopite catod de cupru din cuptorul de topire a cuptorului-TION și turnat în lingouri pentru a obține foi, sârmă și t. N. In acest caz hidrogenul este îndepărtat. Consumul de energie electrică pe 1 t de cupru catod este de 200 ... 400 kW # 903; h. Cuprul electrolitic are o puritate de 99,95%. O parte a impurităților depuse pe fundul rezervorului ca nămol, care este recuperată din aur, argint și secară nekoto alte metale.