Плавка меди: Как расплавить медь в домашних условиях: температура плавления, инструкция, видео

Плавка меди

Медь и медные сплавы можно приготовить во всех печах, обеспечивающих получение температур 1000—1300°С. Однако предпочтительнее использовать агрегаты, в которых перегрев до этих температур осуществляется в более короткое время. В этом отношении применяемые в современной практике печи для плавки меди и медных сплавов можно расположить в следующей последовательности: электрические индукционные (высокочастотные, низкочастотные и на промышленной частоте) печи, электродуговые с косвенной дугой (ДМ), тигельные и отражательные (пламенные) печи, отапливаемые мазутом или газом. Выбор печи обусловлен типом сплава, потребностью в металле, требованиями, предъявляемыми к отливкам, территориальными условиями производства, экономическими соображениями и др. В меднолитейных цехах поэтому можно встретить и допотопные горны, отапливаемые коксом, и современные электрические печи. Наилучшее качество металла получается при плавке в индукционных печах, но при правильном ведении плавки хороших результатов можно добиться, используя любой из перечисленных печной агрегат.

Плавка меди, бронз и латуней в различных печах в основном похожа, но имеются специфические особенности в зависимости от конструкции печей, времени плавки, возможности применения флюсов, разнообразия шихты и др. Общим является требование, чтобы время плавки металла было минимальным, металл был чистым от окислов, газов и вредных примесей, безвозвратные потери металла были небольшими; технология была проста и надежна, а затраты на материалы и обслуживание были минимальными.

Чистая медь применяется в технике в основном в виде проката (проволока, листы, прутки и др.). Фасонные литые изделия из меди трудно получить из-за низких литейных свойств ее. Слитки под прокатку получают отливкой в водоохлаждаемые изложницы или непрерывным методом.

Плавку меди, если необходимо сразу большое количество металла, производят в пламенных отражательных печах емкостью до 50 т и выше. При небольшом производстве медь можно плавить в электрических, а также в тигельных печах. Особо чистую бескислородную медь плавят в вакуумных индукционных печах или в печах с контролируемой атмосферой, исключающей контакт с кислородом.

Плавка меди заключается либо в простом расплавлении и перегреве ее до нужных температур с последующим раскислением, либо одновременно в процессе плавки производят рафинирование (очистку) ее от примесей, если применяемая шихта содержит значительное количество примесей (5—10%).

Рафинировочная плавка проводится в отражательных пламенных печах, где можно легко изменять атмосферу. Процесс окислительно-рафинировочной плавки состоит последовательно из окисления примесей, удаления образовавшихся окислов примесей и восстановления растворенной закиси меди.

Окисление происходит с начала плавки и в течение всего периода расплавления шихты, для этого в печи поддерживают сильно окислительную атмосферу. Окисляются цинк, железо и Другие примеси. Естественно, одновременно окисляется также и медь. Для более полного удаления вредных примесей ванну расплавленной меди продувают сжатым воздухом или кислородом. Окисление примесей происходит в последовательности, соответствующей упругости диссоциации их окислов, как в результате прямой реакции между кислородом и примесью, так и благодаря взаимодействию закиси меди Cu₂O с примесями, обладающими большим, чем у меди, химическим сродством к кислороду:

Cu₂O + Me = MeО + 2Cu.

По закону действующих масс наибольшая часть примесей окисляется через посредство Cu₂O, кроме того, Cu₂O хорошо растворяется в меди и обеспечивает удобные условия окисления примесей по всему объему металла. Последовательность окисления примесей, присутствующих в меди, следующая: цинк, железо, сера, олово, свинец, мышьяк, сурьма и т. д. Если имеются примеси алюминия, магния, кремния, то они окисляются в первую очередь, как обладающие более высоким сродством к кислороду.

Образующиеся окислы, имеющие основной характер, всплывают и ошлаковываются кремнеземом шлака:

ZnO + SiO₂ → (ZnO • SiO₂),

FeO + SiO₂ → (FeO • SiO₂)

и т. д.

Вместе с примесями в шлак переходит также и Cu₂O в количествах, определяемых химическим равновесием между металлом и шлаком:

[Cu₂O] + (SiO₂) → (Cu₂O • SiO₂).

Реакция эта нежелательна: она увеличивает потери меди. Поэтому шлак подбирают таким образом, чтобы в его состав входили окислы, у которых основность выше, чем у закиси меди, и они вытесняли бы Cu₂O из шлака в металл по реакции

(Cu₂O • SiO₂) + (Me`O) → (Me`O • SiO₂) + [Cu₂O].

Такими окислами могут быть CaO, MnO, FeO и др. На практике для этой цели находит применение основной мартеновский шлак состава: 24—40% СаО, 10—15% FeO, 10—15% Аl₂О₃, 8—12% MnО и 25—30% SiO₂. Шлак наводят на поверхность меди при плавке в количестве 1,5—2% от массы шихты. Для разжижения шлака в него дополнительно добавляют плавиковый шпат CaF₂, криолит Na₃AlF₆, кальцинированную соду Na₂CO₃ и др.

Ошлакование примесей ускоряют перемешиванием металла со шлаком. Перемешивание металла облегчает также удаление из меди свинца, так как он вследствие большей плотности оседает на дне. Сера удаляется в окислительный период в виде газообразного продукта SO₂ по реакции:

Cu₂S + 2Cu₂O ↔ 6Cu + SO₂.

Во время удаления серы наблюдается «кипение» металла.

Полноту окисления расплава определяют путем взятия проб на излом. Плотный, неноздреватый грубокристаллический излом коричневого цвета свидетельствует об окончании окислительного периода плавки. С поверхности жидкого металла снимают шлак и приступают к восстановлению закиси меди, которой содержится в растворе после снятия шлака до 10%. Такая медь в твердом состоянии хрупкая и без раскисления непригодна для отливки слитков. Атмосферу печи делают восстановительной, т. е.

горение факела происходит с избытком топлива и недостатком воздуха (коптящее пламя). Восстановление меди из закиси усиливается операцией, которую принято называть «дразнением» металла. Дразнение производится погружением в расплав сырых осиновых или березовых бревен. При сгорании дерева выделяются водяные пары и продукты перегонки древесины (водород и углеводороды), вследствие чего металл бурно кипит, хорошо перемешивается и более активно взаимодействует с восстановительной атмосферой печи.

Поверхность ванны на этот период покрывают древесным углем для усиления восстановительной атмосферы. Закись меди, растворенная в металле, соприкасаясь с такой атмосферой, восстанавливается: Cu₂O + CO = 2Cu + CO₂.

Поскольку медь в этот момент содержит большое количество кислорода, погружение сырых бревен относительно неопасно в отношении возможности насыщения металла водородом, так как его растворимость в меди при значительном количестве кислорода очень мала.

Проба на излом хорошо раскисленной меди имеет плотный, мелкозернистый излом светло-розового цвета. Металл считается готовым к разливке, когда содержание закиси меди доводится примерно до 0,4%, дальнейшее уменьшение содержания Cu₂O не считается желательным, так как с этого момента возрастает опасность насыщения меди водородом, который при последующей кристаллизации разлитой меди способен взаимодействовать с кислородом с образованием пузырьков паров воды, снижающих плотность и свойства меди.

Плавка меди из чистой шихты состоит из расплавления, перегрева, раскисления и разливки. Для этой цели в заготовительных цехах применяют электрические индукционные печи. Плавку ведут обычно под защитным покровом прокаленного древесного угля, который предохраняет металл от окисления. После расплавления шихты в ванну вводят раскислитель — фосфористую медь в количестве 0,1—0,3% от массы шихты. Затем расплав тщательно перемешивают, контролируют по излому, выдерживают в течение 3—5 мин, а затем по достижении температуры 1150—1200°С разливают.

Для удаления кислорода применяется также литий, который является хорошим раскислителем меди. Иногда применяют комплексный раскислитель из лития и фосфора (когда надо получить особо чистый металл), а также магний.

Однако почти все раскислители, оставаясь в меди, снижают ее важнейшее свойство — электропроводность, поэтому стремятся, чтобы их количество в меди было минимальным, а наиболее качественную бескислородную медь плавят в печах со специальной защитной атмосферой в виде генераторного газа или же в вакууме, при котором не требуется раскисления.

Бескислородная медь содержит не менее 99,97% Cu — она пластичнее меди обычного состава, более коррозионноустойчива и имеет высокую электропроводность.

Несмотря на плохие литейные свойства меди, в частности низкую жидкотекучесть, из нее можно получить довольно сложные пустотелые отливки литьем в песчаные или металлические формы. Медь в этом случае должна быть очень хорошо раскислена и очищена от водорода (продувкой азотом). Для улучшения ее литейных свойств вводят до 1,0% Sn + Zn + Pb. Чем при меньших количествах этих элементов возможно получение фасонной отливки, тем выше ее свойства (электропроводность и теплопроводность). Из такой меди отливают фурмы доменных печей, задвижки, кольца и другие детали.

Плавка — медь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Плавка меди должна происходить очень быстро под слоем хорошо просушенного и прокаленного древесного угля. Печь перед загрузкой меди надо хорошо разогреть. Качество раскисления можно проверить по технологической пробе: залитый и охлажденный брусок при загибе не должен давать трещин в месте изгиба.  [1]

Плавка меди в печи продолжается, в зависимости от количества примесей, 5 — 12 час. После удаления шлака, в который переходят окислившиеся примеси, в расплавленную медь забрасывают 1 — 1 5 % серы. Образующийся при этом сернистый газ растворяется в меди. Затем расплавленную медь гранулируют, вливая ее тонкой струей в резервуар с водой. При охлаждении капель меди происходит выделение растворенного SOa, который раздувает каплю в пустотелый шарик. Вес 1 л гранул не должен превышать 2 кг.  [2]

Плавка меди в печи продолжается, в зависимости от количества примесей, 5 — 12 часов. После удаления шлака, в который переходят окислившиеся примеси, в расплавленную медь забрасывают 1 — 1 5 % серы. Образующийся при этом сернистый газ растворяется в меди. Затем расплавленную медь гранулируют, выливая ее тонкой струей в резервуар с водой. При затвердевании капель меди происходит выделение растворенного SO2, который раздувает каплю в пустотелый шарик. Образуются полые гранулы диаметром 5 — 15 мм. Вес 1 л гранул не должен превышать 2 кг.  [3]

Плавка меди без рафинирования производится в пламенной печи ( с дразнением перед выпуском), а также в тигельных печах ( под слоем древесного угля) или в электропечах типа Детройт. Перед выпуском металл раскисляют фосфором, бором, боридом кальция, кальцием, литием или бериллием. Раскисление меди чаще всего производится фосфором, вводимым в виде фосфористой меди. Его окисел РзО5 летуч и частично удаляется в виде паров, частично переходит в шлак вместе с окислами цинка и свинца.  [4]

Плавка меди в печи продолжается, в зависимости от количества примесей, 4 5 — 6 час. После удаления шлака в кипящую медь забрасывают серу, затем ее выпускают тонкой струей в воду, находящуюся в гранулировочном бассейне. В бассейн помещают стальную корзину с дырчатыми стенками высотой 1 м и диаметром 1 6 м; в последней собираются гранулы. При подъеме корзины с гранулированной медью вода стекает через отверстия в стенках корзины. Образующиеся гранулы имеют диаметр 5 — 15 мм. Вес 1 л гранул не должен превышать 2 кг.  [5]

Чистая плавка меди производится попеременно то в одном, то в другом плавильном тигле.  [6]

Плавку меди следует вести под слоем древесного угля вследствие способности расплавленной меди поглощать газы из воздуха и легко окисляться. По той же причине следует избегать большого перегрева ванны.  [7]

При плавке меди температура разлива составляет 1200 — 1250 С, а температура в каналах печи достигает 1300 — 1350 С. Поэтому футеровка канальной части должна быть достаточно огнеупорной и тщательно подготовленной к плавке. Срок службы достигает 3000 — 3500 плавок; индукционные единицы работают в течение 8 — 10 месяцев.  [8]

При плавке меди в вакуумных печах для набивки тиглей применяют: 99 % белого электрокорунда и 1 % буры; в верхний слой футеровки тигля добавляют 4 % жидкого стекла.  [9]

При плавке меди в атмосфере, имеющей слабую концентрацию водорода, плотные слитки получаются при отливке и в восстановительной и в нейтральной атмосферах. При плавке меди в атмосфере с значительной концентрацией водорода медь абсорбирует водород и плотность слитков снижается.  [10]

При плавке меди в вакуумных печах для набивки тиглей применяют: 99 % белого электрокорунда и 1 % буры; в верхний слой футеровки тигля добавляют 4 % жидкого стекла.  [11]

При плавке вакуумной меди требуемая чистота ее достигается дегазацией водородом.  [12]

Электропечь сопротивления для плавки алюминиевых сплавов.  [13]

В процессе плавки меди, цинка и свинца выделяются вредные газы и пары, поэтому плавильные печи снабжаются мощной вытяжной вентиляцией.  [14]

Основные реакции при плавке меди происходят между сульфидами CujS, FeS и окислами Рб2О3 и SiO2, составляющими основную массу огарка и флюса.

Для образования шлака нужна температура выше 1100 С, а для образования штейна 800 — 900 С; поэтому тепловой режим печи определяется в первую очередь условиями шлакообразования.  [15]

Страницы:      1    2    3

Процесс плавки и рафинирования меди

Процесс выплавки и рафинирования рафинированной меди

01 Состав медного концентрата

Большие корабли доставляют медные концентраты с зарубежных рудников. Медные концентраты выгружаются массивным разгрузчиком причала, после чего передаются на складскую площадку, где сортируются и складируются. После того, как концентраты разделены на разные бункеры по качеству рецептуры, они передаются в печь взвешенной плавки.

02Печь взвешенной плавки

Медные концентраты подаются в печь взвешенной плавки с воздухом, обогащенным кислородом. В печи концентраты мгновенно окисляются, после чего плавятся и за счет собственного тепла реакции разделяются на медный штейн с содержанием 65% и шлак, состоящий из оксида железа, кремнезема и других соединений.

Реакция в печи взвешенной плавки
CuFeS ₂ + SiO ₂ + O ₂ → Cu ₂ S・FeS + 2FeO・SiO

2 + SO ₂ + Теплота реакции

03Конвертерная печь

Штейн, произведенный в печи взвешенной плавки, подается в конвертерную печь. Обогащенный кислородом воздух подается в конвертерную печь для дальнейшего окисления штейна с получением черновой меди с содержанием приблизительно 99%.

Реакция в преобразователе
Cu ₂ S・FeS + SiO ₂ + O ₂ → Cu + 2FeO・SiO ₂ + SO ₂ + Теплота реакции

04Анодная печь

Газообразный бутан вдувается в анодную печь в качестве восстановителя для удаления кислорода из черновой меди, очищенной до чистоты приблизительно 99,5%.

05Анодное литье

Рафинированную черновую медь разливают в литейные формы, расположенные рядом на вращающемся круглом столе литейного колеса, и отливают в анодные пластины для электролитического рафинирования. Анодные пластины имеют размер приблизительно 1 м x 1 м x 0,05 м и весят 380 кг каждая пластина.

06Рафинировочный завод

Анодные пластины и катодные пластины из нержавеющей стали поочередно устанавливаются в ячейку электрорафинирования, куда подается надлежащий уровень постоянного тока. Растворенная медь с анода электролитически осаждается на катодной пластине из нержавеющей стали. Примерно через 10 дней электролиза катод вынимают и снимают с пластины из нержавеющей стали, в результате чего в качестве конечного продукта получается рафинированная медь (с содержанием 99,99%).
Рафинированная медь отгружается штабелированными насыпями, длина и ширина которых составляет 1 м, а вес – около 80 кг.

Процесс производства серной кислоты

07 Завод по производству серной кислоты

Газы, выбрасываемые из печи взвешенной плавки и конвертерной печи, включают высококонцентрированный газ SO ₂ .
Газ SO ₂ сначала извлекается из котла-утилизатора. После удаления частиц пыли из газов электрофильтрами газ направляется на сернокислотный завод.
На сернокислотном заводе каталитическая реакция оксидов ванадия приводит к образованию SO ₂ для окисления в SO ₃ , который поглощается водой с получением концентрированной серной кислоты.
Отгружается произведенная концентрированная серная кислота и олеум морским и автомобильным транспортом.

Процесс аффинажа золота

08Завод по переработке шлама

Шлам, образующийся в процессе электролитического рафинирования, содержит драгоценные и редкие металлы, такие как золото, серебро, селен, теллур и т. д. Эти драгоценные и редкие металлы извлекаются с помощью процессов на заводе по переработке шлама.

Порошок золота с завода по переработке шлама расплавляют и отливают в слитки.

• 01 Рецептура медного концентрата
• 02 Печь взвешенной плавки
• 03 Конвертерная печь
• 04 Анодная печь
• 05 Колесо для литья анодов
• 06 НПЗ
• 07 Завод серной кислоты
• 08 Завод по переработке шлама

Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• В этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.