Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Процесс производства меди, структура, свойства, области применения
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. Извлечение меди из руд производится пирометаллургическим способом. Перед обогащением руда измельчается методом флотации. Смесь измельченной руды с водой называется пульпо й. 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 ºC происходит частичное удаление серы и спекание руды в комки, которые называют огарком. В отражательных печах огарок перегревают до 1600 ºC 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 ºC. В ходе второго периода Cu2S окисляется кислородом воздуха и удаляется SO2, реакции идут с поглощением тепла, температура расплава снижается. Черновая медь содержит примеси и неметаллические включения, поэтому нуждается в рафинировании. Электролитическое рафинирован ие 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 прокатк Электролитическое рафинирование применяют с целью: a) удаления примесей из черновой меди; b) окончательного окисления FeS; c) связывания FeO пустой породой; d) окисления FeS. Медь (Cu) – металл красно-розового цвета, мягкий и пластичный. Плотность 8,96; температура плавления 1083 ºC; предел прочности 200 – 250 МПа; твердость по Бринеллю НВ 350 МПа (почти в 2 раза меньше, чем железа). Медь кристаллизуется в гранецентрированной решетке и не испытывает полиморфных превращений. Медь принято считать эталоном электрической проводимости и теплопроводности по сравнению с другими металлами.
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. Патина представляет собой: a) щелочной карбонат меди (CuOH)2CO3; b) карбонат меди CuCO3; c) оксид меди CuO; d) сульфид меди CuS. Механические свойства меди в литом состоянии:sB=160 MPа, s02= 35 MPа при относительном удлинении d= 25 %; в горячедеформированном: sB= 250 MPа, s02= 95 MPа при относительном удлинении d= 50 %;в результате холодной пластической деформации с высоким обжатием (более 60-70 %) прочность возрастает до 450 МПа, но при этом сильно снижается пластичность (до 5 %). При нагреве деформированной меди в интервале температур 130-150⁰C происходит явление полигонизации, которое сопровождается повышением электропроводности за счет аннигиляции вакансий. При долее высоких температурах начинается процесс рекристаллизации, температура которого тем ниже, чем выше степень предшествующей пластической деформации. В обычных условиях обработки меди рекристаллизационный отжиг меди проводят при 300-350⁰C. 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. Техническую медь подразделяют на марки содержащие различное количество примесей, например, М00б (99,99 % Сu), М0б (99,97 % Сu), М0 (99,93 % Сu). М0к (99,97 % Сu), М 1(99,9 % Сu), М2 (99,7 % Сu), МЗ (99.5 % Сu), МЗр (99.5 % Сu) и др. Буквы «б», «к» и «р» обозначают бескислородную медь Структура и свойства меди существенно зависят от присутствующих в ней примесей. По характеру взаимодействия с медью примеси можно разделить на три группы.
К первой группе относятся металлы, растворимые в твердой меди: А1, Fе, Ni, Zn,Ag, Аu, Pt, Cd, SЬ. Вторая группа представлена элементами практически нерастворимыми в Сu в твердом состоянии и образующими с ней легкоплавкие эвтектики: РЬ, Вi. Третью группу составляют элементы, образующие с медью химические соединения: Р, As, О, S, Sе, Те и др. Алюминий практически не оказывает влияния на механические свойства меди, но повышает ее коррозионную стойкость. Железо улучшаетмеханические свойства меди. Вреднейшими примесями меди являются висмут и свинец. Эти элементы почти не растворимы в меди и образуют легкоплавкие эвтектики. Структура сплавов Сu с Вi и РЬ состоит из ранее выделившихся кристаллов меди, вокруг которых расположен в виде оболочек висмут или свинец. Вследствие этого нагрев сплава выше температур плавления Вi (270 °С) и РЬ (327 °С) сопровождается нарушением связи между первичными кристаллами Сu (красноломкость).Прокатка такого сплава из-за его красноломкости невозможна. Наличие В i приводит также и к хрупкости меди при пониженных температурах (хладноломкости), поскольку высокой хрупкостью обладает сам висмут. Именно из-за отрицательного влияния свинца и висмута на пластичность меди их содержание ограничивается величиной < 5.10-3 % и < 2.10-3 % соответственно. Мышьяк нейтрализует вредное влияние примесей Вi, PЬ, О, повышает температуру кристаллизации меди и ее жаростойкость. Медь образует с сульфидом и оксидом эвтектики, плавящиеся соответственно при 1065 и 1067 °С, т.е. выше температур горячей обработки меди, поэтому ни кислород, ни сера не вызывают красноломкости. Сульфид меди вызывает хладноломкость и снижает пластичность меди при горячей обработке давлением. Сульфиды селена и теллура также снижают пластичность, резко ухудшают свариваемость, но облегчают обработку резанием. Фосфор улучшает механические свойства меди и широко применяется при литье в качестве раскислителя. В литой меди эвтектика (Сu+Сu20), имеющая точечное строение, располагается по границам зерен. После обработки давлением эвтектика разрушается и в деформированной меди кислород присутствует уже в виде обособленных включений закиси меди. Кислород в меди неблагоприятно влияет на механические, технологические свойства меди и ее коррозионную стойкость. Медь, содержащая кислород, подвержена при нагреве так называемой «водородной болезни». При нагревании меди в среде, содержащей водород (например, в продуктах неполного сгорания топлива), происходит диффузия водорода в медь и протекает реакция восстановления закиси меди Сu20 + Н2 = 2Сu + Н20. При этом пары воды создают высокое давление, и внутри несплошностей металла возможно образование разрывов, трещин. По этим причинам снижают содержание.... кислорода путем более полного раскисления меди при выплавке и с помощью вакуумной плавки. Все примеси уменьшают электропроводность, снижает электрическую проводимость и наклеп, поэтому, если провода не должны быть особо прочными, то применяют отожженную медь. Для подвесных проводов, где требуется прочность, применяют нагартованную медь или медь с небольшими добавками активных упрочнителей (например, с добавкой 1 % Сd). Техническую медь применяют в виде листов, труб, проволоки. В литом состоянии медь используют лишь в случаях, когда необходима высокая электропроводность и теплопроводность. Около половины производимой меди используется в электро- и радиотехнике. Обычно для проводников электрического тока применяют медь марок МО и М1, а для электроники и электротехники - бескислородную медь М0б или вакуумную медь М00. Бескислородная медь обладает более высокой пластичностью. Медь марки МЗ для изготовления маслопроводов, испарителей, емкостей варочной аппаратуры. Из-за низких значений предела текучести и высокой стоимости чистая медь как конструкционный материал не применяется. Медь является основой важнейших сплавов. Наиболее известными и распространенными сплавами на основе меди являются латуни и бронзы. Медь и ее сплавы являются традиционными материалами, используемыми в технике низких температур
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 62; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.111.49 (0.01 с.) |