56. Способы рафинирование меди.

Для получения меди необходимой чистоты, черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию. При этом помимо удаления вредных примесей извлекаются благородные металлы. Огневое рафинирование черновой меди проводят в отражательных пламенных печах. Сущность огневого рафинирования сводится к окислению вредных примесей, удалению их с газами или перевода их в шлак. Процесс длится около суток и состоит из следующих операций:

1. Расплавление черновой меди.

2. Окисление примесей.

3. Удаление растворенных газов (дразнение на плотность).

4. Раскисление меди (дразнение на ковкость).

5. Разливка.

Примеси окисляют воздухом, подаваемым по железным трубкам, погруженным в расплавленную медь.

Cu +O₂ →Cu₂O;

Cu₂O+Me→MeO + Cu;

Cu₂O + Cu₂S→Cu +SO₂↑;

Окисляются следующие примеси: Al, Fe, Zn, As, Sb, Ni. Благородные металлы не окисляются.

Затем начинается операция по удалению газов, растворенных в меди или дразнение на плотность. Для этого с поверхности расплава удаляют шлак и в ванну погружают на короткое время сырые, деревянные жерди. Вследствие бурного выделения паров воды, медь перемешивается, что способствует завершению окисления серы, удалению SO₂ и других газов. Затем необходимо раскислить медь, т. е. освободить ее от Cu₂O, образовавшегося в период окисления. Для этого ванну покрывают древесным углем и жерди погружают в расплав на более длительное время. Раскислителями служат углеводороды, явл-щиеся продуктами сухой перегонки дерева.

Cu₂O + CH₄ →Cu + H₂O +CO₂;

Содержание Cu₂O снижается с 10-12% до 0,3-0,5%. Этот этап называется дразнением на ковкость, т.к. по его итогам возрастает пластичность меди.

Для извлечения благородных металлов, медь очищенную огневым рафинированием разливают в слитки и подвергают электролитическому рафинированию. В качестве анодов используют слитки меди после огневого рафинирования, в качестве катодов – тонкие пластинки электролитической меди, а электролитом служит раствор сернокислой меди, подкисленной серной кислотой. При пропускании постоянного тока, анод растворяется, медь переходит в раствор и на катоде разряжаются ионы меди, осаждаясь на нем в виде прочных тонких слоев. Катоды выгружают через 5-12 дней в виде пластин, толщиной 8-10мм и размером 0.7м на 1м. Благородные металлы в процессе электролиза не участвуют и оседают на дне ванны в виде шлама. Периодически извлекаются оттуда и подвергаются соответствующей обработке(переработке).

57. Металлургия Mg

t_плMg=651 С;t_кип=1107С;плотность=1,738г/см³. В земной коре Мg содержится 2,1%.

Mg используется в самолетостроении, машиностроении, приборостроении. Mg в виде сплавов с Al, Mn и Zn используется для изготовления авиационных и автомобильных двигателей, а также корпусов приборов авиационного назначения. Магниевые сплавы обладают хорошими литейными св-вами, что позволяет получать из них сложные отливки. В природе Mg существует в виде следующих соединений:MgCO₃-магнезит;CaCO₃*MgCO₃-доломит;MgCl₂*6H₂O-бишофит;KCl*6H₂O*MgCl₂-корнолит.Наиболее распространенным способом получения Mg явл. его электролиз из расплава солей. Осн. компонентом электролита явл. хлористый Mg(MgCl₂), который получают после обезвоживания корнолита и бишофита или хлорированием оксида Mg(MgO).Для снижения t_пл электролита и повышения его электропроводности в электролите желательно присутствие хлоридов Na,Ca,K (NaCl, KCl, CaCl₂).Наибольшее распространение получил 4-х компонентный электролит, содержащий(10%MgCl₂+45%CaCl₂+30%NaCl+15%KCl). Могут использоваться добавки NaF,CaF₂ для регулирования электропроводности электролита. Для получения MgCl₂ осуществляют хлорирование оксида Mg при темп.=500-700С:

MgO+Cl→MgCl₂+ O₂-Q.Процесс облегчается в присутствии С. В этом случае MgO+Cl+C→MgCl₂+CO-Q₁ или

MgO+Cl₂+CO→MgCl₂+CO₂+Q₂ . Оксид Mg хлорируют в шахтных электрич. печах, в которых тепло развивается в шихте из угольных брикетов, a Cl подается на раскаленные угольные брикеты. Хлористый Mg скапливается на падине печи и удаляется через лётку.

1. лёдка для выпуска MgCl₂

2 -угальные электроды

2. рабочее окно

4 – воронка для подачи MgO

5 – отвод отходящих газов

6 – огнеупорная футеровка

7 – фурма для подачи Cl₂

8 – шихта

9- угальные брикеты

Рис. 2 – электролитическая ячейка для получения Mg

1 –угальный анод

2 - катоды

3 –разделительная диафрагма

Электролитическое получение Mg осуществляют в электролизёрах при темп. 670-720С. Анодами служат графитовые пластины, а катодами стальные пластины. Плотность Mg<плотности эл-та, поэтому он всплывает на пов-сть около катода. На аноде выделяется газообразный хлор, который также всплывает. Чтобы исключить короткое замыкания катода и анода за счет взаимодействия Cl и Mg над анодом устанавливается разделительная диафрагма. В процессе электролиза расходуется хлористый Mg, который восполняют вводя свежие хлористые соли. С пов-ти катодного пространства Mg удаляют не реже одного раза в сутки с использованием вакуумных ковшей с электрическими нагревателями. Извлеченный Mg рафинируют при переплаве с флюсами и разливают в чушки. Основные марки Mg:

Мг 96=99,96%Mg;

Мг 95=99,95%Mg;

Мг 90=99,90%Mg.