Производство стали в электропечах

Электроплавка — наиболее совершенный способ получения стали, имеющий ряд преимуществ по сравнению с производством стали в конвертерах и мартеновских печах. Простота регулировки теплового режима и высокие температуры процесса позволяют использовать шлаки высокой основности, что обеспечивает более полное удаление вредных примесей. Восстановительная атмосфера печи способствует глубокому раскислению стали. В электрических печах выплавляют высококачественные конструкционные, инструментальные, коррозионностойкие, жаростойкие и другие специальные стали и сплавы.

Для выплавки стали применяют электродуговые и индукционные электрические печи. Ёмкость наиболее широко применяемых дуговых печей колеблется в широких пределах 0,5 – 360 т. Печи средней и большой ёмкости обычно используют на металлургических заводах для получения слитков, а печи малой ёмкости — на машиностроительных предприятиях для получения стальных отливок.

Вопрос 4. Производство меди

Содержание меди (Cu) в земной коре составляет 0,01%. Как древнейший металл, медь стала использоваться человеком очень давно. В природе встречались самородки меди, из которых изготавливались украшения и простейшие оружия путём обработки каменными орудиями.

Наиболее важными свойствами меди (Cu), обеспечившими ей широкое применение, являются высокие электропроводность и теплопроводность, высокая пластичность и способность образовывать технологичные сплавы, которые хорошо обрабатываются и обладают хорошими механическими свойствами.

В настоящее время самородная медь (Cu) встречается редко, и главным природным источником для её производства являются сульфидные руды (сернистые минералы меди), на которые приходится около 80% её мировой добычи.

К сульфидным рудам относятся:

1) медный колчедан (халькопирит) (CuFeS₂ или CuS·FeS); 2) борнит (5Cu₂S·Fe₂S₃);

3) халькозин (CuS) и др.

В этих рудах (сернистых минералах меди) обычно содержится много пирита (FeS₂), а иногда и сульфиды различных цветных достаточно ценных металлов. То есть многие сульфидные руды являются полиметаллическими и кроме меди Cu в них довольно часто содержатся цинк (Zn), свинец (Pb), никель (Ni), молибден (Mo) и т. д. Также, нередко в сульфидных рудах содержится серебро (Ag) и золото (Au). Пустая порода сульфидных руд обычно состоит из песчаников, глины, известняка (CaCO₃) и других составляющих.

Извлечение меди из руд может производиться двумя способами:

1) гидрометаллургическим (способ состоит в выщелачивании меди из руд серной кислотой (H₂SO₄) или нашатырным спиртом (NH₄ОН));

2) пирометаллургическим (способ состоит в плавке на медный штейн с последующей восстановительной плавкой).

Наиболее широкое распространение получил пирометаллургический способ извлечения меди из руд.

Рис.1. Схема получения меди из сульфидных руд пирометаллургическим способом.

Пирометаллургический способ получения меди включает следующие операции:

1) операции обогащения руд с получением медного концентрата;

2) обжиг полученного медного концентрата;

3) плавку медного концентрата на медный штейн — сплав, состоящий в основном из сульфидов меди (Cu₂S), сульфидов железа (FeS) и сульфидов небольшого количества примесей;

4) получение черновой меди;

5) рафинирование черновой меди с целью получения химически чистой.

Упрощённая схема получения меди из сульфидных руд пирометаллургическим способом представлена на рис.1. Реализация этой схемы на различных этапах переработки руды, особенно до получения медного штейна, может проводиться в различных печах и в различных технологических вариантах. В представленной схеме первый передел медной руды — это обогащение. Однако бывают случаи, когда медные руды, богатые серой (S) (свыше 35%S), плавят и без обогащения для извлечения из них не только меди (Cu), но и серы (S) (например, медно-серная плавка).