Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

926

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
6.26 Mб
Скачать

Б. В. МАЛЬЦЕВ

« г

ИЗДАТЕЛЬСТВО* МЕТАЛЛУРГИЯ - 1 $ 65

АННОТАЦИЯ

В книге кратко изложены теоретические основы производства черновой м«еди и более подробно осве­ щена практика ведения производственных процессов включающая характеристику основных металлурги­ ческих апрегатов, их обслуживание, способы ведения

технологических процессов, методы контроля

пра­

вила безопасности и т. д.

Книга может быть полезна как справочное пособие для рабочих, занятых в медеплавильном производ­ стве. Она предназначена <в -основном для молодых рабочих, пришедших на производство после оконча­ ния школы или технического училища.

 

 

 

Автор

 

 

 

 

 

МАЛЬЦЕВ

Борис

Васильевич

 

 

 

 

 

Редактор

А. Н.

Попков

 

 

 

Редактор издательства Г. А. Луцкая

 

Технический редактор Р. Я. Гинзбург

 

Обложка художника Ю. А. Давыдова

 

 

 

Сдано в производство 25/1 1965 г.

б/обор.

Подписано в

печать

14/V 1965 г.

Бумага

60 X 90'/ie — 4,38 + 1 вкл.

0,25 = 4,63 бум. л. = 8,75

печ. л.

Т-06049

Уч.-изд. л. 8,67

Изд. № 3595

Цена

30

коп.

Тираж

1730

Заказ 1010

 

Сводный

темплан по металлургии 1965 г. п.

99

 

 

Издательство «Металлургия*, Москва Г-34, 2-й Обыденский пер., 14 Московская типография Ki *12 Главполиграфпрома Государственного комитета Совета Министров СССР по печати

Цветной бульвар, 30

ПРЕДИСЛОВИЕ

В .нашей стране непрерывно совершенствуется технология во всех отраслях народного хозяйства. Одновременно изменяется и состав основных рабочих 1кадров. С каждым годом на производ­ ство приходит все больше молодежи, закончившей среднюю шко­ лу или получившей техническую подготовку в специальных учи­ лищах.

В процессе освоения избранной профессии молодежь пере­ нимает большой опыт кадровых производственников, теорети­ чески подкрепляя его знаниями, полученными на курсах произ­ водственного обучения.

По медеплавильному производству до сих пор издается не­ много справочной литературы, которая в достаточно популярной

форме давала

бы сведения молодым рабочим по их специаль­

ности.

*

В.книге «Медеплавильщик» наряду с кратким изложением теоретических основ современного производства черновой меди Дается описание практики ведения процессов подготовки шихты, обжига, отражательной и шахтной плавки, конвертирования, а также ряда новых процессов, которые внедряются или будут внедрены в ближайшее время.

Вкниге описано только получение червовой меди; вопросы технологии рафинирования меди (как огневого, так и электро­ литического), не освещены.

Книга имеет определенно выраженный технологический уклон»Нем значительно отличается и по содержанию и по характе­ ру Изложения от имеющейся справочной литературы.

Для перевода единиц прежних систем в единицы СИ перед каждой таблицей даны коэффициенты пересчета. В тексте еди­

ницы Международной системы приведены в скобках рядом со значениями единиц прежних систем.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕДИ И ЕЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Медь — металл характерного 1красноватого цвета. Основные физические характеристики меди следующие:

Атомная масса

 

 

63,57

Атомный радиус меди, А

 

1,28

Ионный

радиус меди, А

 

0,96

Нормальный потенциал, в

 

0,34

Температура,

°С:

 

 

 

плавления

 

.....................

1083

кипения

. . .

 

2325

Удельная теплоемкость при 25° С, кал/г

0,0918

Удельная теплота плавления, кал/г

48,9

Теплопроводность при 20° С, кал/см- сек-°С

0,910

Удельная электропроводность при 20° С. ом~1• см~~1

0,594.10°

Временное сопротивление на разрыв при удлинении

 

15—25%

(литая медь),

кг/мм2

15-20

Плотность,

г/см3:

. . .

 

8,94

при 20°

С .

 

при

1083° С (твердая)

8,32

при

1083° С (жидкая)

 

7,93

Медь достаточно мягка, ее легко прокатывают в тонкие ли­ сты и вытягивают в проволоку.

Примеси марганца, олова, никеля, цинка улучшают ковкость и способность меди к прокатке, но одновременно уменьшают ее вязкость. Примеси висмута, свинца, сурьмы снижают вязкость и ковкость меди и весьма вредны .при горячей обработке.

Медь обладает высокой теплопроводностью и электропровод­ ностью. Наличие примесей мышьяка, сурьмы, алюминия, фосфо­ ра резко понижают ее электропроводность.

В расплавленном состоянии медь поглощает кислород, водо­ род, сернистый и другие газы. При действии влажного воздуха в присутствии углекислоты медь окисляется, покрываясь зеленым налетом окислов. Медь растворяется в серной и азотной кисло­ тах и аммиаке, окрашивая раствор в синий цвет.

Пластичность и высокая электропроводность меди обеспечи­ ли ей широкое применение в электротехнике и при изготовлении

изделий методами обработки давлением (профили, трубы, про­ волока).

Свойства некоторых простейших соединений меди приведены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

СВОЙСТВА ПРОСТЕЙШИХ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИ

 

 

Свойства

СигО

СиО

CU2S

CuS

Температура плавления,

°С

1230

Энтропия при 25° С кал/град-моль

21,7

Удельный

вес в твердом

состоянии,

6,11

г/см3

молекулярная

теплоем­

Истинная

15,3

кость при 26° С, кал/град-моль

Теплота образования, кал/моль

43000

Диссоции­ рует до плавления 9,75

ОС

со

со

1

10,3

33020

1153

Диссоции­

 

рует до

28,95

плавления

15,3

5,76

4,68

18,3

11,89

31825

11600

В мировом производстве металлов медь занимает одно из пер­ вых мест. В 1958 г. производство меди (без СССР) составило 2 млн. 842 тыс. т, в том числе 63,2% первичной (черновой) меди было выплавлено в странах Северной и Южной Америки (около 30% в США), 24% в Африке, 5,7% в Европе, 4,8% в Азии и 2,3% в Австралии.

Медные сплавы, в которых преобладающим элементом яв­ ляется медь, имеют огромное и разнообразное применение в тех­ нике и быту.

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕРНОВОЙ МЕДИ

Основными источниками получения черновой меди являются медные 'концентраты, медные руды, лом вторичных цветных ме­ таллов. В подавляющем большинстве случаев в плавку поступа­ ют и безмедистые материалы—'кварцевые и известняковые флю­ сы, нужные для получения шла1ка с необходимыми физическими и химическими свойствами и для металлургической концентра­ ции медных минералов в одном продукте. Большое значение имеют золотосодержащие концентраты и кварцевые руды, пере­ работка которых обеспечивает получение дополнительного коли­ чества драгоценных металлов. В шихту медной плавки входят также различные медьсодержащие материалы (цементная медь, огарки золотоизвлекательных заводов и т. д.). Наконец, в соста­ ве любой шихты имеются так называемые оборотные материа­ лы — материалы, получающиеся в процессе переработки основ­ ного сырья и нуждающиеся в доработке для извлечения основ­ ных металлов (пыли, корни конвертерных шлаков, 'выломки из боровов и т. п.).

В зависимости от характера сырья применяется тот или иной метод его переработки. Для кусковых материалов (руда, брике­ ты, агломерат, вторичные медьсодержащие материалы) приме­ няется, как правило, шахтная плавка, для мелких материалов (концентраты) —'отражательная плавна, плавна ,в электропе­ чах, обжиг — плавка во взвешенном состоянии. Общая принци­ пиальная схема переработки медьсодержащего сырья приведе­ на на рис. 1.

МЕДНЫЕ РУДЫ

‘До открытия процесса флотационного обогащения куоковые медные руды являлись единственным источником получения ме­ ди. В настоящее время производство меди непосредственно из руды сильно сократилось и основное 'количество меди выплавля­ ют из медных концентратов.

Руда Ф люса

Сора

Концентраты

Агломерация брикет ирование

:Ш ахт ная плавка

Г7

 

Пыль и газы

Штейн

 

t

 

 

Грубое пыле -

 

 

улавливание

 

Пыль и газы

Грубая пыль -

 

Тонкое пы ле­

я Тонкая

 

улавливание

пыль

 

Газы

 

 

Вторичное сырье

Коне

Концентраты

Флюсы

 

 

 

Тонкое

О б ж и г П ы л ь

и ^Грубое пы ле-Пы ль и ^-пы леулав -^тра и /

 

 

 

газы

Газы и пыль

Грубое пы ле-, улавливание

~

{

Горячий

Пыль и газы

воздух

 

 

Тонное пыле

_ Котлы-ути- Г

,воздухо

 

 

улавливание

Газы-

лизаторы

' aj6/ *~подогре--

 

 

Тонная пыль

 

 

^ у вателъ

 

 

 

Пар

Колодный Газы

 

\

Воздух

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г Г

 

 

 

воздух

 

 

Конверт ирование -

 

 

 

В ат мос­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чернобая

Пыль и

Грубое пыле-

Грубая

феру

П а специальную

 

 

 

медь

газы

~~~~улавливание~~~~ пыль

 

переработку

 

 

 

 

 

 

 

Возгонь/

 

Анодное

 

Пыль и газы

 

 

 

рафинирование

.

I

 

 

\

 

 

 

- Газы-

 

П а злектроли-

Аноды

Тонная _

/ оннос

пыле -

 

- Возгоночная

тичесное рафинирование

пыль

илавливоние

 

 

уст ановка \

Р'ИС, 1. Схема переработки медьсодержащего сырья

Причиной этого явилась резкое сокращение запасов богатых руд, содержащих не менее 3% меди, и переход «на разработку месторождений, содержащих до 1% и даже 0,5% меди. Непо­ средственная переработка таких руд экономически невыгодна, поэтому их обогащают с выделением медного концентрата, со­ держащего 10 и более процентов меди.

Основным типом руд, из которых в настоящее время полу­ чают медь без предварительного обогащения, в СССР являются сульфидные руды, в которых медь связана с серой и находится в виде следующих минералов:

Халькозин

Cu2S

Ковеллин .

CuS

Халькопирит

CuFeS2 (или CuS-FeS)

Борнит

(3—5) Cu2S-Fe2S3 или Cu.3FeS3

Энаргит

CU3ASS4 (или 3CU2S- AS2S6)

Окисленные руды, в которых медь связана с кислородом, в

СССР .самостоятельной металлургической переработке не под­ вергают, однако они могут присутствовать в шихте рудной плав­ ки, а также применяться в качестве флюсов (при условии высо­ кого содержания в них Si02) при конвертировании. Медь в окис­ ленных рудах находится в виде следующих минералов:

Куприт (красная медная руда) . .

Си20

Мелоканит или тенорит (черная медная руда)

СиО

Хризоколла

C u 0 S i0 2-2H20

Брошантит

CuS04 • ЗСи(ОН)2

Халькантит

CUS0 4-5H20

Малахит

CuC03-Cu(0H)2

Азурит

2СиС03-Си(0Н)2

В связи с тем, что окисленные соединения меди хорошо раст­ воряются в воде или слабой серной кислоте, окисленные медные руды являются одним из основных источников получения меди гидрометаллургическим способом.

За очень редким исключением, медные минералы в руде тес­ но связаны с целым рядом других рудных (пирит FeS2, сфалерит ZnS, пирротин FenSn+1 и др.) и нерудных (кварц, барит, сери­ цит и др.) 'минералов, образующих так называемую пустую по­ роду, которая при плавке переходит в шлак.

Основными месторождениями медных руд в СССР являются Коунрадское и Джезказганское (Казахстан), Красногвардей­ ское, Левихинское, Дегтярское, Кара'башское, Турьинское, Блявинское (Урал), Сибайское, Учалинское, Гайское (Башкирия), Алавердское (Армения). Характеристика наиболее распростра­ ненных медных руд и минералов приведена в табл. 2.

МЕДНЫЕ КОНЦЕНТРАТЫ

Поскольку руды, содержащие менее 3% Си, направлять не­ посредственно в металлургическую переработку экономически нецелесообразно, их обогащают. В процессе обогащения медные

9

 

М ЕД Н Ы Е МИНЕРАЛЫ

 

 

 

 

 

Содержание

Плотность

Твердость

 

Минерал

металла

 

в чистом

г/см3

по шкале

 

 

минерале

 

Мооса

Азурит . .

 

55,2о/0 Си

3,77—3,83

3,5—4

Дарвиний (Cu3A s ) .................

71,7%

Си

6,7—7,8

3—4

Атакамит [CuCl2-3CuO-3HoO]

59,4о/0 Си

3,75—3,77

3—3,5

Борнит .

 

55,5%

Си

4,9—5,2

3

Брошантит .....................

56,2%

Си

3,8—3,9

3,5—4

Бурнонит Cu2S-PbS*Sb2S3

13% Си,

 

 

42,4%

РЬ

 

 

Ковеллин

 

06,6%

Си

4,6

1 ,5 -2

Куприт .............................................

88,8%

Си

5,7—6,2

3,4

Линарит (Pb, Cu)S04-(Pb, Cu)OH2

16% Си

5,3 —5,45

2,5

Медно-висмутовый блеск CuBiS2

57,1%

РЬ

6,3

2

18,9%

Си

Малахит ' . .

57,4%

Си

3 ,7 -4 ,1

3,5—4

Станнин Cu2FeSn4

29,6%

Си

4 ,3 - 4 ,5

8

Тенорит СиО

 

26,7%

Sn

5 ,8 - 6 ,3

3—4

 

80% Си

Халькантит

 

24,4%

Си

Халькопирит

. . . .

34,5%

Си

4 ,1 - 4 ,3

3—4

Халькозин

79,8%

Си

5,5 —5,8

2—3

Штромейерит (Си, Ag)2S

32,2%

Си,

6,2—6,3

2*—'3

Энаргит

 

53,1%

Ag

4,4 —4,5

3

 

48,3%

Си,

 

 

19,1%

As

 

 

минералы выделяются в концентрат, в котором содержание меди в несколько раз выше, чем в исходной руде, а количество кон­ центрата соответственно меньше количества руды.

Другим преимуществом обогащения является то, что оно поз­ воляет выделять различные минералы в отдельные концентраты. Это особенно важно при переработке сложных (полиметалличе­ ских руд, содержащих одновременно медь, цинк, свинец, серу. В процессе обогащения таких руд могут быть получены медный.

Т а б л и ц а 3

 

 

СОСТАВ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, %

 

 

 

Концентраты

Си

Zn

S

Fe

S i0 2

Al2Оэ

CaO+MgO

Медный

концентрат 25—40 0,5—1,0

28—32 32—36

3 - 5

1—2

0 ,7 - 1 ,2

То же

 

12— 18 6 - 8

. 36—42 26—38

6— 15

4 - 8

0 ,5 -1

»

»

 

20—25 0 ,5 -1 „0 20—25 18-25

18—25

2—5

1—2

»

»

 

10—15

1 ,5 -3

20—25 15-20

2 0 -32

5—10

2—3

»

»

 

10-20

10—12

38—40 30—35 1 ,5 -2

3—5

1—2

Коллективный мед­

 

 

 

 

 

 

 

ноцинковый

концен­

 

 

 

 

 

 

 

трат .............................

8— 10

13-15

38—42 28—36

11,5

2—3

0,2—0,5

цинковый, свинцовый и пиритный концентраты, которые далее перерабатывают раздельно с получением соответствующих про­ дуктов. Характерный состав различных медных концентратов приведен в табл. 3.

Для медных 'концентратов, получаемых пр'и переработке уральских и башкирских руд, характерно повышенное содержа­ ние цинка (соотношение меди и цинка в этих концентратах рав­ но примерно единице).

КОНЦЕНТРАТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ЗОЛОТО

Содержащие золото концентраты — продукт обогащения зо­ лотых руд. Кроме золота и серебра, они в различных количест­ вах содержат кремнезем (до 40%), серу (до 40%), медь (до 16%), а также железо, глинозем, мышьяк и др.

Переработка содержащих золото концентратов .в смеси с мед­ ными позволяет получить в черновой меди значительное количе­ ство драгоценных металлов. Характерный состав некоторых со­ держащих золото концентратов приводится в табл. 4.

Перера;ботка концентратов с повышенным содержанием крем­ незема не требует добавки кварцевых флюсов и, следовательно, при том же количестве шихты можно получить больше черновой меди и повышенное количество в ней драгоценных металлов.

ВТОРИЧНЫЕ МЕДЬСОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Вторичные медьсодержащие материалы — это различные от­ ходы промышленности и лом отслуживших изделий (стружка, обрезь, отработанные детали и части машин, забракованные из­ делия, отработанный кабель и т. п.).

Классификация этих материалов в СССР регламентируется ГОСТ 1639—48, по которому вторичные медьсодержащие мате­ риалы подразделяются на медь, медноцинковые сплавы, бронзы, медноникелевые сплавы и внесортные отходы.

Первая группа медного ло<ма представляет собой лом и куско­ вые отходы прокатной меди без полуды и пайки (медные прово­ да без изоляции, обрезь, высечки и др.) в бухтах, пакетах или пучках весом до 60 кг и размерами не более 0,5 X 1 м. Первый сорт этой группы не должен быть засорен другими металлами и сплавами, для второго сорта допускается засорение до 10% и вес до \60 кг.

Вторая группа медного лома представляет собой лом и ку­ сковые отходы луженой и паяной (меди. Первый сорт этой группы не должен иметь засоренности. Для второго сорта допускается наличие медных проводов в хлопчатобумажной и шелковой изо­ ляции, наличие лакированных изделий, а также засоренность другими металлами и сплавами до 10%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]