.RU

Металлургия цветных металлов

Курсовая работа на тему:

Металлургия цветных металлов

Содержание

1. Введение

2. Описание технологии получения катодной меди

3. Выбор технологии плавки на штейне

4. Теоретические основы процесса Ванюкова

5. Расчет материального и теплового баланса

6. Заключение

Введение

Металлургия меди, а также других тяжелых цветных ме­таллов является ведущим звеном отечественной цветной металлур­гии. На долю тяжелых цветных металлов в РФ прихо­дится значительная часть валовой продукции отрасли.

Значение меди из года в год возрастает, особенно в связи с бурным развитием энергетики, электроники, машинострое­ния, авиационной, космической и атомной техники. Дальнейшее развитие и технический уровень медного и никелевого производств во многом определяют технический прогресс многих отраслей на­родного хозяйства нашей страны, в том числе микропроцессорной техники. Для получения меди используются всевозможные способы плавок, например, плавка медных концентратов в электрических, отражательных, шахтных печах, при использовании процесса конвертирования медных штейнов, благодаря автогенным плавкам во взвешенном состоянии, на штейне и др. На сегодняшний день существует несколько основных процессов автогенных плавок : процесс «Норанда», «Уоркра», «Мицубиси» и Ванюкова. К сожалению, разработка новый конструкций печей и различных процессов требует значительных капиталовложений, а свободный средств у Российских предприятий недостаточно. В данной курсовой работе будет рассмотрена технология А.В. Ванюкова или ПЖВ.

Технология получения катодной меди

Электролитическое рафинирование меди преследует две цели:

1) получение меди высокой чистоты (99,90—99,99% Си), удовлетворяющей требованиям большинства потребителей;

2) извлечение попутно с рафинированием благородных и других ценных компонентов (Se, Те, Ni, Bi и др.).

Следует отметить, что чем выше в исходной меди содержание благородных металлов, тем ниже будет себестоимость электролит­ной меди. Именно поэтому при конвертировании медных штейнов стремятся использовать в качестве флюса золотосодержащие кварциты.

Для осуществления электролитического рафинирования меди аноды, отлитые после огневого рафинирования, помещают в элект­ролизные ванны, заполненные сернокислым электролитом. Между анодами в ваннах располагаются тонкие медные листы — катод­ные основы.

При включении ванн в сеть постоянного тока происходит элек­трохимическое растворение меди на аноде, перенос катионов через электролит и осаждение ее на катоде. Примеси меди при этом в основном распределяются между шламом (твердым осадком на дне ванн) и электролитом.

В результате электролитического рафинирования получают катодную медь; шлам, содержащий благородные металлы; селен;

теллур и загрязненный электролит, часть которого иногда исполь­зуют для получения медного и никелевого купоросов. Кроме того, вследствие неполного электрохимического растворения анодов получают анодные остатки (анодный скрап).

Электролитическое рафинирование меди основано на различии ее электрохимических свойств и содержащихся в ней примесей. В таблице приведены нормальные электродные потенциалы меди и наиболее часто встречающихся в ней примесей.

Медь относится к группе электроположительных металлов, ее нормальный потенциал +0,34 В, что позволяет осуществлять процесс электролиза в водных растворах (обычно в сернокислых).

На катоде протекают те же электрохимические реакции, но в обратном направлении. Соотношение между одновалентной и двух­валентной медью в растворе определяется равновесием реакции диспропорционирования.

Следовательно, в состоянии равновесия концентрация в растворе ионов Сu+ примерно в тысячу раз меньше, чем кон­центрация ионов Си2+ . Тем не менее реакция имеет сущест­венное значение для электролиза. Она в частности определяет переход меди в шлам. В начальный момент вблизи анода в раст­воре соотношение двух- и одновалентной меди соответствует кон­станте равновесия. Однако вследствие большего заряда и меньшего ионного радиуса скорость перемещения двухвалентных ионов к катоду превышает скорость переноса ионов одновалентных. В ре­зультате этого в прианодном слое концентрация ионов Си2+ ста­новится выше равновесной и реакция начинает идти в сто­рону образования тонкого порошка меди, выпадающего в шлам.

Как указывалось выше, электролитическое рафинирование осу­ществляют в сернокислых растворах. Электроположительный потенциал меди позволяет выделить медь на катоде из кислых растворов без опасения выделения водорода. Введение в электро­лит наряду с медным купоросом свободной серной кислоты су­щественно повышает электропроводность раствора. Объясняется это большей подвижностью ионов водорода по сравнению с под­вижностью крупных катионов и сложных анионных комплексов.

Для улучшения качества катодной поверхности в электролиты для рафинирования меди на всех заводах обязательно вводят разнообразные поверхностно-активные (коллоидные) добавки:

клей (чаще столярный), желатин, сульфитный щелок. В процессе электролиза на поверхности катода могут образо­вываться дендриты, что уменьшает в данном месте расстояние между катодом и анодом. Уменьшение межэлектродного расстоя­ния ведет к уменьшению электрического сопротивления, а следо­вательно, к местному увеличению плотности тока. Последнее в свою очередь обусловливает ускоренное осаждение меди на дендри­те и ускоренный его рост. Начавшийся рост дендрита в конечном итоге может привести к короткому замыканию между катодом и анодом. При наличии дендритов сильно развитая поверхность ка­тода удерживает большое количество электролита и плохо промы­вается, что не только ухудшает качество товарных катодов, но и может вызвать брак катодной меди по составу. Одно из объясне­ний механизма действия поверхностно-активных веществ заклю­чается в том, что они адсорбируются на наиболее активных частях поверхности и при этом вызывают местное повышение элек­трического сопротивления, что и препятствует росту дендрита. В результате поверхность катодов получается более ровной, а катод­ный осадок более плотным. После выравнивания катодной поверх­ности коллоидная добавка десорбирует в электролит.

Растворы коллоидных добавок непрерывно вводят в циркули­рующий электролит. Вид и расход поверхностно-активных веществ различны для каждого предприятия. Обычно применяют одновре­менно две добавки. На 1 т получаемой катодной меди расходуют 15—40 г клея, 15—20 г желатина, 20—60 г сульфитных щелоков или 60—100 г тиомочевины.

Основными требованиями, предъявляемыми к электролиту, явля­ются его высокая электропроводность (низкое электрическое сопротивление) и чистота. Однако реальные электролиты, помимо сульфата меди, серной кислоты, воды и необходимых добавок, обязательно содержат растворенные примеси, содержащиеся до этого в анодной- меди. Поведение примесей анодной меди при электролитическом рафинировании определяется их положением в ряду напряжений. По электрохимическим свойствам примеси можно разделить на четыре группы:

I группа — металлы более электроотрицательные, чем медь (Ni, Fe, Zn и др.);

II группа — металлы, близко стоящие в ряду напряжений к-меди (As, Sb, Bi);

III группа — металлы более электроположительные, чем медь (Au, Ag и платиноиды);

IV группа — электрохимически нейтральные в условиях рафи­нирования меди химические соединения (Cu2S, Cu2Se, Cu2Te, AuTe2, Ag2Te).

Примеси первой группы, обладающие наиболее электроотрица­тельным потенциалом, практически полностью переходят в электро­лит. Исключение составляет лишь никель, около 5% которого из анода осаждается в шлам в виде твердого раствора никеля в меди. Твердые растворы по закону Нернста становятся даже более электроположительными, чем медь, что и является причиной их перехода в шлам.

Особо по сравнению с перечисленными группами примесей-ведут себя свинец и олово, которые по электрохимическим свой­ствам относятся к примесям I группы, но по своему поведению в процессе электролиза могут быть отнесены к приме­сям III и IV групп. Свинец и олово образуют нерастворимые в сернокислом растворе сульфат свинца PbS04 и метаоловянную кислоту H2SnO3. Электроотрицательные примеси на катоде в условиях электро­лиза меди практически не осаждаются и постепенно накаплива­ются в электролите. При большой концентрации в электролите металлов первой группы электролиз может существенно рас­строиться.

Накопление в электролите сульфатов железа, никеля и цинка снижает концентрацию в электролите сульфата меди. Кроме того, участие электроотрицательных металлов в переносе тока через электролит усиливает концентрационную поляризацию у катода.

Электроотрицательные металлы могут попадать в катодную медь в основном в виде межкристаллических включений . раство­ра или основных солей, особенно при их значительной концентра­ции в электролите. В практике электролитического рафинирования меди не рекомендуется допускать их концентрацию в растворе свыше следующих значений, г/л: 20 Ni; 25 Zn; 5 Fe.

Примеси II группы (As, Sb, Bi), имеющие близкие к меди электродные потенциалы, являются наиболее вредными с точки зре­ния возможности загрязнения катода. Будучи несколько более электроотрицательными по сравнению с медью, они полностью растворяются на аноде с образованием соответствующих суль­фатов, которые накапливаются в электролите. Однако сульфаты этих примесей неустойчивы и в значительной степени подверга­ются гидролизу, образуя основные соли (Sb и Bi) или мышьяко­вистую кислоту (As). Основные соли сурьмы образуют плавающие в электролите хлопья студенистых осадков («плавучий» шлам), которые захватывают частично и мышьяк.

В катодные осадки примеси мышьяка, сурьмы и висмута могут попадать как электрохимическим, так и механическим путем в результате адсорбции тонкодисперсных частичек «плавучего» шлама. Таким образом, примеси II группы распределяются между электролитом, катодной медью и шламом. Предельно допустимые концентрации примесей II группы в электролите составляют, г/л:


normativnie-osnovi-regulirovaniya-poryadka-provedeniya-zaprosa-predlozhenij.html
normativnij-material-1-obshaya-harakteristika-i-istochniki.html
normativno-pravovie-akti-federalnih-organov-gosudarstvennoj-vlasti-kak-osnovnie-istochniki-regulirovaniya-municipalnoj-sluzhbi-v-rf-chast-4.html
normativno-pravovie-dokumenti-ispolzuemie-obrazovatelnimi-uchrezhdeniyami-pri-rabote.html
normativnogo-dokumenta.html
normi-i-stepen-ekspluatacii-truda-selskohozyajstvennih-rabov-v-italii-ii-v-do-ne-i-v-ne.html
  • desk.bystrickaya.ru/otchet-o-nauchno-issledovatelskoj-rabote-stranica-7.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tema-12-normi-prava-metodicheskie-rekomendacii-dlya-podgotovki-kursovih-rabot-po-discipline-teoriya-gosudarstva-i-prava.html
  • student.bystrickaya.ru/134-matematicheskie-zakonomernosti-evolyucii-ponyatie-bifurkacii-v-m-titov-institut-gidrodinamiki-im-m-a-lavrenteva.html
  • education.bystrickaya.ru/3-iii-period-obucheniya-aprel-maj-iyun-pristavochnie-glagoli-55.html
  • thescience.bystrickaya.ru/istoriya-kodirovaniya-informacii-stranica-4.html
  • uchit.bystrickaya.ru/strukturnij-podhod-k-proektirovaniyu-po3.html
  • tasks.bystrickaya.ru/-dumal-inache-ne-ponyal-est-voprosi.html
  • assessments.bystrickaya.ru/enciklopediya-glubinnoj-psihologii-stranica-22.html
  • grade.bystrickaya.ru/na-trasse-krim-v-avariyu-popali-37-mashin-est-pogibshaya-i-ranenie-internet-resurs-newsrucom-15032012.html
  • institut.bystrickaya.ru/stroevaya-podgotovka-m-dlya-visshih-uchebnih-zavedenij-po-specialnosti-1-45-01-01-mnogokanalnie-sistemi-telekommunikacij.html
  • occupation.bystrickaya.ru/obrazovatelnij-turizm-osnovnie-centri-lingvisticheskogo-turizma-rekreacionnij-turizm-tunis.html
  • literature.bystrickaya.ru/ekspedicii-peterburgskoj-akademii-nauk-v-xviii-veke-stolknovenie-kultur.html
  • school.bystrickaya.ru/issledovanie-baura-o-evangelii-ot-ioanna-prodolzhenie-i-kritika-etogo-issledovaniya-stranica-6.html
  • znanie.bystrickaya.ru/6-prava-i-obyazannosti-uchastnikov-obrazovatelnogo-processa-ustav-municipalnogo-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya.html
  • portfolio.bystrickaya.ru/opisanie-programmi-bank-klient-1-dokumenti-2-paketi-4-vipiski-5-import-iz-1s-i-eksport-v-1s-6-spravochnik-klienti-7.html
  • znanie.bystrickaya.ru/62-regulirovanie-reaktivnosti-sterzhnyami-spisok-ispolzovannih-sokrashenij.html
  • credit.bystrickaya.ru/palomnicheskij-i-religiozno-poznavatelnij-turizm-po-veroispovedaniyam-palomnicheskij-i-religiozno.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/roman-tais-afinskaya-osnovan-na-izvestnom-po-antichnim-istochnikam-istoricheskom-epizode-sozhzhenii-persepolisa-odnoj-iz-stolic-persidskogo-stranica-7.html
  • literatura.bystrickaya.ru/reshenie-47158.html
  • books.bystrickaya.ru/dik-douni-prezident-mezhdunarodnogo-obshestva-po-bestranshejnim-tehnologiyam-istt-london-velikobritaniya.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/upravlenie-innovacionnoj-aktivnostyu-farmacevticheskih-predpriyatij.html
  • student.bystrickaya.ru/15podacha-i-priem-zayavok-na-uchastie-v-konkurse-k-uchastiyu-v-otkritom-konkurse.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zadachi-uchit-gruppirovat-predmeti-po-zadannomu-priznaku-zakreplyat-umenie-sootnosit-po-cvetu-raznorodnie-predmeti.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/prikaz-i-o-ministra-kulturi-i-informacii-respubliki-kazahstan-stranica-6.html
  • textbook.bystrickaya.ru/k-i-platonov-slovo-kak-fiziologicheskij-i-lechebnij-faktor-stranica-14.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-ii-estetika-vozrozhdeniya-muzikalnaya-estetika-srednevekovya-i-vozrozhdeniya.html
  • grade.bystrickaya.ru/o-zapovedyah-arhimandrit-rafail-karelin.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/rekomendacii-studentu-po-vipolneniyu-kontrolnih-rabot-stranica-13.html
  • tests.bystrickaya.ru/komissiya-po-voprosam-kulturi-razvitiya-intellektualnogo-respubliki-tatarstan-ob-obshestvennoj-palate-respubliki-tatarstan.html
  • school.bystrickaya.ru/grazhdansko-pravovoe-regulirovanie-dogovora-stroitelnogo-podryada-chast-15.html
  • klass.bystrickaya.ru/aliev-a-s-praktikum-po-biznes-planirovaniyu.html
  • knigi.bystrickaya.ru/saba-ataui-8-sinip-geometriya-pn-tktrtbrish-romb-kvadrat-slteme.html
  • desk.bystrickaya.ru/organizaciya.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-istorii-11-klass-20072008-poyasnitelnaya-zapiska-k-rabochej-programme-po-istorii-v-11-kl.html
  • nauka.bystrickaya.ru/vibor-materiala-dlya-izgotovleniya-kurtki-muzhskoj-letnej-progulochnoj.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.