rumah » Musim dingin » Metode pirometalurgi produksi tembaga. Sifat mekanik tembaga

Metode pirometalurgi produksi tembaga. Sifat mekanik tembaga

Dalam konsentrasi yang tidak signifikan mungkin ada:

nikel;
emas;
platinum;
perak.

Deposit di seluruh dunia memiliki komposisi unsur kimia yang kurang lebih sama dalam komposisi bijih, hanya perbedaannya persentase... Untuk mendapatkan logam murni, berbagai metode industri digunakan. Hampir 90% perusahaan metalurgi gunakan metode yang sama untuk memproduksi tembaga murni - pirometalurgi.

Skema proses ini juga memungkinkan untuk memperoleh logam dari bahan baku sekunder, yang merupakan keuntungan signifikan bagi industri. Karena cadangannya termasuk dalam kelompok yang tidak terbarukan, cadangannya berkurang setiap tahun, bijihnya menjadi lebih buruk, dan ekstraksi dan produksinya menjadi mahal. Hal ini pada akhirnya mempengaruhi harga logam di pasar internasional. Selain metode pyrometallurgical, ada juga cara:

hidrometalurgi;
metode pemurnian api.

Tahapan produksi tembaga pirometalurgi

Produksi industri tembaga menggunakan metode pirometalurgi memiliki keunggulan dibandingkan metode lain:

teknologi ini memberikan produktivitas tinggi - dengan bantuannya dimungkinkan untuk mendapatkan logam dari batuan di mana kandungan tembaga bahkan lebih rendah dari 0,5%;
memungkinkan Anda memproses bahan baku sekunder secara efisien;
tercapai tingkat tinggi mekanisasi dan otomatisasi semua tahapan;
saat menggunakannya, emisi zat berbahaya ke atmosfer berkurang secara signifikan;
metode yang ekonomis dan efisien.

Penyuburan

Skema benefisiasi bijih

Pada tahap pertama produksi, perlu untuk menyiapkan bijih, yang dikirim ke pabrik pengolahan langsung dari tambang atau tambang. Sering ditemukan potongan besar batu yang harus dihancurkan terlebih dahulu.

Ini terjadi di pabrik penghancur besar. Setelah dihancurkan, diperoleh massa yang homogen, dengan fraksi hingga 150 mm. Teknologi pra-pengayaan:

bahan baku dituangkan ke dalam wadah besar dan diisi dengan air;
kemudian oksigen ditambahkan di bawah tekanan untuk membentuk busa;
partikel logam menempel pada gelembung dan naik ke atas, dan batuan sisa mengendap di bagian bawah;
selanjutnya, konsentrat tembaga dikirim untuk dipanggang.

Pembakaran

Tahap ini bertujuan untuk mengurangi kandungan belerang sebanyak mungkin. Massa bijih ditempatkan dalam tungku, di mana suhu diatur pada 700-800 o C. Sebagai hasil dari aksi termal, kandungan belerang dibelah dua. Belerang teroksidasi dan menguap, dan beberapa pengotor (besi dan logam lainnya) masuk ke keadaan yang mudah terak, yang akan memfasilitasi peleburan di masa depan.

Tahap ini dapat dihilangkan jika batuannya kaya dan mengandung, setelah pengayaan, 25–35% tembaga, hanya digunakan untuk bijih yang buruk.

Mencair matte

Teknologi peleburan matte memungkinkan untuk mendapatkan tembaga melepuh, yang berbeda berdasarkan tingkatannya: dari MCh1 - yang paling murni hingga MCh6 (mengandung hingga 96% logam murni). Selama proses peleburan, bahan baku direndam dalam tungku khusus, di mana suhu naik menjadi 1450 o C.

Setelah melelehkan massa, ia ditiupkan dengan oksigen terkompresi dalam konverter. Mereka horizontal dan ditiup melalui bukaan samping. Sebagai hasil dari peniupan, besi dan belerang sulfida dioksidasi dan dipindahkan ke terak. Panas dalam konverter dihasilkan karena aliran massa panas; itu tidak memanas tambahan. Pada saat yang sama, suhunya 1300 ° C.

Di outlet konverter, diperoleh komposisi kasar, yang mengandung hingga 0,04% besi dan 0,1% belerang, serta hingga 0,5% logam lainnya:

timah;
antimon;
emas;
nikel;
perak.

Logam kasar semacam itu dilemparkan ke dalam batangan dengan berat hingga 1200 kg. Inilah yang disebut tembaga anoda. Banyak produsen berhenti pada tahap ini dan menjual ingot tersebut. Tetapi karena produksi tembaga sering disertai dengan ekstraksi logam mulia yang terkandung dalam bijih, pabrik pengolahan menggunakan teknologi pemurnian paduan kasar. Dalam hal ini, logam lain dilepaskan dan diawetkan.

Pemurnian menggunakan tembaga katoda

Teknologi untuk memproduksi tembaga olahan cukup sederhana. Prinsipnya bahkan digunakan untuk membersihkan koin tembaga dari oksida di rumah. Skema produksi terlihat seperti ini:

ingot kasar ditempatkan dalam bak elektrolit;
larutan dengan kandungan berikut digunakan sebagai elektrolit:
- tembaga sulfat - hingga 200 g / l;
- asam sulfat - 135-200 g / l;
- aditif koloid (tiourea, lem kayu) - hingga 60 g / l;
- air.
suhu elektrolit harus hingga 55 ° C;
Pelat tembaga katoda ditempatkan di bak mandi - lembaran tipis logam murni;
listrik terhubung. Pada saat ini, pembubaran elektrokimia logam terjadi. Partikel tembaga terkonsentrasi di pelat katoda, sementara inklusi lainnya mengendap di bagian bawah dan disebut lumpur.

Agar proses mendapatkan tembaga halus berjalan lebih cepat, batang anoda tidak boleh lebih dari 360 kg.

Seluruh proses elektrolisis memakan waktu 20-28 hari. Selama periode ini, keluarkan tembaga katoda hingga 3-4 kali. Berat pelat mencapai 150 kg.

Bagaimana melakukannya: penambangan tembaga

Selama proses pemurnian, dendrit dapat terbentuk pada katoda tembaga - penumpukan yang memperpendek jarak ke anoda. Akibatnya, kecepatan dan efisiensi reaksi berkurang. Karena itu, ketika dendrit muncul, mereka segera dihilangkan.

Teknologi produksi hidrometalurgi tembaga

Metode ini belum tersebar luas, karena, dalam hal ini, Anda bisa kalah logam mulia terkandung dalam bijih tembaga.

Penggunaannya dibenarkan ketika batu itu buruk - mengandung kurang dari 0,3% logam merah.

Bagaimana cara mendapatkan tembaga dengan metode hidrometalurgi?

Pertama, batu dihancurkan menjadi fraksi halus. Kemudian ditempatkan dalam komposisi alkali. Solusi yang paling umum digunakan adalah asam sulfat atau amonia. Selama reaksi, tembaga dipindahkan oleh besi.

Sementasi tembaga dengan besi

Solusi garam tembaga yang tersisa setelah pencucian menjalani pemrosesan lebih lanjut - sementasi:

kawat besi, lembaran atau potongan lainnya ditempatkan dalam larutan;
selama reaksi kimia besi menggantikan tembaga;
akibatnya, logam diendapkan dalam bentuk bubuk halus, di mana kandungan tembaga mencapai 70%. Pemurnian lebih lanjut dilakukan dengan elektrolisis menggunakan pelat katoda.

Teknologi pemurnian api tembaga melepuh

Metode produksi tembaga murni ini digunakan jika bahan bakunya adalah tembaga bekas.

Prosesnya berlangsung di tungku reverberatory khusus yang dibakar dengan batu bara atau minyak. Massa yang meleleh mengisi bak mandi, di mana udara dihembuskan melalui pipa besi:

diameter pipa - hingga 19 mm;
tekanan udara - hingga 2,5 atm;
kapasitas tungku - hingga 250 kg.

Dalam proses pemurnian, bahan baku tembaga dioksidasi, belerang terbakar, kemudian logam. Oksida tidak larut dalam tembaga cair, tetapi mengapung ke permukaan. Untuk menghilangkannya, kuarsa digunakan, yang ditempatkan di bak sebelum dimulainya proses pemurnian dan ditempatkan di sepanjang dinding.

Jika nikel, arsenik atau antimon ada dalam besi tua, teknologinya menjadi lebih rumit. Persentase nikel dalam tembaga olahan hanya bisa diturunkan menjadi 0,35%. Tetapi jika sisa komponen (arsenik dan antimon) ada, maka nikel "mika" terbentuk, yang larut dalam tembaga, dan tidak mungkin untuk menghilangkannya.

Video: Bijih tembaga Ural

METODE PYROMETALLURGIC UNTUK PRODUKSI TEMBAGA.

Ada dua metode yang dikenal untuk mengekstraksi tembaga dari bijih dan konsentratnya: hidrometalurgi dan pirometalurgi.

Yang pertama tidak menemukan aplikasi luas... Ini digunakan dalam pemrosesan bijih teroksidasi dan asli yang buruk. Metode ini, berbeda dengan metode pirometalurgi, tidak memungkinkan ekstraksi logam mulia di sepanjang jalan dengan tembaga.

Metode kedua cocok untuk memproses semua bijih dan sangat efektif jika bijihnya dimanfaatkan.

Dasar dari proses ini adalah peleburan, di mana massa cair dipisahkan menjadi dua lapisan cair: paduan matte sulfida dan paduan terak oksida. Entah bijih tembaga atau konsentrat bijih tembaga panggang dilebur. Pemanggangan konsentrat dilakukan untuk menurunkan kandungan sulfur ke nilai optimal.

Matte cair ditiup dalam konverter dengan udara untuk mengoksidasi sulfida, mentransfer besi ke terak dan melepaskan tembaga melepuh.

Persiapan bijih untuk peleburan.

Sebagian besar bijih tembaga terkonsentrasi dengan flotasi. Hasilnya, diperoleh konsentrat tembaga yang mengandung 8-35% Cu, 40-50% S, 30-35% Fe dan batuan sisa yang penyusun utamanya adalah SiO2, Al2O3 dan CaO.

Konsentrat biasanya dipanggang dalam lingkungan pengoksidasi untuk menghilangkan sekitar 50% belerang dan memperoleh konsentrat panggang dengan kandungan belerang yang diperlukan untuk menghasilkan matte yang cukup kaya selama peleburan.

Memanggang memastikan pencampuran yang baik dari semua komponen muatan dan memanaskannya hingga 550-600 ° C dan, pada akhirnya, mengurangi separuh konsumsi bahan bakar di tungku reverberatory. Namun, selama peleburan kembali muatan yang ditembakkan, hilangnya tembaga dalam terak dan sisa debu agak meningkat. Oleh karena itu, biasanya konsentrat tembaga kaya (25-35% Cu) dilebur tanpa pemanggangan, dan miskin (8-25% Cu)
Cu) ditembakkan.

Temperatur pembakaran konsentrat menggunakan beberapa tungku perapian dengan panas berlebih mekanis. Oven semacam itu beroperasi terus menerus.

Mencium Tembaga Matte

Tembaga matte, terutama terdiri dari tembaga dan besi sulfida
(Cu2S + FeS = 80-90%) dan sulfida lainnya, serta oksida besi, silikon, aluminium dan kalsium, dilebur dalam tungku jenis yang berbeda.

Adalah bijaksana untuk mengkonsentrasikan bijih kompleks yang mengandung emas, perak, selenium dan telurium sehingga tidak hanya tembaga, tetapi juga logam-logam ini diubah menjadi konsentrat. Konsentrat dilelehkan menjadi matte dalam tungku dengung atau listrik.

Dianjurkan untuk memproses bijih tembaga murni belerang dalam tungku poros.

Dengan kandungan belerang yang tinggi dalam bijih, disarankan untuk menggunakan apa yang disebut proses peleburan tembaga-sulfur dalam tungku poros dengan penangkapan gas dan ekstraksi unsur belerang darinya.

Tungku diisi dengan bijih tembaga, batu kapur, kokas, dan produk daur ulang.
Pemuatan dilakukan di bagian terpisah dari bahan baku dan kokas.

Lingkungan pereduksi dibuat di cakrawala atas tambang, dan lingkungan pengoksidasi di bagian bawah tungku. Lapisan bawah muatan meleleh, dan secara bertahap turun menuju aliran gas panas. Suhu di tuyeres mencapai 1500 ° C di bagian atas tungku, kira-kira 450 ° C.

Suhu gas buang yang begitu tinggi diperlukan untuk memastikan kemungkinan pembersihan dari debu sebelum dimulainya kondensasi uap belerang.

Di bagian bawah tungku, terutama di tuyeres, proses utama berikut terjadi: a) Pembakaran karbon kokas
C + O2 = CO2

b) Pembakaran belerang sulfida besi

2FeS + 3O2 = 2 FeO + 2SO2 c) Pembentukan silikat besi
2 FeO + SiO2 = (FeO) 2 (SiO2

Gas yang mengandung CO2, SO2, oksigen berlebih dan nitrogen mengalir ke atas melalui kolom muatan. Di jalur gas ini terjadi pertukaran panas antara muatan dan mereka, serta interaksi CO2 dengan karbon muatan. Pada suhu tinggi, CO2 dan SO2 direduksi oleh karbon dalam kokas, dan karbon monoksida, karbon disulfida, dan karbon sulfida terbentuk:
CO2 + C = 2CO
2SO2 + 5C = 4CO + CS2
SO2 + 2C = COS + CO

Di cakrawala atas tungku, pirit terurai sesuai dengan reaksi:
FeS2 = Fe + S2

Pada suhu sekitar 1000 0C, eutektik leleh paling rendah dari FeS dan Cu2S meleleh, menghasilkan pembentukan massa berpori.

Dalam pori-pori massa ini, aliran sulfida cair memenuhi aliran gas panas ke atas dan reaksi kimia terjadi, yang paling penting tercantum di bawah ini: a) pembentukan tembaga sulfida dari oksida tembaga
2Cu2O + 2FeS + SiO2 = (FeO) 2 (SiO2 + 2Cu2S; b) pembentukan silikat dari oksida besi
3Fe2O3 + FeS + 3.5SiO2 = 3,5 (2FeO (SiO2) + SO2;
3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5 (2FeO (SiO2) + SO2; c) dekomposisi CaCO3 dan pembentukan kapur silikat
CaCO3 + SiO2 = CaO (SiO2 + CO2; d) reduksi belerang dioksida menjadi unsur belerang
SO2 + C = CO2 + S2

Sebagai hasil dari peleburan, diperoleh matte yang mengandung 8-15% Cu, terak yang terutama terdiri dari silikat besi dan kapur, gas tanur tinggi yang mengandung S2, COS, H2S, dan CO2. Debu pertama-tama diendapkan dari gas, kemudian belerang diekstraksi darinya (hingga 80% S)

Untuk meningkatkan kandungan tembaga dalam matte, itu mengalami peleburan kontraktil. Peleburan dilakukan di tungku poros yang sama. Matte dimuat dalam potongan berukuran 30-100 mm bersama dengan fluks kuarsa, batu kapur dan kokas. Konsumsi kokas adalah 7-8% dari berat muatan. Hasilnya adalah matte yang diperkaya tembaga (25-40% Cu) dan terak (0,4-0,8%
Cu).

Titik lebur dari peleburan kembali konsentrat, seperti yang telah disebutkan, digunakan dengan tungku reverberatory dan listrik. Kadang-kadang kiln terletak tepat di atas dek reverberatory kiln agar tidak mendinginkan konsentrat yang dibakar dan menggunakan panasnya.

Saat muatan memanas di tungku, reaksi reduksi berikut dari oksida tembaga dan oksida besi yang lebih tinggi terjadi:
6CuO + FeS = 3Cu2O + SO2 + FeO;
FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5 (2FeO (SiO2) + SO2

Sebagai hasil dari reaksi oksida tembaga Cu2O yang terbentuk dengan FeS,
Cu2S:
Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Sulfida tembaga dan besi, menyatu satu sama lain, membentuk matte primer, dan silikat besi cair, mengalir ke bawah permukaan lereng, melarutkan oksida lain dan membentuk terak.

Logam mulia (emas dan perak) larut dengan buruk dalam terak dan hampir sepenuhnya berubah menjadi matte.

Matte peleburan reflektif adalah 80-90% (berat) terdiri dari tembaga dan besi sulfida. Matte mengandung,%: 15-55 tembaga; 15-50 besi; 20-30 belerang; 0,5-
1,5 SiO2; 0,5-3,0 Al2O3; 0,5-2,0 (CaO + MgO); sekitar 2% Zn dan sejumlah kecil emas dan perak. Terak terutama terdiri dari SiO2, FeO, CaO,
Al2O3 dan mengandung tembaga 0,1-0,5%. Ekstraksi tembaga dan logam mulia dalam matte mencapai 96-99%.

Mengonversi Tembaga Matte

Pada tahun 1866, insinyur Rusia G.S. Semennikov mengusulkan penggunaan konverter tipe Bessemer untuk meniup matte. Meniup matte dari bawah dengan udara hanya menyediakan tembaga setengah belerang (sekitar 79% tembaga) - yang disebut matte putih. Hembusan lebih lanjut menyebabkan pemadatan tembaga. Pada tahun 1880, seorang insinyur Rusia mengusulkan konverter untuk meniup matte dengan hembusan samping, yang memungkinkan untuk mendapatkan tembaga melepuh di konverter.

Konverter dibuat dengan panjang 6-10, dengan diameter luar 3-4 m.
Produktivitas dalam satu operasi adalah 80-100 ton Konverter dilapisi dengan batu bata magnesit. Matte cair dituangkan dan produk dikeluarkan melalui leher konverter yang terletak di bagian tengah tubuhnya. Gas dikeluarkan melalui tenggorokan yang sama. Tuyer untuk meniupkan udara terletak di sepanjang generatrix permukaan konverter. Jumlah tombak biasanya 46-52 dan diameter tombak adalah 50mm. Konsumsi udara mencapai 800 m2/menit. Matte dituangkan ke dalam konverter dan fluks kuarsa yang mengandung 70-
80% SiO2, dan biasanya beberapa emas. Ini diumpankan selama peleburan menggunakan pemuatan pneumatik melalui lubang bundar di dinding ujung konverter, atau dimuat melalui leher konverter.

Prosesnya dapat dibagi menjadi dua periode. Periode pertama (oksidasi besi sulfida untuk menghasilkan matte putih) berlangsung sekitar 6-024 jam, tergantung pada kandungan tembaga dari matte tersebut. Pemuatan fluks kuarsa dimulai dari awal pembersihan. Saat terak terakumulasi, sebagian dihilangkan dan bagian baru dari matte asli dituangkan ke dalam konverter, mempertahankan tingkat matte tertentu dalam konverter.

Pada periode pertama, reaksi oksidasi sulfida berikut terjadi:
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 + 930 360 J
2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 + 765600 J

Sementara FeS ada, oksida tembaga tidak stabil dan berubah menjadi sulfida:
Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Oksida besi terak dengan fluks kuarsa ditambahkan ke konverter:
2FeO + SiO2 = (FeO) (SiO2

Dengan kekurangan SiO2, oksida besi dioksidasi menjadi magnetit:
6FeO + O2 = 2Fe3O4, yang menjadi terak.

Suhu matte yang dituangkan sebagai hasil dari reaksi eksotermik ini meningkat dari 1100-1200 menjadi 1250-1350 ° C. Suhu yang lebih tinggi tidak diinginkan, dan oleh karena itu, ketika meniup matte buruk yang mengandung banyak FeS, pendingin ditambahkan - matte padat, percikan tembaga.

Dari sebelumnya dapat disimpulkan bahwa terutama yang disebut matte putih, yang terdiri dari tembaga sulfida, tetap berada di konverter, dan terak dibuang selama proses peleburan. Ini terutama terdiri dari berbagai oksida besi
(magnetit, oksida besi) dan silika, serta sejumlah kecil alumina, kalsium oksida, dan magnesium oksida. Dalam hal ini, sebagai berikut dari atas, kandungan magnetit dalam terak ditentukan oleh kandungan magnetit dalam terak ditentukan oleh kandungan silika. 1.8-
3,0% tembaga. Untuk mengekstraknya, terak dalam bentuk cair dikirim ke tungku reverberatory atau ke perapian tungku poros.

Pada periode kedua, yang disebut periode reaksi, yang berlangsung selama 2-3 jam, tembaga melepuh terbentuk dari matte putih. Selama periode ini, tembaga sulfida dioksidasi dan tembaga dilepaskan melalui reaksi pertukaran:
2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2
Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + O2

Dengan demikian, sebagai hasil peniupan, diperoleh tembaga blister yang mengandung 98,4-99,4% - tembaga, 0,01-0,04% besi, 0,02-0,1% belerang, dan sejumlah kecil nikel, timah, arsenik , perak, emas dan terak konverter yang mengandung 22-30% SiO2, 47-70% FeO, sekitar 3% Al2O3 dan 1,5-2,5% tembaga.

Pengantar ................................................. ................................................................... ............ 2

Bab 1 Sifat-sifat tembaga ............................................................ . ................................................. 4

Bab 2 Bahan baku untuk produksi tembaga .................................................. ......................... 6

Bab 3 Metode pirometalurgi produksi tembaga .............................. 7

1. Persiapan bijih untuk peleburan ......................................... . . .................................................. 7

2. Peleburan matte tembaga .................................................. .................................. delapan

3. Mengonversi Tembaga Matte .................................................. ................... sebelas

4. Memurnikan tembaga .................................................. ........................................ 13

Kesimpulan................................................. ................................................................... ...... 13

Daftar Pustaka ................................................. . ........................................... empat belas

Aplikasi................................................. ................................................................... ..... 15

PENGANTAR

Pembagian logam menjadi besi dan non-ferro bersyarat. Biasanya, logam besi termasuk besi, mangan dan kromium, dan logam lainnya adalah non-ferro. Istilah logam non-ferrous tidak boleh diartikan secara harfiah. Faktanya, hanya ada dua logam non-ferrous: tembaga merah muda dan emas kuning, dan di

PENGANTAR

Tembaga (Tembaga Latin) - unsur kimia... Salah satu dari tujuh logam yang dikenal sejak zaman kuno. Menurut beberapa data arkeologi, tembaga sudah dikenal orang Mesir sejak 4000 tahun sebelum masehi. Perkenalan umat manusia dengan tembaga mengacu pada lebih banyak lagi era awal dibandingkan dengan besi; ini dijelaskan, di satu sisi, dengan lebih seringnya kehadiran tembaga dalam keadaan bebas di permukaan bumi, dan di sisi lain, oleh kemudahan komparatif untuk mendapatkannya dari senyawa. Yunani kuno dan Roma menerima tembaga dari pulau Siprus (Siprus), maka namanya Cuprum. Tembaga sangat penting untuk teknik listrik.

Dalam hal konduktivitas listrik, tembaga menempati urutan kedua di antara semua logam, setelah perak. Namun hari ini di seluruh dunia kabel listrik, yang dulunya mengambil hampir setengah dari tembaga yang dilebur, kini semakin banyak yang terbuat dari aluminium. Ini melakukan lebih buruk saat ini, tetapi lebih mudah dan lebih mudah diakses. Tembaga, seperti banyak logam non-ferrous lainnya, menjadi semakin langka. Jika pada abad ke-19. Tembaga ditambang dari bijih yang mengandung 6-9% elemen ini, tetapi sekarang 5% bijih tembaga dianggap sangat kaya, dan industri banyak negara memproses bijih, di mana hanya 0,5% tembaga.

Tembaga adalah salah satu mineral penting. Ini berpartisipasi dalam proses fotosintesis dan asimilasi nitrogen oleh tanaman, mempromosikan sintesis gula, protein, pati, vitamin. Paling sering, tembaga dimasukkan ke dalam tanah dalam bentuk pentahidrat sulfat - tembaga sulfat. Dalam jumlah yang signifikan, itu beracun, seperti banyak senyawa tembaga lainnya, terutama untuk organisme yang lebih rendah... Dalam dosis kecil, tembaga mutlak diperlukan untuk semua makhluk hidup.

Dengan demikian, pembagian logam menjadi besi dan non-besi adalah kondisional. Biasanya, logam besi termasuk besi, mangan dan kromium, dan logam lainnya adalah non-ferro. Istilah logam non-ferrous tidak boleh diartikan secara harfiah. Faktanya, hanya ada dua logam non-ferrous: tembaga merah muda dan emas kuning, dan dalam kaitannya dengan logam lain, seseorang tidak dapat berbicara tentang warnanya, tetapi tentang berbagai coraknya, paling sering nada perak-abu-abu atau merah.

Juga, secara konvensional, logam non-ferrous dapat dibagi menjadi empat kelompok:

1 Logam berat - Cu, Ni, Pb, Zn, Sn;

2 Logam ringan - Al, Mg, Ca, K, Na, Ba, Be, Li;

3 Logam mulia - Au, Ag, Pt dan satelit alaminya

4 Logam langka:

Tahan panas

Radioaktif

Tanah langka

SIFAT-SIFAT TEMBAGA

Tembaga adalah unsur kimia golongan I dari sistem periodik Mendeleev; nomor atom 29, massa atom 63.546. Titik lebur - 1083 ° C; titik didih - 2595 ° C; kepadatan - 8,98 g / cm 3. Menurut klasifikasi geokimia V.M. Goldschmidt, tembaga milik elemen kalkofilik dengan afinitas tinggi untuk S, Se, Te, menempati bagian menaik dari kurva volume atom; mereka terkonsentrasi di mantel bawah dan membentuk cangkang oksida sulfida.

Pada paruh pertama tahun 1930, Vernadsky melakukan studi tentang perubahan komposisi isotop air, yang merupakan bagian dari berbagai mineral, dan eksperimen pemisahan isotop di bawah pengaruh proses biogeokimia, yang dikonfirmasi oleh studi cermat berikutnya. Sebagai unsur ganjil, ia terdiri dari dua isotop ganjil 63 dan 65. Bagian isotop Cu (63) adalah 69,09%, persentase isotop Cu (65) adalah 30,91%. Dalam senyawa, tembaga menunjukkan valensi +1 dan +2, dan beberapa senyawa tembaga trivalen juga diketahui.

Hanya senyawa dalam, sulfida primer, dan mineral kuprit Cu2O yang termasuk dalam valensi 1. Semua mineral lainnya, sekitar seratus, sesuai dengan valensi dua. Jari-jari tembaga monovalen adalah +0,96, ini sesuai dengan persamaan - 0,70. Jari-jari atom tembaga bivalen adalah 1,28; jari-jari ion 0,80.

Besarnya potensi ionisasi sangat menarik: untuk satu elektron - 7,69, untuk dua - 20,2. Kedua gambar tersebut sangat besar, terutama yang kedua, yang menunjukkan kesulitan besar untuk melepaskan elektron terluar. Tembaga monovalen adalah kuantum yang sama dan karena itu menyebabkan garam tidak berwarna dan kompleks berwarna lemah, sementara kuanta yang berbeda dari tembaga bivalen ditandai dengan pewarnaan garam dalam kombinasi dengan air.

Tembaga adalah logam reaktif yang relatif rendah. Di udara kering dan oksigen di kondisi normal tembaga tidak teroksidasi. Bereaksi cukup mudah dengan halogen, belerang, selenium. Tapi tembaga tidak berinteraksi dengan hidrogen, karbon dan nitrogen bahkan pada suhu tinggi. Asam, yang tidak memiliki sifat pengoksidasi, tidak mempengaruhi tembaga.

Keelektronegatifan atom adalah kemampuan untuk menarik elektron ketika memasuki senyawa. Keelektronegatifan Cu 2+ - 984 kJ / mol, Cu + - 753 kJ / mol. Elemen dengan EO yang sangat berbeda membentuk ikatan ion, sedangkan elemen dengan EO yang dekat membentuk ikatan kovalen. Sulfida logam berat memiliki ikatan antara, dengan proporsi ikatan kovalen yang lebih besar (EO dalam S-1571, Cu-984, Pb-733). Tembaga adalah elemen amfoter - ia membentuk kation dan anion di kerak bumi.

Tembaga termasuk dalam lebih dari 198 mineral, dimana hanya 17 yang penting untuk industri, terutama sulfida, fosfat, silikat, karbonat, sulfat. Mineral bijih utama adalah kalkopirit CuFeS 2, covellite CuS, bornit Cu 5 FeS 4, kalkosit Cu 2 S.

Oksida: tenorit, kuprit. Karbonat: perunggu, azurit. Sulfat: kalkantit, brokantit. Sulfida: covellite, kalkosit, kalkopirit, bornit.

Tembaga murni adalah logam merah kental dan kental, berwarna merah muda dalam rekahan; dalam lapisan yang sangat tipis, tembaga terlihat biru kehijauan dalam transmisi. Warna yang sama merupakan karakteristik dari banyak senyawa tembaga, baik dalam keadaan padat maupun dalam larutan.

Penurunan warna dengan meningkatnya valensi dapat dilihat dari dua contoh berikut:

CuCl - putih, Cu 2 O - merah, CuCl 2 + H 2 O - biru, CuO - hitam

Karbonat dicirikan oleh warna biru dan dalam warna hijau tunduk pada kadar air, yang merupakan tanda praktis yang menarik untuk pencarian.

Nilai praktis memiliki: tembaga asli, sulfida, sulfosalt dan karbonat (silikat).

BAHAN BAKU UNTUK PRODUKSI TEMBAGA

Untuk mendapatkan tembaga, bijih tembaga digunakan, serta limbah tembaga dan paduannya. Bijihnya mengandung 1-6% tembaga.

Dalam bijih, tembaga biasanya dalam bentuk senyawa belerang (pirit tembaga atau kalkopirit CuFeS 2, kalkosit Cu 2 S, covelin CuS), oksida (cuprite Cu 2 O, tenorit CuO) atau hidrokarbonat (malakit CuCO 3 × Cu (OH 2). ), azurit 2CuCO 3 × Cu (OH) 2).

Batuan sisa terdiri dari pirit FeS, kuarsa SiO 2, magnesium dan kalsium karbonat (MgCO 3 dan CaCO 3), serta berbagai silikat yang mengandung Al 2 O 3, CaO, MgO dan oksida besi.

Bijih terkadang mengandung sejumlah besar logam lain: seng, timah, nikel, emas, perak, silikon, dan lainnya.

Bijih dibagi menjadi sulfida, teroksidasi dan campuran. Bijih sulfida biasanya berasal dari asal utama, dan bijih teroksidasi terbentuk dari oksidasi logam bijih sulfida.

Dalam jumlah kecil, ada yang disebut bijih asli, di mana tembaga dalam bentuk bebas.

METODE PYROMETALLURGIC UNTUK PRODUKSI TEMBAGA.

Ada dua metode yang dikenal untuk mengekstraksi tembaga dari bijih dan konsentratnya: hidrometalurgi dan pirometalurgi.

Yang pertama dari mereka belum menemukan penggunaan luas. Ini digunakan dalam pemrosesan bijih teroksidasi dan asli yang buruk. Metode ini, berbeda dengan metode pirometalurgi, tidak memungkinkan ekstraksi logam mulia di sepanjang jalan dengan tembaga.

Metode kedua cocok untuk memproses semua bijih dan sangat efektif jika bijihnya dimanfaatkan.

Matte cair ditiup dalam konverter dengan udara untuk mengoksidasi sulfida, mentransfer besi ke terak dan melepaskan tembaga melepuh.

Persiapan bijih untuk peleburan.

Sebagian besar bijih tembaga terkonsentrasi dengan flotasi. Hasilnya, diperoleh konsentrat tembaga yang mengandung 8-35% Cu, 40-50% S, 30-35% Fe dan batuan sisa, yang penyusun utamanya adalah SiO 2, Al 2 O 3 dan CaO.

Memanggang memastikan pencampuran yang baik dari semua komponen muatan dan memanaskannya hingga 550-600 0 dan, pada akhirnya, mengurangi separuh konsumsi bahan bakar di tungku reverberatory. Namun, selama peleburan kembali muatan yang ditembakkan, hilangnya tembaga dalam terak dan sisa debu agak meningkat. Oleh karena itu, biasanya konsentrat tembaga yang kaya (25-35% Cu) dilebur tanpa pemanggangan, dan yang buruk (8-25% Cu) disangrai.

Temperatur pembakaran konsentrat menggunakan beberapa tungku perapian dengan panas berlebih mekanis. Oven semacam itu beroperasi terus menerus.

Mencium Tembaga Matte

Tembaga matte, terutama terdiri dari tembaga dan besi sulfida (Cu 2 S + FeS = 80-90%) dan sulfida lainnya, serta oksida besi, silikon, aluminium dan kalsium, dilebur dalam berbagai jenis tungku.

Dianjurkan untuk memproses bijih tembaga murni belerang dalam tungku poros.

Tungku diisi dengan bijih tembaga, batu kapur, kokas, dan produk daur ulang. Pemuatan dilakukan di bagian terpisah dari bahan baku dan kokas.

Suhu gas buang yang begitu tinggi diperlukan untuk memastikan kemungkinan pembersihan dari debu sebelum dimulainya kondensasi uap belerang.

Di bagian bawah tungku, terutama di tuyeres, proses utama berikut terjadi:

a) Pembakaran karbon kokas

Bimbingan Belajar

Butuh bantuan untuk menjelajahi topik?

Pakar kami akan memberi saran atau memberikan layanan bimbingan belajar tentang topik yang Anda minati.
Kirim permintaan dengan indikasi topik sekarang untuk mencari tahu tentang kemungkinan mendapatkan konsultasi.

Tembaga(lat. Tembaga), Cu, unsur kimia golongan I sistem periodik Mendeleev; nomor atom 29, massa atom 63.546; logam merah lunak yang dapat ditempa. Tembaga alami terdiri dari campuran dua isotop stabil - 63Cu (69,1%) dan 65Cu (30,9%).

menerima... Bijih tembaga dicirikan oleh kandungan tembaga yang rendah.Oleh karena itu, sebelum peleburan, bijih yang digiling halus mengalami pengayaan mekanis; dalam hal ini, mineral berharga dipisahkan dari sebagian besar batuan sisa; sebagai hasilnya, sejumlah konsentrat komersial (misalnya, tembaga, seng, pirit) dan tailing diperoleh.

Dalam praktik dunia, 80% tembaga diekstraksi dari konsentrat dengan metode pirometalurgi berdasarkan peleburan seluruh massa material. Dalam proses peleburan, karena afinitas tembaga yang lebih tinggi untuk belerang, dan komponen gangue dan besi untuk oksigen, tembaga terkonsentrasi dalam lelehan sulfida (matte), dan oksida membentuk terak. Matte dipisahkan dari terak dengan pengendapan.

Di sebagian besar pabrik modern, peleburan dilakukan di tungku reverberatory atau listrik. Dalam oven bergema, ruang kerja diregangkan secara horizontal; area perapian 300 m2 dan lebih (30 m 10 m), panas yang dibutuhkan untuk peleburan diperoleh dengan membakar bahan bakar karbon (gas alam, bahan bakar minyak, debu batu bara) di ruang gas di atas permukaan bak. Dalam tungku listrik, panas diperoleh dengan melewatkan arus listrik melalui terak cair (arus disuplai ke terak melalui elektroda grafit yang direndam di dalamnya).

Namun, baik peleburan reflektif dan listrik berdasarkan sumber panas eksternal adalah proses yang tidak sempurna. Sulfida, yang membentuk sebagian besar konsentrat tembaga, memiliki nilai kalori... Oleh karena itu, metode peleburan semakin banyak diperkenalkan, di mana panas pembakaran sulfida digunakan (zat pengoksidasi adalah udara panas, udara yang diperkaya dengan oksigen, atau oksigen teknis). Konsentrat sulfida yang telah dikeringkan sebelumnya dihembuskan dengan aliran oksigen atau udara menjadi panas-merah suhu tinggi memanggang. Partikel terbakar dalam suspensi (peleburan tersuspensi oksigen). Sulfida juga dapat dioksidasi dalam keadaan cair; proses ini dipelajari secara intensif di Uni Soviet dan di luar negeri (Jepang, Australia, Kanada) dan menjadi arah utama dalam pengembangan pirometalurgi bijih tembaga sulfida.

Bijih sulfida kental yang kaya (2-3% Cu) dengan kandungan sulfur tinggi (35-42% S) dalam beberapa kasus langsung dikirim untuk dilebur di tungku poros (tungku dengan ruang kerja vertikal). Dalam salah satu jenis peleburan tambang (peleburan tembaga-sulfur), kokas halus ditambahkan ke muatan, yang mereduksi SO2 di cakrawala atas tungku menjadi unsur belerang. Tembaga juga terkonsentrasi dalam matte dalam proses ini.

Matte cair yang dihasilkan (terutama Cu2S, FeS) dituangkan ke dalam konverter - tangki silindris yang terbuat dari baja lembaran, dilapisi dengan batu bata magnesit dari dalam, dilengkapi dengan deretan tuyer untuk meniup udara dan perangkat untuk memutar sumbu . Udara terkompresi dihembuskan melalui lapisan matte. Konversi matte terjadi dalam dua tahap. Pertama, besi sulfida dioksidasi, dan kuarsa ditambahkan ke konverter untuk mengikat oksida besi; terak konverter terbentuk. Kemudian tembaga sulfida dioksidasi untuk membentuk logam Tembaga dan SO2. Tembaga blister ini dituangkan ke dalam cetakan. Ingot (dan kadang-kadang langsung melelehkan tembaga melepuh) untuk mengekstraksi satelit berharga (Au, Ag, Se, Fe, Bi, dan lainnya) dan menghilangkan kotoran berbahaya dikirim ke penyulingan api. Hal ini didasarkan pada afinitas yang lebih tinggi dari pengotor logam untuk oksigen daripada tembaga: Fe, Zn, Co dan sebagian Ni dan lainnya dalam bentuk oksida masuk ke dalam terak, dan belerang (dalam bentuk SO2) dihilangkan dengan gas . Setelah menghilangkan terak, Tembaga "digoda" dengan merendamnya logam cair ujung kayu birch atau pinus mentah, setelah itu dilemparkan ke dalam bentuk datar. Untuk pemurnian elektrolitik, ingot ini disuspensikan dalam bak dengan larutan CuSO4 yang diasamkan dengan H2SO4. Mereka berfungsi sebagai anoda. Ketika arus dilewatkan, anoda larut, dan tembaga murni diendapkan pada katoda - lembaran tembaga tipis, juga diperoleh dengan elektrolisis dalam bak matriks khusus. Untuk mengisolasi sedimen halus yang padat, aditif aktif permukaan (lem kayu, tiourea, dan lainnya) dimasukkan ke dalam elektrolit. Tembaga katoda yang diperoleh dicuci dengan air dan dilebur kembali. Logam mulia, Se, Te dan rekan berharga lainnya Tembaga terkonsentrasi di lumpur anoda, dari mana mereka diekstraksi dengan pemrosesan khusus. Nikel terkonsentrasi dalam elektrolit; mengambil bagian dari solusi untuk penguapan dan kristalisasi, dimungkinkan untuk memperoleh Ni dalam bentuk nikel sulfat.

Tembaga- salah satu logam terpenting, termasuk dalam kelompok pertama Tabel periodik; nomor seri 29; massa atom - 63.546; kepadatan - 8,92 g / cm 3. titik leleh - 1083 ° ; titik didih - 2595 ° C. Dalam hal konduktivitas listrik, itu agak lebih rendah dari perak dan merupakan bahan konduktif utama dalam teknik listrik dan radio, mengkonsumsi 40 ... 50% dari semua tembaga. Hampir semua bidang teknik mesin menggunakan paduan tembaga - kuningan dan perunggu. Tembaga sebagai elemen paduan termasuk dalam banyak aluminium dan paduan lainnya.

Produksi dunia tembaga di negara-negara kapitalis sekitar 6-7 juta ton, termasuk tembaga sekunder sekitar 2 juta ton Di Uni Soviet, peleburan tembaga untuk setiap lima tahun meningkat 30 ... 40%.

bijih tembaga. Tembaga ditemukan di alam terutama dalam bentuk senyawa belerang CuS (covellite), Cu 2 S (kalkosit) dalam komposisi bijih sulfida (85 ... 95% cadangan), lebih jarang dalam bentuk senyawa oksida Cu 2 O (cuprite), senyawa karbonat CuCO 3 · u (ОН) 2 - perunggu 2СuСО 3 · u (ОН) 2 - azurite dan logam tembaga asli (sangat jarang). Senyawa oksida dan karbonat sulit untuk diperkaya dan diproses dengan metode hidrometalurgi.

Bijih sulfida memiliki kepentingan industri terbesar di Uni Soviet, dari mana sekitar 80% dari semua tembaga diperoleh. Bijih sulfida yang paling umum adalah pirit tembaga, kilau tembaga, dll.

Semua bijih tembaga buruk dan biasanya mengandung 1 ... 2%, terkadang kurang dari 1% tembaga. Batuan sisa, pada umumnya, terdiri dari batu pasir, tanah liat, batu kapur, besi sulfida, dll. Banyak bijih kompleks - polimetalik dan mengandung, selain tembaga, nikel, seng, timbal dan elemen berharga lainnya dalam bentuk oksida dan senyawa .

Sekitar 90% dari tembaga primer diperoleh dengan metode pyrometallurgical; sekitar 10% dengan metode hidrometalurgi.

Metode hidrometalurgi terdiri dari ekstraksi tembaga dengan pencucian (misalnya, larutan asam sulfat yang lemah) dan pemisahan tembaga logam dari larutan selanjutnya. Metode ini, yang digunakan untuk memproses bijih teroksidasi yang buruk, tidak banyak digunakan di industri kami.

Metode pirometalurgi terdiri dari memperoleh tembaga dengan meleburnya dari bijih tembaga. Ini termasuk pengayaan bijih, pemanggangannya, peleburan menjadi produk antara - matte, peleburan matte tembaga hitam, pemurniannya, yaitu pemurnian dari kotoran (Gbr. 2.1).

Beras. 2.1. Skema sederhana produksi tembaga pirometalurgi

Metode yang paling banyak digunakan untuk benefisiasi bijih tembaga adalah metode flotasi. Flotasi didasarkan pada pembasahan yang berbeda dari partikel yang mengandung logam dan partikel batuan sisa dengan air (Gbr. 2.2).

Beras. 2.2. Skema flotasi:

A - diagram sirkuit mesin flotasi mekanis (opsi);

b - skema partikel mengambang; 1 - pengaduk dengan pisau; 2 - partisi;

3 adalah diagram busa termineralisasi; 4 - lubang untuk melepas ekor

(batu sisa); I - zona pencampuran dan aerasi.

Manfaat bijih tembaga... Bijih tembaga yang buruk diuntungkan untuk mendapatkan konsentrat yang mengandung 10 ... 35% tembaga. Saat memperkaya bijih kompleks, dimungkinkan untuk mengekstraksi elemen berharga lainnya darinya.

Dalam bak mesin flotasi, pulp diumpankan - suspensi air, bijih yang digiling halus (0,05 ... 0,5 mm) dan reagen khusus membentuk film pada permukaan partikel yang mengandung logam yang tidak dibasahi oleh air. Pengadukan dan aerasi yang kuat menciptakan gelembung udara di sekitar partikel-partikel ini. Mereka mengapung, mengekstraksi partikel yang mengandung logam dengan mereka, dan membentuk lapisan busa di permukaan bak mandi. Partikel batuan sisa, dibasahi dengan air, tidak mengapung dan mengendap di dasar bak mandi.

Partikel bijih disaring dari busa, dikeringkan dan konsentrat bijih yang mengandung 10 ... 35% tembaga diperoleh. Saat memproses bijih kompleks, flotasi selektif digunakan, secara berurutan memisahkan partikel yang mengandung logam dari berbagai logam. Untuk ini, reagen flotasi yang sesuai dipilih.

Pembakaran. Konsentrat bijih, cukup kaya akan tembaga, dilebur menjadi matte "mentah" - tanpa pembakaran awal, yang mengurangi kehilangan tembaga (dalam terak - selama peleburan, entrainment - dengan debu selama pembakaran); kerugian utama: ketika peleburan konsentrat mentah, sulfur dioksida SO 2, yang mencemari atmosfer, tidak digunakan. Pemanggangan konsentrat yang kurang baik menghilangkan kelebihan belerang dalam bentuk SO 2, yang digunakan untuk menghasilkan asam sulfat. Saat peleburan, matte kaya tembaga diperoleh, produktivitas tungku peleburan meningkat 1,5 ... 2 kali lipat.

Penembakan dilakukan dalam tungku silinder multi-perapian vertikal (diameter 6,5 ... 7,5 m, tinggi 9 ... 11 m), di mana bahan yang dihancurkan secara bertahap dipindahkan dengan pukulan mekanis dari perapian pertama atas ke perapian kedua. di bawah, lalu ke yang ketiga, dll. Suhu yang diperlukan (850 ° C) disediakan sebagai hasil dari pembakaran belerang (CuS, Cu 2 S, dll.). Sulfur dioksida SO2 yang dihasilkan dikirim ke produksi asam sulfat.

Produktivitas tungku rendah - hingga 300 ton muatan per hari, sisa tembaga dengan debu yang tidak dapat dipulihkan adalah sekitar 0,5%.

Metode baru yang progresif adalah pembakaran unggun terfluidisasi (Gbr. 2.3).

Inti dari metode ini terletak pada kenyataan bahwa partikel sulfida yang ditumbuk halus dioksidasi pada 600 ... 700 ° C dengan oksigen dari udara masuk melalui lubang di perapian tungku. Di bawah tekanan udara, partikel bahan yang ditembakkan berada dalam suspensi, membuat gerakan terus menerus dan membentuk lapisan "mendidih" ("difluidisasi"). Bahan yang dipecat "dituangkan" di atas ambang tungku. Limbah gas belerang dibersihkan dari debu dan dikirim ke produksi asam sulfat. Dengan penembakan seperti itu, intensitas oksidasi meningkat tajam; produktivitas beberapa kali lebih tinggi daripada di tungku multi-perapian.

Mencair matte... Peleburan matte konsentrat paling sering dilakukan di tungku pembakaran yang beroperasi pada bubuk, cairan atau bahan bakar gas... Tungku semacam itu memiliki panjang hingga 40 m, lebar hingga 10 m, area perapian hingga 250 m 2 dan dapat menampung 100 ton atau lebih bahan yang dicairkan. Di ruang kerja tungku, suhu 1500… 1600 ° C berkembang.

Selama peleburan, matte cair secara bertahap terakumulasi di bagian bawah tungku - paduan yang terutama terdiri dari tembaga sulfida Cu 2 S dan besi sulfida FeS. Biasanya mengandung 20 ... 60% Cu, 10 ... 60% Fe dan 20 ... 25% S. Dalam keadaan cair (t PL -950 ... 1050 ° C), matte diproses menjadi tembaga blister .

Peleburan konsentrat juga dilakukan di tungku listrik, di tungku poros dan dengan cara lain. Peleburan sempurna secara teknis dalam tanur listrik (arus melewati antara elektroda di lapisan terak) telah menemukan aplikasi terbatas karena konsumsi listrik yang tinggi. Bijih bongkahan tembaga dengan kandungan tembaga dan belerang yang tinggi sering dilebur dalam tungku poros berledakan udara vertikal. Muatan terdiri dari bijih (atau briket), kokas dan bahan lainnya. Matte miskin yang meleleh dengan 8 ... 15% Cu diperkaya dengan peleburan kembali menjadi 25 ... 4% Cu, menghilangkan kelebihan besi. Peleburan ini secara ekonomi menguntungkan, karena hingga 90% dari unsur sulfur bijih ditangkap dari gas tungku.

Tembaga melepuh dilebur dengan meniup matte cair dengan udara dalam konverter silinder horizontal (Gbr. 2.4) dengan lapisan utama (magnesit) dengan berat leleh hingga 100 ton. Konverter dipasang pada roller pendukung dan dapat diputar ke posisi yang diperlukan. Ledakan udara diumpankan melalui 40-50 tombak yang terletak di sepanjang konverter.

Matte cair dituangkan melalui leher konverter. Dalam hal ini, konverter diputar agar saluran udara tidak tergenang. Pasir dimuat ke permukaan matte melalui tenggorokan atau perangkat pneumatik khusus - fluks untuk oksida besi terak yang terbentuk selama peniupan. Kemudian semburan udara dihidupkan dan konverter diputar ke posisi operasi ketika tuyer berada di bawah tingkat lelehan. Kepadatan matte (5g / cm 3) jauh lebih sedikit berat jenis tembaga (8,9 g / cm 3). Oleh karena itu, dalam proses peleburan, matte diisi ulang beberapa kali: sampai seluruh kapasitas konverter, yang dirancang untuk tembaga yang dilebur, digunakan. Peniupan udara berlangsung hingga 30 jam.Proses peleburan tembaga blister dari matte dibagi menjadi dua periode.

Pada periode pertama, FeS dioksidasi oleh oksigen ledakan udara sesuai dengan reaksi

2FeS + 2 = 2FeO + 2SO 2 + Q.

FeO oksida besi yang dihasilkan dislagged dengan fluks silika SiO2:

2FeO + SiO 2 = SiO 2 2FeO + Q.

Jika perlu, terak besi yang terbentuk dikeringkan melalui tenggorokan (dengan memutar konverter), bagian matte baru ditambahkan, fluks dimuat, dan peniupan dilanjutkan. Pada akhir periode pertama, besi hampir sepenuhnya dihilangkan. Matte terutama terdiri dari Cu 2 S dan mengandung hingga 80% tembaga.

Terak mengandung hingga 3% Cu dan digunakan untuk peleburan matte.

Pada periode kedua, kondisi yang menguntungkan diciptakan untuk jalannya reaksi

2Cu 2 S + 3O 2 = 2Cu 2 O + 2SO 2 + Q;

Cu 2 S + 2Cu 2 O = 6Cu + SO 2 - Q,

mengarah ke pemulihan tembaga.

Sebagai hasil dari peleburan dalam konverter, diperoleh tembaga blister. Mengandung 1,5 ... 2% pengotor (besi, nikel, timbal, dll.) dan tidak dapat digunakan untuk kebutuhan teknis. Tembaga peleburan dikeluarkan dari konverter melalui tenggorokan, dituangkan pada mesin pengecoran ke dalam ingot (bayonet) atau pelat dan dikirim untuk pemurnian.

Pemurnian tembaga - pemurniannya dari kotoran - dilakukan dengan metode api dan elektrolitik.

Pemurnian api dilakukan dalam tungku api dengan kapasitas hingga 400 ton Esensinya terletak pada kenyataan bahwa seng, timah, dan kotoran lainnya lebih mudah teroksidasi daripada tembaga itu sendiri, dan dapat dihilangkan darinya dalam bentuk oksida. Proses pemurnian terdiri dari dua periode - oksidasi dan reduksi.

V oksidatif Selama periode tersebut, pengotor sebagian sudah teroksidasi selama peleburan tembaga. Setelah peleburan sempurna, untuk mempercepat oksidasi, tembaga ditiup dengan udara dengan memasukkannya melalui tabung baja yang direndam dalam logam cair. Oksida dari beberapa pengotor (SbO 2, PbO, ZnO, dll.) mudah disublimasikan dan dihilangkan dengan gas tungku. Bagian lain dari pengotor membentuk oksida, masuk ke terak (FeO, Al 2 O s, SiO 2). Emas dan perak tidak teroksidasi dan tetap larut dalam tembaga.

Selama periode peleburan ini, tembaga juga dioksidasi dengan reaksi 4Cu + O 2 = 2Cu 2 O.

Tugas restoratif periode adalah deoksidasi tembaga, yaitu reduksi Cu 2 0, serta degassing logam. Untuk implementasinya, terak pengoksidasi dihilangkan sepenuhnya. Lapisan arang dituangkan ke permukaan bak mandi, yang melindungi logam dari oksidasi. Kemudian apa yang disebut menggoda tembaga dilakukan. Pertama, kutub (tiang) mentah dan kemudian kering direndam dalam logam cair. Sebagai hasil dari penyulingan kering kayu, uap air dan gas hidrokarbon dilepaskan, mereka mengaduk logam dengan kuat, berkontribusi pada penghilangan gas yang terlarut di dalamnya (menggoda kepadatan).

Hidrokarbon gas mendeoksidasi tembaga, misalnya, dengan reaksi 4Cu 2 O + CH 4 = 8Cu + CO 2 + 2H 2 O (menggoda untuk kelenturan). Tembaga olahan mengandung 0,3 ... 0,6% Sb dan kotoran berbahaya lainnya, terkadang hingga 0,1% (Au + Ag).

Tembaga jadi disadap dari tungku dan dituangkan ke dalam ingot untuk digulung atau ke pelat anoda untuk pemurnian elektrolitik berikutnya. Kemurnian tembaga setelah pemurnian api adalah 99,5 ... 99,7%.

Pemurnian elektrolit memastikan Anda mendapatkan yang terbersih, tembaga berkualitas tinggi... Elektrolisis dilakukan di bak yang terbuat dari beton bertulang dan kayu, di dalamnya dilapisi dengan lembaran timah atau plastik vinil. Elektrolitnya adalah larutan tembaga sulfat (CuSO 4) dan asam sulfat, dipanaskan hingga 60 ... 65 ° C. Anoda adalah pelat 1x1 m setebal 40 ... 50 mm, dicetak dari tembaga halus. Lembaran tipis (0,5 ... 0,7 mm) yang terbuat dari tembaga elektrolitik digunakan sebagai katoda.

Anoda dan katoda ditempatkan di bak secara bergantian; hingga 50 anoda ditempatkan dalam satu bak. Elektrolisis dilakukan pada tegangan 2 ... 3 V dan rapat arus 100 ... 150 A / m 2.

Ketika arus searah dilewatkan, anoda secara bertahap larut, tembaga masuk ke dalam larutan dalam bentuk kation Cu2+. Di katoda, kation Cu 2+ + 2e → Cu dilepaskan dan logam tembaga diendapkan.

Pelat anoda larut dalam 20 ... 30 hari. Katoda dibangun dalam waktu 10 ... 15 hari dengan massa 70 ... 140 kg, dan kemudian dikeluarkan dari bak dan diganti dengan yang baru.

Selama elektrolisis, hidrogen dilepaskan di katoda dan larut dalam tembaga, yang menyebabkan penggetasan logam. Selanjutnya, tembaga katoda dilebur kembali dalam tungku peleburan dan dituangkan ke dalam batangan untuk mendapatkan lembaran, kawat, dll. Ini menghilangkan hidrogen. Konsumsi listrik per 1 ton tembaga katoda adalah 200 ... 400 kWh. Tembaga elektrolit memiliki kemurnian 99,95%. Bagian dari kotoran mengendap di dasar bak dalam bentuk lumpur, dari mana emas, perak dan beberapa logam lainnya diekstraksi.

Tampilan