Сплавы меди с цинком (латуни).
Практическое применение имеют медные сплавы с содержанием цинка до 45%, которые называются латунями. При комнатной температуре практически применяемые латуни либо состоят из одних альфа кристаллов, либо являются смесью альфа и бета кристаллов.
Цинк повышает прочность и пластичность сплава. Максимальной пластичностью обладает сплав с 30% содержанием цинка. Литейные свойства латуней определяются взаимным расположением линий ликвидус и солидус. Латунь легко поддается пластической деформации, поэтому из латуней изготавливают катаный полуфабрикат (листы, ленты, профили). Латуни маркируют буквой Л., за которой следует цифра, показывающая среднее содержание меди в сплаве. Так как цинк дешевле меди, то чем больше в латуни цинка, тем она дешевле.
Кроме простых латуней - сплавов только меди и цинка, применяют специальные латуни, в которых для придания тех или иных свойств дополнительно вводят различные элементы: свинец для улучшения обрабатываемости, олово для повышения сопротивления коррозии в морской воде, алюминий и никель для повышения механических свойств.
В зависимости от вида присутствующих минералов руды цветных металлов классифицируются на 4 типа:
1) сульфидные, в которых металлы присутствуют в форме сульфидов (медные, медно-никелевые и другие полиметаллические руды);
2) окисленные, в которых металлы находятся в форме кислородсодержащих соединений — оксидов, гидроксидов, карбонатов и т. д. (никелевые и медные руды);
|
|
|
3) смешанные, в которых металлы могут находиться как в сульфидной, так и в окисленной форме (медные руды);
4) самородные, содержащие металлы в свободном состоянии (медные руды). В самородном состоянии в природе встречаются также золото, серебро и платина.
Производставо цинка
В настоящее время половину производимого в мире цинка получают гидрометаллургическим способом, а половину — пирометаллургическим. Независимо от способа получения, производство цинка начинается с обогащения цинковых руд, так как они содержат небольшие количества цинка (обычно 1-3 %). При селективной флотации получают цинковые концентраты с 48-58 % Zn, 1-2 % Pb, <2 % Cu, 5-10 % Fe и около 30 % S и одновременно пиритные, медные и свинцовые концентраты.
Первая стадия переработки концентратов - обжиг. На всех современных заводах обжиг ведут в кипящем слое или во взвешенном состоянии. В результате получают газы, содержащие 4-6 % SO2, которые поступают на производство серной кислоты.
При пирометаллургическом производстве обжиг совмещают с агло-мерацией, добиваясь, чтобы шихта для последующей дистилляции была кусковой и газопроницаемой. Дистилляцию ведут в ретортах нагревом до 1250-1300 °С смеси обожженного концентрата с коксом. Цинк при этом восстанавливается и испаряется. Пары цинка в смеси с оксидом углерода направляются в конденсатор, в котором при температуре 450-500 °С образуется жидкий цинк.
|
|
|
Цинк полученный дистилляционным способом, содержит от 1 до 3 % примесей, и его подвергают рафинированию сначала ликвацией (от свинца и железа), затем ректификацией (от свинца, кадмия, меди, мышьяка и других примесей). После ректификации металл содержит 99 995 % Zn.
Предварительно очищенный и подвергнутый 26-кратной зонной плавке в токе азота металл содержит 99,999995 % Zn.
В соответствии с ГОСТ 3640—79 цинк поставляют в виде чушек и блоков. Химический состав-см. табл. с. 123. Цинк марки ЦВОО изготовляют в виде чушек массой 5 и 10 кг, цинк марок ЦВО, ЩН, ЦВ, ЦОА, ЦО, Ц1, Ц2, ЦЗ —в виде чушек массой 19—25 кг или в виде блоков массой до 1 т.
Кроме компактного цинка, выпускается цинковый порошок, который изготовляется ректификацией или распылением жидкого металла. Его используют в химической или металлургической промышленности, а также для производства химических источников тока. Маркируются порошки так же, как и компактный цинк, но впереди ставится буква «П», например ПЦВ, ПЦО и т. д. Порошок упаковывают в герметичные металлические барабаны; масса нетто порошка в барабане 30, 40, 50 кг, Хранить порошок следует в сухих закрытых помещениях.
|
|
|
Никелевые руды
Основным сырьем для получения никеля являются окисленные никелевые и сульфидные медно-никелевые руды. В небольших количествах за рубежом его получают из мышьяковистых руд.
В России доля никеля, получаемого из сульфидных медно-никелевых руд, по сравнению с окисленными никелевыми рудами непрерывно возрастает. За рубежом наблюдается обратная тенденция.
Окисленные (силикатные) никелевые руды являются рудами вторичного происхождения. Они образовались в результате выветривания главным образом змеевиков и состоят из простых и сложных гидратированных силикатов магния и железа и алюмосиликатов, содержащих никель.
Окисленные никелевые руды содержат незначительное количество никеля — от десятых долей до 1,5—3%. Только в некоторых рудах содержится до 5% и более никеля. В основном эти руды состоят из пустой породы. В рудах обязательно содержится кобальт. Отношение никеля к кобальту в них составляет (25—40): 1. В значительных количествах (до 0,02%) в рудах может присутствовать медь, практически во всех случаях руды содержат хром (до 1—2% и более).
|
|
|
По внешнему виду окисленные никелевые руды похожи на глину. Для них характерны пористое, рыхлое строение, малая механическая прочность кусков, высокая гигроскопичность, рассеянность никеля почти по всем минералам и тесное прорастание одних минералов в другие. Такое физико-химическое состояние окисленных никелевых руд делает невозможным механическое вскрытие индивидуальных минералов, содержащих никель, и следовательно, их отделение от пустой породы при обогащении традиционными методами.
Среди возможных путей обогащения окисленных никелевых руд следует назвать метод, сочетающий их предварительное пирометаллургическое сульфидирование в трубчатых вращающихся печах с последующим флотационным выделением образовавшихся сульфидов из измельченного спека. Такой способ прошел проверку в производственных условиях и показал положительные результаты. Однако промышленного применения он не нашел.
Из-за отсутствия рациональных методов обогащения окисленные никелевые руды в настоящее время поступают непосредственно в металлургическую переработку.
В Советском Союзе промышленные месторождения окисленных никелевых руд расположены на Урале, в Казахстане и на Украине, а за рубежом — в Новой Каледонии, на Кубе, в США, Бразилии и Греции.
Сульфидные медно-никелевые руды частично уже были рассмотрены в предыдущем разделе. В сульфидных рудах никель присутствует главным образом в виде пентландита, представляющего собой изоморфную смесь сульфидов никеля и железа переменного соотношения, и частично в форме твердого раствора в пирротине. Значительно реже в природе встречается чистый никелевый сульфид — миллерит NiS. Из других природных сульфидов можно отметить очень редкие минералы — полидимит и природный ферроникель.
Основным спутником никеля в сульфидных рудах является медь, содержащаяся главным образом в халькопирите, кубаните и талнахите. С учетом высокого содержания меди в этих рудах их и называют медно-никелевыми. Кроме никеля и меди, в медно-никелевых рудах обязательно присутствуют кобальт (до 3% от содержания никеля), а также металлы платиновой группы (платина, палладий, родий, рутений, осмий и иридий), золото, серебро, селен и теллур. Таким образом, сульфидные медно-никелевые руды являются полиметаллическим сырьем очень сложного химического состава. При их металлургической переработке извлекают 14 (включая серу) ценных компонентов.
По структуре медно-никелевые руды могут быть сплошными, жильными и вкрапленными. Чаще встречаются два последних типа руд. В зависимости от глубины залегания рудных тел их добывают как открытым, так и подземным способом.
В отличие от окисленных никелевых руд сульфидные медно-никелевые руды характеризуются высокой механической прочностью, негигроскопичны. Основную часть медно-никелевых руд подвергают предварительному обогащению.
В России месторождения сульфидных медно-никелевых руд находятся в северных районах страны — на Таймырском и Кольском полуостровах. За рубежом запасы медно-никелевых руд сосредоточены в Канаде и Австралии.
Основным способом обогащения сульфидных медно-никелевых руд является флотация. Иногда флотационному обогащению предшествует магнитная сепарация, направленная на выделение пирротина в самостоятельный концентрат. Возможность проведения магнитной сепарации обусловлена относительно высокой магнитной восприимчивостью пирротина. Получение пирротинового концентрата, содержащего до 1,5% никеля, не всегда оправдано, так как возникает необходимость в организации его специальной переработки с целью извлечения никеля, серы и платиноидов.
Флотационное обогащение может быть коллективным или селективным. При коллективной флотации ставится задача отделить пустую породу и получить обогащенный продукт — медно-никелевый концентрат. Селективная флотация позволяет не только освободиться от пустой породы, но и выделить большую часть никеля и меди в самостоятельные концентраты. Полного разделения меди и никеля при селективной флотации провести не удается, и второй продукт селекции по существу является медно-никелевым концентратом, отличающимся от руды значительно более высоким отношением Ni/Си. На практике такой концентрат обычно называют просто никелевым.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!