Контрольная работа по Материаловедение на тему Технология выплавки меди. Современные способы рафинирования меди. Технологию получения отливок в кокиль.

1 Опишите технологию выплавки меди.

Стадии.
Обогащение сырья.
Для производства меди с наилучшей эффективностью необходимо произвести обогащение добытой руды. Это производство предназначено для получения концентрата, в котором будет содержаться меди более 10%. Основным способом обогащения сульфидных медно-никелевых руд является флотация. Для повышения эффективности обогащения предварительно проводят операцию магнитной сепарации. Она способствует выделению пирротина в самостоятельный концентрат. Возможность проведения магнитной сепарации обусловлена относительно высокой магнитной восприимчивостью пирротина.
Обжиг.
Обжиг направлен на то, чтобы максимально снизить содержание серы. Рудную массу помещают в печь, где устанавливается температура 700-800оС. В результате термического воздействия содержание серы сокращается в два раза. Сера окисляется и испаряется, а часть примесей (железа и других металлов) переходит в легкошлакуемое состояние, которое облегчит в дальнейшем плавку. Этот этап можно опустить, если порода богатая и содержит после обогащения 25–35% меди, его используют только для бедных руд.
Плавка на штейн.
Технология плавки на штейн позволяет получить черновую медь. В ходе процесса плавки, сырье погружается в специальную печь, в которой температура поднимается до 1450оС. После расплавления массы она продувается сжатым кислородом в конвертерах. Они имеют горизонтальный вид, а дутье осуществляется через боковое отверстие. В результате продува сульфиды железа и серы окисляются и переводятся в шлак. Тепло в конвертере образуется за счет протекания раскаленной массы, он дополнительно не нагревается. Температура при этом составляет 1300оС. На выходе из конвертера получают черновой состав, который содержит до 0,04% железа и 0,1% серы, а также до 0,5% прочих металлов [1]. Такой черновой металл отливается в слитки массой до 1200 кг (анодная медь).

Современные способы рафинирования меди.

Огневое рафинирование.
Огневое (пирометаллургическое) рафинирование меди проводят в отражательных печах. В отличие от отражательных печей для получения штейна эти печи меньших размеров (ширина 5 м, длина 12 - 15 м, глубина ванны 0,9 м). Весь цикл огневого рафинирования состоит из операций: загрузки и расплавления, окисления примесей, удаления газов, раскисления меди и разливки; он занимает обычно 12-16 ч. Примеси в черновой меди окисляют воздухом, который вдувают через стальную трубку диаметром 20 - 40 мм, футерованную огнеупорами и погружаемую в расплавленную медь. Медь после огневого рафинирования подают на разливочные машины для отливки анодов, квадратных плит с ушками, имеющими толщину 40 - 50 мм, длину и ширину ~ 1 м. Указанные аноды направляют на электролитическое рафинирование. Анодная медь содержит 99,4 – 99,6 % меди, остальное примеси, в том числе золото, серебро, селен и теллур. В среднем в 1 т меди содержится 30 – 100 г золота и до 1000 г серебра. Такую медь обязательно подвергают рафинированию методом электролиза [1].
Электролитическое рафинирование.
Электролитическое рафинирование происходит в деревянных или железобетонных ваннах, футерованных изнутри кислотоупорными материалами. В раствор сернокислой меди опускают аноды и катоды, выполненные из тонких листов чистой меди. Растворение анодов (весом 200-320 кг) происходит в течение 20-30 дней. Медь осаждается на ка¬тодах, которые периодически (через каждые 5-12 суток) выгружают, а примеси переходят в осадок, скапливающийся на дне ванны (шлам). Расход электроэнергии составляет 720-1000 МДж на 1 т меди. Катоды переплавляют на слитки в индукционных ил и других электрических пе-чах. Оставшиеся в электролите шламы, содержащие благородные ме-таллы, обрабатывают с целью выделения последних.

Укажите марки выплавляемой меди, их свойства и области применения.

М0 - эта марка применяется для производства токопроводящих элементов и для добавления в сплавы, отличающиеся высокой чистотой.
М1 - из этой марки также производят токопроводящие элементы, прокат различного профиля, бронзы, детали для криогенной техники, электроды для сварки меди и чугуна, проволоку и прутки (применяемые для выполнения сварочных работ под слоем флюса и в среде инертных газов), расходные материалы для выполнения газовой сварки деталей из меди, не испытывающих значительных нагрузок при эксплуатации.
М2 - данная марка позволяет получать изделия, хорошо обрабатываемые давлением. Медь М2 также используют для деталей криогенной техники.
МЗ - детали из данной марки металла производят прокатным методом.
По составу медь подразделяют на бескислородную и раскисленную, условное обозначение – М0 и М1 соответственно. Бескислородная применяется при изготовлении деталей для электротехнической, электронной, электровакуумной промышленной продукции. О2 в бескислородных марках составляет не более 0,001%, а в раскисленных – 0,01%. После начальной буквы в маркировке меди и ее сплавов следуют цифры (от 0 до 3), условно обозначающие массовую долю основного металла в их составе. После цифр следуют прописные буквы, по которым можно определить, каким способом получили данную марку меди. Чем выше цифра, тем ниже содержание меди.



























2. Изложите технологию получения отливок в кокиль.

Литье в кокиль – это технологический процесс изготовления отливок путем заливания металлического расплава в многооборотные формы, выполненные из металла (сталь, чугун и пр.). Эту форму называют кокиль.
Перед началом литья в кокиль металлического расплава необходимо выполнить операции технологического процесса по подготовке его к работе. Эта работа выполняется в несколько этапов.
Поверхности кокиля и место стыков полуформ необходимо очистить от загрязнений, коррозии, масел.
Выполняют проверку подвижности перемещающихся деталей, точность их установки и надежность крепления на местах для этого предназначенных.
На этом этапе поверхности формы смазывают огнестойкими материалами. В этом качестве применяют специальные краски и смазки [2].
Технология:
• Рабочую полость кокиля предварительно нагревают до 150°-180°С.
• Кокиль покрывают слоем защитного покрытия (предохраняет от резкого нагрева и схватывания с отливкой).
• Заливают расплавленный металл.
• Охлаждают кокиль.
• Раскрывают кокиль и освобождают отливку.

Опишите устройство форм и применяемые для них огнеупорные материалы.

Литейные формы делятся на многократные и разовые (песочные). Многократные формы бывают металлические (изложницы и кокили), либо графитовые или керамические огнеупорные