Получение алюминия

Алан-э-Дейл       30.03.2022 г.

Среднеуральский завод: характеристика.

Как упоминалось выше, Среднеуральский медный завод (СУМЗ) — один из главных центров выплавки меди в нашей стране. Располагается этот завод в городе Ревда, что в Свердловской области. СУМЗ относится к Уральской горно-металлургической компании, а также является членом промышленной палаты области.

Месторождения и добыча меди

Но прежде чем вы начнете добычу, субстрат нужно будет изучить более внимательно. С дальнейшими буровыми и звуковыми волнами, лучшие производственные площадки должны быть исследованы к следующему году. По словам фон дер Линдена, в строительстве шахты будет инвестировано 700 миллионов евро. Операционная компания надеется продвигать медь на сумму не менее 300 миллионов евро в год в течение 20 лет. Из черного щебня возникают блестящие металлические пластины. Медные листы с обеденным столом, каждый весом более 100 килограммов, в конечном итоге продаются в промышленность. Это гораздо более распространено в ювелирной обработке, чем медь. Часто вы думаете о магнитных браслетах из меди, которые должны иметь лечебный эффект. Однако многим известно, что медь также используется в качестве материала.

На СУМЗ медь выплавляют из первичного сырья, которое берется с Дегтярского месторождения.

Среднеуральский медеплавильный завод имеет большой цех по выплавке меди, фабрику по обогащению, а также цехи ксантогенатов и серной кислоты. Также завод имеет ряд вспомогательных предприятий, которые занимаются обслуживанием нужд медеплавильного предприятия.

Когда люди начали выигрывать медь?

Но в настоящее время медь выведена из затопления и используется в основном из-за ее красивого цвета для ювелирных изделий. Какие свойства делают материал подходящим сырьем для ювелирных изделий? История меди длительная, потому что с медью очень легко работать, людям очень нравится делать объекты из этого материала на ранней стадии. В дополнение к золоту, серебру и олову медь был первым металлом, который люди узнали и оценили. Медь находит дату еще тысячу лет назад. Это даже упоминалось как Медный век, когда меди использовались и обрабатывались чрезмерно. СУМЗ вырабатывает порядка ста тонн черновой меди ежегодно. Медные концентраты на этом заводе обрабатываются путем обжигания в печах «кипящего слоя», также применяется метод конвертирования и отражательной плавки огарка.

Продукция Серднеуральского завода поставляется на все крупные российские предприятия, работающие в металлургической, горно-обогатительной, химической отраслях и расположенные в разных регионах страны, а также за рубежом.

Почти все в то время состояло из меди. В то время были найдены твердыни медной добычи в Иордании и бывшей Римской империи, где ежегодно производилось до 000 тонн меди. Медь — это так называемый полудрагоценный металл, поэтому он не имеет ценности драгоценных металлов золота и серебра. Тем не менее, медь обладает очень хорошими свойствами, которые никоим образом не уступают серебрам и золотом. Поскольку медь всегда производилась в массовом производстве, ее репутация, конечно, не так хороша, как драгоценные металлы, которые нельзя выиграть так легко и в суровых количествах.

Ход работ

Стыковку отрезков труб с помощью фитингов выполняют в следующей последовательности:

  • отрезать секции труб необходимого размера;
  • если водопровод собирается из медных труб с ПВХ — изоляцией, то на концах изделий этот слой следует снять;
  • линию среза зачистить с помощью напильника от заусениц;
  • снять фаску;
  • надеть на подготовленную деталь поочерёдно накидную гайку и обжимное кольцо;
  • состыковать фитинг с гайкой и затянуть резьбу сначала рукой, а затем с помощью ключа;
  • в местах, где выполняется установка переходного фитинга с медной трубы на стальную, герметичность стыков обеспечивают применением ФУМ — ленты.

При соединении труб пайкой своими руками нужно соблюдать меры предосторожности, описанные выше, и обладать определёнными навыками. Процесс подготовки и сама пайка включает в себя следующие действия:

  • резка необходимых отрезков труб с помощью трубореза или ножовки по металлу;
  • удаление на их концах теплоизоляционного слоя (если имеется) и образовавшихся заусениц;
  • удаление в зоне пайки оксидной пленки мелкой абразивной шкуркой;
  • ошкуривание фитинга;
  • промазка флюсом наружной поверхности деталей;
  • вставка конца трубы в фитинг таким образом, чтобы между деталями оставался зазор не более 0,4 мм;
  • прогрев зоны контакта элементов газовой горелки(на фото ниже);
  • вставка припоя в зазор между фитингом и концом медной трубы;
  • пайка шва;
  • промывка системы от частичек флюса.

Процесс пайки медного трубного проката можно посмотреть на видео:

Значение меди в мире

Особенности меди

Медь была одним из первых металлов, которые узнала и стала использовать человеческая цивилизация. Производство ее человек изобрел раньше, чем железо.

Медь – второй после алюминия наиболее потребляемый мировой экономикой цветной металл.

Название свое это металл получил от имени острова Кипр.

Из чего она состоит? В ее структуре множество кристаллов: никель, цинк, молибден, золото, кальций, серебро, свинец, железо, кобальт и многие другие.

А высокая электропроводность сделала ее особенно ценным электротехническим материалом, из которого изготавливают обмотки трансформаторов и генераторов, провода линий электропередачи, внутреннюю электропроводку.

Справка. Ранее на электропровод тратилось до половины всей произведенной в мире меди, то сегодня этим целям служит  более доступный алюминий. А сама медь становится наиболее дефицитным цветным металлом.

Широко используются и сплавы меди – с цинком (латунь), с оловом или алюминием (бронза) и др.

Добыча

Медные руды добываются в 50 странах.

Таб. 1. Крупнейшие производители в мире по итогам 2014-2015 гг.

Страна

2014

2015

тысяч тонн

место

тысяч тонн

место

Весь мир

22 000

19021

Чили

5 750

1

5 764

1

КНР

1 694

2

1 659

2

Перу

1 339

3

1 654

3

США

1 391

4

1 408

4

Австралия

969

5

960

5

ДР Конго

915

7

918

6

Россия

740

6

741

7

Замбия

693

8

705

8

Канада

694

9

690

9

Индонезия

379

587

10

Основные производственные мощности медедобывающих предприятий сосредоточены в Южной Америке. Именно здесь добывается 41,2% мировых объемов медной руды, 19,8% приходится на долю азиатских стран.

Иначе выглядит ситуация в производстве рафинированной меди:

Таб. 2. Сравнительная характеристика объемов добычи рафинированной меди по регионам планеты, тыс. тонн

Медная руда

Рафинированная медь

Весь мир

19021

22211

Северная Америка

2656

1883

Южная Америка

7841

3307

Европа

1864

3764

Азия

3759

11382

Африка

1893

1388

Океания

1008

487

Производство рафинированной меди по итогам за 2015 год сосредоточено в азиатском регионе (51,2%). На долю Южной Америки, лидера добычи медной руды, приходится 14,9%. Здесь он уступает даже Европе.

Рис. 1. Распределение вклада континентов

Почти 80% всей меди было произведено из первичного сырья, оставшиеся 20% выпущены из медного лома. В мировом производстве меди сохраняется высокая консолидация – треть ее (34,8%) в 2015 г приходилось на пятерку крупнейших производителей, в которую входят:

  • Codelco (Чили).
  • Freeport-McMoRan (США).
  • Glencore (Швейцария).
  • BHP Billiton (Австралия).
  • Southern Copper (Мексика).

Справочно. Компания Wood Mackenzie (Brook Hunt) в 2014 году опубликовала прогноз производства меди в мире на период до 2025 года.

Wood Mackenzie — глобальная группа исследований в области энергетики, химических веществ, возобновляемых источников энергии, металлов и горнодобывающей промышленности, имеющая международную репутацию для предоставления всеобъемлющих данных, письменного анализа и консультаций. В 2015 году компания была приобретена американской аналитической компанией и аналитической компанией Verisk Analytics (en.wikipedia.org).

Таб. 3. Прогнозные данные на 2014-2025 год

Год

Тысяч тонн

Год

Тысяч тонн

2014

24 305

2020

25 928

2015

25 830

2021

25 643

2016

26 449

2022

25 553

2017

26 580

2023

25 317

2018

26 517

2024

24 945

2019

26 115

2025

24 713

По данным компании, мировая добыча в 2016 году составила 19,9 млн тонн, а ее производство достигло 22,5 млн.

Запасы

По данным за 2014 год, территории Северной и Южной Америки владели почти 60% всех мировых запасов, больше половины которых зафиксированы в Чили. А в масштабах планеты на долю этой страны приходится 34% залежей этого цветного металла.

На долю РФ приходилось 5% разведанных запасов меди в мире (после Чили, США, Перу и Австралии это 5-е место).

По оценкам геологов, порядка 5 млрд тонн запасов медной руды находится на дне океанов.

Мировой рынок меди

Поэтому и предприятия по производству меди также сконцентрированы в этом регионе, хотя в своей деятельности они используют и завезенные казахстанские руды.

Имеет эта отрасль и свой сырьевой резерв в виде медистых песчаников, которые находятся в Восточной Сибири.

Чернову медь на Урале изготавливают такие предприятии, как Среднеуральский, Кировоградский, Красноуральский («Святогор»), Медногорский и Карабашский заводы. Рафинированием меди занимаются Верхнепыменский и Кыштымский заводы.

Всего на Урале работает 11 медных предприятий, которые производят 43 процента всей меди в России.

Предприятия Урала характеризуются и утилизацией отходов. Так, заводы в таких городах как Ревда, Кировоград и Красноуральск используют образующиеся в ходе производства сернистые газы для изготовления серной кислоты, которая в дальнейшем служит для производства удобрений.

Крупные центры медного производства находятся, не только на Урале, но и в других районах страны. В таблице показано, где расположены сырьевые и отраслевые центры.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Работая с этим металлом и смесями на его основе, важно знать свойства алюминиевых сплавов. От этого будет зависеть область применения материала и его характеристики

Классификация алюминиевых сплавов приведена выше. Ниже будут описаны самые популярные виды сплавов и их свойства.

Алюминиево-магниевые сплавы

Сплавы алюминия с магнием обладают высоким показателем прочности и хорошо поддаются сварке. Дополнительного компонента в состав не добавляют более 6%. В противном случае ухудшается устойчивость материала к коррозийным процессам. Чтобы дополнительно увеличить показатель прочности без ущерба защите от коррозии, алюминиевые сплавы разбавляются марганцем, ванадием, хромом или кремнием. От каждого процента магния, добавленного в состав, показатель прочности изменяется на 30 Мпа.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Чтобы увеличить показатель коррозийной устойчивости, алюминиевый сплав разбавляется марганцем. Этот компонент дополнительно увеличивает прочность изделия и показатель свариваемости. Компоненты, которые могут добавляться в такие составы — железо и кремний.

Сплавы с алюминием, медью и кремнием

Второе название этого материала — алькусин. Марки алюминия с добавлением меди и кремния идут на производство деталей для промышленного оборудования. Благодаря высоким техническим характеристикам они выдерживают постоянные нагрузки.

Алюминиево-медные сплавы

Смеси меди с алюминием по техническим характеристикам можно сравнить с низкоуглеродистыми сталями. Главный минус этого материала — подверженность к развитию коррозийных процессов. На детали наносится защитное покрытие, которое сохраняет их от воздействия факторов окружающей среды. Состав алюминия и меди улучшают с помощью легирующий добавок. Ими является марганец, железо, магний и кремний.

Алюминиево-медные сплавы

Алюминиево-кремниевые сплавы

Называются такие смеси силумином. Дополнительно эти сплавы улучшаются с помощью натрия и лития. Чаще всего, силумин используется для изготовления декоративных изделий.

Сплавы с алюминием, цинком и магнием

Сплавы на основе алюминия, в которые добавляется магний и цинк, легко обрабатываются и имеют высокий показатель прочности. Увеличить характеристики материала можно проведя термическую обработку. Недостаток смеси трёх металлов — низкая коррозийная устойчивость. Исправить этот недостаток можно с помощью легирующей медной примеси.

Авиаль

В состав этих сплавов входит алюминий, магний и кремний. Отличительные особенности — высокий показатель пластичности, хорошая устойчивость к коррозийным процессам.

Производство

Производство сплавов на основе никеля зависит от исходного сырья. Так, для работы с магнезиальными рудами используют электроплавку. Вызвано это в первую очередь тем, что указанная руда является тугоплавкой. Также часто в производстве применяют гидро-металлургический метод. При этом стадии производства никеля включают воздействие на сырье различными щелочами и кислотами. Потребление металла растет с каждым годом и никель не является исключением.

Сегодня производство сплавов на основе никеля невозможно представить без метода переплава с продувкой кислородом. Этот метод обеспечивает оптимальное растворение легирующих элементов, содержащихся в шихте. Следует учесть, что в дуговых печах при плавке без окисления происходит науглероживание металла электродами, что требует, минимального исходного содержания углерода. Такое производство ограничивает использование высоколегированных отходов и вынуждает включать в состав шихты малоуглеродистое и очищенное от примесей фосфора и серы сырьё, что повышает себестоимость конечного продукта. Многие сплавы на никелевой основе называют «супер-сплавами», поскольку их превосходные свойства очень высоко ценятся в аэрокосмической отрасли, а также широко используются в качестве элементов силовых установок.

Выплавка медного штейна

Медный штейн, состоящий в основном из сульфидов меди и железа (Cu2
S+FeS=80-90%) и других сульфидов, а также окислов железа, кремния, алюминия и кальция, выплавляют в печах различного типа.

Комплексные руды, содержащие золото, серебро, селен и теллур, целесообразно обогащать так, чтобы в концентрат была переведена не только медь, но и эти металлы. Концентрат переплавляют в штейн в отражательных или электрических печах.

Сернистые, чисто медные руды целесообразно перерабатывать в шахтных печах.

При высоком содержании серы в рудах целесообразно применять так называемый процесс медно-серной плавки в шахтной печи с улавливанием газов и извлечением из них элементарной серы.

В печь загружают медную руду, известняк, кокс и оборотные продукты. Загрузку ведут отдельными порциями сырых материалов и кокса.

В верхних горизонтах шахты создается восстановительная среда, а в нижней части печи – окислительная. Нижние слои шихты плавятся, и она постепенно опускается вниз навстречу потоку горячих газов. Температура у фурм достигается 1500
С на верху печи она равна примерно 450
С.

Столь высокая температура отходящих газов необходима для того, чтобы обеспечить возможность из очистки от пыли до начала конденсации паров серы.

В нижней части печи, главным образом у фурм, протекают следующие основные процессы:

а) Сжигание углерода кокса

C + O2
= CO2

б) Сжигание серы сернистого железа

2FeS + 3O2
= 2 FeO + 2SO2

в) Образование силиката железа

2 FeO + SiO2
= (FeO)2
× SiO2

Газы, содержащие CO2
, SO2
, избыток кислорода и азот, проходят вверх через столб шихты. На этом пути газов происходит теплообмен между шихтой и ними, а также взаимодействие CO2
с углеродом шихты. При высоких температурах CO2
и SO2
восстанавливаются углеродом кокса и при этом образуется окись углерода, сероуглерод и сероокись углерода:

CO2
+ C = 2CO

2SO2
+ 5C = 4CO + CS2

SO2
+ 2C = COS + CO

В верхних горизонтах печи пирит разлагается по реакции:

FeS2
= Fe + S2

При температуре около 1000
С плавятся наиболее легкоплавкие эвтектики из FeS и Cu2
S, в результате чего образуется пористая масса.

В порах этой массы расплавленный поток сульфидов встречается с восходящим потоком горячих газов и при этом протекают химические реакции, важнейшие из которых указаны ниже:

а) образование сульфида меди из закиси меди

2Cu2
O + 2FeS + SiO2
= (FeO)2
× SiO2
+ 2Cu2
S;

б) образование силикатов из окислов железа

3Fe2
O3
+ FeS + 3,5SiO2
= 3,5(2FeO × SiO2
) + SO2
;

3Fe3
O4
+ FeS + 5SiO2
= 5(2FeO × SiO2
) + SO2
;

в) разложение CaCO3
и образование силиката извести

CaCO3
+ SiO2
= CaO × SiO2
+ CO2
;

г) восстановление сернистого газа до элементарной серы

SO2
+ C = CO2
+ ½ S2

В результате плавки получаются штейн, содержащий 8-15% Cu, шлак состоящий в основном из силикатов железа и извести, колошниковый газ, содержащий S2
, COS, H2
S, и CO2
. Из газа сначала осажают пыль, затем из него извлекают серу (до 80% S)

Чтобы повысить содержание меди в штейне, его подвергают сократительной плавке. Плавку осуществляют в таких же шахтных печах. Штейн загружают кусками размером 30-100 мм вместе с кварцевым флюсом, известняком и коксом. Расход кокса составляет 7-8% от массы шихты. В результате получают обогащенный медью штейн (25-40% Cu) и шлак (0,4-0,8% Cu).

Температура плавления переплавки концентратов, как уже упоминалось, применяют отражательные и электрические печи. Иногда обжиговые печи располагают непосредственно над площадкой отражательных печей с тем, чтобы не охлаждать обожженные концентраты и использовать их тепло.

По мере нагревания шихты в печи протекают следующие реакции восстановления окиси меди и высших оксидов железа:

6CuO + FeS = 3Cu2
O + SO2
+ FeO;

FeS + 3Fe3
O4
+ 5SiO2
= 5(2FeO × SiO2
) + SO2

В результате реакции образующейся закиси меди Cu2
O с FeS получается Cu2
S:

Cu2
O + FeS = Cu2
S + FeO

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют первичный штейн, а расплавленные силикаты железа, стекая по поверхности откосов, растворяют другие оксиды и образуют шлак.

Благородные металлы (золото и серебро) плохо растворяются в шлаке и практически почти полностью переходят в штейн.

Штейн отражательной плавки на 80-90% (по массе) состоит из сульфидов меди и железа. Штейн содержит, %: 15-55 меди; 15-50 железа; 20-30 серы; 0,5-1,5 SiO2
; 0,5-3,0 Al2
O3
; 0.5-2.0 (CaO + MgO); около 2% Zn и небольшое количество золота и серебра. Шлак состоит в основном из SiO2
, FeO, CaO, Al2
O3
и содержит 0,1-0,5 % меди. Извлечение меди и благородных металлов в штейн достигает 96-99 %.

Производство медных концентратов

В России добычу и обогащение медных руд
осуществляют 13 горно-обогатительных и
горнодобывающих предприятий. Основное
количество меди (70—75%) добывается на
месторождениях медно-никелевых руд
предприятиями РАО «Норильский никель». Вторыми
по объемам добычи меди (25—27%) являются
колчеданные медные и медно-цинковые руды,
месторождения которых разрабатываются на Урале
(Оренбургская, Свердловская, Челябинская области
и Республика Башкортостан) и Северном Кавказе
(Карачаево-Черкесия). Длительная и интенсивная
разработка медных месторождений Урала привела к
истощению минерально-сырьевой базы действующих
предприятий.
Переработка руд и производство меди в
концентратах осуществляется на 10 обогатительных
фабриках медной промышленности, трех фабриках
никелевой промышленности, а также на фабриках
молибденовой, вольфрамовой и оловянной
промышленности (по одному предприятию).
Медеплавильные и рафинировочные предприятия
столкнулись с проблемой нехватки отечественного
сырья. Частично эту проблему они решили за счет
переработки сырья, поставляемого из зарубежных
стран по толлинговым** контрактам. Так,
Медногорский медно-серный комбинат практически
всю черновую медь производит из импортного
сырья. Импортными считаются и концентраты,
произведенные на предприятиях, имеющих давние
производственные связи с российской медной
промышленностью: в казахстанских Жезказгане,
Балхаше, Глубоком и в монгольском Эрдэнэте.
В 2000 г. производство меди в России было
обеспечено собственными медными концентратами
только на 69%, остальное завозилось из-за рубежа.

** Толлинг (от английского tolling — обложение
пошлиной, данью) — передача заказчиком сырья,
комплектующих из одного государства
компании-изготовителю в другом государстве с
целью их переработки в готовую продукцию. Затем
готовый продукт возвращается обратно и при этом,
как правило, освобождается от таможенных пошлин.
Продукция, находящаяся в толлинговом обороте,
выходит из-под налогообложения, что невыгодно
стране, принимающей толлинг, но зачастую выгодно
предприятию-изготовителю. Толлинговые схемы в
современной российской экономике привели к
резкому сокращению выплат от иностранных
компаний в федеральный бюджет, но способствуют
сохранению квалификации специалистов в трудные
времена падения производства.

Характеристики материала

Медная труба для воды является разновидностью металлопроката из меди, представляющая собой полую заготовку длинной формы с круглым поперечным сечением и равномерной толщиной стенки. Выпускается в прутках длиной от 1 м до 6 м или бухтах по 15, 25 и 50 м. Диаметр изделий варьируется в пределах 6—267 мм, толщина стенки от 0,5 мм до 3 мм.

Несмотря на то, что медный трубный прокат обладает более тонкой стенкой, чем стальной, его внутренний диаметр имеет больший размер, поэтому он способен выдерживать такое же рабочее давление среды, что и стальная продукция с аналогичным наружным диаметром.

Технические характеристики медных труб зависят от свойств марки меди. Обычно при производстве используется чистая медь или её сплавы, в состав которых добавляется небольшое количество легирующих компонентов (М1р, М1ф).

Вид и количество примесей в сплавах оказывает существенное влияние на механические, технологические, механические и эксплуатационные характеристики труб. Добавление цинка, олова, железа и свинца повышают прочность, упругость и податливость к обработке материала, подкисление фосфором — увеличивает коррозионностойкость данного металла.

Для повышения механической стойкости и антифрикционных свойств используют алюминий и бериллий. Для устранения негативного воздействия нежелательных примесей в состав сплава вводят марганец.

2 Особенности технологии непрерывного литья и прокатки

Производство медной проволоки, как было сказано, осуществляется из катодов по ГОСТ 546–2001 – МОК и МООК, а также из меди электротехнического назначения (ГОСТ 859) МО, МОО, МОБ и МООБ. В нашей стране такое сырье выпускается далее указанными предприятиями:

  • УГМК – Уральский горно-металлургический комбинат – на нем, кстати, производится и непосредственно медная катанка;
  • Норильский ГМК – самый крупный комбинат, производящий за год порядка полумиллиона тонн медных катодов;
  • Новгородский и Кыштымский заводы, входящие в структуру Русской медной компании.

Более 60 процентов катодов, которые изготавливаются этими комбинатами, идут на производство медной проволоки для предприятий электротехнической отрасли. Примечательно, что катоды отечественных компаний сертифицируются по международным стандартам. Это дает возможность реализовывать их на международном рынке цветных металлов по конкурентным ценам.

На некоторых линиях НЛП, о которых мы говорим, применяются специальные газовые печи шахтной конструкции (некоторые особенности этих агрегатов хорошо видны на фото). Их достоинство заключается в том, что при выплавке медного сырья к основным материалам («чистым») допускается добавлять до трети отходов изделий кабельной промышленности. Подобная возможность снижает (и весьма существенно) себестоимость готовой продукции.

Качество изготовленной на непрерывных линиях катанки из меди определяется качеством катодов. И готовая продукция, и сырье должно иметь, согласно ГОСТ Р 53803, очень высокие характеристики по той причине, что часть изделий и материалов реализуется за границу. Поэтому, кстати сказать, указанный ГОСТ, принятый в 2010 году, по своим положениям полностью аналогичен строгим стандартам мирового рынка (DIN, ASTM, BS).

При производстве медной проволоки других классов могут использоваться смеси МОК, МООК с М1К (до 25 %). Из подобного сырья получается катанка с относительным удлинением более 30 %. А для изделий класса А данный показатель должен составлять 35 и более процентов. Отдельно отметим, что проволока сечением 8 мм (ее вы видите на фото) обязана не иметь изъянов литья и не разрушаться при проведении специальной проверки, предполагающей ее десятикратное скручивание и раскручивание.

Применение меди

Медь — первый металл, который люди научились обрабатывать и стали использовать под свои нужды, и это нашло отражение в истории: следующим после каменного века этапом развития человечества является медный век (IV-III тысячелетие до н.э.).

Сегодня медь имеет очень широкое применение и занимает второе место после алюминия в списке востребованных цветных металлов:

  • в электротехнике (благодаря низкому удельному сопротивлению),
  • в трубном производстве (благодаря высокой прочности и пригодности для обработки);
  • в радиаторах и других теплообменниках (благодаря высокой теплопроводности),
  • медь используется для получения популярных сплавов — бронзы и латуни,
  • в качестве катализатора полимеризации ацетилена.
Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.