Պղնձի հանքաքարի հատկությունները. Արդյունաբերության և շինարարության տարբեր ոլորտներում պղնձի օգտագործման առանձնահատկությունները. Երկաթի քիմիական հատկությունները

• Նշում - Cu (պղինձ);
• Ժամանակաշրջան - IV;
• Խումբ - 11 (Ib);
• Ատոմային զանգված - 63,546;
• Ատոմային համարը - 29;
• Ատոմի շառավիղ = 128 pm;
• Կովալենտ շառավիղ = 117 pm;
• Էլեկտրոնների բաշխում - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1;
• t հալման = 1083.4°C;
• եռման կետ = 2567 ° C;
• Էլեկտրոնեգատիվություն (ըստ Պաուլինգի / ըստ Ալպրեդի և Ռոխովի) = 1.90 / 1.75;
• Օքսիդացման վիճակը՝ +3, +2, +1, 0;
• Խտություն (n.a.) \u003d 8,92 գ / սմ 3;
• Մոլային ծավալը = 7,1 սմ 3 / մոլ:

Պղինձը (cuprum, ստացել է իր անունը ի պատիվ Կիպրոս կղզու, որտեղ հայտնաբերվել է պղնձի մեծ հանքավայր) առաջին մետաղներից մեկն է, որը մարդը տիրապետում է. IV-III հազարամյակներ մ.թ.ա. ե.

Պղնձի և անագի (բրոնզ) համաձուլվածքը ստացվել է Մերձավոր Արևելքում մ.թ.ա. 3000 թվականին։ ե. Բրոնզը նախընտրելի էր պղնձից, քանի որ այն ավելի ամուր էր և ավելի հեշտ էր դարբնելու համար:

Բրինձ. Պղնձի ատոմի կառուցվածքը.

Պղնձի ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 է (տես Ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքը)։ Պղնձի մեջ արտաքին s մակարդակից մեկ զույգ էլեկտրոն «ցատկում» է մինչև արտաքին ուղեծրի d ենթամակարդակը, ինչը կապված է ամբողջությամբ լցված d մակարդակի բարձր կայունության հետ։ Պղնձի ավարտված կայուն d-ենթամակարդակը որոշում է նրա հարաբերական քիմիական իներտությունը (պղինձը չի փոխազդում ջրածնի, ազոտի, ածխածնի, սիլիցիումի հետ): Պղնձը միացություններում կարող է դրսևորել օքսիդացման աստիճաններ +3, +2, +1 (ամենակայունները +1 և +2 են):

Բրինձ. Պղնձի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա:

Պղնձի ֆիզիկական հատկությունները.

• մետաղական, կարմիր-վարդագույն;
• ունի բարձր ճկունություն և ճկունություն;
• լավ էլեկտրական հաղորդունակություն;
• ցածր էլեկտրական դիմադրություն:

Պղնձի քիմիական հատկությունները

• երբ տաքանում է, այն արձագանքում է թթվածնի հետ.
  O 2 + 2Cu = 2CuO;
• երկար ժամանակ օդի ազդեցության տակ այն արձագանքում է թթվածնի հետ նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում.
  O 2 + 2Cu + CO 2 + H 2 O \u003d Cu (OH) 2 CuCO 3;
• արձագանքում է ազոտային և խտացված ծծմբաթթվի հետ.
  Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
• պղինձը չի փոխազդում ջրի, ալկալային լուծույթների, աղաթթվի և նոսր ծծմբաթթվի հետ։

Պղնձի միացություններ

Պղնձի օքսիդ CuO(II):

• կարմիր-շագանակագույն պինդ, ջրում չլուծվող, հիմնական հատկություններ ցույց տվող;
• վերականգնող նյութերի առկայության դեպքում տաքացնելիս ազատ պղինձ է ստացվում.
  CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O;
• պղնձի օքսիդը ստացվում է թթվածնի հետ պղնձի փոխազդեցությամբ կամ պղնձի (II) հիդրօքսիդի տարրալուծմամբ.
  O 2 + 2Cu = 2CuO; Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O:

Պղնձի հիդրօքսիդ Cu (OH 2) (II):

• կապույտ բյուրեղային կամ ամորֆ նյութ, ջրի մեջ չլուծվող;
• տաքանալիս քայքայվում է ջրի և պղնձի օքսիդի;
• փոխազդում է թթուների հետ՝ առաջացնելով համապատասխան աղեր.
  Cu(OH 2) + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
• փոխազդում է ալկալային լուծույթների հետ՝ ձևավորելով կուպրատներ՝ վառ կապույտ բարդ միացություններ.
  Cu (OH 2) + 2KOH \u003d K 2:

Պղնձի միացությունների համար տես Պղնձի օքսիդներ։

Պղնձի ձեռքբերում և օգտագործում

• պիրոմետալուրգիական մեթոդով պղինձը ստացվում է սուլֆիդային հանքաքարերից բարձր ջերմաստիճաններում.
  CuFeS 2 + O 2 + SiO 2 → Cu + FeSiO 3 + SO 2;
• պղնձի օքսիդը վերածվում է մետաղական պղնձի ջրածնի, ածխածնի օքսիդի, ակտիվ մետաղների.
  Cu 2 O + H 2 \u003d 2Cu + H 2 O;
  Cu 2 O + CO \u003d 2Cu + CO 2;
  Cu 2 O + Mg \u003d 2Cu + MgO:

Պղնձի օգտագործումը պայմանավորված է նրա բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությամբ, ինչպես նաև ճկունությամբ.

• էլեկտրական լարերի և մալուխների արտադրություն;
• ջերմափոխանակման սարքավորումներում;
• մետալուրգիայում համաձուլվածքներ ստանալու համար՝ բրոնզ, արույր, կպրոնիկել;
• ռադիոէլեկտրոնիկայի մեջ։

Պղինձը առաջին խմբի կողային ենթախմբի տարր է՝ Դ. Ի. Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի չորրորդ շրջանը՝ ատոմային համարով 29։ Նշանակվում է Cu (լատ. Cuprum) նշանով։ Պարզ նյութ պղինձը (CAS համարը՝ 7440-50-8) ոսկե վարդագույն գույնի ճկուն անցումային մետաղ է (վարդագույն՝ օքսիդ թաղանթի բացակայության դեպքում): Հին ժամանակներից այն լայնորեն կիրառվել է մարդու կողմից։

Անվան պատմությունը և ծագումը

Պղինձը առաջին մետաղներից է, որը լայնորեն յուրացրել է մարդը՝ շնորհիվ հանքաքարից ստանալու համեմատական ​​հասանելիության և ցածր հալման կետի: Հնում օգտագործել են հիմնականում անագ - բրոնզով համաձուլվածքի տեսքով զենքեր պատրաստելու համար և այլն (տես Բրոնզի դար)։
Պղնձի Cuprum (հին Aes cuprium, Aes cyprium) լատիներեն անվանումը գալիս է Կիպրոս կղզու անունից, որտեղ արդեն մ.թ.ա. III հազարամյակում: ե. կային պղնձի հանքեր, և պղինձը ձուլվում էր։
Ստրաբոնը կոչում է պղնձե խալկոսներ՝ Եվբեայի Խալկիսա քաղաքի անունից։ Այս բառից են առաջացել պղնձե և բրոնզե առարկաների, դարբնագործական արհեստների, դարբնագործական արտադրանքների և ձուլվածքների հին հունական շատ անուններ: Պղնձի երկրորդ լատիներեն անվանումն է Aes (սանսկրիտ, ayas, գոթական aiz, գերմաներեն erz, անգլերեն ore) նշանակում է հանքաքար կամ հանք։ Եվրոպական լեզուների ծագման հնդգերմանական տեսության կողմնակիցները ռուսերեն պղինձ (լեհերեն miedz, չեխերեն med) բառը բխում են հին գերմանական smida (մետաղ) և Schmied (դարբին, անգլերեն Սմիթ) բառերից: Իհարկե, արմատների փոխհարաբերությունն այս դեպքում անկասկած է, սակայն այս երկու բառերն էլ ծագել են հունարենից։ իմը, իմը իրարից անկախ։ Այս բառից առաջացել են հարակից անուններ՝ շքանշան, մեդալիոն (ֆրանսիական medaille): Պղինձ և պղինձ բառերը հանդիպում են ռուսական ամենահին գրական հուշարձաններում։ Ալքիմիկոսները պղնձե Վեներա են անվանել: Ավելի հին ժամանակներում հանդիպում է Մարս անունը։

Ֆիզիկական հատկություններ

Պղինձը ոսկե-վարդագույն ճկուն մետաղ է, որն արագորեն պատվում է օդում օքսիդ թաղանթով, ինչը նրան տալիս է բնորոշ ինտենսիվ դեղնավուն կարմիր երանգ: Լույսի տակ պղնձի բարակ թաղանթները կանաչավուն կապույտ գույն ունեն։
Պղինձը կազմում է դեմքի կենտրոնացված խորանարդ վանդակ, տիեզերական խումբ F m3m, a = 0,36150 նմ, Z = 4:
Պղինձն ունի բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն (էլեկտրահաղորդականությամբ երկրորդն է արծաթից հետո)։
Այն ունի երկու կայուն իզոտոպ՝ 63 Cu և 65 Cu, և մի քանի ռադիոակտիվ իզոտոպներ։ Դրանցից ամենաերկարակյացը՝ 64 Cu-ն, ունի 12,7 ժամ կիսամյակ և տարբեր ապրանքների հետ քայքայման երկու տարբերակ:
Կան մի շարք պղնձի համաձուլվածքներ՝ արույր՝ ցինկով, բրոնզ՝ անագով և այլ տարրերով, կպրոնիկել՝ նիկելով, բաբիթներ՝ կապարով և այլն։

Քիմիական հատկություններ

Օդում չի փոխվում խոնավության և ածխաթթու գազի բացակայության դեպքում։ Թույլ վերականգնող նյութ է, չի փոխազդում ջրի հետ, նոսր աղաթթվի հետ։ Այն տեղափոխվում է ոչ օքսիդացնող թթուներով կամ ամոնիակի հիդրատով լուծույթի մեջ՝ թթվածնի, կալիումի ցիանիդի առկայությամբ։ Օքսիդացվում է խտացված ծծմբական և ազոտական ​​թթուներով, ջրային ռեգիայով, թթվածնով, հալոգեններով, քալկոգեններով, ոչ մետաղական օքսիդներով: Տաքացման ժամանակ արձագանքում է ջրածնի հալոգենիդներով։

Հանքարդյունաբերության ժամանակակից մեթոդներ

Առաջնային պղնձի 90%-ը ստացվում է պիրոմետալուրգիական, 10%-ը՝ հիդրոմետալուրգիական եղանակով։ Հիդրոմետալուրգիական մեթոդը պղնձի արտադրությունն է՝ այն ծծմբաթթվի թույլ լուծույթով տարրալվացման միջոցով, այնուհետև մետաղական պղնձը լուծույթից առանձնացնելով։ Պիրոմետալուրգիական մեթոդը բաղկացած է մի քանի փուլից՝ հարստացում, թրծում, հալչում դեպի փայլատ, փչում փոխարկիչում, զտում։
Պղնձի հանքաքարերի հարստացման համար օգտագործվում է ֆլոտացիոն մեթոդը (հիմնված պղնձի պարունակող մասնիկների և թափոնների տարբեր թրջելիության կիրառման վրա), ինչը հնարավորություն է տալիս ստանալ 10-ից 35% պղնձի պարունակությամբ պղնձի խտանյութ:
Պղնձի հանքաքարերը և ծծմբի բարձր պարունակությամբ խտանյութերը ենթարկվում են օքսիդատիվ բոման։ Մթնոլորտային թթվածնի առկայության դեպքում խտանյութը կամ հանքաքարը մինչև 700-800 °C տաքացնելու գործընթացում սուլֆիդները օքսիդանում են, իսկ ծծմբի պարունակությունը կրճատվում է սկզբնականի գրեթե կեսով։ Այրվում են միայն աղքատ խտանյութեր (8-ից 25% պղնձի պարունակությամբ), մինչդեռ հարուստ խտանյութերը (25-ից 35% պղինձ) հալեցնում են առանց կրակելու։
Տապակելուց հետո հանքաքարը և պղնձի խտանյութը հալեցնում են փայլատ, որը պղնձի և երկաթի սուլֆիդներ պարունակող համաձուլվածք է։ Փայլը պարունակում է 30-ից 50% պղինձ, 20-40% երկաթ, 22-25% ծծումբ, բացի այդ, փայլատը պարունակում է նիկելի, ցինկի, կապարի, ոսկու, արծաթի կեղտեր: Ամենից հաճախ հալումն իրականացվում է բոցավառ ռեվերբերատոր վառարաններում: Հալման գոտում ջերմաստիճանը 1450 °C է։
Սուլֆիդներն ու երկաթը օքսիդացնելու համար ստացված պղնձե փայլատը ենթարկվում է սեղմված օդով փչելու հորիզոնական փոխարկիչներում՝ կողային պայթյունով։ Ստացված օքսիդները վերածվում են խարամի։ Փոխարկիչում ջերմաստիճանը 1200-1300 °C է։ Հետաքրքիր է, որ փոխարկիչում ջերմությունն ազատվում է քիմիական ռեակցիաների առաջացման պատճառով՝ առանց վառելիքի մատակարարման։ Այսպիսով, փոխարկիչում ստացվում է բլիստեր պղինձ, որը պարունակում է 98,4 - 99,4% պղինձ, 0,01 - 0,04% երկաթ, 0,02 - 0,1% ծծումբ և փոքր քանակությամբ նիկել, անագ, անտիմոն, արծաթ, ոսկի։ Այս պղինձը լցնում են շերեփի մեջ և լցնում պողպատե կաղապարների մեջ կամ հորդառատ մեքենայի վրա։
Այնուհետև, վնասակար կեղտերը հեռացնելու համար, բշտիկային պղինձը զտվում է (կրակ, այնուհետև իրականացվում է էլեկտրոլիտիկ զտում): Բլիստերային պղնձի կրակային զտման էությունը կեղտերի օքսիդացումն է, դրանց հեռացումը գազերով և վերածումը խարամի: Հրդեհային զտումից հետո պղինձը ստացվում է 99,0 - 99,7% մաքրությամբ: Այն լցնում են կաղապարների մեջ և ձուլակտորներ են ստանում համաձուլվածքների (բրոնզ և արույր) կամ էլեկտրոլիտիկ զտման համար ձուլակտորների հետագա հալման համար։
Մաքուր պղինձ (99,95%) ստանալու համար իրականացվում է էլեկտրալիտիկ զտում։ Էլեկտրոլիզը կատարվում է վաննաներում, որտեղ անոդը պատրաստված է հրակայուն պղնձից, իսկ կաթոդը՝ մաքուր պղնձի բարակ թիթեղներից։ Էլեկտրոլիտը ջրային լուծույթ է։ Երբ ուղղակի հոսանք է անցնում, անոդը լուծվում է, պղինձը մտնում է լուծույթ և մաքրված կեղտից՝ նստում կաթոդների վրա։ Լոգանքի հատակին կեղտը նստում է խարամի տեսքով, որը մշակվում է արժեքավոր մետաղներ հանելու համար։ Կաթոդները բեռնաթափվում են 5-12 օրվա ընթացքում, երբ դրանց զանգվածը հասնում է 60-ից 90 կգ-ի։ Նրանք մանրակրկիտ լվանում են, ապա հալեցնում էլեկտրական վառարաններում:

Ինչը վերաբերում է գունավոր մետաղներին, հայտնի է վաղուց։ Դրա արտադրությունը հորինվել է դեռևս մարդիկ սկսել էին երկաթ պատրաստել: Ըստ ենթադրությունների՝ դա տեղի է ունեցել դրա առկայության և պղինձ պարունակող միացություններից և համաձուլվածքներից բավականին պարզ արդյունահանման արդյունքում։ Այսպիսով, եկեք դիտարկենք պղնձի հատկություններն ու բաղադրությունը այսօր, պղնձի արտադրության աշխարհի առաջատար երկրներին, դրանից արտադրանքի արտադրությանը և այս տարածքների առանձնահատկություններին:

Պղինձն ունի էլեկտրական հաղորդունակության բարձր գործակից, որը ծառայել է որպես էլեկտրական նյութ նրա արժեքը մեծացնելուն։ Եթե ​​նախկինում աշխարհում արտադրվող ամբողջ պղնձի կեսը ծախսվում էր էլեկտրական լարերի վրա, ապա այժմ այդ նպատակների համար օգտագործվում է ալյումինը՝ որպես ավելի մատչելի մետաղ։ Իսկ պղինձն ինքնին դառնում է ամենաքիչ գունավոր մետաղը։

Այս տեսանյութը քննարկում է պղնձի քիմիական բաղադրությունը.

Կառուցվածք

Պղնձի կառուցվածքային կազմը ներառում է բազմաթիվ բյուրեղներ՝ ոսկի, կալցիում, արծաթ և շատ ուրիշներ։ Նրա կառուցվածքում ընդգրկված բոլոր մետաղները բնութագրվում են հարաբերական փափկությամբ, ճկունությամբ և մշակման հեշտությամբ: Այս բյուրեղներից շատերը պղնձի հետ համատեղ ստեղծում են պինդ լուծույթներ՝ շարունակական շարքերով։

Այս մետաղի միավոր բջիջը խորանարդի ձև է: Յուրաքանչյուր այդպիսի բջիջի համար կան չորս ատոմներ, որոնք տեղակայված են գագաթներին և դեմքի կենտրոնական մասում:

Քիմիական բաղադրությունը

Պղնձի բաղադրությունը դրա արտադրության ընթացքում կարող է ներառել մի շարք կեղտեր, որոնք ազդում են վերջնական արտադրանքի կառուցվածքի և բնութագրերի վրա: Ընդ որում, դրանց բովանդակությունը պետք է կարգավորվի ինչպես առանձին տարրերով, այնպես էլ դրանց ընդհանուր քանակով։ Պղնձի մեջ հայտնաբերված կեղտերը ներառում են.

• Բիսմութ. Այս բաղադրիչը բացասաբար է անդրադառնում մետաղի ինչպես տեխնոլոգիական, այնպես էլ մեխանիկական հատկությունների վրա: Այդ իսկ պատճառով այն չպետք է գերազանցի պատրաստի բաղադրության 0,001%-ը։
• Թթվածին. Այն համարվում է պղնձի բաղադրության մեջ ամենաանցանկալի անմաքրությունը։ Դրա սահմանափակող պարունակությունը համաձուլվածքում կազմում է մինչև 0,008% և արագորեն նվազում է բարձր ջերմաստիճանների ազդեցության գործընթացում: Թթվածինը բացասաբար է անդրադառնում մետաղի ճկունության, ինչպես նաև կոռոզիայի նկատմամբ նրա դիմադրության վրա։
• Մանգան. Հաղորդող պղնձի արտադրության դեպքում այս բաղադրիչը բացասաբար է դրսևորվում դրա հաղորդունակության վրա: Արդեն սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​արագ լուծվում է պղնձի մեջ։
• Արսեն. Այս բաղադրիչը պղնձի հետ ստեղծում է ամուր լուծում և գործնականում չի ազդում դրա հատկությունների վրա: Դրա գործողությունը հիմնականում ուղղված է անտիմոնի, բիսմուտի և թթվածնի բացասական հետևանքների չեզոքացմանը։
• . Պղնձի հետ պինդ լուծույթ է կազմում և միևնույն ժամանակ նվազեցնում է դրա ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությունը։
• . Ստեղծում է ամուր լուծույթ և բարձրացնում ջերմային հաղորդունակությունը:
• սելեն, ծծումբ. Այս երկու բաղադրիչները նույն ազդեցությունն ունեն վերջնական արտադրանքի վրա: Նրանք կազմակերպում են փխրուն կապ պղնձի հետ և կազմում են ոչ ավելի, քան 0,001%: Կոնցենտրացիայի աճով պղնձի պլաստիկության աստիճանը կտրուկ նվազում է։
• Անտիմոնիա. Այս բաղադրիչը շատ լուծելի է պղնձի մեջ, հետևաբար այն նվազագույն ազդեցություն է ունենում դրա վերջնական հատկությունների վրա: Թույլատրվում է ոչ ավելի, քան ընդհանուր ծավալի 0,05%-ը։
• Ֆոսֆոր. Ծառայում է որպես պղնձի հիմնական դեօքսիդատոր, որի սահմանափակ լուծելիությունը 1,7% է 714°C ջերմաստիճանում։ Ֆոսֆորը պղնձի հետ համատեղ ոչ միայն նպաստում է դրա ավելի լավ եռակցմանը, այլև բարելավում է մեխանիկական հատկությունները:
• . Պարունակվում է փոքր քանակությամբ պղնձի մեջ, գործնականում չի ազդում դրա ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակության վրա:

Պղնձի արտադրություն

Պղինձը արտադրվում է սուլֆիդային հանքաքարերից, որոնք պարունակում են այս պղինձը առնվազն 0,5% ծավալով: Բնության մեջ այս մետաղը պարունակող մոտ 40 հանքանյութ կա։ Խալկոպիրիտը ամենատարածված սուլֆիդային հանքանյութն է, որն ակտիվորեն օգտագործվում է պղնձի արտադրության մեջ:

1 տոննա պղնձի արտադրության համար անհրաժեշտ է վերցնել այն պարունակող ահռելի քանակությամբ հումք։ Վերցնենք, օրինակ, խոզի երկաթի արտադրությունը, 1 տոննա ծավալով այդ մետաղը ստանալու համար անհրաժեշտ կլինի վերամշակել մոտ 2,5 տոննա երկաթի հանքաքար։ Իսկ նույնքան պղինձ ստանալու համար անհրաժեշտ կլինի վերամշակել այն պարունակող մինչեւ 200 տոննա հանքաքար։

Ստորև բերված տեսանյութը ձեզ կպատմի պղնձի արդյունահանման մասին.

Տեխնոլոգիա և անհրաժեշտ սարքավորումներ

Պղնձի արտադրությունը ներառում է մի շարք փուլեր.

1. Հանքաքարի հղկում հատուկ ջարդիչներում և դրա հետագա ավելի մանրակրկիտ մանրացումը գնդային աղացներում:
2. Ֆլոտացիա. Նախապես մանրացված հումքը խառնվում է փոքր քանակությամբ ֆլոտացիոն նյութի հետ, այնուհետև տեղադրվում է ֆլոտացիոն մեքենայի մեջ: Կալիումի և կրաքարի քսանտատը սովորաբար հանդես է գալիս որպես այդպիսի լրացուցիչ բաղադրիչ, որը պատված է պղնձի հանքանյութերով մեքենայի խցիկում: Կրաքարի դերն այս փուլում չափազանց կարևոր է, քանի որ այն կանխում է քսանտատի պատումը այլ միներալների մասնիկներով: Միայն օդային փուչիկները կպչում են պղնձի մասնիկներին, որոնք այն տեղափոխում են մակերես: Այս գործընթացի արդյունքում ստացվում է պղնձի խտանյութ, որն ուղղված է դրա կազմից ավելորդ խոնավության հեռացմանը։
3. Այրվող. Հանքաքարերը և դրանց խտանյութերը բովում են մոնոպոդային վառարաններում, ինչը անհրաժեշտ է դրանցից ծծումբը հեռացնելու համար։ Արդյունքում ստացվում է մխոց և ծծումբ պարունակող գազեր, որոնք հետագայում օգտագործվում են ծծմբաթթու արտադրելու համար:
4. Լիցքի հալեցում ռեֆլեկտիվ տիպի վառարանում: Այս փուլում կարելի է վերցնել հում կամ արդեն թրծված խառնուրդ և այն 1500°C ջերմաստիճանի տակ դնել: Գործողության կարևոր պայմանը վառարանում չեզոք մթնոլորտի պահպանումն է: Արդյունքում պղինձը սուլֆիդացվում է և վերածվում փայլատ։
5. Փոխակերպում. Ստացված պղինձը քվարցային հոսքի հետ միասին փչում են հատուկ կոնվեկտորի մեջ 15-24 ժամ, արդյունքում ծծմբի ամբողջական այրման և գազերի հեռացման արդյունքում ստացվում է բշտիկային պղինձ։ Այն կարող է պարունակել մինչև 3% տարբեր կեղտեր, որոնք դուրս են բերվում էլեկտրոլիզի արդյունքում։
6. Զտում կրակով. Մետաղը նախ հալեցնում են, ապա զտվում հատուկ վառարաններում։ Ելքը կարմիր պղինձ է։
7. էլեկտրոլիտիկ զտում. Այս փուլն անցնում է անոդով և կրակով պղնձով առավելագույն մաքրման համար:

Ռուսաստանում և աշխարհում գործարանների և պղնձի արտադրության կենտրոնների մասին կարդացեք ստորև:

Նշանավոր արտադրողներ

Ռուսաստանում կան միայն չորս խոշորագույն պղնձի արդյունահանման և արտադրության ձեռնարկություններ.

1. «Նորիլսկի նիկել»;
2. «Ուրալէլեկտրոմեդ»;
3. Նովգորոդի մետալուրգիական գործարան;
4. Kyshtym պղնձի էլեկտրոլիտիկ գործարան:

Առաջին երկու ընկերությունները հայտնի UMMC հոլդինգի մաս են կազմում, որը ներառում է մոտ 40 արդյունաբերական ձեռնարկություն։ Այն արտադրում է մեր երկրում ամբողջ պղնձի ավելի քան 40%-ը։ Վերջին երկու գործարանները պատկանում են ռուսական պղնձե ընկերությանը։

Ստորև բերված տեսանյութը ձեզ կպատմի պղնձի արտադրության մասին.

Արդյունաբերությունների մեծ մասը օգտագործում է այնպիսի մետաղ, ինչպիսին է պղինձը: Իր բարձր էլեկտրական հաղորդունակության շնորհիվ էլեկտրատեխնիկայի ոչ մի ոլորտ չի կարող անել առանց այս նյութի: Դրանից ձևավորվում են գերազանց գործառնական հատկանիշներով հաղորդիչներ։ Այս հատկանիշներից բացի, պղինձն ունի ճկունություն և հրակայունություն, դիմադրություն կոռոզիայից և ագրեսիվ միջավայրերին: Իսկ այսօր մետաղը կդիտարկենք բոլոր կողմերից՝ կնշենք 1 կգ պղնձի ջարդոնի գինը, կպատմենք դրա օգտագործման ու արտադրության մասին։

Հայեցակարգ և առանձնահատկություններ

Պղինձը Մենդելեևյան պարբերական աղյուսակի առաջին խմբին պատկանող քիմիական տարր է։ Այս ճկուն մետաղն ունի ոսկե-վարդագույն գույն և ընդգծված գունավորում ունեցող երեք մետաղներից մեկն է: Հին ժամանակներից այն ակտիվորեն օգտագործվել է մարդու կողմից արդյունաբերության բազմաթիվ ոլորտներում:

Մետաղի հիմնական առանձնահատկությունը բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությունն է։ Համեմատած այլ մետաղների հետ՝ պղնձի միջոցով էլեկտրական հոսանքի փոխանցումը 1,7 անգամ ավելի բարձր է, քան ալյումինինը, և գրեթե 6 անգամ ավելի, քան երկաթինը։

Պղնձը մյուս մետաղների նկատմամբ ունի մի շարք տարբերակիչ առանձնահատկություններ.

1. Պլաստիկ. Պղինձը փափուկ և ճկուն մետաղ է։ Եթե ​​հաշվի առնենք պղնձե մետաղալարը, այն հեշտությամբ թեքվում է, ցանկացած դիրք է բռնում ու չի դեֆորմացվում։ Մետաղի ինքնին բավական է մի փոքր սեղմել այս հատկությունը ստուգելու համար:
2. Կոռոզիոն դիմադրություն. Այս լուսազգայուն նյութը բարձր դիմացկուն է կոռոզիայից: Եթե ​​պղինձը երկար ժամանակ մնա խոնավ միջավայրում, ապա դրա մակերեսին կսկսի հայտնվել կանաչ թաղանթ, որը մետաղը պաշտպանում է խոնավության բացասական ազդեցությունից։
3. Ջերմաստիճանի բարձրացման արձագանքը. Պղինձը կարելի է տարբերել այլ մետաղներից՝ այն տաքացնելով։ Ընթացքում պղինձը կսկսի կորցնել իր գույնը, այնուհետև կդառնա ավելի մուգ: Արդյունքում, երբ մետաղը տաքացվի, այն կհասնի սեւ գույնի։

Այս հատկանիշների շնորհիվ այս նյութը կարելի է տարբերել այլ մետաղներից:

Ստորև բերված տեսանյութը ձեզ կպատմի պղնձի օգտակար հատկությունների մասին.

Առավելություններն ու թերությունները

Այս մետաղի առավելություններն են.

• Բարձր ջերմային հաղորդունակություն;
• Կոռոզիոն դիմադրություն;
• Բավականին բարձր ուժ;
• Բարձր պլաստիկություն, որը պահպանվում է մինչև -269 աստիճան ջերմաստիճանում;
• Լավ էլեկտրական հաղորդունակություն;
• Տարբեր լրացուցիչ բաղադրիչներով համաձուլման հնարավորություն։

Ստորև կարդացեք պղնձի մետաղի և դրա համաձուլվածքների բնութագրերի, ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների մասին:

Հատկություններ և բնութագրեր

Պղինձը, որպես ցածր ակտիվ մետաղ, չի փոխազդում ջրի, աղերի, ալկալիների, ինչպես նաև թույլ ծծմբաթթվի հետ, բայց միևնույն ժամանակ ենթակա է լուծարման խտացված ծծմբային և ազոտական ​​թթուներում։

Մետաղների ֆիզիկական հատկությունները.

• Պղնձի հալման կետը 1084°C է;
• Պղնձի եռման կետը 2560°C է;
• Խտությունը 8890 կգ/մ³;
• Էլեկտրական հաղորդունակություն 58 MΩ/m;
• Ջերմահաղորդականություն 390 մ*Կ.

Մեխանիկական հատկություններ.

• Ձգման ուժը դեֆորմացված վիճակում 350-450 ՄՊա է, եռացված վիճակում՝ 220-250 ՄՊա;
• Հարաբերական նեղացումը դեֆորմացված վիճակում կազմում է 40-60%, եռացված վիճակում՝ 70-80%;
• Հարաբերական երկարացումը դեֆորմացված վիճակում կազմում է 5-6 δ ψ%, եռացված վիճակում՝ 45-50 δ ψ%;
• Դեֆորմացված վիճակում կարծրությունը 90-110 ՀԲ է, եռացրած վիճակում՝ 35-55 ՀԲ։

0°C-ից ցածր ջերմաստիճանի դեպքում այս նյութն ունի ավելի բարձր ամրություն և ճկունություն, քան +20°C-ում:

Կառուցվածքը ևմիացություն

Պղինձը, որն ունի բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն, ունի կեղտերի ամենացածր պարունակությունը։ Նրանց մասնաբաժինը կազմի մեջ կարող է հավասար լինել 0,1%-ի։ Պղնձի ամրությունը բարձրացնելու համար նրան ավելացնում են տարբեր կեղտեր՝ անտիմոն եւ այլն։ Կախված նրա բաղադրությունից և մաքուր պղնձի պարունակության աստիճանից՝ առանձնանում են նրա մի քանի դասակարգեր։

Պղնձի կառուցվածքային տեսակը կարող է ներառել նաև արծաթի, կալցիումի, ալյումինի, ոսկու և այլ բաղադրիչների բյուրեղներ: Բոլորն էլ առանձնանում են համեմատական ​​փափկությամբ և պլաստիկությամբ։ Պղնձի մասնիկն ինքնին ունի խորանարդ ձև, որի ատոմները գտնվում են F-բջիջի վերին մասում: Յուրաքանչյուր բջիջ կազմված է 4 ատոմից։

Տեղեկությունների համար, թե որտեղից կարելի է պղինձ ստանալ, տես այս տեսանյութը.

Նյութերի արտադրություն

Բնական պայմաններում այս մետաղը հանդիպում է հայրենի պղնձի և սուլֆիդային հանքաքարերում: Պղնձի արտադրության մեջ լայնորեն տարածված են ստացել «պղնձի փայլ» և «պղնձի պիրիտ» կոչվող հանքաքարերը, որոնք պարունակում են անհրաժեշտ բաղադրիչի մինչև 2%-ը։

Առաջնային մետաղի մեծ մասը (մինչև 90%) պայմանավորված է պիրոմետալուրգիական մեթոդով, որն իր մեջ ներառում է բազմաթիվ փուլեր՝ հարստացման գործընթաց, թրծում, հալում, վերամշակում փոխարկիչում և զտում։ Մնացածը ստացվում է հիդրոմետալուրգիական մեթոդով, որը բաղկացած է նոսր ծծմբաթթվի տարրալվացումից։

Օգտագործման ոլորտները

հետևյալ ոլորտներում.

• Էլեկտրական արդյունաբերություն, որը բաղկացած է առաջին հերթին էլեկտրական լարերի արտադրությունից։ Այդ նպատակների համար պղինձը պետք է լինի հնարավորինս մաքուր, առանց կեղտերի:
• Ֆիլիգրանից պատրաստված իրերի պատրաստում. Պղնձե մետաղալարը եռացված վիճակում բնութագրվում է բարձր ճկունությամբ և ամրությամբ: Այդ իսկ պատճառով այն ակտիվորեն օգտագործվում է տարբեր լարերի, զարդանախշերի և այլ ձևավորումների արտադրության մեջ։
• Կաթոդային պղնձի վերաձուլում մետաղալարի մեջ. Պղնձի արտադրանքի լայն տեսականի հալվում է ձուլակտորների մեջ, որոնք իդեալական են հետագա գլորման համար:

Պղինձը ակտիվորեն օգտագործվում է արդյունաբերության տարբեր ճյուղերում։ Այն կարող է լինել ոչ միայն մետաղալարերի, այլև զենքի և նույնիսկ զարդերի մաս: Դրա հատկությունները և կիրառման լայն շրջանակը բարենպաստ ազդեցություն են ունեցել նրա ժողովրդականության վրա:

Ստորև բերված տեսանյութը ցույց կտա ձեզ, թե ինչպես կարող է պղինձը փոխել իր հատկությունները.

Պղինձը մաքուր ձևով և համաձուլվածքների տեսքով լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկական և ռադիոտեխնիկական արդյունաբերության մեջ, որտեղ սպառվում է արտադրված պղնձի մոտ 50%-ը, մեքենաշինության և գործիքաշինության և ռազմական տեխնիկայի մեջ: Մաքուր պղինձը 8,93 խտությամբ վարդագույն մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը 1084 ° C և եռման ջերմաստիճանը 2582 ° C: Պղինձն ունի բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, ունի լավ ճկունություն և ճկունություն, հեշտությամբ գլորվում է բարակ թերթիկի մեջ և քաշված մետաղալարով:

Երկար ժամանակ հայտնի են և լայնորեն կիրառվում են պղնձի համաձուլվածքները ցինկի հետ՝ արույր և պղնձի անագը՝ բրոնզը։ Արույրը պարունակում է 10-ից 30% Zn և որոշ դեպքերում փոքր քանակությամբ անագ և կապար: Արույրը լավ մշակված է, ունի ավելի բարձր մեխանիկական ամրություն՝ համեմատած պղնձի հետ և, բացի այդ, ավելի էժան է, քան մաքուր պղնձը։ Բրոնզը պարունակում է մինչև 20% Bp: Չնայած իրենց համեմատաբար բարձր կարծրությանը, բրոնզերը լավ մշակված են և ձուլման ժամանակ լավ լցնում են կաղապարը: Բրոնզերը բարձր դիմացկուն են մաշվածության նկատմամբ, ունեն շփման ցածր գործակից և, հետևաբար, օգտագործվում են կրող պատյանների, շարժակների և այլ մասերի պատրաստման համար: Բրոնզն օգտագործվում է նաև քիմիական արտադրության մեջ։

Պղինձը շատ լավ փոխանցում է էլեկտրականությունը և ջերմությունը։ Պղնձի հատուկ դիմադրությունը 0,018 Օմ մմ 2 / մ է, իսկ ջերմային հաղորդունակությունը 20 ° C ջերմաստիճանում 385 Վտ / (մ Կ): Էլեկտրահաղորդականության առումով պղինձը միայն մի փոքր զիջում է արծաթին։ Նրա էլեկտրական հաղորդունակությունը 1,7 անգամ ավելի բարձր է, քան ալյումինինը, և մոտ 6 անգամ ավելի բարձր, քան պլատինի և երկաթի: Պղինձն ունի արժեքավոր մեխանիկական հատկություններ՝ ճկունություն և ճկունություն։

Օդի, խոնավության և ծծմբի երկօքսիդի առկայության դեպքում պղինձը աստիճանաբար ծածկվում է հիմնական ծծմբաթթվի աղի խիտ կանաչավուն-մոխրագույն թաղանթով, որը պաշտպանում է մետաղը հետագա օքսիդացումից։ Հետևաբար, պղինձը և դրա համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են էլեկտրահաղորդման գծերի և տարբեր տեսակի հաղորդակցությունների կառուցման, էլեկտրատեխնիկայի և գործիքավորման, սառնարանային տեխնիկայի (սառեցման սարքերի ջերմափոխանակիչների արտադրություն) և քիմիական ճարտարագիտության (վակուումային ապարատների, պարույրների արտադրություն) . Ամբողջ պղնձի մոտ 50%-ը սպառվում է էլեկտրաարդյունաբերության կողմից։ Պղնձի հիման վրա մեծ թվով համաձուլվածքներ են ստեղծվել այնպիսի մետաղների հետ, ինչպիսիք են՝ Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Pb, Ti, Ag, Au և այլն, իսկ ավելի հազվադեպ՝ ոչ մետաղներով P, S, O և այլն: Այս համաձուլվածքների շրջանակը շատ ընդարձակ է: Նրանցից շատերն ունեն բարձր հակաշփման հատկություններ: Համաձուլվածքներն օգտագործվում են ձուլածո և դարբնոցային վիճակում, ինչպես նաև փոշի արտադրանքի տեսքով։

Օրինակ, լայնորեն օգտագործվում են համաձուլվածքներ, ինչպիսիք են անագը (4-33% Sn), կապարը (~ 30% Pb), ալյումինը (5-11% Al), սիլիցիումը (4-5% Si) և անտիմոնային բրոնզները։ Բրոնզերը օգտագործվում են առանցքակալների, ջերմափոխանակիչների և այլ ապրանքների արտադրության համար՝ թիթեղների, ձողերի և խողովակների տեսքով քիմիական, թղթի և սննդի արդյունաբերության մեջ:

Պղնձի համաձուլվածքները քրոմով և փոշու համաձուլվածքը վոլֆրամով օգտագործվում են էլեկտրոդների և էլեկտրական կոնտակտների արտադրության համար:

Արույրը լայնորեն օգտագործվում է նաև քիմիական արդյունաբերության և մեքենաշինության մեջ՝ պղնձի և ցինկի համաձուլվածք (մինչև 50% Zn), սովորաբար փոքր քանակությամբ այլ տարրերի ավելացումով (Al, Si, Ni, Mn): Որպես զոդում օգտագործվում են պղնձի համաձուլվածքները ֆոսֆորի հետ (6-8%)։

Հանքաքարերից և խտանյութերից պղնձի արդյունահանման երկու եղանակ կա՝ հիդրոմետալուրգիական և պիրոմետալուրգիական։

Դրանցից առաջինը լայն կիրառություն չի գտել։ Օգտագործվում է վատ օքսիդացված և հայրենի հանքաքարերի վերամշակման մեջ։ Այս մեթոդը, ի տարբերություն պիրոմետալուրգիական մեթոդի, թույլ չի տալիս պղնձի հետ միասին արդյունահանել թանկարժեք մետաղներ։

Պղնձի մեծ մասը (85-90%) արտադրվում է պիրոմետալուրգիական մեթոդով սուլֆիդային հանքաքարերից։ Միաժամանակ լուծվում է հանքաքարերից, բացի պղնձից, հարակից այլ արժեքավոր մետաղների արդյունահանման խնդիրը։ Պղնձի արտադրության պիրոմետալուրգիական մեթոդը բազմաստիճան է։ Այս արտադրության հիմնական փուլերն են՝ հանքաքարի պատրաստում (հարստացում և երբեմն լրացուցիչ թրծում), փայլատում (պղնձի փայլատ հալում), փայլատացում՝ բշտիկային պղնձի ստացման համար, բշտիկային պղնձի զտում (նախ՝ կրակ, իսկ հետո՝ էլեկտրոլիտ):