คุณสมบัติแร่ทองแดง คุณสมบัติของการใช้ทองแดงในด้านต่างๆ ของอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง คุณสมบัติทางเคมีของเหล็ก

• การกำหนด - Cu (ทองแดง);
• ระยะเวลา - IV;
• กลุ่ม - 11 (Ib);
• มวลอะตอม - 63.546;
• เลขอะตอม - 29;
• รัศมีอะตอม = 128 น.
• รัศมีโควาเลนต์ = 117 น.;
• การกระจายอิเล็กตรอน - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 ;
• เสื้อละลาย = 1083.4°C;
• จุดเดือด = 2567°C;
• ความเป็นไฟฟ้า (ตาม Pauling / ตาม Alpred และ Rochov) = 1.90 / 1.75;
• สถานะออกซิเดชัน: +3, +2, +1, 0;
• ความหนาแน่น (n.a.) \u003d 8.92 g / cm 3;
• ปริมาตรโมล = 7.1 ซม. 3 / โมล

ทองแดง (cuprum มีชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่เกาะไซปรัสซึ่งมีการค้นพบแร่ทองแดงจำนวนมาก) เป็นหนึ่งในโลหะชนิดแรกที่ผู้คนเชี่ยวชาญ - ยุคทองแดง (ยุคที่เครื่องมือทองแดงมีชัยในชีวิตประจำวัน) ครอบคลุม ช่วง IV-III พันปีก่อนคริสต์ศักราช . อี

โลหะผสมของทองแดงและดีบุก (บรอนซ์) ได้รับในตะวันออกกลางเมื่อ 3,000 ปีก่อนคริสตกาล อี ทองแดงเป็นที่ต้องการมากกว่าทองแดงเพราะแข็งแรงกว่าและง่ายต่อการปลอมแปลง

ข้าว. โครงสร้างของอะตอมทองแดง.

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมทองแดงคือ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 (ดูโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม) ในทองแดง อิเล็กตรอนคู่หนึ่งจากระดับ s ด้านนอก "กระโดด" ไปยังระดับ d ย่อยของออร์บิทัลก่อนรอบนอก ซึ่งสัมพันธ์กับความเสถียรสูงของระดับ d ที่ถูกเติมอย่างสมบูรณ์ ระดับ d-sublevel ที่เสถียรที่สมบูรณ์ของทองแดงกำหนดความเฉื่อยทางเคมีสัมพัทธ์ (ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน ไนโตรเจน คาร์บอน ซิลิกอน) ทองแดงในสารประกอบสามารถแสดงสถานะออกซิเดชัน +3, +2, +1 (เสถียรที่สุดคือ +1 และ +2)

ข้าว. การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของทองแดง

คุณสมบัติทางกายภาพของทองแดง:

• โลหะสีแดงชมพู
• มีความเหนียวและความเหนียวสูง
• การนำไฟฟ้าที่ดี
• ความต้านทานไฟฟ้าต่ำ

คุณสมบัติทางเคมีของทองแดง

• เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน:
  O 2 + 2Cu = 2CuO;
• เมื่อสัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนแม้ในอุณหภูมิห้อง:
  O 2 + 2Cu + CO 2 + H 2 O \u003d Cu (OH) 2 CuCO 3;
• ทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกเข้มข้น:
  Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
• ทองแดงไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ สารละลายอัลคาไล ไฮโดรคลอริก และกรดซัลฟิวริกเจือจาง

สารประกอบทองแดง

คอปเปอร์ออกไซด์ CuO(II):

• ของแข็งสีน้ำตาลแดง ไม่ละลายน้ำ มีสมบัติพื้นฐาน
• เมื่อถูกความร้อนในที่ที่มีตัวรีดิวซ์จะให้ทองแดงฟรี:
  CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O;
• คอปเปอร์ออกไซด์ได้มาจากการทำงานร่วมกันของทองแดงกับออกซิเจนหรือการสลายตัวของคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์:
  O 2 + 2Cu = 2CuO; Cu (OH) 2 \u003d CuO + H 2 O.

คอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ Cu (OH 2) (II):

• ผลึกสีน้ำเงินหรือสารอสัณฐาน ไม่ละลายในน้ำ
• สลายตัวเป็นน้ำและคอปเปอร์ออกไซด์เมื่อถูกความร้อน
• ทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อสร้างเกลือที่สอดคล้องกัน:
  Cu(OH 2) + H 2 SO 4 = CuSO 4 + 2H 2 O;
• ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลก่อตัวเป็นถ้วย - สารประกอบเชิงซ้อนสีน้ำเงินสดใส:
  ลูกบาศ์ก (OH 2) + 2KOH \u003d K 2.

สำหรับสารประกอบของทองแดง ดูที่ ออกไซด์ของทองแดง

การรับและใช้ทองแดง

• วิธี pyrometallurgical ทองแดงได้มาจากแร่ซัลไฟด์ที่อุณหภูมิสูง:
  CuFeS 2 + O 2 + SiO 2 → Cu + FeSiO 3 + SO 2;
• คอปเปอร์ออกไซด์ถูกรีดิวซ์เป็นทองแดงโลหะโดยไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ โลหะแอคทีฟ:
  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

การใช้ทองแดงนั้นเกิดจากการนำไฟฟ้าและความร้อนสูงรวมถึงความเหนียว:

• การผลิตสายไฟฟ้าและสายเคเบิล
• ในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
• ในโลหะวิทยาเพื่อให้ได้โลหะผสม: บรอนซ์, ทองเหลือง, คิวโปรนิกเกิล;
• ในวิทยุอิเล็กทรอนิกส์

ทองแดงเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่มแรกซึ่งเป็นช่วงเวลาที่สี่ของระบบธาตุเคมีของ D. I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 29 ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ Cu (lat. Cuprum) ทองแดงสารอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7440-50-8) เป็นโลหะทรานซิชันที่มีความเหนียวซึ่งมีสีชมพูทอง (สีชมพูในกรณีที่ไม่มีฟิล์มออกไซด์) มนุษย์ใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่สมัยโบราณ

ประวัติและที่มาของชื่อ

ทองแดงเป็นหนึ่งในโลหะประเภทแรกที่มนุษย์เชี่ยวชาญอย่างกว้างขวางเนื่องจากมีความพร้อมใช้งานเปรียบเทียบได้จากการได้รับจากแร่และจุดหลอมเหลวต่ำ ในสมัยโบราณส่วนใหญ่ใช้ในรูปของโลหะผสมกับดีบุก - บรอนซ์สำหรับการผลิตอาวุธ ฯลฯ (ดูยุคสำริด)
ชื่อภาษาละตินสำหรับ Copper Cuprum (Aes cuprium โบราณ, Aes cyprium) มาจากชื่อเกาะไซปรัสซึ่งมีอยู่แล้วใน III พันปีก่อนคริสต์ศักราช อี มีเหมืองทองแดงและทองแดงถูกถลุง
Strabo เรียก copper chalkos จากชื่อเมือง Chalkis บน Euboea คำนี้มีชื่อกรีกโบราณหลายชื่อเกี่ยวกับวัตถุทองแดงและทองสัมฤทธิ์ งานฝีมือของช่างตีเหล็ก ผลิตภัณฑ์ของช่างตีเหล็ก และการหล่อ ชื่อละตินที่สองสำหรับทองแดงคือ Aes (ภาษาสันสกฤต ayas, โกธิค aiz, ภาษาเยอรมัน erz, แร่ภาษาอังกฤษ) หมายถึงแร่หรือเหมือง ผู้เสนอทฤษฎีอินโด - เจอร์มานิกเกี่ยวกับต้นกำเนิดของภาษายุโรปมาจากคำภาษารัสเซีย copper (ภาษาโปแลนด์ miedz, med ของเช็ก) จากภาษาเยอรมันเก่า smida (โลหะ) และ Schmied (ช่างตีเหล็ก, English Smith) แน่นอน ความสัมพันธ์ของรากในกรณีนี้ไม่ต้องสงสัย อย่างไรก็ตาม ทั้งสองคำนี้มาจากภาษากรีก ของฉัน ของฉันเป็นอิสระจากกัน ชื่อที่เกี่ยวข้องมาจากคำนี้ - เหรียญ, เหรียญ (เหรียญกษาปณ์ฝรั่งเศส) คำว่าทองแดงและทองแดงพบได้ในอนุสรณ์สถานวรรณกรรมรัสเซียที่เก่าแก่ที่สุด นักเล่นแร่แปรธาตุเรียกว่าคอปเปอร์วีนัส ในสมัยโบราณพบชื่อดาวอังคาร

คุณสมบัติทางกายภาพ

ทองแดงเป็นโลหะเหนียวสีชมพูทอง ปกคลุมอย่างรวดเร็วด้วยฟิล์มออกไซด์ในอากาศ ซึ่งทำให้ได้สีแดงเข้มที่มีลักษณะเฉพาะที่เป็นสีเหลืองเข้ม ฟิล์มทองแดงบาง ๆ ในแสงมีสีเขียวอมฟ้า
ทองแดงสร้างลูกบาศก์ขัดแตะที่มีใบหน้าอยู่ตรงกลาง กลุ่มพื้นที่ F m3m, a = 0.36150 nm, Z = 4
ทองแดงมีค่าการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง (เป็นอันดับสองในด้านการนำไฟฟ้ารองจากเงิน)
มันมีไอโซโทปที่เสถียรสองไอโซโทป - 63 Cu และ 65 Cu และไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีหลายตัว 64 Cu ที่มีอายุยืนยาวที่สุดของสิ่งเหล่านี้มีครึ่งชีวิต 12.7 ชั่วโมงและมีการสลายตัวสองแบบที่มีผลิตภัณฑ์ต่างกัน
มีโลหะผสมทองแดงจำนวนหนึ่ง: ทองเหลือง - สังกะสี, ทองแดง - ดีบุกและองค์ประกอบอื่น ๆ , คิวโปรนิกเกิล - นิกเกิล, แบ็บบิท - ตะกั่วและอื่น ๆ

คุณสมบัติทางเคมี

ไม่เปลี่ยนแปลงในอากาศหากไม่มีความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นสารรีดิวซ์อย่างอ่อน ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ เจือจางกรดไฮโดรคลอริก มันถูกถ่ายโอนไปยังสารละลายด้วยกรดที่ไม่ออกซิไดซ์หรือแอมโมเนียไฮเดรตในที่ที่มีออกซิเจน โพแทสเซียมไซยาไนด์ ออกซิไดซ์โดยกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกเข้มข้น, กรดกัดทอง, ออกซิเจน, ฮาโลเจน, ชาลโคเจน, ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ ทำปฏิกิริยาเมื่อให้ความร้อนกับไฮโดรเจนเฮไลด์

วิธีการขุดสมัยใหม่

90% ของทองแดงหลักได้มาจากวิธี pyrometallurgical, 10% - โดยวิธี hydrometallurgical วิธีการทางอุทกวิทยาคือการผลิตทองแดงโดยการชะล้างด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริกอ่อนๆ แล้วแยกโลหะทองแดงออกจากสารละลาย วิธีการ pyrometallurgical ประกอบด้วยหลายขั้นตอน: การเพิ่มคุณค่า การคั่ว การหลอมให้เคลือบ การเป่าในคอนเวอร์เตอร์ การกลั่น
สำหรับการเสริมแร่ทองแดงให้สมบูรณ์นั้น จะใช้วิธีลอยตัว (ขึ้นอยู่กับการใช้ความสามารถในการเปียกน้ำที่แตกต่างกันของอนุภาคที่มีทองแดงและเศษหิน) ซึ่งทำให้ได้ทองแดงเข้มข้นที่มีทองแดงตั้งแต่ 10 ถึง 35%
แร่ทองแดงและสารเข้มข้นที่มีปริมาณกำมะถันสูงจะต้องผ่านการคั่วแบบออกซิเดชัน ในกระบวนการให้ความร้อนแก่สารเข้มข้นหรือแร่ถึง 700-800 °C ต่อหน้าออกซิเจนในบรรยากาศ ซัลไฟด์จะถูกออกซิไดซ์และปริมาณกำมะถันจะลดลงเกือบครึ่งหนึ่งของปริมาณดั้งเดิม เฉพาะความเข้มข้นต่ำ (ที่มีปริมาณทองแดง 8 ถึง 25%) เท่านั้นที่จะถูกเผา ในขณะที่ความเข้มข้นที่เข้มข้น (จากทองแดง 25 ถึง 35%) จะละลายโดยไม่ต้องเผา
หลังจากการคั่ว แร่และทองแดงเข้มข้นจะถูกถลุงเป็นผิวด้าน ซึ่งเป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยซัลไฟด์ทองแดงและเหล็ก เนื้อด้านประกอบด้วยทองแดง 30 ถึง 50%, เหล็ก 20-40%, กำมะถัน 22-25% นอกจากนี้เนื้อด้านยังมีสิ่งเจือปนของนิกเกิล, สังกะสี, ตะกั่ว, ทอง, เงิน ส่วนใหญ่แล้วการหลอมจะดำเนินการในเตาเผาแบบเปลวไฟ อุณหภูมิในเขตหลอมเหลวคือ 1,450 °C
ในการออกซิไดซ์ซัลไฟด์และเหล็ก ทองแดงด้านที่เป็นผลลัพธ์จะถูกเป่าด้วยลมอัดในตัวแปลงแนวนอนด้วยการระเบิดด้านข้าง ออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกแปลงเป็นตะกรัน อุณหภูมิในตัวแปลงคือ 1200-1300 °C เป็นที่น่าสนใจว่าความร้อนในตัวแปลงจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยไม่ต้องจ่ายเชื้อเพลิง ดังนั้นจึงได้ทองแดงพุพองในตัวแปลงซึ่งประกอบด้วยทองแดง 98.4 - 99.4% เหล็ก 0.01 - 0.04% กำมะถัน 0.02 - 0.1% และนิกเกิล ดีบุก พลวง เงิน ทอง จำนวนเล็กน้อย ทองแดงนี้เทลงในทัพพีและเทลงในแม่พิมพ์เหล็กหรือบนเครื่องเท
นอกจากนี้ เพื่อขจัดสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย ทองแดงพุพองจะถูกขัดเกลา (ใช้ไฟแล้วทำการกลั่นด้วยไฟฟ้า) สาระสำคัญของการกลั่นด้วยไฟของทองแดงพุพองคือการเกิดออกซิเดชันของสิ่งเจือปน การกำจัดด้วยแก๊ส และการเปลี่ยนเป็นตะกรัน หลังจากการกลั่นด้วยไฟ จะได้ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์ 99.0 - 99.7% มันถูกเทลงในแม่พิมพ์และได้แท่งโลหะสำหรับการถลุงโลหะผสมเพิ่มเติม (ทองแดงและทองเหลือง) หรือแท่งโลหะสำหรับการกลั่นด้วยไฟฟ้า
ดำเนินการกลั่นด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ได้ทองแดงบริสุทธิ์ (99.95%) อิเล็กโทรไลซิสดำเนินการในอ่างน้ำ ซึ่งแอโนดทำจากทองแดงที่ผ่านการกลั่นด้วยไฟ และแคโทดทำจากทองแดงบริสุทธิ์เป็นแผ่นบางๆ อิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายที่เป็นน้ำ เมื่อผ่านกระแสตรง แอโนดจะละลาย ทองแดงจะเข้าสู่สารละลาย และถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปน แล้วสะสมไว้ที่แคโทด สิ่งเจือปนจะตกลงสู่ก้นอ่างในรูปของตะกรัน ซึ่งผ่านกระบวนการสกัดโลหะมีค่า แคโทดจะถูกขนถ่ายภายใน 5-12 วัน เมื่อมวลของพวกมันถึง 60 ถึง 90 กก. พวกเขาจะถูกล้างให้สะอาดแล้วละลายในเตาไฟฟ้า

ซึ่งหมายถึงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว การผลิตถูกคิดค้นขึ้นก่อนที่ผู้คนจะเริ่มทำเหล็ก ตามสมมติฐาน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความพร้อมใช้งานและการสกัดที่ค่อนข้างง่ายจากสารประกอบและโลหะผสมที่มีทองแดงเป็นส่วนประกอบ ลองดูที่คุณสมบัติและองค์ประกอบของทองแดงในปัจจุบัน ประเทศชั้นนำของโลกในการผลิตทองแดง การผลิตผลิตภัณฑ์จากทองแดงและคุณสมบัติของพื้นที่เหล่านี้

ทองแดงมีค่าสัมประสิทธิ์การนำไฟฟ้าสูง ซึ่งทำหน้าที่เพิ่มมูลค่าของมันในฐานะวัสดุไฟฟ้า หากก่อนหน้านี้กว่าครึ่งหนึ่งของทองแดงทั้งหมดที่ผลิตในโลกถูกใช้ไปกับสายไฟฟ้า ตอนนี้อลูมิเนียมถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ในฐานะโลหะที่เข้าถึงได้มากขึ้น และทองแดงเองก็กลายเป็นโลหะนอกกลุ่มเหล็กที่หายากที่สุด

วิดีโอนี้กล่าวถึงองค์ประกอบทางเคมีของทองแดง:

โครงสร้าง

องค์ประกอบทางโครงสร้างของทองแดงประกอบด้วยคริสตัลมากมาย: ทอง แคลเซียม เงิน และอื่นๆ อีกมากมาย โลหะทั้งหมดที่รวมอยู่ในโครงสร้างนั้นมีลักษณะเฉพาะของความนุ่มนวล ความเหนียว และความสะดวกในการแปรรูป คริสตัลเหล่านี้ส่วนใหญ่เมื่อรวมกับทองแดงจะเป็นสารละลายของแข็งที่มีแถวต่อเนื่องกัน

หน่วยเซลล์ของโลหะนี้เป็นรูปลูกบาศก์ สำหรับแต่ละเซลล์ดังกล่าว มีสี่อะตอมอยู่ที่จุดยอดและส่วนกลางของใบหน้า

องค์ประกอบทางเคมี

ส่วนประกอบของทองแดงในระหว่างการผลิตอาจรวมถึงสิ่งเจือปนจำนวนหนึ่งที่ส่งผลต่อโครงสร้างและลักษณะของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ในเวลาเดียวกัน เนื้อหาควรได้รับการควบคุมโดยองค์ประกอบแต่ละรายการและตามจำนวนทั้งหมด สิ่งสกปรกที่พบในทองแดง ได้แก่ :

• บิสมัท. ส่วนประกอบนี้ส่งผลเสียต่อทั้งคุณสมบัติทางเทคโนโลยีและทางกลของโลหะ นั่นคือเหตุผลที่ไม่ควรเกิน 0.001% ขององค์ประกอบที่เสร็จแล้ว
• ออกซิเจน. ถือเป็นสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดในองค์ประกอบของทองแดง ปริมาณจำกัดในโลหะผสมสูงถึง 0.008% และลดลงอย่างรวดเร็วในกระบวนการสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ออกซิเจนส่งผลเสียต่อความเหนียวของโลหะรวมถึงความต้านทานต่อการกัดกร่อน
• แมงกานีส. ในกรณีของการผลิตทองแดงนำไฟฟ้า ส่วนประกอบนี้จะแสดงค่าการนำไฟฟ้าในทางลบ ที่อุณหภูมิห้องแล้วทองแดงจะละลายอย่างรวดเร็ว
• สารหนู. ส่วนประกอบนี้สร้างสารละลายที่เป็นของแข็งด้วยทองแดงและไม่ส่งผลต่อคุณสมบัติของมัน การดำเนินการส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่การทำให้ผลกระทบด้านลบของพลวง บิสมัท และออกซิเจนเป็นกลาง
• . สร้างสารละลายที่เป็นของแข็งด้วยทองแดงและในขณะเดียวกันก็ลดการนำความร้อนและไฟฟ้าลง
• . สร้างสารละลายที่เป็นของแข็งและเพิ่มการนำความร้อน
• ซีลีเนียม, กำมะถัน. ส่วนประกอบทั้งสองนี้มีผลเช่นเดียวกันกับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย พวกเขาจัดระเบียบการเชื่อมต่อที่เปราะบางกับทองแดงและไม่เกิน 0.001% ด้วยความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นระดับของความเป็นพลาสติกของทองแดงจะลดลงอย่างรวดเร็ว
• พลวง. ส่วนประกอบนี้ละลายได้ดีในทองแดง ดังนั้นจึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติขั้นสุดท้าย อนุญาตไม่เกิน 0.05% ของปริมาณทั้งหมด
• ฟอสฟอรัส. ทำหน้าที่เป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ทองแดงหลัก โดยความสามารถในการละลายจำกัดอยู่ที่ 1.7% ที่อุณหภูมิ 714°C ฟอสฟอรัสเมื่อรวมกับทองแดง ไม่เพียงแต่ช่วยให้การเชื่อมดีขึ้น แต่ยังปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลด้วย
• . บรรจุในทองแดงจำนวนเล็กน้อย แทบไม่ส่งผลต่อการนำความร้อนและไฟฟ้า

การผลิตทองแดง

ทองแดงผลิตจากแร่ซัลไฟด์ซึ่งมีทองแดงนี้ในปริมาณอย่างน้อย 0.5% ในธรรมชาติมีแร่ธาตุประมาณ 40 ชนิดที่มีโลหะนี้ Chalcopyrite เป็นแร่ซัลไฟด์ที่พบมากที่สุดซึ่งใช้อย่างแข็งขันในการผลิตทองแดง

สำหรับการผลิตทองแดง 1 ตันจำเป็นต้องใช้วัตถุดิบจำนวนมากที่มีอยู่ ยกตัวอย่างเช่น การผลิตเหล็กหมู เพื่อให้ได้โลหะนี้ในปริมาณ 1 ตัน จะต้องแปรรูปแร่เหล็กประมาณ 2.5 ตัน และเพื่อให้ได้ทองแดงในปริมาณที่เท่ากัน จำเป็นต้องแปรรูปแร่มากถึง 200 ตันที่บรรจุอยู่

วิดีโอด้านล่างจะบอกคุณเกี่ยวกับการขุดทองแดง:

เทคโนโลยีและอุปกรณ์ที่จำเป็น

การผลิตทองแดงประกอบด้วยหลายขั้นตอน:

1. การบดแร่ในเครื่องบดแบบพิเศษและการบดอย่างละเอียดยิ่งขึ้นในภายหลังในโรงสีลูก
2. การลอยตัว วัตถุดิบตั้งต้นที่บดแล้วผสมกับสารช่วยลอยน้ำเล็กน้อย จากนั้นใส่ในเครื่องลอยน้ำ โพแทสเซียมและไลม์แซนเทตมักทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบเพิ่มเติมซึ่งปกคลุมด้วยแร่ธาตุทองแดงในห้องเครื่อง บทบาทของปูนขาวในขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากจะช่วยป้องกันไม่ให้อนุภาคของแร่ธาตุอื่นห่อหุ้มแซนเทต มีเพียงฟองอากาศเท่านั้นที่เกาะติดกับอนุภาคทองแดงซึ่งนำพาไปยังพื้นผิว อันเป็นผลมาจากกระบวนการนี้ทำให้ได้รับความเข้มข้นของทองแดงซึ่งนำไปสู่การกำจัดความชื้นส่วนเกินออกจากองค์ประกอบ
3. การเผาไหม้ แร่และความเข้มข้นของแร่จะถูกคั่วในเตาเผาแบบโมโนพอด ซึ่งจำเป็นต้องกำจัดกำมะถันออกจากแร่ ผลที่ได้คือถ่านและก๊าซที่ประกอบด้วยกำมะถัน ซึ่งต่อมาใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริก
4. ประจุหลอมเหลวในเตาสะท้อนแสง ในขั้นตอนนี้ คุณสามารถนำส่วนผสมดิบหรือส่วนผสมที่เผาแล้วไปเผาที่อุณหภูมิ 1,500°C เงื่อนไขที่สำคัญสำหรับการทำงานคือการรักษาบรรยากาศที่เป็นกลางในเตาเผา ส่งผลให้ทองแดงซัลไฟด์และเปลี่ยนเป็นผิวด้าน
5. กำลังแปลง ทองแดงที่เกิดขึ้นร่วมกับฟลักซ์ของควอตซ์จะถูกเป่าในคอนเวคเตอร์พิเศษเป็นเวลา 15-24 ชั่วโมง เป็นผลให้ได้ทองแดงพุพองอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของกำมะถันและการกำจัดก๊าซ สามารถมีสิ่งเจือปนต่าง ๆ ได้ถึง 3% ซึ่งถูกนำออกมาเนื่องจากการอิเล็กโทรไลซิส
6. กลั่นด้วยไฟ. โลหะจะละลายก่อนแล้วจึงกลั่นในเตาหลอมแบบพิเศษ เอาต์พุตเป็นทองแดงสีแดง
7. การกลั่นด้วยไฟฟ้า ขั้นตอนนี้ต้องผ่านขั้วบวกและทองแดงไฟเพื่อการทำความสะอาดสูงสุด

อ่านเกี่ยวกับโรงงานและศูนย์การผลิตทองแดงในรัสเซียและทั่วโลกด้านล่าง

ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง

มีเพียงสี่ บริษัท เหมืองแร่และการผลิตทองแดงที่ใหญ่ที่สุดในรัสเซีย:

1. "นิกเกิล Norilsk";
2. "Uralelectromed";
3. โรงงานโลหการ Novgorod;
4. โรงงานอิเล็กโทรไลต์ทองแดง Kyshtym

สองบริษัทแรกเป็นส่วนหนึ่งของการถือครอง UMMC ที่มีชื่อเสียง ซึ่งรวมถึงองค์กรอุตสาหกรรมประมาณ 40 แห่ง ผลิตทองแดงมากกว่า 40% ในประเทศของเรา โรงงานสองแห่งสุดท้ายเป็นของบริษัท Russian Copper Company

วิดีโอด้านล่างจะบอกคุณเกี่ยวกับการผลิตทองแดง:

อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้โลหะเช่นทองแดง เนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าสูงจึงไม่มีสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าใดสามารถทำได้หากไม่มีวัสดุนี้ จากนั้นเป็นตัวนำที่มีคุณสมบัติการทำงานที่ยอดเยี่ยม นอกจากคุณสมบัติเหล่านี้แล้ว ทองแดงยังมีความเหนียวและหักเห ต้านทานต่อการกัดกร่อนและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และวันนี้เราจะพิจารณาโลหะจากทุกด้าน: เราจะระบุราคาของเศษทองแดง 1 กิโลกรัม เราจะบอกเกี่ยวกับการใช้งานและการผลิต

แนวคิดและคุณสมบัติ

ทองแดงเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่อยู่ในกลุ่มแรกของตารางธาตุเมนเดเลเยฟ โลหะดัดนี้มีสีชมพูทองและเป็นหนึ่งในโลหะสามชนิดที่มีสีเด่นชัด ตั้งแต่สมัยโบราณมนุษย์ใช้มันอย่างแข็งขันในหลาย ๆ ด้านของอุตสาหกรรม

คุณสมบัติหลักของโลหะคือการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะชนิดอื่น การนำกระแสไฟฟ้าผ่านทองแดงจะสูงกว่าอะลูมิเนียม 1.7 เท่า และสูงกว่าเหล็กเกือบ 6 เท่า

ทองแดงมีคุณสมบัติที่โดดเด่นเหนือโลหะอื่นหลายประการ:

1. พลาสติก. ทองแดงเป็นโลหะที่อ่อนและเหนียว หากเราคำนึงถึงลวดทองแดง ลวดจะโค้งงอได้ง่าย ยึดได้ทุกตำแหน่งและไม่ทำให้เสียรูป ตัวโลหะนั้นเพียงพอที่จะกดเล็กน้อยเพื่อตรวจสอบคุณสมบัตินี้
2. ความต้านทานการกัดกร่อน. วัสดุไวแสงนี้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง หากทองแดงถูกทิ้งไว้ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นเป็นเวลานาน ฟิล์มสีเขียวจะเริ่มปรากฏบนพื้นผิว ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากผลกระทบด้านลบของความชื้น
3. การตอบสนองต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น. ทองแดงสามารถแยกความแตกต่างจากโลหะอื่นได้โดยการให้ความร้อน ในขั้นตอนนี้ทองแดงจะเริ่มสูญเสียสีและเข้มขึ้น เป็นผลให้เมื่อโลหะถูกความร้อนจะมีสีดำ

ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ทำให้วัสดุนี้แตกต่างจากโลหะอื่น ๆ

วิดีโอด้านล่างจะบอกคุณเกี่ยวกับคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของทองแดง:

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีของโลหะนี้คือ:

• การนำความร้อนสูง
• ความต้านทานการกัดกร่อน
• มีความแข็งแรงสูงเพียงพอ
• ความเป็นพลาสติกสูงซึ่งคงไว้ที่อุณหภูมิ -269 องศา
• การนำไฟฟ้าที่ดี
• ความเป็นไปได้ในการผสมกับส่วนประกอบเพิ่มเติมต่างๆ

อ่านเกี่ยวกับคุณลักษณะ สมบัติทางกายภาพและเคมีของสสารที่เป็นโลหะของทองแดงและโลหะผสมของทองแดงด้านล่าง

คุณสมบัติและลักษณะเฉพาะ

ทองแดงเป็นโลหะที่มีความว่องไวต่ำ ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ เกลือ ด่าง และกรดกำมะถันอ่อน แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องละลายในกรดซัลฟิวริกเข้มข้นและกรดไนตริก

คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ:

• จุดหลอมเหลวของทองแดงคือ 1,084°C;
• จุดเดือดของทองแดงคือ 2560°C;
• ความหนาแน่น 8890 กก./ลบ.ม.
• การนำไฟฟ้า 58 MΩ/m;
• การนำความร้อน 390 m*K

คุณสมบัติทางกล:

• ความต้านทานแรงดึงในสถานะที่ผิดรูปคือ 350-450 MPa ในสถานะอบอ่อน - 220-250 MPa
• การหดตัวสัมพัทธ์ในสถานะที่ผิดรูปคือ 40-60% ในสถานะอบอ่อน - 70-80%
• การยืดตัวสัมพัทธ์ในสถานะที่ผิดรูปคือ 5-6 δ ψ% ในสถานะอบอ่อน - 45-50 δ ψ%;
• ความแข็งในสถานะที่ผิดรูปคือ 90-110 HB ในสถานะอบอ่อน - 35-55 HB

ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C วัสดุนี้จะมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงกว่าที่อุณหภูมิ +20°C

โครงสร้างและสารประกอบ

ทองแดงซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูงมีสิ่งเจือปนน้อยที่สุด ส่วนแบ่งของพวกเขาในองค์ประกอบสามารถเท่ากับ 0.1% เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของทองแดงจะมีการเพิ่มสิ่งเจือปนต่าง ๆ เข้าไป: พลวงและอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและระดับเนื้อหาของทองแดงบริสุทธิ์ มีหลายเกรดที่แตกต่างกัน

ประเภทโครงสร้างของทองแดงอาจรวมถึงผลึกของเงิน แคลเซียม อะลูมิเนียม ทอง และส่วนประกอบอื่นๆ พวกเขาทั้งหมดโดดเด่นด้วยความนุ่มนวลเปรียบเทียบและความเป็นพลาสติก อนุภาคของทองแดงมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์ซึ่งอะตอมของอะตอมจะอยู่ที่ส่วนบนสุดของ F-cell แต่ละเซลล์ประกอบด้วย 4 อะตอม

สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่รับทองแดง โปรดดูวิดีโอนี้:

การผลิตวัสดุ

ภายใต้สภาพธรรมชาติ โลหะชนิดนี้พบได้ในแร่ทองแดงและแร่ซัลไฟด์ แพร่หลายในการผลิตทองแดงได้รับแร่ที่เรียกว่า "ทองแดงเงา" และ "ทองแดงไพไรต์" ซึ่งมีส่วนประกอบที่ต้องการมากถึง 2%

โลหะปฐมภูมิส่วนใหญ่ (มากถึง 90%) เกิดจากวิธีการไพโรเมททัลโลจิคัล ซึ่งรวมถึงขั้นตอนต่างๆ มากมาย: กระบวนการเพิ่มคุณค่า การคั่ว การถลุง การแปรรูปในเครื่องแปรรูป และการกลั่น ส่วนที่เหลือได้มาจากวิธีการทางอุทกวิทยาซึ่งประกอบด้วยการชะล้างกรดซัลฟิวริกเจือจาง

พื้นที่ใช้งาน

ในพื้นที่ดังต่อไปนี้:

• อุตสาหกรรมไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยประการแรกในการผลิตสายไฟฟ้า เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ทองแดงจะต้องบริสุทธิ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ปราศจากสิ่งเจือปน
• การทำผลิตภัณฑ์ที่เป็นลวดลาย. ลวดทองแดงในสถานะอบอ่อนนั้นมีความเหนียวและความแข็งแรงสูง ด้วยเหตุนี้จึงถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการผลิตสายไฟ เครื่องประดับ และการออกแบบอื่นๆ
• การหลอมทองแดงแคโทดเป็นลวด. ผลิตภัณฑ์ทองแดงหลากหลายประเภทถูกหลอมเป็นแท่งซึ่งเหมาะสำหรับการรีดต่อไป

ทองแดงถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรมต่างๆ มันสามารถเป็นส่วนหนึ่งของลวดไม่เพียง แต่ยังรวมถึงอาวุธและแม้แต่เครื่องประดับ คุณสมบัติและขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางมีอิทธิพลต่อความนิยม

วิดีโอด้านล่างจะแสดงให้คุณเห็นว่าทองแดงสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติของมันได้อย่างไร:

ทองแดงถูกใช้อย่างแพร่หลายทั้งในรูปบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสมในอุตสาหกรรมวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยุ ซึ่งประมาณ 50% ของทองแดงที่ผลิตได้ถูกใช้ไปในวิศวกรรมเครื่องกลและการผลิตเครื่องมือ และอุปกรณ์ทางทหาร ทองแดงบริสุทธิ์เป็นโลหะสีชมพูที่มีความหนาแน่น 8.93 จุดหลอมเหลว 1,084 ° C และจุดเดือด 2582 ° C ทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าและความร้อนสูงมีความอ่อนตัวและอ่อนตัวได้ดีรีดเป็นแผ่นบาง ๆ ได้ง่ายและ ลากเป็นเส้นลวด

เป็นเวลานานแล้วที่โลหะผสมทองแดงกับสังกะสี - ทองเหลืองและทองแดงกับดีบุก - บรอนซ์เป็นที่รู้จักและใช้กันอย่างแพร่หลาย ทองเหลืองประกอบด้วยสังกะสี 10 ถึง 30% และในบางกรณีอาจมีดีบุกและตะกั่วในปริมาณเล็กน้อย ทองเหลืองผ่านกรรมวิธีอย่างดี มีความแข็งแรงเชิงกลสูงกว่าเมื่อเทียบกับทองแดง และยังมีราคาถูกกว่าทองแดงบริสุทธิ์อีกด้วย บรอนซ์มีมากถึง 20% Bp แม้จะมีความแข็งค่อนข้างสูง แต่บรอนซ์ก็ผ่านการกลึงอย่างดีและเติมแม่พิมพ์ได้ดีเมื่อหล่อ บรอนซ์มีความทนทานต่อการสึกหรอสูง มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ดังนั้นจึงใช้สำหรับการเตรียมเปลือกตลับลูกปืน เฟือง และชิ้นส่วนอื่นๆ บรอนซ์ยังใช้ในการผลิตสารเคมี

ทองแดงนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดีมาก ความต้านทานจำเพาะของทองแดงคือ 0.018 Ohm mm 2 /m และค่าการนำความร้อนที่ 20 ° C คือ 385 W / (m K) ในแง่ของการนำไฟฟ้า ทองแดงจะด้อยกว่าเงินเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่าอะลูมิเนียม 1.7 เท่า และสูงกว่าแพลทินัมและเหล็กประมาณ 6 เท่า ทองแดงมีคุณสมบัติเชิงกลที่มีค่า - ความอ่อนตัวและความอ่อนตัว

ในที่ที่มีอากาศ ความชื้น และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ทองแดงจะค่อยๆ ปกคลุมด้วยฟิล์มสีเทาอมเขียวหนาแน่นของเกลือกรดกำมะถันพื้นฐาน ซึ่งช่วยปกป้องโลหะจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ดังนั้น ทองแดงและโลหะผสมของมันจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสร้างสายไฟและการสื่อสารประเภทต่างๆ ในวิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องมือวัด ในวิศวกรรมทำความเย็น (การผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับอุปกรณ์ทำความเย็น) และวิศวกรรมเคมี (การผลิตเครื่องมือสุญญากาศ ขดลวด) . ประมาณ 50% ของทองแดงทั้งหมดถูกใช้โดยอุตสาหกรรมไฟฟ้า บนพื้นฐานของทองแดงโลหะผสมจำนวนมากได้ถูกสร้างขึ้นด้วยโลหะเช่น Zn, Sn, Al, Be, Ni, Mn, Pb, Ti, Ag, Au ฯลฯ และน้อยกว่าที่ไม่ใช่โลหะ P S, O ฯลฯ ขอบเขตของโลหะผสมเหล่านี้กว้างขวางมาก หลายคนมีคุณสมบัติต้านแรงเสียดทานสูง โลหะผสมถูกนำมาใช้ในสถานะการหล่อและการหลอมเช่นเดียวกับในรูปของผลิตภัณฑ์ผง

ตัวอย่างเช่น โลหะผสม เช่น ดีบุก (4-33% Sn) ตะกั่ว (~ 30% Pb) อะลูมิเนียม (5-11% Al) ซิลิกอน (4-5% Si) และพลวงสัมฤทธิ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย บรอนซ์ใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ในรูปของแผ่น แท่ง และท่อในอุตสาหกรรมเคมี กระดาษ และอาหาร

โลหะผสมของทองแดงกับโครเมียมและโลหะผสมผงกับทังสเตนใช้ในการผลิตอิเล็กโทรดและหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า

ทองเหลืองยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีและวิศวกรรมเครื่องกล - โลหะผสมของทองแดงและสังกะสี (มากถึง 50% Zn) โดยปกติจะมีการเติมองค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณเล็กน้อย (Al, Si, Ni, Mn) ใช้โลหะผสมทองแดงกับฟอสฟอรัส (6-8%) เป็นตัวประสาน

มีสองวิธีในการแยกทองแดงออกจากแร่และความเข้มข้น: ไฮโดรเมทัลโลจิกและไพโรเมทัลโลจิคัล

คนแรกไม่พบแอปพลิเคชันที่กว้างขวาง มันถูกใช้ในการแปรรูปแร่ออกซิไดซ์และแร่พื้นเมืองที่ไม่ดี วิธีนี้ไม่เหมือนกับวิธี pyrometallurgical ไม่อนุญาตให้สกัดโลหะมีค่าพร้อมกับทองแดง

ทองแดงส่วนใหญ่ (85-90%) ผลิตโดยวิธี pyrometallurgical จากแร่ซัลไฟด์ ในขณะเดียวกัน ปัญหาในการสกัดแร่ออกจากแร่ นอกจากทองแดงแล้ว ยังมีโลหะมีค่าอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องด้วย วิธีการ pyrometallurgical ของการผลิตทองแดงมีหลายขั้นตอน ขั้นตอนหลักของการผลิตนี้คือ: การเตรียมแร่ (การเพิ่มคุณค่าและบางครั้งการคั่วเพิ่มเติม) การถลุงสำหรับผิวด้าน (การถลุงทองแดงแบบด้าน) การแปลงผิวด้านเพื่อให้ได้ทองแดงแบบตุ่ม การกลั่นทองแดงแบบตุ่ม