Основные сведения о производстве цветных металлов

Цветная металлургия — одна из важнейших отраслей народного хозяйства, т.к. НТП тесно связан с развитием технологий производства цветных металлов и сплавов, требующихся в различных областях науки и техники.

Наиболее широкое применение находят сплавы на основе меди, алюминия, титана, магния, цинка, никеля и др.

До 90 процентов меди изготовляют пирометаллургическим способом, т.е. выплавляют из сульфидного медного концентрата, полученного на обогатительных фабриках из сульфидов меди методами флотации (отделение пустых пород в водно-масляных растворах) и окислительного обжига при температуре 750-800°С (для выжигания серы).

Пирометаллургическое производство меди происходит по следующим этапам:

1. Плавка медного концентрата в отражательных печах (или в электропечах) при температуре 1550-1600°С. Продуктом данного этапе является штейн, содержащий 80-90 процентов сульфидов меди.

2. Продувка штейна кислородом в конверторе, получение белого штейна, содержащего до 80% меди, затем вторичная продувка (после слива шлака) и получение черновой меди, содержащей до 3% примесей.

3. Рафинирование черновой меди в отражательных (или электрических печах), после которого и получается медь чистотой 99-99, 5%. После электролитического рафинирования получают продукт, содержащий до 99, 99 % меди.

Появилось сообщение о новом методе плавки меди в жидкой ванне, внедренной на Норильском горно-металлургическом комбинате. Новая технология позволяет резко снизить потребление энергии, уменьшает потери металла в шлаке и значительно повышает качество конечного продукта. Использование данного метода позволяет кроме меди получать и серу, ценнейший продукт, которая при традиционной технологи шла в отходы [17, c.5].

Вышерассмотренный пирометаллургический процесс служит основой получения и других цветных металлов: свинца, никеля и т.п.

Технически чистая медь выпускается 10-и марок: М000, М00, М0 и др. (ГОСТ 859-66)..

Сплавы меди с цинком называют латунями, а сплавы меди с другими элементами (олово, алюминий и др.) - бронзами.

Латуни (ГОСТ 15527-70) - пластичные, прочные, коррозийно стойкие сплавы. Маркировка; Л 60, Л 63,..., Л 70 (Л 60 - 60 процентов меди и 40 процентов цинка). В качестве конструкционных материалов широко используются специальные (легированные) латуни (для лучшей обрабатываемости резанием или давлением, повышения коррозийной стойкости или других необходимых свойств), например, ЛАЖМ 66-6-3-2 (66 процентов - медь, 6 процентов - алюминий, 3 процента - железо, 2 процента - марганец и остальное - цинк).

Бронзы подразделяются на литейные оловянные (ГОСТ 613-79), оловянные, обрабатываемые давлением (ГОСТ 5017-74) и безоловянные (ГОСТ 493-79). Бронзы обладают хорошими литейными и антифрикционными свойствами, коррозийной стойкостью.

Например, БрОЦ 4-3 - оловянистая бронза, которая содержит 4 процента олова, 3 процента цинка и остальное - медь)

БрАЖН 10-4-4 - безоловянистая бронза (10 процентов алюминия, 4 процента железа, 4 процента никеля, остальное - медь).

Сплавы меди с никелем - мельхиоры, обладают высокой химической стойкостью, пластичностью. Применяются в морском судостроении, для изготовления разменной монеты, медицинского инструмента, столовой посуды и т.п.

Алюминий в чистом виде не применяется из-за высокой химической активности. Широко используются алюминиевые сплавы; литейные, деформируемые и порошковые.

К деформируемым относятся: дюралюминий (ГОСТ 4784-65). Этот сплав, алюминия и меди имеет малую плотность, высокие механические свойства, которые еще повышаются с проведением закалки. Марки:

- Д1, Д6, Д16 иД18;

- сплавы на основе алюминий-медь-кремний с добавлением магния и марганца (марки АК1, АК6 и др.), имеют хорошую пластичность в горячем состоянии и хорошую жаропрочность (до 200-300°С) при легировании их никелем, титаном и железом;

- сверхпластичный алюминий (разработан в американской корпорации " Рокуэлл интернэшил") состоит из алюминия, цинка, магния, меди, а также небольших добавок циркония, кобальта и хрома. Сверхпластичность материалу придается специальной обработкой: искусственное старение, прокатка под большим давлением и перекристаллизация. Эти сплавы могут выдерживать 5-15 кратное удлинение [25, c.6].

Литейные сплавы (ГОСТ 2685-71) марки АЛ1, АЛ2,..., АЛ13, где цифры обозначают номер сплава. Литейные сплавы делятся на три группы в зависимости отих основы: алюминий-кремний, алюминий-магний, алюминий-медь. Все они отличаются хорошей жидкотекучестью, малой усадкой и высокими механическими свойствами. Лучшие литейные сплавы силумины изготовляются на основе алюминий-кремний.

Они используются для литья сложных по конфигурации деталей приборов, радиоаппаратуры и т.п.

Порошковые сплавы марок Д16П, АК4П и другие широко используются в порошковой металлургии.