Производство меди
Для получения меди применяют медные руды, а также отходы меди и её
сплавы. В рудах содержится 1 – 6% меди. Руду, содержащую меньше 0,5% меди, не перерабатывают, так как при современном уровне техники извлечение из неё меди нерентабельно.
В рудах медь находится в виде сернистых соединений (CuFeS2 – халько-
пирит, Cu2S – халькозин, CuS – ковелин), оксидов (Cu2O, CuO) и гидрокарбонатов [CuCO3 ⋅Cu(OH)2 , 2CuCO3 ⋅Cu(OH)2].
Пустая порода руд состоит из пирита (FeS2), кварца (SiO2), различных
соединений содержащих Al2O3, MgO, CaO, и оксидов железа.
В рудах иногда содержится значительные количества других металлов
(цинк, золото, серебро и другие).
Известны два способа получения меди из руд:
- гидрометаллургический;
- пирометаллургический.
Пирометаллургический способ пригоден для переработки всех руд и
включает следующие операции :
Производство алюминия электролизом
Электролиз проводят в электролизере, имеющим ванну из углеродистого материала .
1– анод; 2 – глинозем; 3 – твердая корка электролита; 4 – углеродистые
блоки; 5 – медная шина; 6 – алюминий; 7 – электролит; 8 – кожух
Кожух ванны изготавливают из листового железа. Подину и стены ванны выкладывают из углеродистых блоков. В подину вмонтированы медные шины, соединенные с отрицательным полюсом источника тока. В ванне находится расплавленный алюминий, служащий катодом, и жидкий криолит.
Анодное устройство состоит из угольного анода, погруженного в элект-
ролит, состоящего из криолита, глинозема, фтористых алюминия и натрия,
добавляемых для понижения температуры плавления электролита. Перед началом электролиза на подину ванны насыпают тонкий слой молотого кокса. Затем к нему подводят угольные электроды и пропускают ток.
Когда угольная футеровка ванны нагреется до определенной температуры, в неё загружают криолит и расплавляют его. После получения в ванне достаточного слоя расплавленного криолита в неё загружают глинозем.
Под действием постоянного тока в расплавленном криолите происходит
диссоциация криолита и глинозема
Na3AlF6 = 3Na+ + AlF3-6
Al2O3=Al3+ + AlO33-
Образующиеся положительно заряженные ионы алюминия разряжаются на
катоде в первую очередь, как имеющие более высокий потенциал выделения посравнению с другими положительно заряженными ионами, и образуется
алюминий
Al3+ +3e = Al
Из отрицательно заряженных ионов на аноде разряжаются в первую очередь
ионы , как более отрицательные ионы
2AlO3 − 6e → Al2O3+1,5O2
Выделяющийся кислород взаимодействует с углеродом анода с
образованием смеси газов CO и CO2, удаляющейся из ванны через
вентиляционную систему.
Алюминий собирается на дне ванны под слоем электролита. Его перио-
дически извлекают, используя специальное устройство. Для нормальной работы ванны на её дне оставляют немного алюминия.