Алюминий - (реферат)
p>На сегодня цена тонны алюминия составляет примерно 1640 $ за тонну на Лондонской бирже металлов. И надо отметить, что сейчас на рынке алюминия спрос сильно снизился. Обвальное падение цен на алюминий в 1993 г. вынудило семь основных мировых производителей сократить выпуск металла на 1044 миллиона тонн в год. Основными странами-производителя ми было заключено соглашение об ограничении производства алюминия, ко торое истекает в декабре 1995 г. Уже сейчас известно, на сколько по истечении срока действия соглашения основные производители расширят свое производство алюминия. Так, норвежская группа "Норск хидро" в 1996 г. вернется к полной загрузке мощностей, что преполагает дополни тельный выпуск 70000 тонн металла. Голландская "Хуговенс" увеличит свое производство на 42000 тонн, канадская "Алкан"-на 124000 тонн. Крупнейшие заводы России обьявили о том, что полная загрузка производ ственных мощностей будет достигнута уже в будущем году, однако, скорее всего, по мнению французкой газеты "Трибюн", намеченная задача не бу дет выполнена из-за проблем со снабжением сырьем. Тем не менее, по оценкам, в 1996 г. Россия произведет 2. 7 миллиона тонн и экспортирует 2. 2 миллиона тонн алюминия. Плюс к этому отмечается быстрое расширение предложение алюминия со стороны Индии, государств Южной Америки и осо бенно государств Персидского залива.Специалисты полагают, что начало 1996 г. на мировом рынке алюминия будет отмечено незначительным дефицитом предложения-от 180000 до 260000 тонн, которого, однако будет явно недостаточно, чтобы приоста новить падение цен, вызванное замедлением спроса. По всей видимости, мировая цена на алюминий в 1996 г. будет колебаться на критическом для производителей уровне - 1400-1500 $ за тонну.
Из цветных металлов в хозяйстве также очень широко используется медь и ее сплавы. Из всех цветных металлов медь нашла наиболее раннее широкое применение. Ее сплавы, называемые бронзами, были известны че ловечеству с доисторических времен, когда они были единственным метал лом, из которого изготовлялись оружие и орудия труда (бронзовый век). По внешнему виду медь легко отличить от всех остальных металлов, так как она имеет специфический красновато-розовый цвет.
Медь химически мало активна. В разбавленных соляной и серной кисло тах растворяется только в присутсвии окислителя (например, кислорода). Легко растворяется в азотной кислоте. Она обладает высокой коррозион ной стойкостью в атмосферных условиях и в парах воды.
Относительная плотность меди 8. 95, температура плавления 1083 C . Характерными физическими свойствами меди являются ее высокие тепло и электропроводность. По электропроводности медь занимает первое место среди других технических металлов. При 0 C удельная электропроводность меди равна 64 1/ом. Незначительно выше электропроводность только у се ребра (68 1/ом), но оно существенно дороже меди. Электропроводность меди тем выше, чем она чище. Любые примеси снижают это ценное ее свойство.
Медь-очень пластичный металл с невысокой прочностью. Ее механические свойства в сильной мере зависят от состояния поставки. Следует иметь в виду, что у нагартованной, т. е. упрочненной холодной пластической де формацией меди электропроводность ниже. Снять наклеп можно с помощью рекристаллизационного отжига.
Медь кристаллизуется в кубическую гранецентрированную решетку с па раметром 3, 6 А. Аллотропических превращений не имеет.
Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, зо лото и серебро. В рудах медь находится в виде сульфидных и окисленных соединений; встречается и самородная медь. Наибльшее распространение и значение имеют сульфидные руды, содержащие от 1 до 5% Cu. К сульфидным рудам относятся медный колчедан, медный блеск и пестрая медная руда. М е д н ы й к о л ч е д а н или х а л ь к о п и р и т-минерал ла тунно-желтого цвета. Представляет собой химическое соединение меди с железом и серой CuFeS , содержащее 34, 5% Cu. Твердость по Моосу 3-4. Это главная медная руда, из которой извлекают большую часть добывающей меди.
М е д н ы й б л е с к, или х а л ь к о з и н, -минерал свинцово серого или черного цвета. По химическому составу это соединение меди с серой Cu S, в котором содержится 79, 8% Cu, а иногда присутствует при месь серебра. Твердость минерала по шкале Мооса 2-3. Медный блеск от носится к богатым медным рудам.
П е с т р а я м е д н а я р у д а, или б о р н и т, является про дуктом распада медного колчедана. Химический состав минерала Cu FeS , т. е. это сульфид меди и железа с содержанием 52-65% Cu. Твердость по Моосу около 3.
Из окисных медных руд наибольшее значение имеет красная медная руда. К р а с н а я м е д н а я р у д а, или к у п р и т, -минерал крас ного цвета, имеющий химический состав Cu O с содержанием 88, 8% Cu. Твердость по Моосу 3, 5-4. Это-богатая медная руда.
Медь можно получить пирометаллургическим и гидрометаллургическим спосабами. Наиболее распространным в современной практике является пи рометаллургический способ.
Богатые окисленные руды с содержанием меди 3-5% и более подвергают непосредственной плавке. Руды со средним содержанием меди (1-2%) и все комплексные руды, в состав которых входят цинк, свинец, никель и дру гие металлы, включая благородные, перед плавкой проходят обогащение. Наиболее широко его осуществляют флотационным методом, позволяющим по чить концетрат с 15-30% Cu.
Богатую руду или концетрат вначале обжигают при 600-700 C для удале ния избытка серы и образования окислов железа, а затем переплавляют в отражательных печах. При переплавке получается еще не медь, а медный штейн, состоящий из сернистых соединений меди и железа. В нем содер жится приблизительно 20-25% Cu, 20-40% Fe и 22-25% S. Медный штейн в жидком виде поступает на дальнейшую переработку для получения черновой меди.
Черновую медь получают в горизонтальных конвертерах путем продувания воздуха через расплавленный штейн. В первой стадии процесса проходящий через расплав кислород окисляет железо и получающиеся окислы, соединя ясь с кремнеземом, образуют шлак:
2FeS + 3O + SiO 2FeO SiO + 2SO .
Эти реакции проходят с выделением большого количества тепла, поэтому никакого дополнительного подогрева ванны не требуется. Шлак удаляют. Вторая стадия процесса состоит из двух этапов и приводит к получению черновой меди:
Cu S + 1, 5O Cu O + SO ;
Cu S + 2Cu O 6Cu + SO .
Продолжительность конвертирования штейна, содержащего 24% Cu, при емкости конвертора 40 т составляет около 15 ч, а при более крупных конверторах 25-30 ч.
Готовую черновую конверторную медь разливают в металлические формы (изложницы) и получают слитки. Эта медь еще непригодна для технических целей, ее необходимо подвергнуть огневому или электролитическому рафи нированию.
При огневом методе через черновую медь в пламенных отражаельных пе чах под давлением продувают воздух, кислород которого выжигает приме си. Этод метод применяют для получения меди не особенно высокой чисто ты и в тех случаях, когда медные руды, из которых приготовлена черно вая медь, содержит ничтожно малое количество благородных металлов или не содержат их совсем. При этом способе они не извлекаются, а полнос тью остаются в получающейся огневой меди.
В настоящее время в большинстве случаев применяют электролитическое рафинирование, обеспечивающее более полную очистку меди от примесей и позволяющее более полную очистку меди от примесей и позволяющее извле чение благородных металлов. Используют также последовательное комбини рование более дешевого огневого способа с электролитическим. При электролитическом рафинировании в ванну с электролитом опускают аноды, в качестве которых служит подлежащая очистке медь с примесями, и катоды-тонкие (0, 5-0, 7 мм) листы чистой меди. Первые соединяют с по ложительным полюсом, а вторые-с отрицательным. При пропускании тока медь анода сначала переходит в электролит в виде положительно заряжен ных ионов, а потом осаждается на катодах, которые вынимают через каж дые 10-12 дней по достижении массы 60-90 кг.
Примеси, находящиеся в аноде, частично растворяются в электролите, частично переходят в шлам-нерастворимый осадок.
Электролитную катодную медь для переплавки в проволоку, листы и дру гие изделия переплавляют в плавильных печах и разливают в слитки раз личной удобной для прокатки формы.
Если медь предназначена для изготовления медных сплавов, то катодные листы режут на части и переплавляют с необходимым для этой цели добав лением легирующих элементов.
На мировом рынке в основном обращается технически чистая медь разной степени чистоты.
Наша промышленность производит десять марок меди, отличающихся друг от друга количеством примесей.
Марка меди............................ М00 М0 М0б М1 М1р
Содержание меди, % не менее... 99, 99 99, 95 99, 97 99, 90 99, 90
Марка меди............................ М2 М2р М3 М3р М4
Содержание меди, % не менее... 99, 70 99, 70 99, 50 99, 50 99, 0
Медь марок М1р, М2р и М3р при суммарном содержании примесей, одина ковом с медью марок М1, М2 и М3, отличается от них тем, что они более полно раскислены-содержание кислорода в них снижено до 0, 01 % вместо 0, 05-0, 08 %. Кроме того, в них дополнительно содержится до 0, 04 % P. Марка М0б кислорода не содержит, тогда как в марке М0 он быть в коли честве до 0, 02 %.
Примесями в меди являются висмут, сурьма, мышьяк, железо, фосфор и серебро. Влияние различных примесей на свойства меди неодинаково, по этому в контрактах описывается не только суммарное содержание приме сей, но приведены также предельно допустимые количества каждой из них. Наиболее вредны в меди висмут и свинец. Они с нею образуют легко плавкие эвтектики, которые располагаются по границам зерна. При нагре ве под обработку давлением эвтектики расплавляются и делают хрупким, неспособным воспринимать пластическую деформацию, т. е. красноломким. Поэтому висмут и свинец допускаются в меди разной степени чистоты в количестве тысячных и даже десятитысячных долей процента.
