При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Применение меди в качестве материала для производства орудий труда и оружия известно человечеству многие столетия.

Развитие электротехники и электроники явилось дальнейшим стимулом разработки совершенных методов добычи и переработки сырья, в котором присутствует этот металл. Современное производство меди – это хорошо отработанный процесс.

Одной из проблем получения этого дефицитного металла является низкий процент содержания меди в добываемой руде. Он не превышает пять процентов от общего числа добываемой породы.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Способы производства меди

В настоящее время разработано несколько способов получения меди. Основными являются:

  • пирометаллургия;
  • гидрометаллургия;
  • электролиз.

Наибольшее количество производится с применением первого способа. С его помощью получают практически 90% всего металла. Он достаточно трудоёмкий и продолжительный.

Технология производства меди этим способом включает несколько этапов, которые осуществляют обогащение поступающего материала, последовательное получение готового материала.

Каждый из этапов содержит строгую последовательность технологических задач. Обычно завод по производству меди выполняет весь комплекс операций.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Для получения так называемой катодной меди используется третий способ. Полностью этот способ называется – электролитическое рафинирование с последующим осаждением готового продукта на поверхности металлических пластин.

Стадии пирометаллургического производства меди

Данный способ эффективно применяется для переработки руды с различным содержанием меди. Он состоит из следующей последовательности действий:

  • подготовки (обогащения)добытого сырья;
  • непосредственной плавки на штейн;
  • конвертирования полученного штейна;
  • окончательного рафинирования.

Каждый технологический процесс осуществляется с применением необходимых методов обработки.Для выделения черновой меди производят так называемую продувку. Далее медь помещают в формы или разливают на плиты. Она остаётся загрязнённой различными примесями и не обладает свойствами чистой меди.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Сущность процесса заключается в подаче под давлением воздуха через жидкий расплав медного штейна. Она производится в специальных конвертерах, которые могут располагаться вертикально или горизонтально. В дальнейшем обогащённые концентраты медных руд поступают на конечную переработку.

Первоначально в добытой руде содержание меди не превышает шести процентов. Для производства меди с наилучшей эффективностью необходимо произвести обогащение добытой руды.Это производство предназначено для получения концентрата, в котором будет содержаться меди более 10%. В отдельных случаях его удаётся довести до 35%.

Основным способом обогащения сульфидных медно-никелевых руд является флотация. Для повышения эффективности обогащения предварительно проводят операцию магнитной сепарации. Она способствует выделению пирротина в самостоятельный концентрат. Возможность проведения магнитной сепарации обусловлена относительно высокой магнитной восприимчивостью пирротина.

Сам процесс включает следующие операции:

  • предварительное дробление и последующий размол на мелкие частицы (он проводится до момента получения зерен не более 0,05÷0,5 мм);
  • флотационное обогащение, которое основано на обработке несмачивающихся частиц руды совместно с пузырьками продуваемого воздуха при подъёме их вверх в виде пены (для эффективности процесса добавляется масло), пустая порода, смачиваясь опускается вниз.

После получения обогащённого материала приступают к следующему этапу.

Обжиг

Пирометаллургия определяет два типа обжигового процесса. Первый заключается в так называемом окислительном обжиге. В нём производят частичное окисление сульфидов медных концентратов.

Данный процесс протекает в одном из трёх режимов: кинетическом, диффузионном и промежуточном.

Каждый из них характеризуется величиной скорости протекания кристаллохимического превращения и значением коэффициента диффузии.

Правильный выбор этих параметров позволяет значительно понизить содержание серы, получить штейн требуемой концентрации. Такой обжиг производят в специальных агрегатах. Они называются обжиговые печи.

С их помощью удаётся понизить содержание влаги до пяти процентов и одновременно уменьшить содержание серы.

Современная схема этого процесса предполагает проводить его в кипящем слое или во взвешенном состоянии.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Второй способ предполагает проведение нагрева до температуры, активирующей окисление сульфида серы. Высшие фракции проходят стадию диссоциации. Низшие фракции подвергаются окислению незначительно.

Выбор оптимальной температуры для этого процесса зависит от следующих условий:

  • параметров процесса сжигания топлива;
  • характеристик теплообмена;
  • качества изоляционных свойств печи (её стойкость футеровки);
  • характеристик теплообмена самого перерабатываемого материала.

Наиболее популярным считается метод обжига медного концентрата в многоподовых печах. В них одновременно осуществляется механическое перемешивание загруженной смеси. Наибольшая эффективность технологического процесса проявляется в печах десятиподовой конструкции.

В таких печах не только наиболее эффективно удаляется сера, но и качественно перемешивается концентрат введёнными добавками и флюсами. В этом случае такая печь исполняет роль смесительного аппарата. В печи поддерживается температура в интервале от 450 до 500 градусов.

Состав загружаемой смеси и качество обжига (десульфуризации) зависит от оптимальности выбранных параметров.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Кроме этого метода существует обжиг готовых концентратов в кипящем слое. Для его реализации используются специальные агрегаты способные создавать такие условия. Их сложная и дорогостоящая конструкция существенно ограничивает их применение.

Плавка на штейн

Основными составляющими в сырье для получения штейна являются сульфиды двух металлов: железа и меди. В его составе присутствуют оксиды различных металлов, например, алюминия, кальция.

Проведение процесса плавки позволяет получить два продукта в жидком виде. Одним является штейн, в котором концентрируется медь. Она переходит туда из оксидов шихты. Вторым получается шлак.

В нём сохраняются остальные соединения.

Сырьём для выплавки служит подготовленный концентрат. Его смешивают с флюсом. Они должны стимулировать протекание этого процесса. Такими добавками служат известняк или кварц. Сплав штейн получают несколькими способами. Для этого используют отражательные, шахтные и электродуговые печи.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Наибольшую популярность получил технологический процесс плавки в отражательных печах.Они имеют следующие геометрические размеры: длиной до сорока метров, ширина не превышает десяти метров и максимальная высота от пода до свода должна быть не более четырёх с половиной метров.

Под печи, опирается на оборудованный фундамент. Его изготавливают несколькими способами. Может применяться специальный динасовый кирпич, или наваривают из кварцевого песка. Наиболее оптимальной толщиной пода считается размер от 0,6 метра до 1,5 метров.

Стены изнутри выкладывают магнезитохромитовым кирпичом. Свод изготавливают арочным распорно-трапециевидной формы.  Для извлечения готового штейна готовят специальные шпуры. После завершения операции выгрузки они закрываются глиняной пробкой.

В некоторых конструкциях для выгрузки устанавливают специальные сифонные устройства.

Рафинирование с использованием катодной меди

Процесс рафинирования предназначен для выделения чистой меди из различных добавок и примесей. В современной промышленности экономически целесообразным считается проведение этого процесса в два этапа. Первый заключается в температурном рафинировании, второй в электролитическом. Второй способ осуществляется с применением катодной меди.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Проведение электролитического рафинирования позволяет решить две задачи:

  1. Глубокую очистку от примесей.
  2. Обеспечение высокой электропроводности.

В зависимости от состава сырья в отдельных случаях удаётся получить сопутствующие металлы (серебро, селен и даже золото). Сам технологический процесс протекает в специальных ваннах длиной до 5 метров и глубиной до 1,5 метров. Стенки таких ванн обработаны кислотостойкими материалами. Над ванной создаётся система крепления, к которой закрепляют катоды.

В качестве катодов используют плоские пластины, изготовленные из чистой меди. Одна пластина исполняет роль катода, вторая – анода. Ванна заполняется электролитом. В качестве электролита применяется серная кислота (H2SO4)в которой растворён сульфат меди(CuSO4). К этим катодам подаётся невысокое напряжение величиной 0,4 В.

После замыкания цепи начинается процесс электролитического растворения анода. Под воздействием разности потенциалов ионы меди с анода переходят на катод, оседая на нём в виде чистой меди. Электролит периодически обновляют. Это необходимо, так как в его составе образуются растворы металлов, замедляющие процесс электролиза. Кроме этого на дне ванны накапливается осадок называемый шлам.

Его также периодически выгружают. На современных предприятиях полное растворение анода происходит в течение 30 суток.

Последовательность выгрузки производится с интервалом от шести до двенадцати суток. Процесс электролиза достаточно электрозатратен. Для получения одной тонны чистой меди необходимо обеспечить мощность до 350 кВт.

Полученные катоды направляются для дальнейшей переработки. В итоге получают отдельные слитки или заготовки заданной формы. Плавка катодов производится в отражательных или печах шахтного типа.

Создание температуры при которой плавятся катоды осуществляется сжиганием природного газа, с использованием электродуговых или индукционных установок. Полученная медь разливается по готовым формам. Для получения проволоки её помещают в так называемые вайербасы.

Весь процесс происходит на установках непрерывной или полунепрерывной разливки.

Производство меди в России и мире

По данным аналитических агентств Российская Федерация уверенно занимает пятую позицию среди стран, занимающихся добычей и получением чистой меди. Производство меди в России в среднем за год составляет 860 тысяч тонн.

Основу современной структуры производства меди составляют три крупных холдинга: ОАО «ГМК» Норильский никель» («Норникель»), ООО «УГМКХолдинг» (УГМК) и ЗАО «Русская медная компания» (РМК). Эти компании осуществляют полный цикл производства от добычи руды до изготовления готовых слитков, проката и проволоки.

В каждый холдинг входит несколько предприятий, оснащённых самыми совершенными технологиями производства. Благодаря динамическому развитию в прошлом году удалось повысить производство меди на семь процентов.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Мировое производство меди достаточно консолидировано. Почти 35% этого металла производиться пятью крупнейшими компаниями. К ним относятся:

  • Codelco (Чили).
  • Freeport-McMoRan (США).
  • Glencore (Швейцария).
  • BHP Billiton (Австралия).
  • Southern Copper (Мексика).

Эти компании почти 80% меди получают из первичного сырья (то есть осуществляют полный цикл переработки) и 20% производят в результате переработки поступающего лома. В Европе наиболее крупными производителями меди являются: Польша, Португалия и Болгария. Каждый завод способен осуществлять выпуск широкого ассортимента медной продукции.

Несмотря на современный кризис, медь по-прежнему остаётся востребованным металлом. Одним из серьёзных недостатков, присущих этому производству являются экологические проблемы. Оценка выбросов на медеплавильных заводах показали высокий уровень загрязнения окружающего воздуха.

В его составе присутствует большое количество вредных для здоровья химических соединений (кадмия, ртути, мышьяка, свинца, оксидов азота и углерода).

Источник: https://stankiexpert.ru/tehnologii/proizvodstvo-medi.html

Технологический процесс производства меди

Медь, относимая по классификации к цветным металлам, стала известной в глубокой древности. Ее производство человек освоил раньше, чем железо.

Это объяснимо как частым ее нахождением на земной поверхности в доступном состоянии, так и относительной легкостью производства меди путем извлечения ее из соединений.

Свое название Cu она получила от острова Кипра, где древняя технология производства меди получила большое распространение.

Благодаря своей высокой электропроводимости (медь из всех металлов – вторая после серебра) она считается особенно ценным электротехническим материалом. Хотя электропровод, на который ранее шло до 50% мирового производства меди, сегодня чаще всего изготовляют из более доступного алюминия.

Медь, наряду с большинством прочих цветных металлов, считается все более дефицитным материалом. Это связано с тем, что сегодня называются богатыми те руды, что содержат около 5% меди, а основная ее добыча ведется переработкой 0,5%-ных руд.

В то время как в прошлые века эти руды содержали от 6 до 9% Cu.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Медь относят к тугоплавким металлам. При плотности в 8,98 г/см3 ее температуры плавления и кипения составляют соответственно 1083°C и 2595°C. В соединениях она обычно присутствует с валентностью I или II, реже встречаются соединения с трехвалентной медью.

Соли одновалентной меди чуть окрашенные или совсем без цвета, а двухвалентная медь дает своим солям в водном растворе характерную окрашенность. Чистая медь представляет собой тягучий металл красноватого или розового (на изломе) цвета.

Читайте также:  Характеристика жаропрочного металла; что собой представляет жаростойкая сталь

В просвете тонкогом слоя она может казаться зеленоватой или голубой. Большинство соединений меди имеют такие же цвета. Этот металл присутствует в составе множества минералов, из них при производстве меди в России применяют только 17.

Самое большое место в этом отводится сульфидам, самородной меди, сульфосолям и карбонатам (силикатам).

В сырье заводов по производству меди помимо руд входят еще медные сплавы из отходов. Чаще всего они включают от 1 до 6% меди в соединениях серы: халькозине и халькопирите, ковелине, гидрокарбонатах и оксидах, медном колчедане.

Также руды, наряду с пустой породой, включающей карбонаты кальция, магния, силикатов, пирит и кварц, могут содержать компоненты таких элементов, как: золото, олово, никель, цинк, серебро, кремний и др.

Не считая самородных руд, включающих медь в доступном виде, все руды подразделяются на сульфидные или окисленные, а также смешанные. Первые получаются как результат реакций окисления, а вторые считаются первичными.

Способы производства меди

Среди способов производства меди из руд с концентратами выделяют пирометаллургический метод и гидрометаллургический. Последний не получил широкого распространения. Это продиктовано невозможностью одновременного с медью восстановления прочих металлов.

Он используется для обработки окисленной или самородной руды с бедным содержанием меди. Отличаясь от него, пирометаллургический способ позволяет разработку любого сырья с извлечением всех компонентов. Очень эффективен он для подвергающихся обогащению руд.

Основной операцией такого процесса производства меди служит плавка. При ее производстве используют медные руды или их обожженные концентраты. В ходе подготовки к данной операции схемой производства меди предусмотрено их обогащение способом флотации.

При этом руды, содержащие наряду с медью ценные элементы: теллур или селен, золото с серебром, стоит обогащать в целях одновременного перехода данных элементов в медный концентрат. Образованный таким методом концентрат может содержать до 35% меди, столько же железа, до 50% серы, а также пустую породу.

Обжигу он подвергается в целях снижения до приемлемого содержания в нем серы.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Концентрат обжигается в преимущественно окислительной среде, что позволяет удалить примерно половины содержания серы. Полученный таким образом концентрат при переплавке дает довольно содержательный штейн.

Еще обжиг помогает снизить вдвое расход топлива отражательной печью. Достигается это при качественном смешении состава шихты, обеспечивающем ее нагревание до 600ºС.

Но богатые медью концентраты лучше перерабатывать, не обжигая, так как после этого возрастают утраты меди с пылью и в шлаке.

Итогом такой последовательности производства меди является деление объема расплава надвое: на штейн-сплав и шлак-сплав. Первую жидкость, как правило, составляют медные сульфиды и железные, вторую – окислы кремния, железа, алюминия и кальция.

Переработку концентратов в сплав штейн ведут при помощи электрической либо отражательной печей различных видов. Чисто медные либо сернистые руды лучше плавить с помощью шахтных печей.

К последним также стоит применить медно-серное плавление, позволяющее улавливать газы, одновременно извлекая серу.

В специальную печь небольшими порциями загружаются медные руды с кокс, а также известняки и оборотные продукты. Верхняя часть печи создает восстановительную атмосферу, нижняя часть – окислительную.

По мере расплавления нижнего слоя масса медленно спускается вниз для встречи с разогретыми газами. Верхняя часть печи нагрета до 450 ºС, а температура отходящих газов составляет 1500 ºС.

Это необходимо при создании условий очищения от пыли еще до того, как начнется выделение паров с серой.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

В результате такой плавки получают штейн, включающий от 8 до 15% меди, шлак, главным образом содержащий известь с железным силикатом, а еще колошниковый газ.

Из последнего после предварительного осаждения пыли удаляют серу. Задача увеличения в штейн-сплаве процента Cu при производстве меди в мире решается применением сократительной плавки.

Она заключается в помещении в печь наряду со штейном кокса, флюса из кварца, известняка.

При нагревании смеси происходит процесс восстановления медных окисей и железных оксидов. Сплавляемые друг с другом железные и медные сульфиды составляют штейн первоначальный.

Расплавляемый железный силикат при стекании вдоль поверхностей откосов принимают в себя прочие компоненты, пополняя шлак. Результатом такой плавки является получение обогащенного штейна со шлаком, включающих медь до 40% и 0,8% соответственно.

Драгоценные металлы, такие как серебро с золотом, почти не растворяясь в сплаве шлака, целиком оказываются в сплаве штейна.

Производство черной и рафинированной меди

В ходе добычи черновой меди производством предусмотрено продувание штейн-сплава в конвертере бокового дутья воздухом. Это необходимо, чтобы окислить соединенное с серой железо и перевести его в состав шлака. Данная процедура называется конвертированием, она подразделяется на две стадии.

Первая состоит в изготовлении белого штейна посредством окисления железного сульфида с помощью флюса из кварца. Скапливающийся шлак удаляют, а на его место помещают очередную порцию первоначального штейна, восполняя постоянный объем его в конвертере. При этом в конвертере по ходу удаления шлака остается только белый штейн. Он содержит преимущественно сульфиды меди.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Следующей частью процесса конвертирования служит непосредственное изготовление черновой меди посредством переплавки белого штейна. Она получается путем окисления медного сульфида.

Получаемая в ходе продувания медь черновая состоит уже на 99% из Cu с незначительным добавлением серы и различных металлов. При этом она еще не годится для технического использования.

Поэтому после конвертирования к ней обязательно применяют метод рафинирования, т.е. очищения от примесей.

В производствах рафинированной меди требуемого качества медь черновая подвергается сначала огневому, потом электролитическому воздействию.

Посредством его вместе с исключением ненужных примесей получают также содержащиеся в ней ценные компоненты. Для этого черновую медь на огневой стадии погружают в те печи, что применяют при переплавке концентрата меди в сплав штейна.

А для электролиза необходимы специальные ванны, их изнутри покрывают винипластом либо свинцом.

Целью огневой стадии рафинирования является первичное очищение меди от примесей, необходимое для подготовки ее к следующей стадии рафинирования – электролитической. Из расплавляемой огневым методом меди вместе с растворенными газами и серой удаляются кислород, мышьяк, сурьма, железо и прочие металлы.

Полученная таким способом медь может включать незначительное содержание селена с теллуром и висмутом, что ухудшает ее электропроводность и способность к обработке. Эти свойства особенно ценны для изготовления продукции из меди.

Поэтому к ней применяют электролитическое рафинирование, позволяющее получение меди, пригодной для электротехники.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

В ходе электролитического рафинирования анод, отливаемый из меди, прошедшей огневую стадию рафинирования, и катод из тонколистовой меди поочередно погружаются в ванну с сернокислым электролитом, через которую пропускают ток.

Эта операция позволяет качественное очищение меди от вредных примесей с одновременным извлечением сопутствующих ценных металлов из анодной меди, являющей сплавом многих компонентов. Итогом такого рафинирования служит производство катодной меди особой чистоты, содержащей до 99,9% Cu, получение шлама, содержащего ценные металлы, селен с теллуром, а также загрязненного электролита.

Он может быть использован для изготовления медного и никелевого купороса. Помимо этого неполное химическое растворение компонентов анода дает анодный скрап.

Электролитическое рафинирование выступает основным способом получения технически ценной меди для промышленности. В относящейся к странам-лидерам по производству меди России с ее помощью изготавливают кабельнопроводниковые изделия.

Чистая медь широко применяется в электротехнике. Здесь также большое место занимают медные сплавы (латунь, бронза, мельхиор и др.) с цинком, железом, оловом, марганцем, никелем, алюминием.

Медные соли нашли спрос в сельском хозяйстве, из них получают удобрения, катализаторы синтеза и средства для уничтожения вредителей.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Источник: https://promplace.ru/dobycha-i-poluchenie-metallov-staty/proizvodstvo-medi-1460.htm

Температура и условия плавления меди в домашних условиях

С давних времен медные предметы пользовались спросом у людей. В настоящее время материал ценится за декоративные свойства. Однако осуществить плавление меди в домашних условиях непросто. Умельцы пробуют разные методы, чтобы провести эту процедуру самостоятельно.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и домаМедь можно расплавить в домашних условиях

Описание элемента и распространение его в природе

Медь на Кипре добывали и плавили еще в середине третьего тысячелетия до нашей эры. Поэтому свое название элемент носит в честь упомянутого острова. Добыча и производство элемента подействовали на историю развития острова и его экономическое положение.

В периодической системе Менделеева медь получила 29 атомный номер. Элемент расположен в одиннадцатой группе четвертого периода.

Элемент имеет золотисто-розовый цвет и принадлежит к пластичным переходным металлам. В природе встречается продукт в виде сульфидных руд, по распространению в литосфере металл занимает 23-е место.

Медный блеск и колчедан являются самыми распространенными видами элемента.

В природных условиях элемент медь находят в руде и в виде самородков. Самые лучшие месторождения находятся на территории государства Чили. Медные месторождения встречаются там в осадочных породах. Медные песчаники и сланцы находятся в Казахстане и Читинской области России.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и домаМедные сланцы в Казахстане

Медь наделена высокой электро и теплопроводностью. Ее удельная теплоемкость при температуре +20ºС равна 390 Дж/кг. Температура кипения металла — 2595ºС.

В момент плавления металл меняет свое агрегатное состояние, т. е. из кристаллической твердой фазы он переходит в жидкую форму.

Меди присуще своя температура плавления, она имеет определенную зависимость от находящихся в металле примесей. Плавка меди чаще всего проходит при температуре +1083ºС.

Если в медном сплаве присутствует олово, то процесс плавления способен произойти при +950–1140ºС. В составе с цинком теплота плавления меди равна от +900 до +1050ºС.

Процесс плавки проходит следующим образом: в начале нагрева рушится кристаллическая решетка металла, постепенно температура увеличивается, но в определенный период она удерживается в некотором значении. Именно в этот промежуток медь начинает плавиться. После окончания выплавки температура вновь повышается. Далее, металл постепенно охлаждается и принимает твердую форму.

Кипение металла очень похоже на бурление жидкости при активном нагреве. В это время выделяется газ. На поверхности расплавленного продукта появляются пузырьки. При максимальном нагреве из жидкого металла выделяется углерод, он формируется в результате окисления элемента.

Плавление меди в домашних условиях

В давние времена человек обнаружил медную руду, а,возможно, и самородки. В определенный момент принял решение: переплавлю металл на костре. Из металлических отливок люди готовили разнообразные бытовые принадлежности, украшения и даже оружие. Для тех кто хотел бы, но не знает, как расплавить медь самостоятельно, необходимо запастись следующими предметами, основные из которых:

  1. Тигель — посуда из огнеупорного материала для меди.
  2. Специальное нагревательное устройство (муфельная печь), автоген или горн.
  3. Древесный уголь.
  4. Стальной удобный крюк.
  5. Пылесос бытовой.
  6. Специальная форма для плавки металла.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и домаЧтобы плавить металлы в домашних условиях, необходима, в первую очередь, муфельная печь

При производстве металла следует соблюдать технику безопасности. Плавка должна производиться поэтапно. В первую очередь переплавляемый продукт должен поместиться в тигель, далее этот сосуд определяется в муфельную печь.

Агрегат нагревается до нужной температуры, следить за этим мероприятием необходимо в специальное смотровое окошко. В момент образования окисной пленки на металле, его следует убрать с помощью стального крюка.

Читайте также:  Плотность чугуна и удельный вес в кг: определение значения по таблице плотности металлов

Окисел необходимо аккуратно отодвинуть в сторону.

В том случае, если расплав меди планируется производить при помощи автогена, то важно понимать, что при данном процессе происходит естественный доступ воздуха. Нагревая тигель, нужно следить за тем, чтобы пламя охватывало его полностью. При помощи паяльной лампы можно качественно нагреть легкоплавкую бронзу или желтую медь.

Если дома нет вышеупомянутых предметов для плавки металла, то стоит попробовать осуществить это при помощи горна, его ставят на древесный уголь. Для усиления температурного режима используется пылесос.

Важно помнить, пылесос можно использовать только в режиме выдувания и его наконечник должен быть выполнен из металла. Желательно иметь наконечник у поддува утонченный, чтобы струя воздуха хорошо попадала на тигель.

Эта процедура поможет увеличить температуру до 1400ºС.

В настоящее время в промышленных условиях чистую медь не используют, в ее состав может входить сурьма, железо, никель и т. д. На качество продукта влияет количество примесей, их не должно быть более 1%. Основными показателями для медных изделий являются электропроводность и теплопроводность.

Проводя плавку меди в домашних условиях, стоит понимать, данное мероприятие требует определенных знаний и затрат. Невозможно расплавить медь без тигеля. Горн соорудить можно самостоятельно из огнеупорного кирпича.

Для того чтобы медь не сильно окислялась, ее присыпают древесным углем. В остальном процесс плавки не отличается от кокильного литья или заливки в земляные формы.

Источник: https://ometallah.com/plavlenie/i-temperatura-medi.html

Температура плавления меди

На заре человечества люди пытались освоить создание различных элементов из металлов. Такие вещи были более изящные, тонкие и долговечные. Одним из первых была «покорена» медь. Наличие руды требовало расплавления материала и отделения от шлака.

Это выполнялось в раскаленных углях на земле. Температуру нагнетали мехами, создающими жар. Процесс был горячим и трудоемким, но позволял получать необычные украшения, посуду и орудия труда.

Отдельным направлением стало изготовление оружия для охоты, которое могло служить долгое время.

Температура плавления меди относительно невысока, что позволяет и сегодня плавить ее в бытовой обстановке и производить предметы, необходимые для ремонта механизмов или электрического оборудования. Какая температура плавки у меди и ее сплавов? Чем можно выполнить эту процедуру в домашних условиях?

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Главное о меди

В таблице Менделеева этот материал получил название Cuprum. Ему присвоен атомный номер 29. Это пластичный материал, отлично обрабатывающийся в твердом виде шлифовальным и резным оборудованием. Хорошая проводимость напряжения позволяет активно использовать медь в электрике и промышленном оборудовании.

В земной коре материал находится в виде сульфидной руды. Часто встречаемые залежи обнаруживаются в Южной Америке, Казахстане, России. Это медный колчедан и медный блеск.

Они образовываются при средней температуре, как геотермальные тоненькие пласты. Находят и чистые самородки, которые не нуждаются в отделении шлака, но требуют плавления для добавки других металлов, т. к.

в чистом виде медь обычно не используется.

Красновато-желтый оттенок металл имеет благодаря оксидной пленке, покрывающей поверхность сразу, при взаимодействии с кислородом. Оксид не только придает красивый цвет, но и содействует более высоким антикоррозийным свойствам. Материал без оксидной пленки имеет светло-желтый цвет.

Плавится чистая медь при достижении 1080 градусов. Это относительно невысокая цифра позволяет работать с металлом как в производственных условиях, так и дома. Другие физические свойства материала следующие:

  • Плотность меди в чистом виде составляет 8,94 х 103 кг/м квадратный.
  • Отличается металл и хорошей электропроводностью, которая при средней температуре в 20 градусов является 55,5 S.
  • Медь хорошо передает тепло, и этот показатель составляет 390 Дж/кг.
  • Выделение углерода при кипении жидкого материала начинается от 2595 градусов.
  • Электрическое сопротивление (удельное) в температурном диапазоне от 20 до 100 градусов — 1,78 х 10 Ом/м.

График плавления меди имеет пять ступеней процесса:

  1. При температуре 20-100 градусов металл находится в твердом состоянии. Последующий нагрев содействует изменению цвета, что происходит при удалении верхнего оксида.
  2. При достижении отметки температуры в 1083 градуса, материал переходит в жидкое состояние, а его цвет становится абсолютно белым. В этот момент разрушается кристаллическая решетка металла. На небольшой период рост температуры прекращается, а после достижения полностью жидкой стадии, возобновляется.
  3. Закипает материал при 2595 градусах. Это схоже с кипением густой жидкости, где также происходит выделение углерода.
  4. Когда источник тепла выключается, то пиковая температура начинает понижаться. При кристаллизации происходит замедление снижения температуры.
  5. После обретения твердой стадии, металл остывает окончательно.

При какой температуре плавится медь: необходимые условия процесса на производстве и дома

Температура плавления бронзы немного ниже из-за наличия в составе олова. Разрушение кристаллической решетки этого сплава происходит при достижении 950-1100 градусов. Медный сплав с цинком, известный как латунь, способен плавиться от 900°C. Это позволяет работать с материалами при несложном оборудовании.

Плавление в бытовых условиях

Плавка меди в домашних условиях возможна несколькими способами. Для этого понадобиться ряд приспособлений. Сложность процесса зависит от использования конкретного вида оборудования.

Самым простым способом для плавления меди дома является муфельная печь. У мастеров по металлу найдется такое устройство, которым можно будет воспользоваться. Кусочки металла ложатся в специальную емкость — тигель.

Он устанавливается в печь, на которой выставляется требуемая температура. Через смотровое окно можно заметить процесс перехода в жидкое состояние, и открыв дверцу удалить оксидную пленку. Делать это необходимо стальным крюком и в защитной перчатке.

Жар от печи довольно сильный, поэтому действовать необходимо аккуратно.

Еще одним способом плавки меди в домашних условиях является пропан-кислородное пламя. Оно хорошо подходит и для сплавов металла с цинком или оловом. В качестве рабочего инструмента в руках мастера может быть горелка или резак.

Ацетилен-кислородное пламя тоже подойдет, но погреть материал придется немного подольше. Кусочки сплава помещают в тигель, устанавливаемый на жаропрочное основание. Горелкой выполняют произвольные движения по всему корпусу емкости.

Быстрый эффект можно получить, если следить чтобы факел пламени касался поверхности тигеля кончиком синего цвета. Там наибольшая температура.

Еще одним способом является мощная микроволновка. Но чтобы повысить теплосберегающие свойства и защитить внутренние детали техники от перегрева, необходимо поместить тигель в жаропрочный материал и накрыть его сверху. Это могут быть специальные виды кирпича.

Самым простым в экономическом плане способом служит слой древесного угля, на который устанавливается горн с медью. Усилить жар можно при помощи пылесоса, работающего на выдув. Кончик шланга направленный на угли должен быть металлическим, а сопло иметь плоскую форму для усиления потока воздуха.

Изготовление деталей и других элементов из меди, путем ее плавки в домашних условиях, возможно благодаря относительно низкой температуре разрушения кристаллической решетки в материале. Используя описанные выше приспособления и ознакомившись с видео, у большинства получится реализовать эту цель.

  • Поделись с друзьями
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0

Источник: https://svarkalegko.com/tehonology/plavka-medi-v-domashnih-usloviyah.html

Температура плавления меди: как расплавить металл в домашних условиях — пошаговая инструкция

Медь – крайне популярный и распространенный металл, используемый при производстве электроники, передаче электроэнергии, а также изготовлении разнообразных сплавов.

Какова же температура плавления меди, как ее добывают и чем она интересна? Расскажем обо всем этом.

Как получают медь

Запасы этого металла на Земле сравнительно невелики (по сравнению с другими элементами). Причем встречается он как в виде самородков, так и в составе сложных соединений.

Чаще всего это медный колчедан, халькопирит, борнит и халькозин. Находят их в осадочных породах, но чаще всего – в гидротермальных жилах.

Общее количество месторождений меди в мире довольно велико, однако действительно крупных, имеющих важное стратегическое значение, всего несколько.

Это интересно! Содержание меди в руде очень невелико – 0,3–1%, в зависимости от конкретного месторождения.

На территории России это Удокан, расположенный в Забайкальском крае. Если рассматривать Европу, то крупнейшим месторождением является немецкий Мансфельд. В ближнем зарубежье такими запасами может похвастать Казахстан – они есть в городе Жезказган.

Серьезный медоносный пояс расположен в Центральной Африке. В США также имеется крупное месторождение – Моренси. Наконец, Чили может похвастать сразу двумя серьезными точками добычи – Кольяуси и Эскондида.

Добывается медная руда открытым методом. Лишь сравнительно малая часть месторождений, где сырье залегает на большой глубине, использует шахтный метод.

После добычи руда проходит сложнейшую обработку, позволяющую отделить чистый металл от шлака. Для этого применяются разные методы: электролиз, гидрометаллургия, а также пирометаллургия.

Каким образом наши предки плавили медь

Это древнейший металл, который освоили люди. Удивительная пластичность стала ее главным достоинством. Именно благодаря ему даже при наличии примитивных орудий труда можно обрабатывать металл, изготавливая из него предметы обихода и разнообразные орудия труда.

Это интересно! Латинское название “cuprum” происходит от названия острова Кипр, на котором было обнаружено крупное месторождение. Точное происхождение русского слова “медь”, увы, неизвестно – существует лишь несколько теорий.

Обрабатывать первый металл наши предки научились примерно в 4 тысячелетии до нашей эры. Находя необычные по цвету булыжники, люди пытались обрабатывать их, привычно ударяя тяжелыми камнями. Однако самородки не раскалывались, а лишь деформировались. Таким образом первобытные мастера получили возможность изготовить первые орудия труда.

Этим и был обусловлен переход от каменного века к медному. На изготовление металлического оружия уходило не больше сил, чем на каменное. Зато оно служило значительно дольше, а при повреждении медный топор или нож можно было отремонтировать – каменные аналоги приходилось делать заново.

При скольких градусах плавится медь? На сегодняшний день эта температура не кажется специалистам большой – всего 1083 градуса по Цельсию.

Однако для древних металлургов она была недостижимой, так что плавить материал для полноценной обработки научились значительно позже – только в 3 тысячелетии до нашей эры, когда появились необходимые технологии. Однако и до этого во многих поселениях мастера нагревали медные самородки на кострах, замечая, что горячий металл поддается обработке значительно легче.

Что изменилось со временем

Конечно, современные медные изделия не идут ни в какое сравнение с теми, которые изготавливались пять тысячелетий назад.

Вместо грубых медных ножей, топоров и наконечников для стрел и копий сегодня выпускаются сложнейшие детали для электроники. А ведь все свойства металла остались неизменными.

При какой температуре плавится медь сегодня, при такой плавилась и тысячи лет назад. Зато значительно улучшились технологии.

Например, раньше чистый (сравнительно чистый, конечно) металл из руды добывали самыми примитивными способами. Например, в глиняный кувшин складывали руду и уголь.

Сосуд устанавливали в яму, смесь поджигали, а яму засыпали. При горении угля выделялся угарный газ.

Контактируя с рудой, он запускал реакцию, в результате которой выделялся металл и небольшое количество воды.

Сегодня, как уже говорилось выше, для удаления примесей из руды применяют разные методы. Используя специальный график плавления меди и различные методы обработки, специалисты могут получить практически абсолютно чистый металл. Рассмотрим для примера гидрометаллургический как самый простой для понимания.

Читайте также:  Бетонные вибраторы: разновидности и инструкция по созданию прибора своими руками

Медная руда заливается серной кислотой. Медь как сравнительно активный металл вступает в реакцию, превращаясь в сульфат меди. Железо при контакте с ним вытесняет медь. В результате реакции получается сульфат железа и медь.

Физические свойства

Обладает редким цветом – золотисто-розовым, что весьма необычно для металлов. Сравнительно легко вступает в реакцию, а также соединяется с другими металлами, значительно изменяя их свойства. Демонстрацией этого является процесс горения – достаточно смешать чистый металл с серой и нагреть смесь.

Востребованным ее делает прекрасная электропроводность – лучшими показателями обладает только серебро.

Кроме того, она может похвастать хорошей теплопроводностью, что делает незаменимым материалом при производстве тепловых трубок и радиаторов охлаждения. Температура кипения меди довольно велика – 2567 градусов по Цельсию.

Плавка металла в домашних условиях или промышленных проходит одинаково. Температура повышается постепенно и постоянно. Однако при получении достаточного количества тепла кристаллическая решетка разрушается.

В этот момент температура прекращает подниматься, несмотря на то, что нагрев не прекращается. Температура плавления меди, как говорилось выше, составляет 1085 градусов по Цельсию.

Только после того, как металл полностью расплавится, будет продолжаться повышение температуры. Кипит он при 2567 градусов по Цельсию.

При охлаждении кристаллическая решетка восстанавливается и металл затвердевает. Температура кристаллизации – 1085 градусов, а при понижении она становится еще более плотной.

Сплавы могут иметь сильно отличную температуру плавления. Например, температура плавления алюминия и меди – 1040 градусов по Цельсию.

Как расплавить в домашних условиях

Некоторые люди имеют хобби, связанные с литьем из металлов. Те же, кто только встает на этот увлекательный путь, часто интересуются, как расплавить медь в домашних условиях. Для этого понадобится:

  • форма для плавления;
  • щипцы;
  • сырье для плавки;
  • газовая горелка высокого давления – лучшее решение, так как горн есть не в каждом хозяйстве;
  • защитное снаряжение (очки, толстые перчатки).

Если у вас есть все необходимое, можно начинать плавку в домашних условиях. Пошаговая инструкция довольно проста:

  1. Металл по возможности измельчить – можно при помощи напильника превратить в опилки. Это позволит быстрее расплавить его.
  2. Поместить в форму для плавления – она должна быть из материала с высокой температурой плавления.
  3. Надеть защитное снаряжение, зажечь горелку и направить струю пламени на сырье.
  4. Когда медь расплавится, захватить форму для плавления щипцами и вылить жидкий металл в подготовленную форму.

Как видите, все довольно просто. Впрочем, этот метод подойдет не для всех сплавов. Например, температура плавления и стали слишком высока – обычная горелка здесь не подойдет. Это касается также сплава меди и железа.

Сфера применения весьма обширна. Приведем лишь несколько примеров:

  • передача электричества – низкое сопротивление делает этот металл крайне востребованным;
  • приборостроение – устойчивость перед водой, в том числе морской, очень важна во многих сферах;
  • при пайке – также благодаря хорошей электропроводности;
  • водопроводные трубы – она прекрасно проводит тепло;
  • радиаторы охлаждения – теплопроводность металла позволяет не только согревать помещения, но и охлаждать оборудования.

Источник: https://stroim.guru/polezno-znat/temperatura-plavleniya-med.html

Плавление меди в домашних условиях: пошаговая инструкция, видео

Изделия из меди активно используются не только в различных отраслях промышленности, но и в быту.

В связи с этим вполне естественно, что у многих умельцев возникает вопрос о том, как расплавить медь и в домашних условиях изготавливать из нее различные изделия методом литья.

Знание такой технологии, которая известна человечеству еще с древних времен, позволяет создавать различные предметы не только из меди, но и из ее сплавов – латуни и бронзы.

Плавка меди в самодельной печке

Характеристики меди

Медь является одним из первых металлов, которые человек научился добывать и перерабатывать. Изделия из меди и ее сплавов использовались еще в 3 веке до н.э.

, о чем свидетельствуют исторические данные и результаты археологических раскопок.

Широкому распространению меди во многом способствовало то, что она достаточно легко поддается обработке различными механическими способами. Кроме того, ее можно легко расплавить.

Медь, поверхность которой отличается явно выраженной желтовато-красной окраской, в силу своей мягкости легко поддается обработке методом пластической деформации. Поверхность меди при ее взаимодействии с окружающим воздухом покрывается оксидной пленкой, которая и окрашивает ее в такой красивый цвет.

Марки технической меди и их химический состав

Большое значение имеют и такие характеристики меди, как электро- и теплопроводность, по которым она занимает второе место среди всех металлов, уступая только серебру. Благодаря таким свойствам изделия из нее активно используются в электротехнической промышленности, а также в тех случаях, когда необходимо обеспечить быстрый отвод тепла от нагретого предмета.

Еще одним важным параметром меди, напрямую влияющим на объем энерго- и трудозатрат, расходуемых при производстве изделий из нее, является температура плавления. Для чистой меди температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое, составляет 1083°.

Если смешать медь с оловом и получить бронзу, то температура плавления такого сплава будет составлять уже 930–1140° в зависимости от содержания в нем основной легирующей добавки.

Такой сплав меди, как латунь, который получают путем добавления к основному металлу цинка, обладает еще меньшей температурой плавления, которая находится в интервале 900–1050°.

Электрические свойства меди при температуре 20°

Если вы решили реализовать в домашних условиях такой технологический процесс, как литье меди, важно знать еще один параметр – температуру ее кипения.

При 2560° медь начинает буквально кипеть, что хорошо заметно по видео данного процесса.

Появлению пузырьков на поверхности жидкого металла и активному газообразованию в нем способствует углерод, выделяющийся из меди в результате ее окисления, происходящего при сильном нагреве.

Если довести мель до кипения, то отливки из нее будут отличаться невысоким качеством, их структура и поверхность будут характеризоваться большим количеством пор, которые снижают не только ее декоративные, но и механические характеристики.

При соблюдении технологии плавки на поверхности медного слитка могут остаться неглубокие поры, легко удаляемые шлифовкой

Пошаговая инструкция по плавлению меди

Плавка меди, если подготовить все необходимое для реализации такого технологического процесса и подойти к его выполнению правильно, позволяет даже в домашних условиях изготавливать медные изделия как декоративного, так и чисто практического назначения.

Для того чтобы расплавить медь, вам потребуются следующие инструменты, оборудование и расходные материалы:

  • муфельная печь (желательно с регулировкой температуры нагрева);
  • тигель, в котором вы будете расплавлять медь (для плавки меди используют тигли, изготовленные из керамики или огнеупорной глины);
  • щипцы, при помощи которых горячий тигель будет извлекаться из печи;
  • крюк (его можно изготовить из обычной стальной проволоки);
  • бытовой пылесос;
  • древесный уголь;
  • форма, в которую будет выполняться литье;
  • газовая горелка и горн.

Меньше всего примесей содержится в электротехнической меди

Расплавить медь как в производственных, так и в домашних условиях можно, следуя нижеприведенному алгоритму. Шаг первый

Медь в измельченном состоянии помещают в тигель. Следует иметь в виду: чем меньше будут кусочки металла, тем быстрее он расплавится. Тигель после его наполнения медью помещают в печь, которую, используя регулятор температуры, необходимо прогреть до требуемого состояния. В дверцах серийных муфельных печей обязательно предусмотрено окошко, через которое можно наблюдать за процессом плавления.

Смотровое окошко позволит контролировать процесс не открывая дверцу лишний раз, тем самым не снижая температуру в печи

Шаг второй

После того как вся медь в тигле расплавится, его необходимо извлечь из печи, используя для этого специальные щипцы. На поверхности расплавленной меди обязательно присутствует окисная пленка, которую необходимо сдвинуть к одной из стенок тигля при помощи стального крюка.

Расплавленный металл после освобождения его поверхности от окисной пленки следует максимально оперативно и аккуратно залить в предварительно подготовленную форму. Подробности и правила выполнения этой процедуры хорошо демонстрирует видео, которое несложно найти в интернете.

Разливать металл по формам придется очень быстро, если выбранный вами способ нагрева не смог обеспечить нужную температуру

Шаг третий

В том случае, если в вашем распоряжении нет муфельной печи, то разогревать тигель с медью можно при помощи газовой горелки, расположив ее вертикально под дном емкости. При этом важно следить за тем, чтобы пламя газовой горелки было равномерно распределено по всей площади дна тигля.

Шаг четвертый

Если в домашних условиях необходимо расплавить легкоплавкие сплавы на основе меди (латунь и некоторые марки бронзы), то в качестве нагревательного устройства можно использовать обычную паяльную лампу, также расположив ее вертикально под дном тигля.

При плавке, выполняемой данным и предыдущим способами, поверхность расплавленного металла будет активно взаимодействовать с кислородом, что приведет к интенсивному окислению.

Чтобы уменьшить интенсивность окисления, расплавленную медь можно присыпать измельченным древесным углем.

Плавка меди паяльной лампой в самодельной печке

Шаг пятый

Если в вашей домашней мастерской имеется горн, то его также можно использовать для того, чтобы расплавить медь, латунь или бронзу. В данном случае тигель с измельченным металлом помещается на слой раскаленного древесного угля.

Чтобы процесс нагревания и плавления проходил более интенсивно, в зону горения угля можно обеспечить подачу воздуха, для чего подойдет обычный пылесос, работающий не на втягивание, а на выдувание.

В том случае, если вы будете использовать пылесос, на его шланг необходимо изготовить металлический наконечник с отверстием для выдувания небольшого диаметра.

Процесс плавки будет ещё эффективнее в газовом горне

Подбирая муфельную печь для выполнения литейных операций с медью и ее сплавами, следует обращать внимание на температурный режим, который может обеспечить такое устройство. В зависимости от типа расплавляемого металла такая печь должна обеспечивать следующие температуры нагревания:

  • медь – 1083°;
  • различные марки бронзы – 930–1140°;
  • латунь – 880–950°.

Возможно, что вы решите сделать печь для плавки самостоятельно, посмотрев видеоролик.

Обычная медь, не содержащая в своем химическом составе никаких легирующих добавок, не отличается хорошей текучестью в расплавленном состоянии, поэтому для изготовления методом литья изделий сложной конфигурации и небольших размеров она мало подходит. Для этих целей лучше всего использовать латунь, причем выбирать сплав, цвет поверхности которого более светлый (это свидетельствует о том, что латунь данной марки отличается меньшей температурой плавления).

Есть еще одна важная рекомендация, которой обязательно следует придерживаться, если вы решили реализовать на практике такой технологический процесс, как литье изделий из бронзовых сплавов. В качестве исходного сырья лучше не использовать изделия, изготовленные из старинной бронзы. В составе такого сплава может содержаться значительное количество мышьяка, который, испаряясь, может создать серьезные проблемы со здоровьем.

Источник: http://met-all.org/cvetmet-splavy/med/kak-rasplavit-med-domashnih-usloviyah-temperatura-plavleniya-instruktsiya.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector