วิธีการสกัดด้วยไฟฟ้าด้วยท่อทองเหลืองและการกลั่นแคโทดทองแดง

ทำไมคุณภาพท่อทองเหลืองจึงเริ่มต้นจากการกลั่นทองแดง

ท่อทองเหลืองผลิตจากทองแดงผสมกับสังกะสี และคุณสมบัติของท่อสำเร็จรูปนั้นขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของทองแดงฐานเป็นอย่างมาก ธาตุเจือปนที่รอดจากการหลอมละลายอาจก่อตัวเป็นเฟสระหว่างโลหะที่เปราะ ลดการนำความร้อนและไฟฟ้า และทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของการกัดกร่อนในการให้บริการ ด้วยเหตุนี้ เส้นทางวัตถุดิบจึงมีความสำคัญ: ทองแดงที่ผ่านการกลั่นด้วยไฟฟ้าเป็นวัตถุดิบตั้งต้นมาตรฐานสำหรับการวาดท่อ และกระบวนการที่ได้ทองแดงนั้นคุ้มค่าที่จะทำความเข้าใจ

การสกัดด้วยไฟฟ้า - การกลั่นด้วยไฟฟ้า - เป็นวิธีทางอุตสาหกรรมที่โดดเด่นในการผลิตทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-จากพุพองหรือไฟ-ทองแดงแอโนดบริสุทธิ์ เป็นที่นิยมเนื่องจากเป็นทั้งเส้นทางที่สะดวกที่สุดในระดับโรงงานและเป็นเส้นทางที่ให้ความบริสุทธิ์ทางการค้าสูงสุด

กระบวนการกลั่นด้วยไฟฟ้าทีละขั้นตอน

หลักการคือเคมีไฟฟ้าตรงไปตรงมา ทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์จะถูกหล่อลงในแผ่นแอโนดหนาและแขวนไว้ในถังอิเล็กโทรไลต์พร้อมกับแผ่นทองแดงบริสุทธิ์สตาร์ทเตอร์บางๆ ที่ทำหน้าที่เป็นแคโทด เมื่อจ่ายกระแสตรง ทองแดงที่ขั้วบวกจะละลายเป็นไอออน Cu²⁺ และไอออนเหล่านั้นจะย้ายผ่านอิเล็กโทรไลต์และลดลงกลับไปเป็นทองแดงโลหะบนแคโทด

การหล่อขั้วบวก: ทองแดงที่ผ่านการกลั่นด้วยไฟ-จะถูกหล่อลงในแผ่นที่มีความหนาโดยทั่วไป 40 - 50 มม.

อิเล็กโทรไลต์: สารละลายน้ำของคอปเปอร์ซัลเฟตกับกรดซัลฟิวริก เก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิที่ควบคุมและความเข้มข้นของทองแดง

ปฏิกิริยาแอโนด: Cu (ไม่บริสุทธิ์) → Cu²⁺ + 2e⁻, ทองแดงจะผ่านเข้าไปในสารละลาย

ปฏิกิริยาแคโทด: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (บริสุทธิ์) ทองแดงจะถูกสะสมเป็นแผ่นหนาแน่นและต่อเนื่องกัน

การลอกแคโทด: หลังจากรอบการชุบประมาณหนึ่งถึงสามสัปดาห์ แผ่นทองแดงบริสุทธิ์จะถูกลอกออกจากแผ่นสตาร์ท

เนื่องจากศักยภาพในการสะสมของทองแดงค่อนข้างสูง สิ่งเจือปนที่เป็นโลหะส่วนใหญ่จึงละลายลงในอิเล็กโทรไลต์ แต่ไม่สามารถ-สะสมร่วมกับความหนาแน่นกระแสแคโทดที่ใช้ในเซลล์ได้ พวกมันยังคงอยู่ในสารละลายและถูกไล่ออกด้วยอิเล็กโทรไลต์ หรือตกลงไปที่ด้านล่างของถังเป็นเมือกแอโนด ผลลัพธ์ที่ได้คือทองแดงแคโทดมีความบริสุทธิ์สูงมาก

ระดับความบริสุทธิ์และขีดจำกัดความไม่บริสุทธิ์โดยทั่วไป

แนวทางปฏิบัติเชิงพาณิชย์ที่ดีจะผลิตทองแดงแคโทดได้อย่างน้อย 99.95 % และเกรดสำหรับงานไฟฟ้าที่มีความต้องการมากที่สุดจะมีถึง 99.99 % สิ่งเจือปนตกค้างที่สำคัญสำหรับการผลิตท่อขั้นปลายมีดังต่อไปนี้ ค่าเป็นขีดจำกัดข้อกำหนดทั่วไปมากกว่าการวิเคราะห์การรับประกันของสินค้าชิ้นใดชิ้นหนึ่ง

สไลม์แอโนดไม่เสียเปล่า พวกเขารวมธาตุที่มีค่าและหายาก - เงิน ทองคำ ซีลีเนียม เทลลูเรียม และแพลทินัม-กลุ่มโลหะ - และนำกลับมาใช้ใหม่โดยวงจรการกลั่นที่แยกจากกัน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของเศรษฐศาสตร์ของการกลั่นด้วยไฟฟ้า

จากแคโทดทองแดงสู่ท่อทองเหลือง

ทองแดงแคโทดถูกหลอมในเตาเหนี่ยวนำหรือเตาสะท้อนกลับร่วมกับสังกะสีที่ต้องการและโลหะผสมใดๆ เพิ่มเติม จากนั้นจึงหล่อเป็นแท่งเหล็กหรือแท่งโลหะ ต่อมาน้ำสต๊อกหล่อจะถูกอัดรีดร้อนหรือเจาะ และดึงเย็นลงในท่อ โดยมีการอบอ่อนตรงกลางระหว่างรอบการดึง แต่ละขั้นตอนเหล่านี้ได้ประโยชน์จากวัตถุดิบตั้งต้นที่มีความเจือปนต่ำ:

การวาดภาพ: ปริมาณตะกั่วและบิสมัทต่ำช่วยป้องกันการแตกร้าวของขอบและการฉีกขาดของพื้นผิวในแม่พิมพ์ขึ้นรูป

การหลอม: ด้วยปริมาณออกซิเจนของออกซิเจน-เกรดอิสระที่เก็บไว้ต่ำกว่า 0.001 % ความเสี่ยงที่ไฮโดรเจนจะเกิดการเปราะในบรรยากาศของเตารีดิวซ์จะถูกกำจัดออกไปเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงสามารถคืนความเหนียวกลับคืนมาได้เต็มที่โดยไม่ทำให้ท่อแตกร้าว

การนำไฟฟ้า: เหล็กและซัลเฟอร์ที่ตกค้างจะกดการนำไฟฟ้าและความร้อน ซึ่งมีความสำคัญต่อคอนเดนเซอร์และท่อทำความเย็น

การกัดกร่อน: องค์ประกอบที่สม่ำเสมอทำให้ฟิล์มป้องกันมีความเสถียรและสม่ำเสมอมากขึ้นในน้ำและในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย

พฤติกรรมทางกายภาพและเคมีของท่อทองเหลืองดึง

พฤติกรรมทางกายภาพของท่อทองเหลืองนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและการนำความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุท่อโลหะคู่แข่งที่มีขนาดใกล้เคียงกัน ท่อทองเหลืองค่อนข้างเบาเนื่องจากมีความแข็งแรง และมีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์ทำความเย็น เครื่องปรับอากาศ- และอุปกรณ์ควบแน่นจึงใช้ท่อทองเหลืองเป็นวัสดุถ่ายเทความร้อนหลัก- วัสดุนี้ยังใช้สำหรับการวางท่ออุณหภูมิต่ำ-ในอุปกรณ์ดังกล่าวอีกด้วย

ในทางเคมี ท่อทองเหลืองมีความทนทานต่อน้ำและบรรยากาศปกติ ปริมาณโลหะผสมสามารถปรับได้เพื่อให้ผลิตทองเหลืองชนิดพิเศษสำหรับงานเฉพาะ - เช่น โลหะผสมสังกะสีที่สูงกว่า-ซึ่งความแข็งแกร่งมีความสำคัญ หรือส่วนประกอบที่มีสารหนูหรือดีบุก-ซึ่งจำเป็นต้องมีความต้านทานการดีซิงค์ ในการให้บริการน้ำร้อน- ประสิทธิภาพของท่อทองเหลืองยังคงมีเสถียรภาพในระยะเวลานาน และไม่เหมือนกับท่อเหล็กชุบสังกะสีภายในตรงที่ไม่ได้ลดการเจาะลงเรื่อยๆ จากการสะสมของตะกรัน- ในกรณีที่ตัวกลางมีความเข้มข้น ควรเลือกโลหะผสมที่เหมาะสมแทนที่จะอาศัยทองแดงเพียงอย่างเดียว

จุดควบคุมและตรวจสอบกระบวนการ

พารามิเตอร์สามตัวควบคุมประสิทธิภาพของเซลล์โรงกลั่นด้วยไฟฟ้าและคุณภาพของแคโทดที่ผลิตได้ ได้แก่ ความหนาแน่นกระแส องค์ประกอบและอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์ และอัตราการไหลเวียน ความหนาแน่นกระแสที่มากเกินไปทำให้เกิดการสะสมตัวแบบหยาบ เป็นก้อนกลม หรือเดนไดรต์ และเพิ่มความเสี่ยงของการกักเก็บสิ่งเจือปนผ่านการบดเคี้ยวของอิเล็กโทรไลต์ การควบคุมสารเติมแต่งไม่เพียงพอจะทำให้เกิดคราบเปราะที่ลอกออกได้ยาก

ผู้ผลิตท่อขั้นปลายจะตรวจสอบคุณภาพแคโทดที่เข้ามาโดยการวิเคราะห์ทางสเปกโตรกราฟีกับข้อกำหนดทองแดงที่เกี่ยวข้อง จากนั้นทดสอบท่อที่เสร็จแล้วโดยใช้กระแสไหลวน ความดันอุทกสถิต และการวัดขนาด มีการตรวจสอบปริมาณออกซิเจนเนื่องจากเป็นตัวกำหนดว่าวัสดุมีลักษณะเป็นทองแดงพิตช์ที่มีความเหนียวทั่วไป-หรือเป็นเกรดปลอดออกซิเจน-

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: วิธีการสกัดทองแดงด้วยไฟฟ้าคืออะไร
เป็นกระบวนการกลั่นด้วยไฟฟ้าโดยละลายขั้วบวกทองแดงที่ไม่บริสุทธิ์ในอิเล็กโทรไลต์คอปเปอร์ซัลเฟต และทองแดงบริสุทธิ์จะสะสมอยู่บนแคโทดภายใต้กระแสตรง ช่วยขจัดสิ่งสกปรกที่เป็นโลหะส่วนใหญ่และเป็นเส้นทางอุตสาหกรรมมาตรฐานสู่ทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-

ถาม: เหตุใดจึงเลือกใช้ทองแดงด้วยไฟฟ้าสำหรับการผลิตท่อทองเหลือง
เนื่องจากมีปริมาณสิ่งเจือปนต่ำช่วยป้องกันข้อบกพร่องในการวาดภาพ หลีกเลี่ยงการเกิดการเปราะของไฮโดรเจนในระหว่างการหลอม และให้การนำความร้อนและไฟฟ้าที่สม่ำเสมอในท่อที่เสร็จแล้ว

ถาม: ทองแดงที่ผ่านการกลั่นด้วยไฟฟ้ามีความบริสุทธิ์เพียงใด
โดยทั่วไปแล้วทองแดงแคโทดจะมีทองแดง 99.95 % หรือดีกว่า และเกรดพรีเมียมมีถึง 99.99 % สิ่งเจือปน เช่น ตะกั่ว บิสมัท เหล็ก และกำมะถัน มีอยู่ไม่กี่ส่วนในล้านส่วน

ถาม: จะเกิดอะไรขึ้นกับสิ่งเจือปนที่ถูกกำจัดออกไประหว่างการกลั่น
พวกมันจะถูกแบ่งระหว่างอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้แล้วซึ่งจะถูกเลือดออกและบำบัด และเมือกแอโนดที่เกาะอยู่ในเซลล์ สไลม์จะได้รับการประมวลผลแยกกันเพื่อนำเงิน ทอง และองค์ประกอบอันมีค่าอื่นๆ กลับมา

ถาม: ทองแดงที่ปราศจากออกซิเจน-ดีกว่าทองแดงที่ทนทาน-สำหรับท่อหรือไม่
แนะนำให้ใช้เกรดปลอดออกซิเจน-ในกรณีที่ท่อจะถูกอบอ่อนในบรรยากาศรีดิวซ์หรือเชื่อม เนื่องจากการไม่มีออกซิเจนจะป้องกันการแตกตัวของไฮโดรเจนและความพรุนของรอยเชื่อม ระดับทองแดงที่ทนทาน-ก็เพียงพอแล้วหากไม่มีความเสี่ยงเหล่านั้น

ถาม: ความบริสุทธิ์ของทองแดงส่งผลต่อท่อทองเหลืองที่เสร็จแล้วอย่างไร?
ความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการวาดภาพ เพิ่มการนำไฟฟ้าและความร้อน และให้มีพฤติกรรมการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอมากขึ้น ดังนั้นท่อจึงคาดการณ์ได้ดีขึ้นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน-และบริการทำความเย็น

บทสรุป

การสกัดด้วยไฟฟ้าเป็นสะพานเชื่อมระหว่าง-ทองแดงที่ได้จากแร่กับวัตถุดิบตั้งต้นที่มีความบริสุทธิ์สูง- ซึ่งความต้องการในการวาดท่อทองเหลือง การทำความเข้าใจปฏิกิริยาแอโนดและแคโทด ขีดจำกัดความไม่บริสุทธิ์ และวิธีที่ขีดจำกัดเหล่านั้นแปลงเป็นรูปแบบการดึง การอบอ่อน และการบริการ ช่วยให้ผู้ซื้อระบุวัตถุดิบตั้งต้นทองแดงอย่างมีเหตุผล แทนที่จะระบุตามราคาเพียงอย่างเดียว