Hvers vegna kopargæði byrjar með koparhreinsun
Koparrör er framleitt úr kopar sem er blandað með sinki og eiginleikar fullunna rörsins ráðast mikið af hreinleika grunnkoparsins. Óhreinindi sem lifa af í bræðsluna geta myndað brothætta millimálmfasa, dregið úr hita- og rafleiðni og virkað sem upphafsstaðir fyrir tæringu í notkun. Af þeirri ástæðu skiptir hráefnisleiðin máli: rafgreiningarhreinsaður kopar er staðlað hráefni fyrir slönguteikningu og ferlið sem það fæst með er þess virði að skilja.
Rafgreiningarútdráttur - rafhreinsun - er ríkjandi iðnaðaraðferð til að framleiða há-hreinleika kopar úr þynnu- eða bruna-hreinsuðum rafskautakopar. Það er valið vegna þess að það er bæði hentugasta leiðin í plöntu mælikvarða og sú sem skilar mestum viðskiptalegum hreinleika.
Rafhreinsunarferlið skref fyrir skref
Meginreglan er einföld rafefnafræði. Óhreinn kopar er steyptur í þykkar rafskautsplötur og hengdar í raflausnargeymi ásamt þunnum startplötum úr hreinum kopar sem virka sem bakskaut. Þegar jafnstraumur er beitt leysist kopar við rafskautið upp sem Cu²⁺ jónir og þessar jónir flytjast í gegnum raflausnina og minnka aftur í málmkopar á bakskautinu.
Steypa rafskautin: eld-hreinsaður kopar er steyptur í plötur sem eru venjulega 40 – 50 mm þykkar.
Raflausn: vatnslausn af koparsúlfati með brennisteinssýru, haldið við stjórnað hitastig og koparstyrk.
Rafskautahvörf: Cu (óhreint) → Cu²⁺ + 2e⁻, kopar berst í lausn.
Bakskautahvörf: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (hreint), kopar er sett út sem þétt, samhangandi lak.
Bakskautsfjarlæging: eftir um það bil eina til þrjár vikur húðunarlotu er hreina koparplatan fjarlægð af startplötunni.
Vegna þess að útfellingarmöguleiki kopar er tiltölulega göfugur leysast flest málmóhreinindi upp í raflausnina en geta samt ekki-settst saman við bakskautstraumsþéttleikann sem notaður er í frumunni. Þær eru annaðhvort í lausn og þeim er blætt af með raflausninni, eða setjast á botn tanksins sem rafskautslím. Niðurstaðan er bakskaut kopar af mjög miklum hreinleika.
Hreinleikastig og dæmigerð óhreinindamörk
Góðir viðskiptahættir framleiða bakskautskopar úr að minnsta kosti 99,95% kopar og einkunnir sem ætlaðar eru fyrir mest krefjandi rafmagnsvinnu ná 99,99%. Eftirstöðvar óhreininda sem skipta máli fyrir framleiðslu á slöngu í straumi eru taldar upp hér að neðan. Gildi eru dæmigerð forskriftarmörk frekar en tryggð greining á hverri sendingu.
| Óhreinindi | Dæmigert hámark | Áhrif ef ekki er stjórnað |
|---|---|---|
| Súrefni (O) | 0,02 – 0,05% í venjulegu bakskauti; miklu lægri í súrefnislausum-einkunnum | Vetnisbrot við glæðingu; porosity í suðu |
| Blý (Pb) | 0,005% og lægri | Heitt stutt; léleg frammistaða í teikningum |
| Bismút (Bi) | 0,002% og lægri | Korn-mörk |
| Brennisteinn (S) | 0,005% og lægri | Dregur úr rafleiðni |
| Járn (Fe) | 0,003% og lægri | Dregur úr leiðni; harðar innfellingar |
| Bakskautslím (Ag, Au, Se, Te, Pt hópur) | Endurheimt sérstaklega | Mikið gildi eftir-vörustraumi; ekki skaðlegt fyrir koparinn |
Rafskautsslím er ekki úrgangur. Þeir sameina dýrmætu og sjaldgæfu frumefnin - silfur, gull, selen, tellúr og platínu-hópmálma - og eru endurheimtir með sérstakri hreinsunarrás, sem er mikilvægur þáttur í hagfræði rafhreinsunar.
Frá bakskaut kopar til kopar rör
Bakskaut kopar er brætt í örvunar- eða endurómofni ásamt nauðsynlegu sinki og hvers kyns álblöndu, síðan steypt í blokkir eða hleifar. Steypuefnið er síðan heitpressað eða stungið og kalt dregið í rör, með milliglæðingu á milli dráttarferla. Hvert þessara skrefa nýtur góðs af hráefni með litlum óhreinindum:
Teikning: Lítið blý- og bismútinnihald kemur í veg fyrir að brún sprungur og yfirborðsrif í teikningunni.
Glæðing: Með súrefnisinnihaldi -súrefnisfríu flokkanna haldið undir 0,001%, er hættan á vetnisbroti í andrúmslofti í afoxandi ofni að mestu fjarlægð, þannig að hægt er að endurheimta fulla sveigjanleika án sprungna rörs.
Leiðni: leifar af járni og brennisteini dregur úr raf- og varmaleiðni, sem skiptir máli fyrir eimsvala og kælirör.
Tæring: einsleit samsetning gefur stöðugri, jafnari hlífðarfilmu í vatni og í vægum árásargjarnum miðlum.
Eðlis- og efnafræðileg hegðun teiknaðs koparrörs
Líkamleg hegðun koparrörsins einkennist af þéttleika þess og hitaleiðni. Í samanburði við mörg samkeppnisefni úr málmpípu af svipaðri stærð er koparrör tiltölulega létt miðað við styrkleika og varmaleiðni þess er mikil, þess vegna nota kæli-,-loftræsti- og þéttibúnaður það sem aðalvarma-flutningsefnið. Efnið er einnig notað fyrir lág-hitalagnir í slíkum búnaði.
Efnafræðilega er koparrör endingargott í venjulegu vatni og andrúmslofti. Hægt er að stilla innihald málmblöndunnar þannig að sérstakt kopar sé framleitt fyrir ákveðna skyldu - til dæmis hærri-sinkblöndur þar sem styrkur skiptir máli, eða arsen- eða tini-lagersamsetning þar sem afsínunarþol er krafist. Í heitu-vatnsþjónustu haldast afköst koparrörsins stöðug yfir langan tíma og ólíkt galvaniseruðu stálpípum að innan dregur það ekki smám saman úr holunni í gegnum kalkuppbyggingu-. Þar sem miðillinn er árásargjarn ætti að velja viðeigandi málmblöndu frekar en að treysta á grunn koparinn einn.
Ferlaeftirlit og skoðunarstaðir
Þrjár breytur stjórna skilvirkni rafhreinsunarfrumu og gæðum bakskautsins sem hún framleiðir: straumþéttleiki, samsetning raflausna og hitastig og hringrásarhraði. Óhóflegur straumþéttleiki leiðir til grófra, hnúðóttra eða dendritic útfellinga og eykur hættuna á óhreinindum með lokun raflausna. Ófullnægjandi aukefnastjórnun veldur brothættum útfellingum sem erfitt er að fjarlægja.
Niðurstraums, túpuframleiðendur sannreyna aðkomandi bakskautsgæði með litrófsgreiningu miðað við viðeigandi koparforskrift og prófa síðan fullbúna rörið með hvirfilstraumi, vatnsstöðuþrýstingi og víddarmælingu. Súrefnisinnihald er athugað vegna þess að það ákvarðar hvort efnið hegðar sér sem venjulegur sterkur-eir eða sem súrefnis-laus einkunn.
Algengar spurningar
Sp.: Hver er rafgreiningaraðferðin fyrir kopar?
Það er rafhreinsunarferli þar sem óhrein koparskaut eru leyst upp í koparsúlfat raflausn og hreinn kopar er settur á bakskaut undir jafnstraumi. Það fjarlægir flest málmóhreinindi og er staðlað iðnaðarleið til há-kopars.
Sp.: Af hverju er rafgreiningarkopar valinn til framleiðslu á koparrörum?
Vegna þess að lítið óhreinindainnihald kemur í veg fyrir teikningargalla, forðast vetnisbrot við glæðingu og gefur stöðuga hita- og rafleiðni í fullbúnu rörinu.
Sp.: Hversu hreinn er rafgreiningarhreinsaður kopar?
Bakskaut kopar er venjulega 99,95% kopar eða betri, og úrvals einkunnir ná 99,99%. Óhreinindum eins og blýi, bismút, járni og brennisteini er haldið í nokkra hluta á milljón.
Sp.: Hvað verður um óhreinindin sem eru fjarlægð við hreinsun?
Þeim er skipt á milli notaða raflausnarinnar, sem er blæðaður og meðhöndlaður, og rafskautslíms sem setjast í frumuna. Slímið eru unnin sérstaklega til að endurheimta silfur, gull og aðra verðmæta þætti.
Sp.: Er súrefnis-laus kopar betri en sterkur-eir fyrir rör?
Súrefnislausar -flokkar eru æskilegar þar sem rörið verður glæðað í afoxandi andrúmslofti eða soðið, vegna þess að skortur á súrefni kemur í veg fyrir vetnisbrot og suðugljúp. Sterkur-kopar er fullnægjandi þar sem þessar áhættur eru ekki til staðar.
Sp.: Hvernig hefur koparhreinleiki áhrif á fullunna koparrörið?
Meiri hreinleiki bætir afköst teikninga, eykur raf- og varmaleiðni og gefur jafnari tæringarhegðun, þannig að rörið skilar sér fyrirsjáanlegra í varma-skiptum og kæliþjónustu.
Niðurstaða
Rafgreiningarútdráttur er brúin á milli málmgrýti-unninn kopar og hár-hreinleika hráefnisins sem dráttarrör úr kopar krefst. Skilningur á rafskauts- og bakskautsviðbrögðum, óhreinindamörkum og hvernig þessi mörk þýða í teikningu, glæðingu og þjónustuhegðun gerir kaupanda kleift að tilgreina koparhráefni á skynsamlegum grundvelli frekar en á verði eingöngu.
