Układ równowagi Cu-Fe-S-nasz.doc

Wydział Metali Nieżelaznych

Kierunek Metalurgia

Rok 4

Zespół 3

Metalurgia metali ciężkich

Temat: Układ równowagi Cu-Fe-S

                                                                                                       Marczewski Maciej

                                                                                                                              Majchrzycki Adam

                                                                                                                              Kałwa Grzegorz

1.Wstęp:

              Siarczkowe rudy miedzi po uprzednim kruszeniu i mieleniu poddaje się procesowi flotacji, którego celem jest oddzielenie od koncentratu skały płonnej. Koncentrat po wysuszeniu kieruje się do procesu wytapiania kamienia miedziowego. W wyniku tego procesu uzyskuje się dwie fazy: siarczkową i tlenkową. Fazę siarczkową stanowi kamień miedziowy, a fazę tlenkową żużel. Rozdział tych faz następuje na zasadzie różnicy gęstości, przy czym górną warstwę stanowi żużel, a dolną kamień. Kamień miedziowy jest stopem siarczku miedzi z siarczkiem żelaza (Cu2S z FeS) oraz pewnej ilości trudno rozpuszczalnych domieszek tj.: Fe3O4, Au, Ag, As, Sb, Bi, oraz wielu innych.

Skład kamieni miedziowych można wyznaczyć z układu potrójnego Cu-Fe-S.

Koncentraty poddawane procesowi wytopu kamienia miedziowego zawierają w sobie zawsze większą niż to jest konieczne ilość siarki. Naddatek ten zostaje jednak odprowadzony w trakcie procesu. Zawartość siarki nie może, więc przekraczać, linii Cu2S-FeS.

              Ze względu na ograniczoną rozpuszczalność w stanie ciekłym Cu2S w czystym Cu w powyższym układzie potrójnym występuje obszar dwóch niemieszających się cieczy, z których pierwszą stanowi roztwór Cu-Fe, a drugą roztwór Cu2S-FeS. Z przesyconego roztworu Cu-Fe może wytrącić się żelazo w postaci stałej ze względu na swą wysoką temperaturę topnienia (1539oC).

2.Wykonanie ćwiczenia:

a)      Przygotować trzy próbki o masach 7,8,9 [g] z następujących składników: Cu2S, FeS, Cu, Fe według wyznaczonych punktów układu Cu-Fe-S podanych przez prowadzącego.

b)     Przygotowane próbki umieścić w tyglu grafitowym i topić pod przykryciem w piecu w temperaturze 1200-1300 oC przez okres ok. 1 godziny.

c)      Po stopieniu i ostudzeniu wykonać szlify metalograficzne, a następnie przeprowadzić obserwacje mikroskopowe badanych próbek.

3.Opracowanie wyników:

Próbka nr 1.

Masa próbki 7g.

%Cu2S, %FeS

13,7      -   100%

5,3     -    x%

x Cu2S=38,7%

x FeS=100%-38,7%=61,3%

Próbka nr 2.

Wyznaczony skład punktu : 75,4% Cu,14,4% Fe, 10% S

Masa próbki 9g.

Zawartość S w próbce nr 2.

9      - 100%

x S  -10%

x S=0,9g

Ilość Cu2S potrzebna do otrzymania 10% S (0,9g) w próbce nr 2.

32   -   159

0,9   -  x Cu2S

x Cu2S = 4,47g

Zawartość Cu w 4,47g Cu2S.

127 - 159

x        -  4,47

x Cu=3,57g

Zawartość % Cu w próbce nr 2,przy 4,47g Cu2S.

9  -   100

     3,57 -    x

xCu =39,9%

75,4%-39,9%=35,5%, tyle Cu należy dodać.

9   - 100%

x Cu -  35,5%

x Cu=3,195g

Próbka nr 3.

Wyznaczony skład punktu: 36% Cu,39% Fe, 25% S

Masa próbki 8g.

Zawartość Cu w próbce nr 3.

8     -  100%

x Cu - 36%

x Cu=2,88g

Ilość Cu2S potrzebna do otrzymania 36% Cu (2,88g) w próbce nr 3.

127  -  159

2,88   - x Cu2S

x Cu2S=3,6g

Zawartość S w 3,6g Cu2S.

32   -   159

x S  -   3,6

x S=0,72g

Zawartość % S w próbce nr 3,przy 3,6g Cu2S.

8-100%

0,72-x S%

x S=9%

25%-9%=16%

8   -100%

x S  -  16%

x S=1,28g

Ilość FeS potrzebna do otrzymania 1,28g S w próbce nr 3.

32-88

1,28-xFeS

xFeS=3,52g

Zawartość Fe w 3,52g FeS.

56  -  88

x Fe  -3,52

x Fe=2,24g

Zawartość Fe w próbce nr 3.

8    -  100%

2,24 -        x Fe%

x Fe=28%

39%-28%=11%

8   - 100%

x Fe-   11%

x Fe=0,88g