पीतल ट्यूब इलेक्ट्रोलाइटिक निष्कर्षण विधि और कॉपर कैथोड शोधन

पीतल की ट्यूब की गुणवत्ता तांबे के शोधन से क्यों शुरू होती है?

पीतल की ट्यूब तांबे को जस्ता के साथ मिश्रित करके बनाई जाती है, और तैयार ट्यूब के गुण काफी हद तक आधार तांबे की शुद्धता पर निर्भर करते हैं। अशुद्धता तत्व जो पिघल में जीवित रहते हैं वे भंगुर इंटरमेटेलिक चरण बना सकते हैं, तापीय और विद्युत चालकता को कम कर सकते हैं, और सेवा में संक्षारण के लिए आरंभ स्थल के रूप में कार्य कर सकते हैं। इस कारण से कच्चे माल का मार्ग मायने रखता है: इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से परिष्कृत तांबा ट्यूब ड्राइंग के लिए मानक फीडस्टॉक है, और जिस प्रक्रिया से इसे प्राप्त किया जाता है वह समझने लायक है।

इलेक्ट्रोलाइटिक निष्कर्षण - इलेक्ट्रोरिफाइनिंग - ब्लिस्टर या आग से उच्च शुद्धता वाले तांबे के उत्पादन के लिए प्रमुख औद्योगिक विधि है। इसे प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह संयंत्र पैमाने पर सबसे सुविधाजनक मार्ग है और उच्चतम व्यावसायिक शुद्धता प्रदान करने वाला मार्ग भी है।

इलेक्ट्रोरिफाइनिंग प्रक्रिया चरण दर चरण

सिद्धांत सीधा इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री है। अशुद्ध तांबे को मोटी एनोड प्लेटों में डाला जाता है और शुद्ध तांबे की पतली स्टार्टर शीट के साथ एक इलेक्ट्रोलाइट टैंक में निलंबित कर दिया जाता है जो कैथोड के रूप में कार्य करता है। जब प्रत्यक्ष धारा लगाई जाती है, तो एनोड पर तांबा Cu²⁺ आयनों के रूप में घुल जाता है, और वे आयन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से चले जाते हैं और कैथोड पर वापस धात्विक तांबे में बदल जाते हैं।

एनोड कास्टिंग: अग्नि -परिष्कृत तांबे को आम तौर पर 40 - 50 मिमी मोटी प्लेटों में डाला जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट: सल्फ्यूरिक एसिड के साथ कॉपर सल्फेट का एक जलीय घोल, नियंत्रित तापमान और तांबे की सांद्रता पर बनाए रखा जाता है।

एनोड प्रतिक्रिया: Cu (अशुद्ध) → Cu²⁺ + 2e⁻, तांबा घोल में चला जाता है।

कैथोड प्रतिक्रिया: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (शुद्ध), तांबा एक घनी, सुसंगत शीट के रूप में जमा होता है।

कैथोड स्ट्रिपिंग: लगभग एक से तीन सप्ताह के प्लेटिंग चक्र के बाद, स्टार्टर प्लेट से शुद्ध तांबे की शीट को हटा दिया जाता है।

क्योंकि तांबे की जमाव क्षमता अपेक्षाकृत उत्कृष्ट है, अधिकांश धात्विक अशुद्धियाँ इलेक्ट्रोलाइट में घुल जाती हैं, फिर भी सेल में उपयोग किए जाने वाले कैथोड वर्तमान घनत्व पर जमा नहीं हो पाती हैं। वे या तो घोल में रहते हैं और इलेक्ट्रोलाइट के साथ बह जाते हैं, या एनोड कीचड़ के रूप में टैंक के निचले भाग में जमा हो जाते हैं। परिणाम बहुत उच्च शुद्धता का कैथोड कॉपर है।

शुद्धता स्तर और विशिष्ट अशुद्धता सीमाएँ

अच्छे व्यावसायिक अभ्यास से कम से कम 99.95% तांबे के कैथोड तांबे का उत्पादन होता है, और सबसे अधिक मांग वाले विद्युत कार्य के लिए ग्रेड 99.99% तक पहुंचते हैं। डाउनस्ट्रीम ट्यूब उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण अवशिष्ट अशुद्धियाँ नीचे सूचीबद्ध हैं। मान किसी एक खेप के गारंटीकृत विश्लेषण के बजाय विशिष्ट विनिर्देश सीमाएँ हैं।

एनोड स्लाइम्स बेकार नहीं हैं। वे बहुमूल्य और दुर्लभ तत्वों - चांदी, सोना, सेलेनियम, टेल्यूरियम और प्लैटिनम - समूह धातुओं - को केंद्रित करते हैं और एक अलग रिफाइनरी सर्किट द्वारा पुनर्प्राप्त किए जाते हैं, जो इलेक्ट्रोरिफाइनिंग के अर्थशास्त्र का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

कैथोड कॉपर से लेकर पीतल ट्यूब तक

कैथोड तांबे को आवश्यक जस्ता और किसी भी मिश्र धातु के साथ एक प्रेरण या रिवरबेरेटरी भट्टी में पिघलाया जाता है, फिर बिलेट्स या सिल्लियों में डाला जाता है। कास्ट स्टॉक को बाद में गर्म बाहर निकाला जाता है या छेद किया जाता है और ठंडा करके ट्यूब में खींचा जाता है, ड्राइंग पास के बीच मध्यवर्ती एनील्स के साथ। इनमें से प्रत्येक चरण को कम अशुद्धता वाले फीडस्टॉक से लाभ होता है:

ड्राइंग: कम सीसा और बिस्मथ सामग्री ड्राइंग डाई में किनारों को टूटने और सतह को फटने से बचाती है।

एनीलिंग: ऑक्सीजन मुक्त ग्रेड की ऑक्सीजन सामग्री को 0.001% से नीचे रखने से, भट्ठी के वातावरण में हाइड्रोजन के भंगुर होने का खतरा काफी हद तक दूर हो जाता है, इसलिए ट्यूब में दरार के बिना पूर्ण लचीलापन बहाल किया जा सकता है।

चालकता: अवशिष्ट लोहा और सल्फर विद्युत और तापीय चालकता को कम करते हैं, जो कंडेनसर और प्रशीतन ट्यूब के लिए मायने रखता है।

संक्षारण: समान संरचना पानी में और हल्के आक्रामक मीडिया में अधिक स्थिर, अधिक समान सुरक्षात्मक फिल्म देती है।

खींची गई पीतल की नली का भौतिक और रासायनिक व्यवहार

पीतल की ट्यूब का भौतिक व्यवहार उसके घनत्व और तापीय चालकता पर हावी होता है। समान आकार की कई प्रतिस्पर्धी धातु पाइप सामग्रियों की तुलना में, पीतल की ट्यूब अपनी ताकत के लिए अपेक्षाकृत हल्की होती है, और इसकी तापीय चालकता अधिक होती है, यही कारण है कि प्रशीतन, वायु कंडीशनिंग और संघनक उपकरण इसे मुख्य गर्मी हस्तांतरण सामग्री के रूप में उपयोग करते हैं। इस सामग्री का उपयोग ऐसे उपकरणों में कम तापमान वाली पाइपिंग के लिए भी किया जाता है।

रासायनिक रूप से, पीतल की ट्यूब सामान्य पानी और वायुमंडलीय सेवा में टिकाऊ होती है। मिश्रधातु सामग्री को समायोजित किया जा सकता है ताकि एक विशेष कर्तव्य के लिए एक विशेष पीतल का उत्पादन किया जा सके - उदाहरण के लिए एक उच्च {{2}जस्ता मिश्र धातु जहां ताकत मायने रखती है, या एक आर्सेनिक या टिन -युक्त संरचना जहां डिजिंकिफिकेशन प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। गर्म जल सेवा में, पीतल ट्यूब का प्रदर्शन लंबे समय तक स्थिर रहता है, और आंतरिक रूप से गैल्वनाइज्ड स्टील पाइप के विपरीत यह स्केल बिल्ड अप के माध्यम से बोर को उत्तरोत्तर कम नहीं करता है। जहां माध्यम आक्रामक है, वहां केवल आधार तांबे पर निर्भर रहने के बजाय उपयुक्त मिश्र धातु का चयन किया जाना चाहिए।

प्रक्रिया नियंत्रण और निरीक्षण बिंदु

तीन पैरामीटर एक इलेक्ट्रोरिफाइनरी सेल की दक्षता और उसके द्वारा उत्पादित कैथोड की गुणवत्ता को नियंत्रित करते हैं: वर्तमान घनत्व, इलेक्ट्रोलाइट संरचना और तापमान, और परिसंचरण दर। अत्यधिक वर्तमान घनत्व से खुरदुरा, गांठदार या वृक्ष के समान जमाव होता है और इलेक्ट्रोलाइट अवरोधन के माध्यम से अशुद्धता के प्रवेश का खतरा बढ़ जाता है। अपर्याप्त योगात्मक नियंत्रण से भंगुर जमाव उत्पन्न होता है जिसे निकालना मुश्किल होता है।

डाउनस्ट्रीम, ट्यूब निर्माता लागू तांबे के विनिर्देश के खिलाफ स्पेक्ट्रोग्राफिक विश्लेषण द्वारा आने वाली कैथोड गुणवत्ता को सत्यापित करते हैं, और फिर एड़ी वर्तमान, हाइड्रोस्टैटिक दबाव और आयामी गेजिंग द्वारा तैयार ट्यूब का परीक्षण करते हैं। ऑक्सीजन सामग्री की जाँच की जाती है क्योंकि यह निर्धारित करता है कि सामग्री सामान्य कठोर {{1}पिच तांबे या ऑक्सीजन मुक्त ग्रेड के रूप में व्यवहार करती है या नहीं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न: तांबे के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक निष्कर्षण विधि क्या है?
यह एक इलेक्ट्रोरिफाइनिंग प्रक्रिया है जिसमें अशुद्ध तांबे के एनोड को कॉपर सल्फेट इलेक्ट्रोलाइट में घोल दिया जाता है और शुद्ध तांबे को प्रत्यक्ष धारा के तहत कैथोड पर जमा किया जाता है। यह अधिकांश धात्विक अशुद्धियों को दूर करता है और उच्च शुद्धता वाले तांबे के लिए मानक औद्योगिक मार्ग है।

प्रश्न: पीतल ट्यूब निर्माण के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?
क्योंकि इसकी कम अशुद्धता सामग्री ड्राइंग दोषों को रोकती है, एनीलिंग के दौरान हाइड्रोजन उत्सर्जन से बचती है और तैयार ट्यूब में लगातार थर्मल और विद्युत चालकता देती है।

प्रश्न: इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से परिष्कृत तांबा कितना शुद्ध है?
कैथोड कॉपर आमतौर पर 99.95% कॉपर या बेहतर होता है, और प्रीमियम ग्रेड 99.99% तक पहुंचता है। सीसा, बिस्मथ, लोहा और सल्फर जैसी अशुद्धियाँ प्रति मिलियन कुछ भागों तक ही सीमित रहती हैं।

प्रश्न: शोधन के दौरान निकाली गई अशुद्धियों का क्या होता है?
वे खर्च किए गए इलेक्ट्रोलाइट, जिसे ब्लीड किया जाता है और उपचारित किया जाता है, और एनोड स्लाइम जो कोशिका में बस जाते हैं, के बीच विभाजित होते हैं। चांदी, सोना और अन्य मूल्यवान तत्वों को प्राप्त करने के लिए स्लाइम को अलग से संसाधित किया जाता है।

प्रश्न: क्या ऑक्सीजन मुक्त तांबा ट्यूब के लिए कठोर पिच तांबे से बेहतर है?
ऑक्सीजन मुक्त ग्रेड को प्राथमिकता दी जाती है जहां ट्यूब को कम करने वाले वातावरण में एनील किया जाएगा या वेल्ड किया जाएगा, क्योंकि ऑक्सीजन की अनुपस्थिति हाइड्रोजन उत्सर्जन और वेल्ड सरंध्रता को रोकती है। जहां ये जोखिम अनुपस्थित हैं, वहां कठिन -पिच कॉपर पर्याप्त है।

प्रश्न: तांबे की शुद्धता तैयार पीतल ट्यूब को कैसे प्रभावित करती है?
उच्च शुद्धता ड्राइंग प्रदर्शन में सुधार करती है, विद्युत और तापीय चालकता बढ़ाती है, और अधिक समान संक्षारण व्यवहार देती है, इसलिए ट्यूब गर्मी {{0}एक्सचेंजर और प्रशीतन सेवा में अधिक अनुमानित प्रदर्शन करती है।

निष्कर्ष

इलेक्ट्रोलाइटिक निष्कर्षण अयस्क से प्राप्त तांबे और उच्च शुद्धता वाले फीडस्टॉक के बीच का सेतु है जो पीतल ट्यूब ड्राइंग की मांग करता है। एनोड और कैथोड प्रतिक्रियाओं, अशुद्धता सीमाओं और जिस तरह से ये सीमाएं ड्राइंग, एनीलिंग और सेवा व्यवहार में परिवर्तित होती हैं, उसे समझने से खरीदार केवल कीमत के बजाय तर्कसंगत आधार पर तांबे के फीडस्टॉक को निर्दिष्ट कर सकता है।