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从阳极到阴极再到线材的铜精炼

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从阳极到阴极再到线材的铜精炼

发布日期:2019-06-20 作者: 点击:

在本文中,从杂质含量,微观结构,织构,再结晶动力学和延展性方面研究了铜从阳极到阴极再到线材的可追溯性。这些表征基于二次离子质谱,差示扫描量热法(DSC),X射线衍射,HV硬度和电子背散射衍射获得。结果表明,再结晶延迟了杂质的总量。通过对冷拔和随后退火的线材进行给定时间的拉伸试验,已经开发出简化的模型以将拉伸伸长率与化学成分联系起来。该模型允许量化一些额外元素(少量存在)对再结晶动力学的贡献。


介绍

铜是从地下或露天矿中提取的。但是,最后一种方法是最常用的方法。为了确定是否开采铜矿床,必须考虑几个因素,例如:矿石的品位,场地的地质特征以及进行投资的经济可行性。


提取矿石后,破碎阶段开始,通常分为几个步骤。第一个过程是湿磨,也涉及减小矿石尺寸; 最终的晶粒尺寸在100到200 微米之间变化。然后,通过称为“浮选”的方法浓缩铜矿物,其中有价值的矿物与无用的矿物分离。接下来,根据矿石的特征,有两种方法可以继续。通过高温冶金处理硫化矿石或通过水力冶金方法处理氧化矿石(Philibert等人,1998)。




从阳极到阴极再到线材的铜精炼

水力冶金是用于精心制作本工作中研究的阴极的方法。在附聚过程中将矿物与硫酸混合,然后通过浸出处理,阴极线其中铜溶解在硫酸中。从浸出过程获得的产物是硫酸铜溶液(CuSO 4),用管道输送到溶剂萃取装置以增加溶液中的铜含量,产生铜阳极。接下来,开始电解制造过程,即,将溶液的铜含量电沉积在不锈钢板的顶部。最终产品被称为“铜阴极”。然后,铜阴极出口到几个国家。在那里,铜线材制造商通过热拉伸将它们熔化以生产各种线材。通过冷拔和退火的不同步骤将这些线转变为细线。金属加工性是该行业成功生产最终线材的关键点。但是,根据杂质含量,可以转发或延迟此属性。


文献中有几篇关于杂质和热处理对铜棒进行冷/热拉伸等转变过程影响的分析报告

b ; Su,1982 ; Henderson等,1992)。然而,关于杂质对诸如铜阳极和阴极的源材料的影响知之甚少。阴极通常连续铸造以获得线材。


几种效应可能与杂质有关,包括再结晶温度的升高和机械性能的变化(延展性,屈服强度等)。例如,铜中的铋会使再结晶温度升高[8.3°C / ppm(Pops,1987)],并且还会导致脆化,因为它在晶界处偏析(Armstrong等,2011)。其他杂质,如硫和铅,会对铜产生类似的影响(Smart,1954 ; Takuno等,1996)。作为铜棒中主要添加元素的氧的影响是有争议的。氧化物颗粒会通过颗粒刺激成核(PSN)机制增强金属的再结晶,同时据报道氧化物在晶界偏析,导致脆化和可能的过早断裂(Nieh&Nix,1981)。这些研究不一定相互排斥,但它们确实代表了两个相反且相互矛盾的观点。



从阳极到阴极再到线材的铜精炼

尽管在过去几年中对铜线材的再结晶进行了大量研究

,但很少有研究调查过其他类型的铜,例如阴极铜,特别是来自机械的铜。观点看法。这些工作推断出机械性能和氧含量之间的相关性


在下文中,将研究从阳极到线材通过阴极的铜可追溯性,以跟踪铜从其“提取”到其最终制造为线的杂质演变。通过二次离子质谱(SIMS),差示扫描量热(DSC)测量,电子背散射衍射(EBSD)微结构图和重结晶以及机械行为的化学分析在精制过程的每个步骤中确定,以更好地理解化学铜之间的联系质量和以上引用的属性。此外,开发了一种模型来量化各种杂质对再结晶行为的影响。


初始状态通过EBSD,X射线衍射和SIMS表征。显示了阳极的微观结构。阴极线厂家它清楚地揭示了通过凝固获得的微观结构并且由大的树枝状晶体组成。晶粒尺寸约为500 微米。由于存在在电抛光过程中被去除的沉淀物,黑点对应于EBSD图中的严重索引点。请注意,抛光过程不会引入除SiC之外的任何沉淀物,这些沉淀物在化学分析过程中未检测到,但位于枝晶间区域和树枝状边界处(图1))。通过电解抛光除去由机械抛光引起的表面硬化。结晶纹理不表示任何特定的取向,可以认为是随机的。SIMS分析显示,特别是在晶界处存在高含量的氧,在枝晶间区域存在较低的氧含量。请注意,对于所有SIMS贴图,色标表示局部相对浓度:高(红色)和零(黑色)。


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