<구리의 모든 것 1탄> 재료 공학부 2000023368 조 수 정
구리의 기원 구리는 동이라고도 하며, 은·금과 함께 화폐 금속 이라고 불림 Copper-키프로스 섬의 라틴명 Cuprum에서 연유
구리의 성질 원소 기호 : Cu 원자 번호 : 29 원자량 : 64.549 녹는 점 : 1084.5℃ 끓는 점 : 2595℃ 연성, 전성, 가공성이 뛰어남 강도도 강하고, 화학적 저항성이 커서 내식성이 좋음 열, 전기 전도도가 큼
구리의 제련 구리는 채광 → 농축 → 제련 과정을 거쳐서 생산됨 채광 - 구리는 자연동, 황화물, 산화물 형태로 채광 - 황화동이 동제련에서 특히 중요시됨 - 동제련을 통해 조광으로 만듦
농축 선광법 - 광석 광물과 맥석 광물을 물리적 분리 - 광석 분쇄 분리법 - TORCO법 2NaCl + SiO2 + H2O = 2HCl + Na2O·SiO2 2CuO + 2HCl → 2/3Cu3Cl3 + H2O + 1/2O2 Cu3Cl3 + 3/2H2 → 3Cu + 3HCl
LPF(Leach Precipitation Flotation)법 -산화동광은 풍화작용에 의해 변질된 황화동이 대부분 황화동광의 입계내에 산화동광 존재 산화동광을 용매로 침출 침출직후 고철로 탈동후 황화광을 부유선광 회수율 85%전후
동의 건식제련 건식법 - 광석을 녹여 필요로 하는 금속을 불순물로부터 분리 습식법 - 광석을 가루로 만들어 화약 약품에 녹인 다음 그 수용액에서 금속을 얻음 → 현재 90%정도의 구리 생산은 건식법으로 이루어짐
용광로 제련 1800년대 - 괴상의 부광이 풍부하여 용광로에서 매트(약 30% Cu)를 만들어 제련 1800년대 후기 - 저품위광을 섬광 처리한 분광을 소결법 or 단광법으로 덩어리를 만들어 용광로에 장입
2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + S FeS2 = FeS + S 2FeS + 3O = 2FeO + 2SO2 2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2 S + O2 = SO2 2C + O2 = 2CO C + O2 = CO2 → Cu2S, FeS가 결함하여 매트가 됨
반사로 제련 분광 그대로 사용하는 제련법 황화광의 분정광에 소량의 석회를 첨가하여 1200℃에서 1400℃로 가열 상층 : SiO2 – CaO – FeO계 슬래그 생성 하층 : 황동광의 성분의 가까운 조성의 매트 장점 : 용광로와 다르게 분광을 처리 - 연료로 석탄, 중유, 천연가스로 광범위 하게 사용
반사로제련
플래시로 제련 동제련의 대형화에 따라 세계적으로 사용 노하나에서 연간 8~12만톤의 동 대량 처리 가능 정광의 산화 반응열을 사용하므로 연료 소비율이 낮음 노체는 반응 샤프트, 셔틀러, 업테이크로 구성
반응 샤프트에 정광 버너를 갖추고 건조한 미분 정광을 산소부하 공기와 함께 취입 → 순간적으로 부분 산화 반응 → 산화열 발생 산화열은 장입물 가열, 용융등 필요한 열 에너지를 대부분 공급
매트 생성반응 CuFeS2 + 5/4O2 = 1/2(Cu2S-FeS) + 1/2FeO + SO2 ∆H = -78,000cal 슬래그 생성반응 2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 ∆H = -226,820cal 2FeO + SiO2 = Fe2SiO4 ∆H = -11,300cal
전로 제동 매트(30~50% Cu)를 용융 상태로 전로에 옮겨 압풍을 불어 넣어 조동을 얻음 1단계 슬래그 생성기 - FeS가 FeO로 산화되어 FeO-SiO2슬래그 만듦 - 이 반응으로 매트는 Cu2S로 농축 2단계 동제조기 - Cu2S + O2 → 2Cu + SO2
연속 제동법 용련로, 슬래그 정련소, 제동로를 결합하여 황화동정광을 조동으로 만듦 용련로에서 매트와슬래그 생성 슬래그 정련소에서 매트와 슬래그로 분리 제동로에서 매트가 산화되어 조동됨
구리의 역사 천연의 금속으로 산출되고 제련법이 비교적 간단 → 아주 오래전부터 사용 이집트, 바빌로니아, 아시리아의 유적에서도 발굴 Sn과의 합금인 청동만듦 → 청동기 시대로서 한시대를 이룸.
청동기 유물
발표자 조수정 입니다. 열심히 준비 했습니다. 경청해주셔서 감사 합니다.