Obținerea cuprului și problemele de mediu întâlnite

1. Industria metalelor neferoase

Cel puţin 42 metale neferoase plus fero - aliaje si carbon şi grafit sunt produse în Uniunea Europeană şi sunt folosite într-o varietate de aplicaţii în industriile : metalurgică, chimică, producerea şi transportul / distribuirea energiei De exemplu cuprul de înaltă puritate este esenţial pentru producerea şi distribuirea energiei şi cantităţi mici ale nichelului sau metalelor refractare îmbunătăţesc rezistenţa la coroziune sau alte proprietăţi ale oţelului. Acestea sunt de asemenea folosite în câteva tehnologii avansate de dezvoltare, în special în industriile : de apărare, de calculatoare, electronică şi telecomunicaţii.

Metalele neferoase sunt produse dintr- o varietate mare de materiale crude (materii prime) primare şi secundare. Materiile prime primare sunt derivate ale minereurilor care au fost scoase din mină şi apoi tratate înainte ca ele să fie introduse în procesele metalurgice pentru producerea metalului crud. Tratarea minereurilor este realizată după ce acestea au fost scoase din mină. Materialele secundare sunt resturi sau reziduuri şi pot de asemenea suferi acelaşi tratament la îndepărtarea învelişurilor materialelor.

În Europa, depozitele de minereuri conţinând metale în concentraţii mari au fost progresiv golite

şi au rămas câteva surse specifice. Multe dintre aceste minereuri au fost importate din diverse

surse din lume.

Reciclarea constituie o componentă importantă în cazul înlocuirii materialelor crude pentru un număr de metale. Cuprul, aluminiul, plumbul, zincul, metalele preţioase şi metalele refractare, şi altele, pot fi recuperate din produsele sau reziduurile lor şi pot fi reintroduse în circuitul productiv prin reciclare fără să-şi piardă calităţile. Astfel, introducerea materialelor secundare într-o proporţie foarte mare în procesul de producţie, duce la reducerea consumului de material crude şi a energiei.

Produsul rezultat din industrie este fiecare metal purificat sau care este ştiut ca si instalatiat sau

semiinstalatiat, de exemplu metale sau aliaje de metale turnate în lingouri sau forme, extrudate, foi subţiri, foi, benzi, tije, etc.

Structura industriei variază de la metal la metal. Nu toate companiile produc metale neferoase,

cu toate că în Europa sunt câteva companii de producere a mai multor metale, de exemplu

cupru, plumb, zinc, cadmiu, etc.

Mărimea companiilor de producere a metalelor şi a metalelor neferoase din Europa, variază de

la un număr de 5000 de salariaţi până la chiar 50 - 200 angajaţi. Proprietatea variază la nivel european şi naţional, companiile fiind constituite ca grupuri naţionale, grupuri de proprietăţi industriale, companii publice nesubvenţionate şi companii private.

Anumite metale sunt esenţiale ca şi elemente de bază dar la concentraţii mari pot să determine

toxicitatea metalului, ioni sau componente şi multe altele care sunt incluse în diverse liste de toxicitate a materialelor. Plumbul, cadmiul şi mercurul sunt cel mai mult afectate.

2. Metalurgia cuprului

2.1. Generalităţi

Cuprul (denumire populară “aramă”) este un metal de tranziţie situat în grupa întâia secundară a sistemului periodic al elementelor împreună cu argintul şi aurul (subgrupa cuprului). Principalele caracteristici fizice ale cuprului sunt redate în Tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristicile fizice ale cuprului

Caracteristica Valoarea Caracteristica Valoarea

Culoarea Roşie - arămie Căldura latentă de topire 13,05 Kj/mol

Structura cristalină cfc Temperatura de fierbere 2582 0C

Structura electronică K,L,M,4s1 Căldura latentă de fierbere 300,3 Kj/mol

Numărul atomic 29 Căldura specifică la 20 0C 0,385 Kj/Kg

Masa atomică 63,542 Conductivitatea termică la 0 0C 3,93 j/cm,s,grd

Raza atomică 1,28 Ǻ Rezistivitatea la 0 0C 1,692.10-6 Ωcm

Volumul atomic la 20 0C 7,1 cm3/atomgr. Valenţa I, II, (III)

Densitatea la 20 0C 8,92 g/cm3 Potenţial normal de electrod Cu/Cu+:+0,522V

Cu/Cu2+:+0,346V

Duritatea Brinell (Mohs) 37,4 42,0 Kg/mm2 (2,5 3,0) Densitatea la Ttop 8,03 g/cm3

Temperatura de topire 1083 0C Vâscozitatea la Ttop 5,8 cp

Cuprul este un metal cu reactivitate chimică redusă, chiar dacă la rece sau la cald, se poate combina direct cu oxigenul, sulful, halogenii, seleniul, telurul, arseniul, stibiul, fosforul şi altele. În soluţii apoase cuprul se dizolvă în acidul sulfuric concentrat, în acidul azotic, în acidul clorhidric concentrat, în sărurile de amoniu , în sărurile fierului trivalent şi în cianurile metalelor alcaline. Cuprul reacţionează în prezenţa aerului cu acizii organici în soluţii apoase sau în soluţii alcoolice, aldehidice, cetonice, etc. De exemplu, în soluţiile de acid acetic (oţet) şi în prezenţa aerului, cuprul reacţionează formând o peliculă aderentă de acetat bazic de cupru (cocleală). La temperaturi joase produsele de reacţie corespund cuprului bivalent, iar la temperaturi ridicate corespund cuprului monovalent. În soluţii apoase sunt stabili compuşii cuprului bivalent şi mai rar cuprului trivalent. În aerul obijnuit, datorită umidităţii şi a prezenţei bioxizilor de carbon şi de sulf, cuprul se acoperă cu un strat protector şi aderent (patină) de carbonaţi bazici (malachit, azurit) şi sulfaţi bazici de cupru. Cuprul nu reacţionează direct cu carbonul şi azotul. În stare lichidă cuprul formează cu majoritatea metalelor soluţii binare sau complexe (aliaje). Cele mai cunoscute aliaje ale cuprului sunt alamele (aliaje Cu – Zn), bronzurile (aliaje Cu – Sn şi aliajele cuprului cu alte metale decât zincul). Datorită conductibilităţii sale electrice foarte mari ( din acest punct de vedere este al doilea metal după argint), principalul domeniu de utilizare a cuprului îl reprezintă producţia de conductori metalici pentru industriile energetică, electrotehnică, electronică, telecomunicaţii, etc. Un alt domeniu important îl reprezintă confecţionarea schimbătoarelor de căldură şi a ţevilor datorită conductibilitaţii termice foarte bune (şi din acest punct de vedere, dintre toate metalele, cupru ocupă locul doi după argint). Un domeniu vast de utilizare a cuprului îl reprezintă industria constructoare de maşini şi militară. În acest domeniu cupru se utilizează în special sub formă de aliaje metalice şi sub formă de pulberi metalice sinterizate (pentru confecţionarea periilor colectoare destinate motoarelor electrice, lagăre antifricţiune, etc.). Sub formă de compuşi (săruri ale cuprului) se utilizează în industriile vopselelor, sticlei, medicină şi în agricultură (ca fungicide) pentru combaterea unor dăunători sau ciuperci. Principalii producători de cupru pe plan mondial sunt : SUA, Chile, Rusia, China, Australia, Canada, Peru, Japonia, etc. În România cuprul s-a produs pe cale pirometalurgică prin topire în cuptoare cu vatră şi topire în suspensie (Outokumpu), iar în prezent se obţine numai din deşeuri metalice. Preţul de bursă LME (London Metals Exchange) în perioada septembrie 2007 – septembrie 2008 a oscilat între 6200 şi 8800 $/t , la sfârşitul intervalului fiind de 6990 $/t.