Bræðsla kopars úr malakíti — Frá grænum málmgrýti til rauðs málms

Malakít brotnar niður við upphitun: Cu₂CO₃(OH)₂ → 2CuO + CO₂ + H₂O (við ~300°C). Koparoxíðið (CuO) sem myndast er síðan afoxað með kolmónoxíði úr brennandi kolum: CuO + CO → Cu + CO₂. Kopar bráðnar við 1085°C. Heildarnýting kopars úr hreinu malakíti er u.þ.b. 57,5%.

Brjótið malakít í bita sem eru minni en 1 cm með hamri og steðja. Því fínna sem malað er, því hraðari og fullkomnari verður afoxunin. Notið steypiskál og stautu við lokamölunina ef þau eru til staðar. Stefnið að bitum á stærð við baun eða minni.

Notaðu leirdeiglu sem þolir 1200°C+. Grafít-leirdeigla er tilvalin. Deiglan ætti að rúma að minnsta kosti 500 ml. Ef þú býrð hana til sjálfur, blandaðu eldleir saman við sand (2:1 hlutfall) og brenndu hana hægt í ofni við 1000°C áður en hún er notuð. Forbrenndar deiglur springa síður.

Settu 2 cm lag af viðarkolabitum neðst í deiglunni. Bættu við lagi af muldu malakíti (2-3 cm). Settu annað lag af viðarkolum ofan á. Viðarkolin útvega bæði kolefni fyrir afoxunina og verja koparinn gegn enduroxun. Fylltu um það bil 2/3 af deiglunni.

Þú þarft smiðju eða ofn sem getur náð 1100-1200°C. Einföld kolasmiðja með þvinguðu lofti (belgur eða blásari) virkar vel. Deiglan situr í beði af brennandi kolum með viðbótar kolum staflað í kringum hana og ofan á hana. Loftflæðið verður að vera stillanlegt.

Koparbræðsla felur í sér mikinn hita, eitraðar gufur og bráðinn málm. Notaðu: leðursvuntu, leðurhanska með löngum stúlpum, andlitshlíf, öryggisskó (engin gerviefni). Vinnðu utandyra eða í vel loftræddu rými. Koparoxíðgufur valda málmgufusótt ef þær eru andaðar að sér. Hafðu fötu með þurrum sandi nálægt til að hefta leka.

Kveiktu upp í viðarkolunum í smiðjunni og hitaðu þau upp í fullan hita á 30-45 mínútum með mildri notkun belgjanna. Settu hlaðinn deiglu í smiðjuna þegar glæðurnar eru orðnar glóandi hvítheitar. Pakkaðu viðarkolum þétt utan um deigluna. Auktu hraða belgjanna smám saman.

Haltu ofninum við 1100-1200°C í 2-3 klukkustundir. Malakítið brotnar fyrst niður (grænt verður að svörtu CuO við ~300°C), og síðan afoxast CuO í kopar þegar hitinn hækkar. Bættu kolum í ofninn eftir þörfum til að viðhalda hita. Innihald deiglunnar minnkar þegar CO₂-gas sleppur út.

Eftir 2-3 klukkustundir skaltu lyfta varlega loki deiglunnar með töngum og kíkja inn. Þú ættir að sjá bjarta appelsínurauða bráðnaða koparlaug undir lagi af gjalli (glerkenndu dökku efni). Ef þú sérð óbrædda græna eða svarta mola skaltu halda áfram að hita í 30 mínútur í viðbót.

Meðan koparinn bráðnar skaltu undirbúa sandmót eða flatt steinhol til að hella í. Hitaðu mótið upp með logsuðutæki til að koma í veg fyrir sprungur vegna hitaáfalls. Einfalt stangarlaga mót sem er skorið í sandsteinskubb virkar vel. Gakktu úr skugga um að mótið sé alveg þurrt — allur raki veldur sprengikenndum skvettum bráðins málms.

Notið deiglutengur til að lyfta deiglunni úr ofninum. Hallið hægt til að hella bráðnum kopar í mótið. Dökk, glerkennd gjallið flýtur ofan á og má halda því til baka með priki á meðan koparinn rennur undir það. Hellið jafnt og þétt — slitin hellingar mynda kaldar samskeyti (veikar samskeyti).

Leyfðu koparstönginni að kólna í mótinu í að minnsta kosti 30 mínútur. Ekki kæla í vatni — hröð kæling gerir kopar brothættan vegna innri spennu. Kæling í lofti skilar mýrri og auðveldara vinnanlegum málmi. Yfirborð koparsins oxast í dökkrauðbrúnan lit þegar það kólnar.

Þegar hún er nógu köld til að meðhöndla (undir 100°C), fjarlægðu steypuna úr mótinu. Burstaðu af föst sand- og gjallleifar með vírbursta. Steypan ætti að hafa einkennandi laxbleikan lit ferskrar kopars á nýopnuðum yfirborðum. Allir dökkir blettir eru innilokuð gjall eða oxíðinnihald.

Vigtið hreina koparhleifinn. Úr 2 kg af góðu malakítgrýti má búast við 800-1000 g af kopar (40-50% uppskera, að teknu tilliti til gjalltaps og óhreininda). Hreint malakít myndi gefa 1150 g, en grýti sem safnað er á vettvangi er sjaldan hreint. Skráðu uppskeruna til síðari hagræðingar.

Hamraðu brún málmstangarinnar á steðja. Góður kopar aflagast plastískt án þess að springa — hann er einn mest teygjanlegi málmur sem til er. Ef hann springur inniheldur hann of mikla gjall eða oxíð. Þjalaðu lítinn flöt til að afhjúpa nýjan málm — hreinn kopar er laxableikur. Grænn blær gefur til kynna ófullkomna afoxun.

Kopar oxast hægt í lofti (myndar græna patínu á mánuðum). Til skammtímageymslu skal geyma á þurrum stað. Til langtímageymslu skal húða með þunnu lagi af olíu. Merkja með dagsetningu, uppruna málmgrýtis og þyngd. Þessi kopar er tilbúinn til steypu, hamrunar í plötu eða blöndunar við tin til að búa til brons.