Как и как да почистите медта от оксид у дома: най-ефективните начини. Екстракция на мед от разредени разтвори Защо медните продукти трябва да се почистват редовно

Изобретението се отнася до металургията на медта и може да се използва за извличане на мед от нейните сулфидни съединения, присъстващи в сулфидни продукти, като концентрати, щейн. Методът за възстановяване на мед от сулфидни продукти се извършва в разтопена основа с интензивно механично разбъркване на системата твърдо-течно с лопатков миксер. Процесът се провежда при температура 450-480 ° C в продължение на 30-40 минути при барботиране през системата за технически кислород, чийто разход е 350-375% (тегл.) От масата на сярата, присъстваща в първоначалния сулфиден продукт. Техническият резултат от изобретението е високата скорост на процеса на метализация на медта с изключване на синтероването на материала. 2 табл.

Изобретението се отнася до металургията на медта и може да се използва за извличане на мед от нейните сулфидни съединения, присъстващи в сулфидни продукти (например в концентрати, камък и др.).

Известен е метод за получаване на метална мед от стопилка на нейните сулфиди, при високи температури, например при превръщане на бял мат (Комплексна обработка на суровини от мед и никел. Ванюков А.В., Уткин Н.И.: Челябинск, Металургия, 1988, стр. 204, стр. влизат в окислително-възстановителни реакции с медни сулфиди с образуване на разтопен метал и газообразен продукт - серен диоксид. Процесът се описва със следните уравнения на реакцията:

По време на взаимодействието на меден сулфид и неговия оксид (реакция 2), сулфидната сяра действа като меден редуциращ агент от кислород и сулфидни съединения. Реакцията е термодинамично възможна и протича с висока скорост при температура 1300-1450°C с образуване на стопилка от метална мед и кислородни съединения на четиривалентна сяра с високо налягане на парите. В резултат на преобразуването се получава черна мед със съдържание на основния елемент 96-98%. Степента на метализация на медта е 96-98%.

Недостатъците на метода за възстановяване на медта включват:

Използване на високи температури (1300-1450°C);

Образуване на газообразни продукти, съдържащи сяра.

Най-близък до претендирания е метод за възстановяване на мед от сулфидни съединения, когато сулфидният меден материал се зарежда със сода каустик в съотношение материал: NaOH, равно на 1: (0,5 ÷ 2) и се нагрява при температура 400-650 ° С в продължение на 0,5-3,5 часа.Това произвежда алкална стопилка, съдържаща диспергирани частици от метална мед и алкална стопилка, която концентрира изяжда цялата сяра, присъстваща в оригиналния сулфиден материал, под формата на натриеви сулфиди и сулфати (Метод за възстановяване на мед от сулфидни съединения. Патент RU 2254385 C1, IPC S22V 15/00). Като меден редуциращ агент от сулфидни съединения действа собствената му сулфидна сяра, която в резултат на редокс реакции се превръща в елементарна и в алкална среда диспропорционира в сулфид и сулфат:

При възстановяване на мед от синтетични сулфидни съединения и тези, съдържащи се в промишлени материали („бял мат“ и концентрат за разделяне на меден мат), при условията на прототипа, синтероването на диспергирани частици от прясно редуцирана мед се извършва при температура от 500 ° C и по-висока с образуването на монолитен метален синтер. Феноменът на синтероване забавя процеса на доставяне на реагента към повърхността на нереагирали сулфидни зърна, а също така има трудности на етапа на разтоварване на металната мед от апаратите за синтероване. Когато температурата падне до 450°C, не се наблюдава синтероване, но процесът на редукция на медта от сулфиди се удължава значително във времето.

В съответствие с гореизложеното, задачата за разработка беше да се осигури висока степен на метализация на медта от сулфидни продукти („бял мат“, меден концентрат за разделяне на мат), като се изключва синтероването на материала.

За постигане на желания резултат, редуцирането на мед от сулфидни материали, се извършва в разтопена основа при температура 450-480 ° C в продължение на 30-40 минути с интензивно механично разбъркване и барботиране през стопилката на технически кислород, при консумация на 350-375% (тегл.) от масата на сярата, присъстваща в първоначалния сулфиден продукт.

Това техническо решение е свързано с:

С активно механично смесване на алкалната стопилка и диспергирания материал, съдържащ медни сулфиди, въведени за възстановяване, което осигурява ефективен топлопренос в системата;

С подаването на технически кислород към стопилката, което осигурява ефективно окисление на натрупаната елементарна и сулфидна сяра до сулфат.

Консумацията на технически кислород е 350-375% (тегл.) От масата на сярата, присъстваща в изходния сулфиден материал. Всички форми на сярата (S 2- ...S 5+) участват в окислителните реакции с образуването на сулфатна сяра в системата. Редокс реакциите завършват за няколко минути и съответно процесът на редукция на медта завършва без образуване на торти. Получената метална мед под формата на суспензия в стопилката на NaOH може лесно да се разтовари от апарата. При експериментите по предложения метод скоростта на процеса се увеличава няколко пъти в сравнение с изпълнението без въвеждане на кислород, а продължителността на процеса не надвишава 30 минути при 100% метализация на мед.

За да се изключи синтероването на получената метална мед, процесът може да се осъществи в температурния диапазон 450-480°C. Горната граница на температурата гарантира изключването на синтероване на метални медни частици, долната (450 ° C) е свързана с необходимостта да се осигурят високи скорости на реакции на окисление на сярата.

Предложеният набор от характеристики: въвеждането в системата на сулфиден меден материал - алкален технически кислород с определен дебит - 350-375% тегл., От масата на сярата, присъстваща в изходния материал, активното механично смесване на стопилката и изпълнението на процеса в температурния диапазон от 450-480 ° C, осигуряват висока скорост и пълнота на възстановяването на мед от сулфидни суровини. Увеличаването на консумацията на кислород над определеното количество може да доведе до окисляване на прясно редуцираната медна повърхност.

При осъществяване на процеса с участието на диспергирани сулфидни медни материали (концентрати, щейн) се предвижда да се подготви шихта при съотношение алкали (NaOH): концентрат, равно на 1,25÷1,5, и да се овлажнят материалите, за да се предотврати запалването на сулфидите. Сместа се изсушава и се зарежда в стоманена цилиндрична реторта на шахтова електрическа пещ, при механично разбъркване с лопатков миксер. При температура в ретортата от 450-480 ° C в стопилката се подава технически кислород за 30-40 минути. Подаването на кислород е спряно. През долния клапан на ретортата във формата се излива алкална стопилка, съдържаща метална мед. След охлаждане стопилката се пулверизира във вода. Медната утайка се отделя от алкалния разтвор чрез центрофугиране.

Методът е описан в примерите.

Продукти, съдържащи съединения на меден сулфид - „бял ​​мат“ (68,8% Cu, 9,15% Ni, 17,3% S) и концентрат за разделяне на меден мат (66,8% Cu, 4,17% Ni, 18,1% S), с тегло 100 g всеки, бяха подложени на подготовка на заряда с алкали (NaOH), чиято маса беше 150 g и се навлажни. Получената смес се зарежда в реторта, оборудвана с механично разбъркване, поставена в шахтова електрическа пещ. При включено разбъркване съдържанието на ретортата се нагрява до предварително определена температура и се разбърква при тази температура за определено време, след което съдържанието на ретортата се разтоварва във формата и след охлаждане се излугва във вода. Получените медсъдържащи кекове са анализирани по рентгенофазов метод за съдържание на метална мед.

Пример 1 (по прототип)

Температура на процеса 450°C. Времето за смесване беше 120, 180 и 240 минути.

Резултатите от експериментите са показани в таблица 1.

Пример 2 (според предложения метод)

Температурата на процеса се променя в диапазона 400-500°C. При достигане на желаната температура към стопилката се подава технически кислород в количество 300-400% (тегл.) От масата на сярата в изходния сулфиден продукт. Подаването на горните количества кислород се извършва за 20-40 минути. След предварително определено време подаването на кислород беше спряно.

Резултатите от експериментите са показани в таблица 2.

таблица 2
Резултатите от експериментите за възстановяване на мед (пример 2)
номер опитКонсумация на кислород, % от масата на сярата в изходния продуктТемпература, °CВреме за смесване, минСтепен на метализация на медта, %
"Бял мат"
1 360 450 20 83,7
2 360 450 30 100
3 360 450 40 100
4 300 450 40 81,3
5 350 450 40 100
6 375 450 40 100
7 400 450 40 100
8 350 400 40 81,1
9 350 480 40 100
10 350 500 синтероване на материала
Концентрат за разделяне на меден щейн
11 350 450 40 100
12 375 450 40 100

Таблица 2 показва, че когато процесът се осъществява при посочените условия (температура 450–480 ° C, консумация на кислород 350–375% (тегл.) От масата на сярата в изходния сулфиден продукт, продължителност 30–40 минути), е възможно да се постигне 100% метализация на медта от „бялата подложка“ (експерименти № 11, 12). Понижаването на температурата до 400°C (опит № 7), намаляването на количеството на подавания кислород (опит № 4), както и намаляването на продължителността на фазовия контакт (опит № 1) водят до намаляване на добива на метална мед. Когато температурата се повиши до 500°C, материалът се синтерува в ретортата.

Както може да се види от примерите, претендираният метод осигурява дълбоко възстановяване на мед от сулфидни медсъдържащи продукти, но за разлика от прототипа, при прилагането на предложения метод този резултат се постига при по-ниска температура (450-480 ° C) и за по-кратък период от време (30-40 минути).

Медните метални продукти, получени по време на обработката на промишлени материали (концентрати, щейн), се изпращат за хидрометалургично рафиниране от желязо, никел и кобалт по известни методи, последвано от анодно топене и електролитно рафиниране за получаване на висококачествена утайка по отношение на съдържанието на благороден метал.

Алкалните разтвори, съдържащи сулфатна сяра, се подават за изпаряване, като последният се изсолява и отделя от алкалния разтвор. Натриевият сулфат е търговски продукт на технологията. Алкалите, след изпаряване на водата, се връщат отново в процеса.

ИСК

Метод за редуциране на мед от сулфидни продукти, включващ нагряване в разтопена основа при температура 450-480 ° С за 30-40 минути, характеризиращ се с това, че редукцията се извършва с интензивно механично разбъркване и барботиране през стопилката на технически кислород при консумацията му 350-375 (тегл.%) от масата на сярата, присъстваща в изходния сулфиден продукт.

ОПАЗВАНЕ НА ЦВЕТНИ МЕТАЛИ

Често в археологически обекти се срещат цветни метали: мед, сребро, олово, калай, злато и техните сплави. Тези метали са използвани в производството на предмети на изкуството, монети, орнаменти и различни предмети от бита като крепежни елементи, навигационни инструменти, кухненски прибори и малки ръчни инструменти. Тези метали са по-благородни от желязото и в неблагоприятна среда се запазват по-добре от железните проби. Може би поради тази причина е обърнато толкова много внимание на тяхното съхранение и са разработени голям брой методи за тяхното съхранение. Въпреки това, проблемите на окисляването на всеки от металите в различни среди са много различни. Тук се разглеждат само техники, приложими към проблемите на некорозивните метали.
Както вече споменахме, некорозивните метали често са заобиколени от отлагания. Въпреки това, той е много по-тънък при цветни метали, отколкото при желязо. Разбира се, артефактите, направени от такива метали, често са заобиколени от същите оксиди като железните артефакти. Преди обработката на метални артефакти трябва да се предприемат предварителни консервационни стъпки, които включват: 1) първична документация 2) консервация 3) отстраняване на плака и 4) оценка на артефакта. Обработка на метали, принадлежащи към всяка от групите, т.е. медни метали, сребро и неговите сплави, калай, олово и техните сплави, както и злато и неговите сплави, се разглеждат отделно.
ОПАЗВАНЕ НА ЦВЕТНИ МЕТАЛИ
В морето често се случва да намерите голям брой артефакти от различни метали, залепени един за друг. В такива случаи материалът трябва да се обработва по такъв начин, че най-крехкият метал да бъде напълно защитен и в същото време да не бъдат наранени други метални или неметални предмети, полепнали по него. Тъй като най-често се срещат железни артефакти, най-голямо внимание се обръща на условията за съхранение на желязото. Въпреки това, артефакти от злато, сребро, калай, месинг, бронз, мед и олово, както и керамика, каменни инструменти, стъклени съдове, костни инструменти, плат и семена, често се срещат заедно в различни комбинации. В някои случаи съхранението в обикновена прясна вода може да е най-доброто. След като различните материали са разделени, те се поставят в най-подходящата среда за съхранение за всеки материал. Докато минималното възможно количество железни артефакти трябва да се съхраняват в защитен от слънцето алкален разтвор, такъв разтвор не е необходим или дори препоръчителен за други метални артефакти. Медта се разяжда от киселинни разтвори и концентрирани алкални разтвори. В неутрални или слабоалкални разтвори медта пасивира, окисляването се забелязва от оксидния филм, образуван на повърхността. Препоръчва се 5% разтвор на натриев сескикарбонат или натриев карбонат. 5% разтвор на натриев карбонат с киселинност (pH) 11,5 ще защити медта и среброто. Среброто е стабилно във водни разтвори с всякаква стойност на киселинност и във въздуха, тъй като такава среда е лишена от окислители. Тъй като хлоридите не атакуват оловото или среброто, след отстраняването на оксидите не е необходимо да се поставят във воден разтвор и могат да бъдат изсушени веднага. Въпреки това, преди да отстраните полепналите оксиди, най-добре е да ги поставите в подходящ разтвор, за да предотвратите втвърдяването на оксидите и да затрудните отстраняването им. Напълно безопасно е да поставите сребърни предмети в 5% натриев сескикарбонат или натриев карбонат, както и железни артефакти. При съхранение на сребро в хроматни разтвори се образува кафяв Ag2O филм, който може да бъде отстранен при консервиране, но поради тази причина не се препоръчва поставянето на единични сребърни артефакти в такива разтвори. Понякога може да възникне необходимост от поставяне на сребро в хроматен разтвор, когато то е залепено към железен предмет. Много по-лесно е да спестите олово, калай и техните сплави. Те могат да се поддържат сухи, но както беше посочено по-горе, след като оксидите върху металите изсъхнат, ще бъде много по-трудно да ги премахнете. Затова те се поставят във воден разтвор. Оловото се атакува от водни разтвори, които не съдържат пасивиращи агенти, особено мека вода, дейонизирана вода или дестилирана вода. Следователно, оловото никога не трябва да се съхранява в дейонизирана или дестилирана вода, като и двете са леко кисели и нямат пасивиращи агенти. Въпреки това, тъй като оловото е устойчиво на корозия в твърда, бикарбонатна (бикарбонатна) вода, тъй като бикарбонатът е пасиватор, а калайът и калаено-оловната сплав се пасивират в слаби алкални разтвори, всички те могат да се съхраняват в чешмяна вода, регулирана до киселинност 8-10 чрез добавяне на натриев сескикарбонат. Както оловото, така и калаено-оловната сплав могат да бъдат поставени в натриев карбонат с киселинност 11,5, но тази киселинност е границата на зоната на окисление на калай, така че не трябва да се използва за съхранение на калай. Калайът ще бъде устойчив на окисляване в слаби алкални разтвори, които не съдържат окислители, но в същото време ще реагира по напълно противоположен начин в концентрирани алкални разтвори. Следователно всеки алкален разтвор с киселинност над 10 е потенциално опасен. Най-общо казано, калайът може безопасно да се съхранява в чешмяна вода. Оловото, калайът и калай-оловото не трябва да се държат в хроматни разтвори поради окислителния им ефект, който води до оранжев хроматен филм на повърхността им, който трудно се отстранява. При липса на пасивиращ агент, окислител като хромат може да повреди пробата.
МЕД И МЕДНИ СПЛАВИ
ОКИСЛЕНИЕ НА МЕДНИ МЕТАЛИ

Терминът "меден метал" се използва за определяне на всички метали, съставени от мед или медни сплави, в които медта е основен метал, като бронз (сплав от мед и калай) или месинг (сплав от мед, цинк и често олово). Този термин не означава нищо за валентното състояние, за разлика от двувалентната или едновалентната мед. Медните метали са сравнително благородни метали, които често остават невредими в сурови среди, включително дълго излагане на солена вода, която често напълно окислява желязото. Те реагират с околната среда, за да образуват подобни алтернативни продукти като меден хлорид (CuCl), меден хлорид (CuCl2), меден оксид (Cu2O) и естетически приятните зелени и сини медни карбонати, малахит и азурит (Gettens 1964:550-557). В морска (солена) среда двата най-често образувани продукта от окисление на медта са меден хлорид и меден сулфид. Въпреки това минералните алтернативи (промени) в медните сплави, бронз и месинг, могат да бъдат по-сложни, отколкото в обикновената мед. Първата стъпка в електрохимичната корозия на мед и медни сплави е образуването на медни йони. Те последователно се комбинират с хлорид в морска вода, за да образуват меден хлорид, основният компонент на оксидния слой.
Cu? -д? Cu+
Cu+ + Cl-? CuCl
Медните хлориди са силно нестабилни минерални съединения. След като медните предмети бъдат отстранени и изложени на въздух, те неизбежно продължават да се окисляват химически. Този процес често се нарича "бронзова болест". В този случай медният хлорид се хидролизира в присъствието на влага и кислород, за да образува солна киселина и основен меден хлорид (Oddy and Hughes 1970:188).
4CuCl + 4H2O + O2? CuCl2. 3Cu(OH)2 + 2HCl
Солната киселина постепенно взаимодейства с неокисления метал и образува все повече и повече меден хлорид.
2Cu + 2HCl? 2CuCl + H2¬
Реакциите продължават, докато има метал. Запазването на медни предмети, съдържащи хлорид, изисква химическото излагане на хлориди да бъде спряно чрез елиминиране на медните хлориди или превръщането им в безвреден меден оксид. В противен случай артефактът ще се срути сам след определено време.
Медните предмети в морската вода също се превръщат в меден сулфид и меден сулфид (Cu2S и CuS) от сулфатни бактерии (Gettens (1964:555-556; North и MacLeod 1987:82). В анаеробни среди продуктите от меден сулфид обикновено имат най-ниско ниво на окисление, както железен сулфид и сребърен сулфид. След като бъдат извлечени и изложени на кислород, ко перният сулфид претърпява последващо окисление и повишаване на степента на окисление, т.е. превръщане в двувалентен меден сулфид. Цялата химическа реакция обикновено протича по същия начин, както при желязото.
Когато морските отлагания се отстранят, медта и медните артефакти неизбежно се покриват с различна дебелина черен прахообразен меден сулфид, който изглежда неприятно. Понякога обаче корозионни ями могат да се образуват на повърхността по време на корозия, но това е по-типично за медните сплави, където калайът или цинкът корозират предимно, оставяйки ями по повърхността. Слоят от меден сулфид не оказва вредно въздействие върху обекта след изваждането му от морето, за разлика от хлоридите – те основно обезобразяват формата и размера на обекта. Сулфидната корозия се поправя лесно и не причинява значителни проблеми на консерватора. Вижте North and MacLeod (1987) за повече информация относно окисляването на мед, бронз и месинг в морска (солна) среда.
МЕДНИ МЕТАЛИ
Неспецифичният термин "медни метали" се използва тук за мед и сплави с преобладаващо медно съдържание като месинг и бронз, поради трудността при разграничаването на медни, месингови и бронзови предмети един от друг без аналитични тестове. По принцип точният състав на сплавта няма голямо значение, така че те обикновено се обработват по този начин. Трябва да се внимава само с висок процент олово или калай, тъй като те са амфотерни метали и се разтварят в алкални разтвори. Има много методи за химическа обработка на мед, бронз и месинг, но повечето от тях не са подходящи за медни метали от морската (солена) среда. За допълнителна информация вижте библиографията.
В морска (солена) среда двата най-често образувани продукта на окисление са меден хлорид и меден сулфид. Въпреки това минералните алтернативи (промени) в медните сплави са по-сложни, отколкото в обикновената мед. След като медният предмет бъде изваден и изложен на въздух, той продължава да се окислява, процес, наречен "бронзова болест". При "бронзова болест" медните хлориди в метала стават много нестабилни в присъствието на влага и кислород. Те се хидролизират, за да образуват солна киселина и основен двувалентен меден хлорид. Солната киселина постепенно взаимодейства с неокисления метал и образува все повече и повече меден хлорид. Реакциите продължават, докато има метал. Консервирането на медни предмети, съдържащи хлорид, изисква: 1) елиминиране на медните хлориди, 2) превръщане на медните хлориди в безвреден меден оксид, 3) предотвратяване на химичното взаимодействие на хлоридите.
Нито медният хлорид, нито медният сулфид придават приятна патина на повърхността на металите, така че няма причина да го запазвате. Всъщност повечето мед, бронз или месинг имат тъмен цвят поради сулфид, който често придава на предмета цвят на олово или сплав от калай и олово. Стабилният меден сулфид само променя цвета на медта, придавайки на метала неестествен цвят и лесно се отмива с налични в търговската мрежа почистващи разтворители, мравчена киселина или лимонена киселина. В някои случаи може да се наложи механично отстраняване на големи оксиди и корозионни продукти до повърхността на консервирания метал. Това е по-лесно да се направи с медни предмети, спасени от морето, тъй като морските оксиди образуват разделителна линия между повърхността на обекта и наслояването. Поради крехкостта на артефакта или за да се избегне повреда на повърхността, след отстраняване на големи оксиди, полепнали повърхностни оксиди често умишлено се оставят. Нежното механично четкане и изплакване с вода е всичко, което може да е необходимо за отстраняване на останалата плака. В други случаи всички полепнали оксиди се отстраняват чрез накисване в 5-10% лимонена киселина с 1-4% тиокарбамид, добавен като инхибитор за предотвратяване на ецване на метал (Plenderleith and Torraca 1968:246; Pearson 1974:301; North 1987:233). Трябва да се внимава, тъй като лимонената киселина разтваря медните съединения. Артефактът е напълно потопен в разтвора, докато плаката бъде отстранена. Това може да отнеме от час до няколко дни. През това време разтворът трябва да се разбърква от време на време, за да се диспергира равномерно концентрацията на киселината.
Когато пробата е много тънка, чуплива, има фини детайли или е почти или напълно минерализирана, всяко излагане на киселина може да бъде пагубно за нея. Следователно, артефактът може да бъде потопен в 5-15% разтвор на натриев хексаметоний (Plenderleith and Werner 1971:255), за да се превърнат неразтворимите калциеви и магнезиеви соли в разтворими соли, които могат да бъдат измити.
Чрез спазване на необходимите предварителни стъпки при консервиране на медни предмети, съдържащи хлорид, е необходимо да се предотвратят вредните химични ефекти на хлорида. Това може да стане чрез:
1. премахване на меден хлорид
2. превръщане на меден хлорид в безвреден меден оксид
3. изолиране на пробата, покрита с меден хлорид, от въздуха. Възможни алтернативни методи:
1. галванично почистване
2. почистване чрез електролитна редукция
3. алкален дитионит
4. химическо чистене
а. натриев сескикарбонат
b. натриев карбонат
° С. бензотриазол
Първите три метода ще помогнат за отстраняването на медния хлорид (CuCl) и връщането на някои от корозионните продукти обратно в метално състояние. Те обаче се използват най-добре върху предмети с метална сърцевина. При внимателна употреба е възможно обектът да се приведе в стабилно състояние и да се получат форми, възможно най-близки до оригиналния некорозирал вид. Ако се използват неправилно, те могат да съблекат оксидния слой до гол метал. Jedrzejewska (1963:135) обръща внимание на факта, че отстраняването на оксиди, особено чрез електролиза, може да унищожи важна археологическа информация като печати, гравюри и декоративни елементи, както и да промени оригиналната форма на предмета. Следователно отлаганията от оксиди върху метални артефакти никога не трябва да се отстраняват без достатъчно опит и познания. Лечението трябва да бъде насочено към запазване на състоянието им чрез използване на строго контролирана електролитна редукция или използване на алкален дитионит. Тези два химически метода не премахват оксидния слой. Промиването в разтвор на натриев сескикарбонат елиминира хлоридите, докато бензотриазолът и сребърният оксид изолират медните хлориди от въздуха. Химическата обработка е приложима както за големи и здрави предмети, така и за напълно минерализирани обекти.
ГАЛВАНИЧНО ПОЧИСТВАНЕ
Тази процедура се извършва точно по същия начин, както при желязото. Тъй като смятам този метод за остарял и приемлив само при определени обстоятелства, няма смисъл да го описвам по-нататък.
ЕЛЕКТРИЧЕСКО ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ ПОЧИСТВАНЕ
Електрическото редуциране на медните метали се извършва точно по същия начин, както при желязото. Като електролит може да се използва 2% сода каустик или 5% натриев карбонат. Последният е най-често използваният, въпреки че може да се постигне приемлив резултат, като се използва 5% мравчена киселина като електролит, следвайки указанията, дадени за обработка на сребро. Може да се използва анод от мека стомана, но когато се използва мравчена киселина като електролит, трябва да се използва анод от неръждаема стомана 316 или платиниран титаниев анод. Същите схеми се използват за желязо и сребро.
Времето за електролиза е по-кратко в сравнение със сравними железни предмети, съдържащи хлорид. Например малки предмети като монети изискват само няколко часа, докато по-големи предмети като оръдия може да отнеме няколко месеца. Няма точни данни за плътността на електрическия ток. Plenderleith и Werner (1971:198) заявяват, че плътността на тока не трябва да пада под 0,02 ампера на квадратен сантиметър, за да се избегне отлагането на оранжево-розов меден филм върху пробата. В допълнение към тези редове, Pearson (1974:301-302) правилно предупреждава, че когато се почиства електролитно, трябва да се внимава специално с минерализирания бронз от морското дъно, за да се избегне увреждане на повърхността, когато се отделя водороден газ. За различни обекти обикновено се прилага плътност на тока в дадените граници, както и значително надвишаваща ги. North (1987:238) препоръчва използването на метода за освобождаване на водород под напрежение, описан за желязото. По принцип същата процедура важи и за желязото. Основната разлика е, че медните метали изискват по-кратко време за обработка. След електролитно и химическо почистване медните метали трябва да преминат няколко горещи измивания в дейонизирана вода. Тъй като медта потъмнява във вода, Pearson (1974:302) препоръчва измиването й няколко пъти в денатуриран етанол. Когато се измие с вода, матовият оксиден филм може да се отстрани с 5% мравчена киселина или да се полира с паста от натриев бикарбонат.
След измиване медните предмети се дехидрогенират в ацетон, след което се покриват със защитен филм, като чист акрил. Наличен в търговската мрежа Krylon Clear Acrylic Spray No. 1301 се препоръчва за лесно приложение, срок на годност и наличност. Препоръчва се процедурата, предложена от Pearson (1974:302) на смесване на 3% бензотриазол в етанол (при измиване на обекта) като инхибитор (забавител) за борба с бронзовата болест и след това покритие с чист акрил, съдържащ бензотриазолов инхибитор (Incralac). Същият защитен състав може да се приготви чрез добавяне на 3% бензотриазол към разтвор на поливинил ацетат (V15) в етанол.
АЛКАЛЕН ДИТИОНИТ
Този метод е създаден за укрепване на минерализираното сребро. Оттогава е установено, че е ефективен и върху медни предмети. Вижте пълното описание в раздел "Сребро". Третирането унищожава патината, но ефективно премахва всички хлориди за възможно най-кратко време и също така връща някои продукти от корозия на медта обратно в метално състояние.
ХИМИЧЕСКА ОБРАБОТКА
Много медни образци, засегнати от хлорид, като силно патинирани бронзи с "бронзова болест", силно минерализирани бронзи със или без меден хлорид, бронзи без здрава метална сърцевина и бронзи с минерализирани декоративни части, не могат да бъдат третирани с никакви техники за възстановяване. За такива обекти се използват три процедури за стабилизиране на артефакта, оставяйки оксидните слоеве непокътнати. Това е лечение с: 1. натриев сескикарбонат, 2. натриев карбонат и 3. бензотриазол.
Натриев сескикарбонат
Медните хлоридни елементи в медния метал и неговите сплави са неразтворими и не могат да бъдат отстранени само чрез измиване с вода. Когато бронз или други медни сплави се поставят в 5% разтвор на натриев сескикарбонат, хидроксилните йони на алкалния разтвор реагират химически с неразтворимите медни хлориди, за да образуват медни оксиди и неутрализират всички странични продукти на солната киселина, образувани по време на хидролизата, за да образуват разтворими натриеви хлориди (Organ 1963b:100; Oddy and Hughes 1970; Plender leith и Werner 1971: 252-253). Хлоридите се отстраняват при всяка смяна на разтвора. Последователното измиване продължава до пълното отстраняване на хлоридите. След това обектът трябва да се измие в няколко бани с дейонизирана вода, докато киселинността в последната баня стане неутрална.
На практика продуктите от повърхностна корозия се отстраняват механично от повърхността на метални предмети, преди обектът да бъде последователно поставен във вани с 5% натриев сескикарбонат, смесен с чешмяна вода в първите бани и с дейонизирана вода в следващите бани. Ако замърсяването с хлорид е значително, може да се използва чешмяна вода, докато нивото на Cl- в разтвора стане равно на нивото на Cl- в чешмяната вода. След това водата трябва да се замени с дейонизирана вода. Тази процедура е много икономична в случаите, когато обектите изискват ежемесечна обработка.
В началото ваните се сменят всяка седмица; след това интервалът се увеличава. Нивата на хлорид се наблюдават с помощта на количествения тест за живачен (II) нитрат, описан в раздела за желязо, който позволява на консерватора да определи точно колко често да променя разтвора. Вместо количествения тест за хлорид, вече описаният качествен тест за сребърен нитрат (1) може да се използва за определяне кога разтворът не съдържа хлориди. Процесът на пречистване е бавен и може да отнеме месеци, а в някои случаи дори години.
Потапянето в натриев сескикарбонат е последвано от промиване в няколко дестилирани или дейонизирани води, докато киселинността в последната баня стане неутрална. След това обектът се дехидратира в ацетон или воден разтвор на алкохол и се покрива с прозрачен акрилен лак или микрокристален парафин. За да се увеличи устойчивостта на корозия, бензотриазолът може да се добави към изсушаващ алкохол или дори към лак.
Третирането с натриев сескикарбонат често се избира, защото, за разлика от други методи за почистване, не премахва зелената патина върху медни предмети. Въпреки това странични ефекти като образуването на синьо-зелени малахитни отлагания по повърхността на предмета могат да подобрят цвета на патината. Ако това се случи, предметът трябва да се извади от разтвора и отлаганията да се отстранят. При някои бронзови предмети има забележимо повърхностно потъмняване, което прикрива истинската зелена патина и трудно се отстранява. Това потъмняване е знак за образуването на черен меден оксид и е присъщо на някои медни сплави.
Промиване в натриев карбонат
Измиването в натриев сескикарбонат, както е описано по-горе, е стандартна процедура за крехки медни артефакти, засегнати от хлорид, както и за артефакти, които имат патина, която е желателно да се запази. На практика обаче консерваторите са забелязали, че често подобрява цвета на патината, карайки я да придобие по-наситен син цвят. В други случаи потъмнява или потъмнява значително патината. Наскоро Weisser (1987:106) отбеляза:
Въпреки че обработката с натриев сескикарбонат изглежда идеална, тъй като не е необходимо да премахвате външните оксидни слоеве, докато отстранявате медния хлорид, с нея са открити редица недостатъци. Първо, обработката може да отнеме повече от година, преди медният хлорид да бъде преобразуван. Този факт допълнително задълбочава други недостатъци. Установено е, че натриевият сескикарбонат (двоен карбонат) образува сложен (полиатомен) йон с медта и следователно преференциално премахва медта от останалия метал (Weisser 1975). Потенциално това може да бъде структурно опасно в дългосрочен план. Смес от карбонати, включително халконатронит, синьо-зелен хидратиран натриево-меден дихидроксокарбонат, също е установено, че се образува върху патината и също изглежда замества медните соли в патината (Horie and Vint 1982). Това насърчава промяната на цвета от зелен към синьо-син малахит, което в много случаи не е желателно. Върху изследваните от автора предмети е открит синьо-зелен цвят в напречното сечение на кората на външната корозия, отиваща към металната основа, при което Weiser (1987:108) заключава:
Стабилизирането на активно корозиращия археологически бронз остава труден проблем за консерваторите. В момента няма идеален инструмент за обработка. Предварителната обработка с натриев карбонат във връзка със стандартната обработка с бензотриазол дава друга възможност на консерватора, изправен пред проблеми със стабилизирането на бронза. Въпреки че това лечение е било успешно там, където други са се провалили, то трябва да се използва с повишено внимание, докато установените недостатъци не бъдат изследвани по-задълбочено. Бронзът, който не може да бъде стабилизиран чрез този метод, трябва да се съхранява или изложи в среда с относително ниска влажност. По принцип се препоръчва всички бронзове да се съхраняват в среда с относително ниска влажност, когато е възможно, тъй като дългосрочният ефект от лечението срещу "бронзова болест" не е доказан. Weiser вярва, че ако предишните третирания с BTA (бензотриазол) не са били успешни, тогава трябва да се извърши третиране с 5% w/o натриев карбонат в дестилирана вода. Натриевият карбонат елиминира медните хлориди и неутрализира солната киселина в дупките. Натриевият карбонат, за разлика от натриевия сескикарбонат, който е двоен карбонат и действа като комплексообразуващ агент с медта, реагира с медните метали относително по-лесно. Въпреки това, в някои случаи може да се получи известно обезцветяване на патината.
Бензотриазол
Използването на бензотриазол (BTA) е станало обичайно при всяко консервиране на меден метал, следвайки процеса на стабилизиране и очаквайки крайната изолация. В някои случаи това може да е единственото третиране, но при консервирането на морски медни предмети то обикновено се използва като последна стъпка в допълнение към други третиране като електролитна редукция или алкално промиване, което може да отстрани почти всички хлориди. При този метод на пречистване (Madsen 1967; Plenderleith и Werner 1971:254) бензотриазолът образува неразтворимо комплексно съединение с медни йони. Отлагането на това неразтворимо съединение върху медните хлориди образува бариера срещу влагата, която може да активира медните хлориди, което води до "бронзова болест". Обработката не премахва медните хлориди от артефакта, а само образува бариера между медните хлориди и атмосферната влага.
Процесът се състои в потапяне на обекта в 1-3% бензотриазол, разтворен в етанол или вода. За артефакти, които са били в прясна вода, това може да е единственото необходимо лечение. Извършва се, за да се предотврати бъдеща корозия или обезцветяване на патината. Бензотриазолът обикновено се разтваря във вода, но може да се използва и етанол. За повече информация вижте Green (1975), Hamilton (1976), Merk (1981), Sease (1978) и Walker (1979). Бензотриазолът образува неразтворимо комплексно съединение с двувалентни медни йони. Отлагането на това неразтворимо съединение върху медните хлориди образува бариера срещу влагата, която може да активира медните хлориди, което води до "бронзова болест". Установено е, че когато артефактът се остави в бензотриазол за поне 24 часа, 1% бензотриазол, смесен с дейонизирана (D.I.) вода, работи толкова добре, колкото и по-силни разтвори. За по-кратко време на лечение се препоръчва използването на 3% бензотриазол, смесен с вода или етанол. Основното предимство на етанола е, че той прониква в коловозите и пукнатините по-добре от водата. При краткосрочно лечение с бензотриазол е за предпочитане да се използва етанол. В повечето случаи най-добри резултати се получават, ако пробата се накисне в разтвора под вакуум за 24 часа. При изваждане обектът се избърсва с парцал, напоен с етанол, за да се отстрани остатъчният бензотриазол. След това артефактът може да бъде оставен във въздуха. Ако се появи нова корозия, процесът се повтаря, докато вредната реакция изчезне. Тестовете в Британския музей (Plenderleith и Werner 1971:254) показват, че при наличие на активна "бронзова болест" всички опити за стабилизиране на обекта с бензотриазол може да се провалят поради широкото разпространение на меден хлорид CuCl в оксидните слоеве. Наблюдавано е от много консерватори, че при обработката на медни артефакти, открити в морето, може да се постигне по-добра дългосрочна стабилност чрез отстраняване на хлоридите чрез измиване с натриев сескикарбонат или натриев карбонат, последвано от прилагане на бензотриазол и краен изолатор като Krylon Clear Acrylic 1301. lag. Следователно, артефакти, силно засегнати от хлорид, като медни/месингови/бронзови предмети, открити в морето, трябва да се третират в комбинация с другите процедури, описани по-горе. Обработката само по този метод не винаги е успешна, но в комбинация с други методи е стандартна част от обработката на мед или медни сплави. Бензотриазолът е канцероген, така че трябва да се избягва контакт с кожата или вдишване на прах.
ДОвърШителни работи и ИЗОЛАЦИЯ
След електролитно или химическо почистване предметите трябва да преминат през серия от измивания в гореща дейонизирана вода. Тъй като медта потъмнява във вода, Pearson (1974:302) препоръчва измиване в няколко бани с денатуриран етанол. Когато се измие във вода, потъмняването може да се отстрани с 5% мравчена киселина или да се полира с влажна паста от натриев бикарбонат (сода за хляб).
След измиване медните предмети трябва да бъдат полирани до необходимото ниво, третирани с бензотриазол, дехидратирани в ацетон и напръскани със защитен слой от чист акрил. Поради лесното нанасяне, издръжливостта и наличността се препоръчва Krylon Clear Acrylic Spray #1301, който е акрилоид B-66 в толуен. За допълнителна защита бензотриазолът може да се смеси с Acryloid B-72 или поливинил ацетат и да се нанесе с четка върху артефакта. Може да се използва микрокристален восък, но в повечето случаи той няма предимство пред акрила.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Методите за обработка, описани тук, са ефективни за всички медни артефакти, издигнати от морското дъно. Всеки метод е ефективен до определена степен и е предпочитан за определени артефакти. От методите за съхранение, обсъдени в този раздел, само електрическата редукция, алкалният дитионит и алкалното промиване могат да премахнат медните хлориди. Поради тази причина те осигуряват най-трайната защита. Методът за почистване на предмети от медна сплав, месинг и бронз чрез електрическо обновяване често се избягва, тъй като премахва красивата патина и може да допринесе за обезцветяване поради електроотлагане на мед, съдържаща се в корозивни съединения, върху повърхността на металната сплав. Моят опит и очевидно успешното прилагане на електрическо възстановяване на голям брой медни и бронзови артефакти ясно показва, че електролизата е най-бързият, най-ефикасен и дълготраен начин за третиране на медни, месингови и бронзови предмети от морската среда. Това твърдение е особено вярно за големи обекти като оръдия.
Използването на натриев карбонат или натриев сескикарбонат е възпрепятствано от изключително дългите времена за обработка. Предварителната обработка с натриев карбонат и последващата обработка с бензотриазол могат да дадат задоволителни резултати, но трябва да се извършат допълнителни експерименти, преди да може да се направи окончателно заключение. Предварително може да се каже също, че са получени добри резултати при използване на алкален дитионитов разтвор при обработката на медни сплави. Този метод, както и електрическата редукция, има свойството да намалява връщането на корозивни медни продукти обратно в метално състояние и, подобно на алкалното измиване, елиминира разтворимите хлориди. Този метод на обработка може да бъде полезен както за медни, така и за сребърни артефакти, за които първоначално е разработен. Независимо от метода на обработка, приложението на бензотриазол е неразделна част от обработката на медни метални артефакти. В повечето случаи, ако артефактът се третира ефективно с някой от горните методи, третирани с бензотриазол, изолира се с акрил като Krylon 1301 Clear Acrylic и се съхранява при правилните условия, артефактът ще остане в стабилно състояние.

Как да почистите медта? Уместността на този въпрос се обяснява с факта, че продуктите, изработени от този метал, са били използвани от човечеството в продължение на много векове. Дълго време стойността на този метал беше толкова висока, че беше приравнена към златото. Развитието на технологиите доведе до факта, че беше възможно значително да се намалят разходите за производство на мед. Това даде възможност да се правят не само бижута, но и ястия и интериорни предмети от този метал. Високата популярност на този метал и сплавите на негова основа се обяснява не само с неговия декоративен ефект, но и с неговите уникални характеристики - висока пластичност, топлопроводимост, устойчивост на корозия и др.

Защо медните продукти трябва да се почистват редовно

Необходимо е редовно почистване на медни съдове и други предмети от този метал, тъй като по време на работа те бързо потъмняват или се покриват със зелено покритие - оксиден филм. Най-активно окислени са онези продукти от мед и нейните сплави, които често се нагряват по време на работа или се използват на открито. Съдовете, изработени от мед, при активна употреба бързо губят първоначалния си блясък и избледняват, повърхността му може да стане черна.

Медните бижута се държат малко по-различно: първо могат да избледнеят и да загубят блясъка си, а след това да се върнат към първоначалния си вид. Някои хора вярват, че външният вид на медно бижу (като гривна) се влияе от благосъстоянието на човека, който го носи през цялото време. Това обаче най-вероятно се дължи на факта, че във външната среда, с която такъв продукт е в постоянен контакт, влажността, налягането и температурата постоянно се променят. Междувременно много привърженици на алтернативната медицина препоръчват носенето на медни гривни на хора, които имат проблеми със сърдечно-съдовата система.

Медните прибори, които нашите далечни предци започнаха да използват, все още се държат на висока почит от много домакини. Тази популярност се обяснява с факта, че в съдовете от мед, които се характеризират с висока топлопроводимост, всички готвени продукти се нагряват равномерно и напълно и такова нагряване става за кратък период от време. Междувременно, при постоянна употреба, съдовете от този метал бързо губят своята външна привлекателност: те се покриват с оксидно покритие, стават скучни, потъмняват и губят първоначалния си блясък.

Ако не го почистите, той ще отдели токсични вещества, съответно няма да можете да го използвате за готвене. В случай, че не е възможно да почистите такива съдове с всички известни средства, по-добре е да не го използвате по предназначение, за да не навредите на здравето си. Трябва също да имате предвид, че съдовете с черни или зелени оксидни петна по повърхността изглеждат непредставими, така че няма да украсят вашата кухня.

Ефективни методи за почистване

Има много доказани методи, които ви позволяват да почиствате медни продукти дори у дома. Нека се запознаем с най-ефективните от тях.

Метод #1

Един от най-достъпните домашни средства за почистване на медни предмети е обикновеният доматен кетчуп. За да почистите медта с такъв инструмент, той просто се нанася върху повърхността, която ще се третира, и се оставя върху нея за 1-2 минути. След такова излагане кетчупът се измива със струя топла вода. В резултат на тази процедура първоначалният блясък и яркост на цвета ще се върнат към медния продукт.

Метод #2

Можете също така да почистите медните предмети у дома, ако не са много замърсени, като използвате обикновен гел за миене на съдове. За да направите това, използвайте мека гъба, върху която се нанася препарат. Изплакнете го под течаща топла вода.

Метод #3

Този метод на почистване се използва, ако е необходимо да се почисти голям меден продукт, който не може да бъде поставен в никакъв контейнер. Повърхността на такъв предмет се избърсва с половин лимон. За да увеличите ефекта на лимоновия сок върху медта, можете да го почистите с четка с достатъчно еластичен косъм.

Метод #4

Инструмент като "оцетно тесто" помага да се даде на медта предишния блясък. Пригответе го по следния начин. В специален съд пшеничното брашно и оцетът се смесват в равни пропорции, като получената маса се довежда до хомогенно състояние. След това тестото се нанася върху меден предмет и се държи до пълно изсъхване. Коричката, образувала се след изсъхването на сместа, се отстранява внимателно, а медната повърхност се полира до блясък с парче мека кърпа.

Метод #5

Има радикален и ефективен метод за почистване на изделия от мед, който се използва, ако повърхността им е силно замърсена и не е било възможно да се почистят с други средства.

  • В специално приготвен съд от неръждаема стомана се налива оцет, който се смесва с малко количество готварска сол.
  • Предметът за почистване се поставя в получения разтвор и съдът се поставя на огън.
  • След като почистващият разтвор заври, изключете огъня под съда и го оставете на котлона, докато изстине напълно.
  • След като разтворът изстине, почистваният продукт се изважда, измива се под течаща топла вода и повърхността му се избърсва.
Ако почиствате мед с някой от горните методи, не забравяйте стриктно да спазвате правилата за безопасност, извършвайте цялата работа със защитни ръкавици и не забравяйте да носите респиратор, когато работите с оцетна киселина.

Почистване на медни монети

Монети, изработени от мед, вече не се произвеждат в наше време и много от тези предмети, които са в ръцете на населението, имат антична стойност. Ето защо въпросът как ефективно и в същото време внимателно да се почистват такива монети е доста уместен.

Има няколко начина за възстановяване на предишната привлекателност на медните монети. Изборът на всеки от тях зависи от естеството и степента на замърсяване. И така, в зависимост от цвета на плаката, образувана по повърхността на старата медна монета, можете да я почистите по един от следните начини.

  • Ако върху повърхността на монетата има жълтеникаво покритие (това показва, че тя е била в контакт с оловен продукт), тогава тя трябва да се почисти с 9% разтвор на оцет.
  • Плака с изразен зелен цвят се почиства с 10% разтвор на лимонена киселина.
  • Монетите, изработени от мед, също могат да имат червеникаво покритие. Те почистват такава монета, като я потапят в 5% разтвор на амоняк или в амониев карбонат.

При извличане на мед от пиритна пепел, отпадъци от медни заводи, минни сметища, както и от окислени медни руди се получават разредени разтвори на меден сулфат (или меден хлорид). Мината, образувана в медни мини в резултат на бавното окисление на меден сулфид с атмосферен кислород, също представлява слаб разтвор на меден сулфат. Тъй като концентрацията на такива слаби разтвори не е икономична, медта се изолира от тях чрез циментация70-71. Този процес се състои в изместване на мед от разтвори с железни стърготини и железен скрап:

Cu2+ + Fe= Fe2+ + C

Електродният потенциал на медта е много по-висок от този на желязото - в М разтвори, съдържащи Sc2+ или Fe^+ йони при обикновена температура и налягане на водорода 1 прито е равно на +0,34 V за C, -0,44 за Her V.Следователно желязото измества медта от разтвора под формата на тънка метална утайка, наречена циментова мед.

Циментирането се извършва в резервоар със стоманена облицовка или оловно покритие, където се зарежда железен скрап, почистен от мръсотия и ръжда. След това в резервоара се подава разреден разтвор на меден сулфат. За пълно утаяване на медта разтворът не трябва да съдържа значителни количества сярна киселина. Оптималната концентрация на сярна киселина е - 0,05% или около 5 Ю-3 g-mol/l 72. При такава киселинност практически няма разтваряне на желязо със сярна киселина и се осигурява най-пълното отстраняване на медта от разтвора до съдържание на Cu2 + ~ 5 · 10-6 g-йони/л 73.

Разреденият разтвор на железен сулфат, образуван в резултат на циментирането, се оттича в канализацията, а друга част от първоначалния разтвор, съдържащ мед, се излива в реактора. Обработката на същия товар от желязо се извършва 10-12 пъти. След това останалото желязо се отстранява и циментовата мед, която се е утаила на дъното, се разтоварва, която след това се измива от железни частици с 10-15% сярна киселина при непрекъснато разбъркване. След отстраняване на желязото, медта се промива с вода, докато се измие напълно от сярна киселина. Измитата циментова мед се получава под формата на червеникаво-кафява паста; съдържа 65-70% Cu, до 35% влага и около 1% примеси и се преработва в син витриол, като се използват същите методи като медния скрап. Дисперсността на циментовата мед се увеличава с повишаване на pH на разтвора и с намаляване на концентрацията на CUSO4 и C1~74 в него. Циментирането на мед може да се извърши и в кипящ слой от железни гранули. Разработен е метод за извличане на циментова мед чрез флотация78. Медта на прах може да се получи от киселинни разтвори на медни соли чрез добавяне на водоразтворими полизахариди (~1%) към тях и третирането им с газообразен редуциращ агент под налягане, например водород при 30 прии 140°76.

Медта може да бъде възстановена от разредени разтвори на CuSO< обработкой их слабой аммиачной водой. При этом образуется оса­док Си(ОН)г CuSO«, который после отделения от раствора можно растворить на фильтре серной кислотой для получения медного купороса. Если в растворе присутствуют, кроме меди, ионы железа и никеля (например, при переработке полиметаллических руд), возможно ступенчатое осаждение их аммиаком при нейтрализации раствора последовательно до рН = 3, затем 4,5 и б77"7*.

Разработени са методи за извличане на мед от разредени разтвори чрез екстракция с органични разтворители.

Когато натриевият хлорит взаимодейства с хлора, се образува натриев хлорид и се отделя хлорен диоксид: 2NaC102 + C12 = 2NaCl + 2 CIO2 Преди това този метод беше основният за получаване на диоксид ...

На фиг. 404 показва диаграма на производството на диамонитрофосфат (тип TVA). Фосфорната киселина с концентрация 40-42,5% P2O5 от колектора 1 се подава от помпа 2 към резервоар под налягане 3, от който непрекъснато се ...

Физико-химични свойства Амониев сулфат (NH4) 2S04 - безцветни ромбични кристали с плътност 1,769 g/cm3. Техническият амониев сулфат има сивкаво-жълтеникав оттенък. При нагряване амониевият сулфат се разлага със загуба на амоняк, превръщайки се в ...