В Заполярном филиале «Норникеля» появился новый прибор — «МЕТАВАК-В». С его помощью измеряют водород в катодной меди. После его появления в лаборатории анализируют содержание в меди 20 элементов-примесей. Разбираемся, как эти примеси влияют на качество продукта и зачем компании «МЕТАВАК-В».
Что такое медные катоды
Изначально на производство поступает черновая медь — металл с большим количеством примесей, который получают в результате плавки руды. Чтобы получить готовый продукт, черновую медь нужно очистить от примесей. А медные катоды — это конечный результат процесса очистки.
Обычно катодная медь выглядит как плоский лист металла. Фактически это заготовка для дальнейшей переплавки, основа для любых медных изделий. Часто из катодов делают проволоку, трубы, кровельные материалы, кабели. Кроме того, при переплавке в катодную медь можно добавить специальные вещества — легирующие элементы. Они придают металлу дополнительные свойства, например повышают прочность. Так получаются медные сплавы, которые можно использовать в самых разных отраслях — от промышленности до медицины.
Зачем измеряют примеси в меди
Хотя катодная медь проходит очистку, это не значит, что в ней совсем нет примесей. Они могут составлять от 0,01 до 0,05% в зависимости от марки.
Есть три марки катодной меди:
- М00К — минимум 99,9% чистой меди;
- М0К — минимум 99,7% чистой меди;
- М1К — минимум 99,6% чистой меди.
Чем выше процент примесей, тем сильнее они влияют на физико-химические и механические свойства меди. Поэтому на производстве добиваются ультранизких концентраций примесей, чтобы конечный продукт был действительно качественным.
Химические элементы, которые обязательно нужно отслеживать в катодной меди, перечислены в ГОСТ 859 — 2014 «Медь. Марки». Это, например, селен, цинк, никель, сера, олово, кислород, серебро — всего 19 элементов-примесей. До 2024 года в Контрольно-аналитическом управлении (КАУ) Заполярного филиала отслеживали только их, а с этого года в лаборатории стали измерять еще одну примесь — водород.
Что не так с водородом в меди
Хотя измерение водорода не прописано в стандарте как обязательное требование, этот элемент может существенно повлиять на качество медных катодов.
При плавке меди водород начинает взаимодействовать с другими примесями и усиливает их негативное влияние. В результате в металле появляются внутренние дефекты, он становится менее прочным и более уязвимым к коррозии. Поэтому отслеживать содержание водорода в катодной меди необходимо, чтобы конечный продукт соответствовал современным требованиям.
Как работает «МЕТАВАК-В»
Прибор «МЕТАВАК-В» — это анализатор водорода, который можно использовать не только для меди, но и для других твердых материалов. Это отечественное оборудование, разработанное ижевской компанией «ЭКСАН». С его помощью можно за несколько минут узнать, сколько водорода содержится в пробе.
Прибор способен измерять до четырех процентов водорода от веса пробы с минимальной погрешностью. При анализе продукции «Норникеля» содержание этой примеси в большинстве случаев крайне незначительно — это говорит о высоком качестве нашей катодной меди.
После нескольких экспериментов в КАУ определили, при каких условиях измерения получаются наиболее точными. Например, выяснилось, что загружать в прибор для анализа медную стружку не слишком эффективно. Вместо этого из стружки делают спрессованную таблетку катода весом минимум 400 миллиграммов. Затем с помощью «МЕТАВАК-В» лаборанты измеряют содержание водорода в такой пробе. Все полученные данные сразу передаются в цифровую систему.
Гульнур Исхакова, инженер лаборатории инструментальных методов анализа Контрольно-аналитического управления ЗФ «Норникеля»:
«Сначала спрессованная из медной стружки таблетка помещается в загрузочное устройство, а тигель — между верхним и нижним электродами печи. Затем тигель нагревается в печи до температуры 2 200 ℃. Это запускает процесс дегазации. Проба из загрузочного устройства сбрасывается в тигель. При температуре 1 600 ℃ происходит анализ, основанный на восстановительном плавлении образца в потоке инертного газа-носителя — аргона. Это позволяет определять количество выделившегося водорода в газовой смеси с использованием детектора теплопроводности».
Контроль содержания водорода в медных катодах позволит «Норникелю» укрепить свои позиции и на российском, и на мировом рынках меди. Благодаря повышенному вниманию к качеству компания сможет предоставлять клиентам продукцию, соответствующую современным стандартам.