Билет №18

1. Электротермия низкоуглеродистого феррохрома.

Низкоуглеродистый феррохром получают силикотермическнм способом, восстанавливая хром и железо хромитовой руды кремнием ферросиликохрома в присутствии оксида кальция (извести) для снижения в шлаке активности SiО₂ и повышения активности Сr₂О₃. Процесс в общем виде можно представить суммарной реакцией:

2/3Сr₂О₃ + Si + 2СаО = 4/3 Сr +2CaO∙SiО₂. Оптимальные условия протекания процесса обеспечиваются при основности шлака 1,7-1,9. При более высокой ос­новности возможно образование в шлаке хромита кальция СаО∙ Сr₂О₃, что ухудшает условия восстановления хрома и увеличи­вает потери хрома со шлаком. Существует два способа выплавки феррохрома.

Сущность печного метода состоит в том, что плавку ведут в дуговой электропечи с графитированными электро­дами. Шихту, состоящую из хромитовой руды, ферросиликохрома и извести, расплавляют в печи. Расплав выдерживают до достижения состояния, близкого к равновесному между образующимися ферро­хромом и шлаком. При этом содержание углерода в феррохроме по­вышается из-за поступления его из графитированных электродов.

Сущность способа смешения заключается в том, что хромитовую руду и известь расплавляют в дуговой печи с графити­рованными электродами, а затем рудно-известковый расплав и жид­кий ферросиликохром смешивают в ковше-реакторе. При этом уменьшается попадание углерода электродов в феррохром, благодаря чему можно получать феррохром с содержанием углерода 0,02-0,03%. При обоих способах выплавки феррохрома хромитовая руда, ферросиликохром и известь должны иметь низкое содержание углерода и фосфора.

2. Полиметаллические руды кобальта. Комплексная технология получения кобальта.

Содержание кобальта в рудах обычно низкое, поэтому он добыва­ется в качестве попутного металла при переработке полиметалличе­ских руд. Наиболее крупными производителями кобальта являются Заир, где сосредоточено около половины мировых запасов, Замбия, Япония, Франция, США.

Минералы кобальта и промышленные руды, содержащие кобальт, подразделяют на три группы: мышьяковые, сернистые и окисленные. Содержание кобальта в этих рудах может изменяться от сотых долей до 4 %.

Мышьяковые кобальтовые руды. В этих рудах кобальт содер­жится в виде соединений с мышьяком (арсениды) и (или) с серой (сульфоарсениды). Из числа важнейших Минералов в этих рудах от­мечают кобальтин CoAsS. В России мышьяковые руды кобальта находятся в Туве (Аксинское месторож­дение). За рубежом крупное месторождение таких руд находится в Марокко.

Сернистые руды. В этих рудах кобальт может содержаться в виде минералов сульфидов: кобальт-пентландит (Со, Fe, Ni)₉S₈, линнеит (Со, Ni)₃S, карролит Cu(Co, Ni)₂S₄ и др. Такие полиметаллические руды содержат до 3 % Со. В России сернистые руды находятся в Красноярском крае и на Кольском полуострове. За рубежом руды такого типа добывают в Канаде.

Окисленные руды. Эти руды также полиметаллические. Окислен­ные руды подразделяют на силикатоникелевые и сернистые руды, содержащие 1-4 % Со. Руды такого типа представлены Побужской группой никелевых руд (Украина).

Технология получения кобальта.

Кобальт-Мышьяковистые руды перерабатывают по пирогидрометаллургической схеме. На первой стадии концентрат подвергают обжигу, в результате которого происходит термическая диссоциация арсенидов, а затем - сульфатизирующему обжигу. Процесс окисле­ ния арсенида кобальта в общем виде может быть описан реакцией: Co₅As₂ + 4O₂ = 5СоО + As₂O₃.

Сульфидные кобалыпеодержащие руды перерабатывают различ­ными способами. В России ведущим способом передела никель-кобальтсодержащего сырья является электроплавка сульфидных руд. Целью электроплавки сульфидных руд является перевод никеля, ко­бальта и меди в сульфидную фазу, называемую штейном. Вторым продуктом плавки является шлак, представляющий собой расплав оксидов. Штейн заливают в конвертер и подвергают продувке кислородом. Конвер­тирование проводят для окисления сульфида железа и перевода его в конвертерный шлак. Шлак электроплавки, содержащий никель, кобальт и медь, не на­правляют в отвал, а подвергают так называемой операции обеднения. Богатый кобальтом конвертерный шлак плавят на кобальтовый штейн, который подвергают выщелачиванию соляной или серной кислотами. В итоге получают раствор хлоридов или сульфатов кобальта и никеля. От никеля кобальт отделяют гипохлоритом натрия по следующим реакциям:

2СоС1₂ + NaClO + 4NaOH + H₂O = 2Со(ОН)₃ + 5NaCl;

2CoSO₄ + NaClO + 4NaOH + Н₂O = 2Со(ОН)₃ + 2Na₂S0₄ + NaCl. Почти весь никель остается в растворе. Черный осадок Со(ОН), прокаливают для удаления влаги, получаемый оксид Со₃O₄ восста­навливают водородом или углеродом.