22. Производство ферросилиция

Ферросилиции применяют для раскисления и легирования сталей и в качестве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. В электрических печах выплавляют ферросилиции различных марок с содержанием Si от 19-23 до 92-95%. При содержании Si в сплаве в пределах 50-60% и загрязнении его фосфором и алюминием сплав рассыпается в порошок с выделением ядовитых летучих соединений. сплав такого состава заводы не выпускают.

 Источником кремния при производстве ферросилиция являются кварциты. Они должны содержать не менее 95 % SiO2. Наиболее вредной примесью в них считается глинозем. При его наличии возрастает выход шлака и повышается расход электроэнергии. Железная составляющая ферросилиция образуется из стальной стружки, вводимой в шихту плавки.

     Ферросилиций выплавляют в открытых и закрытых электропечах с угольной футеровкой. Электроды при плавке глубоко погружены в шихту. При загрузке в печь хорошо перемешанных исходных материалов вокруг электродов постоянно поддерживают шихтовые откосы, которые затрудняют выход газов и уменьшают в результате этого потери теплоты и кремния.

     В присутствии восстановителя при высокой температуре кремний восстанавливается твердым углеродом по реакции SiO2 + 2C = Si + 2CO. При избытке восстановителя образуется также тугоплавкий карбид кремния SiO2  + 3С = SiC +2СО. В присутствии железа карбид кремния разрушается. Одновременно железо улучшает условия восстановления кремния и его восстановление идет при более низких температурах. Несмотря на применение коксика для восстановления и угольную футеровку печи, в готовых сплавах ферросилиция содержится ≤ 0,1 % С. Это объясняется тем, что кремний понижает растворимость углерода в железе.

23. Медные руды. Их характеристика, способы получения. (надо дополнить)

    Медные руды  -  природные минеральные образования, содержание меди в которых достаточно для экономически целесообразной добычи этого металла. Из 170 известных медьсодержащих минералов 17 используются в промышленных масштабах: Медь самородная Cu; Борнит (пёстрая медная руда) Cu₅FeS₄; Халькопирит (медный колчедан) CuFeS₂; Халькозин (медный блеск) Cu₂S; Ковеллин CuS; бурнонит CuPbSbS₃; Блёклые руды: тетраэдрит Cu₁₂Sb₄S₁₃ и теннантит Cu₁₂As₄S₁₃; ЭнаргитCu₃AsS₄; Куприт Cu₂O; Тенорит CuO; Малахит Cu₂[CO₃](OH)₂; Азурит Cu₃[CO₃](OH)₂;Хризоколла CuSiO₃․nH₂O; Брошантит Cu₄[SO₄](OH)₆; халькантит CuSO₄․5H₂O; атакамит CuCl₂․3Сu(OH)₂.

         В зависимости от минерального состава, крупности зёрен минералов, характера взаимного их прорастания и других факторов выделяется несколько технологических сортов М. р., которые по химическому составу и наличию в них сульфидов, окислов, карбонатов и сульфатов меди подразделяются на следующие природные типы: сульфидные, окисленные и смешанные. Главное значение имеют сульфидные руды, дающие 90 % мирового производства меди.

24. Гидро- и пирометаллургические способы получения меди

Для получения меди применяют пиро-, гидро- и электрометаллургические процессы.

Пирометаллургический процесс получения меди из сульфидных руд типа CuFeS₂ выражается суммарным уравнением:

2CuFeS₂ + 5O₂ + 2SiO₂ = 2Cu + 2FeSiO₃ + 4SO₂.

Гидрометаллургические методы получения меди основаны на селективном растворении медных минералов в разбавленных растворах серной кислоты или аммиака, из полученных растворов медь вытесняют металлическим железом:

CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄.

Электролизом получают чистую медь:

2CuSO₄ + 2H₂O    2Cu + O₂ + 2H₂SO₄;

на катоде выделяется медь, на аноде – кислород.