Iпроблеми навколишнього середовища 541

рекомендовано! 569

л1тератури 569

Слад зазначити, що вилучення вольфраму у феровольфрам стано вить понад 99 %.

4.5.8. Виробництво феромсшбдену

Мол1бден у вигляд! феромол!бдену переважно використовують для виробництва шструментальних 1 корозшиостшких сталей. Вимоги до Х1М1чного складу основних марок феромол^бдену таш, %:

Марка Мо \У 51 С Р 3 Си

ФМобО >60 <0,3 <0,8 <0,05 <0,05 <0,10 <0,5 ФМо55 >55 <0,8 <1,5 <0,10 <0,10 <0,15 <1,0 ФМо50 >50 - <3,0 <0,50 <0,10 <0,50 <2,0

Сировинш матер^али. Для виробництва феромол1бдену викори­стовують мол1бденовий концентрат, який мштить 50 — 58 % Мо, 14 — 16 СаО, 2-3 РеО, 1,2-1,5 М§0, 0,6 - 0,8 % А1₂0₃ та невелик! кшькосг! домгшок кольорових метал1в (ЗЪ, В1, 2п, Сс1). Як вщновник застосо­вують феросилщш марки ФС75 1 частково алюмшш. У шихту вводять також зал1зовм1сш добавки (зал1эняк 1 /або сталева стружка) 1 шлако- утворювальщ компоненти (вапно 1 плавиковий шпат).

Ф13ико-х1М1чн1 умови процесу. Молибден мае пор1вняно невелику спорщнегпсть ДО КИСНЮ, тому ЙОГО ОКСИДИ можуть легко В1ДНОВЛЮВаТИ- ся вуглецем, сшпщем та алюм1шем:

2/ЗМо0₃ + 2С = 2/ЗМо + 2СО, ДО^ = +209210-309,977";

2/ЗМ0О3 + 31 = 2/ЗМо + ЗЮ₂, АО® = -469 870 + 65,6 Г;

2/ЗМ0О3 + 4/3 А1 = 2/ЗМо + 2/ЗА1₂0₃, ДО® =-683660 + 51,167".

Технолопя плавки. Плавку проводять у плавильнш шахт1, яка < сталевпм цилшдром, що футерований шамотною цеглою 1 встановлений на шсочну шдставу.' Над шахтою встановлено склепшня з отвором для вгдведення газу, його подальшого очищения та вловлювання мол1бденум1- сного пилу. В нижнш частиш шахти е отвори для випускання шлаку.

Шеля завантаження й упцльнення шихти на и поверхш пщпалюють МИальну сум 1 ш (плавку проводять \з верхнем запалюванням). Темпе­ратуру процесу в межах 1850—1950 °С шдтримують завдяки теплой 1К!К>терм1чних реакцш вщновлення молибдену сшпщем феросилщш. За Потреби терм1чн1сть реакцй' пщвшцують, додаючи в шихту певну юльюсть 1ЛЮМ11ПЮ. Зниження в'язкост! шлаку, що утворюеться шд час вщновлення, (щСк-зпечуеться присадкою в шихту плавикового шпату, тобто створюютьс.я Крпиц умови для осадження корольюв металу, що пщвищуе вилучення МОЛ1бдену. 3 щею самою метою теля завершения вщновних процеав Плавку ще певний час витримують у шахт!, шеля чого шлак випускають через льотку. Склад шлаку такий, %: Мо — 0,06 — 0,15, РеО — 6 — 8, 81()₂ - 67-71, СаО - 6-8, А1₂0₃ - 9-12, М^О - 0,7-1,7.

Феромолдбден у вигляд1 блоку продовжуе остигати в шахт! печ1, шс- ЛН чого його витягують 13 шахти 1 направляють для охолодження у бак ,1 подою, а пот1м на оброблення. У процес1 дробления блоку отримують тонарш шматки феромолдбдену масою до 5 кг та вщходи, яю пот1м мисористовують для переплавки.

Техшко-економ1чш показники. Для отримання 1 т феромол1бдену ((Ю % Мо) витрачаеться, кг: мол1бденового концентрату (51 % Мо) — 1190, зал1зняку — 270, сталево! стружки — 230, феросилщш марки ФС75 — 362, алюмшш — 57, вапна — 65, плавикового шпату — 30. Вилучення мол1бдену у феромол1бден становить 98 — 99 %.

Контрольш запитання 1 завдання

1. Назв1ть призначення та основш види феросплав1в, яю використовують в елек- трометалурги.

2. Чи е феросплави без вмюту в них зализа?

3. Назвггь вщмшшеть маркування ферохрому пор^вняно з маркуванням шших фер0сплав1в.

4. Яю властивосп феросплав1в 1 як вони впливають на ступшь 1 стабшынсть засвоення легуючих або розкисних елемештв шеля введения 1х до рщкого металу?

5. Назв1ть основш способи отримання фер0сплав1в.

6. Яю вщновники використовують для виробництва феросплав1в? НаЗВ1ТЬ ОСНОВШ переваги та недолжи 1х використання.

7. Опиипть призначення вщновних 1 рафшувальних феросплавних печей.

8. Яю електроди використовують для обладнання феросплавних печей?

9. Назвпь призначення, склад та особливосп роботи 13 самоспжливими електродами.

10. Запинпть реакцп, за якими вщбуваеться вщновлення кремнезему. Як впливае наявшеть зализа гид час вщновлення кремнезему на термодинам1чш умови пе­ребегу процесу?

11. Назв1ть вщмшносп М1ж флюсовою й безфлюсовою виллавкою високовуглеце- вого феромангану.

12. Запиппть основш реакцп вщновлення оксщцв хрому. Як забезпечують частко- ве зневуглецювання ферохрому?

13. Назв1ть способи виробництва низьковуглецевих феромангану та ферохрому.

14. Яю процеси використовують для виготовлення феротитану 1 чому?

15. Назв1ть основш стадп шрометалургшно! схеми для проведения вилучення ва­надш 13 руди.

16. Назвать технолопчш процеси пщ час виробництва феровольфраму та 1х застосування.

ВИРОБНИЦТВО

КОЛЬОРОВИХ

РОЗДШ

МЕТАЛ1В

5.1. ЗНАЧЕНИЯ КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛ1В ДЛЯ НАРОДНОГО ГОСПОДАРСТВА

Кольоров1 метали ниш дуже важлив1 для промисловосп матер1али, осюльки 1х широко застосовують у народному Г0СП0дарСТВ1, причому IX значения постшно зростае. У зв'язку з розвитком нових технологш для реактивно!' та атомно! енергетики, опануванням космхчного простору 1 розвитком радюелектрошки питания використання кольорових ме- тал1В набувае особливо! актуальность

Серед кольорових метал!в досить поширеними е мтдь, цинк, олово, шкель, алюмшш, магнш, титан. Осташпм часом великого значения набу- вають метали, вщнесеш до групи р1дк!сних. Сучасна ав^ащя, де широко використовують реактивш двигуни, все б!лыяе потребуе не лише нике­лю та хрому, а й молхбдену та вольфраму. Розвиваеться галузь застосу- вання радюактивних метал1В, що вщкривають невичерпш енергетичш ресурси атомного розпаду та дають змогу отримувати нов1 елементи.

Значно зросла роль нашвпровщнишв (бору, гермашю, селену, телу- ру, сил1щю), без яких неможливим був би розвиток приладобудуван- ня, рад!оелектрон!ки та обчислювально! техн1ки. Квантова техн1ка по­требуе метал1В, що переходять за температури 0,5 — 8 К у надпровццшй стан.

Бшышсть кольорових метал!в, так само як 1 чорних, кристал1зуеться у вигляд1 трьох тип1в кристал!чно! гратки - куб!чно! об'емноцентро- вано!, кубгчно! гранецентровано! та пилыю! гексагонально!. Цим типам Граток притаманн1 специф1чш властивост! (компактн1сть, щ1льне упа- кування, висока мщшсть метал1ЧНого зв'язку тощо), яю й визначають ф1зичн1 та мехашчш характеристики метал1в.

Багато метал1в дуже добре сплавляються один з одним у будь-яких сп1вв!дношеннях, що дае змогу в широких межах змшювати !х ф!зико- механ!чн1 та ф1зико-х!м1чш властивост!. Майже необмежен1 можли- вост! для створення сплав!в р13ного складу дають змогу надавати !м легкоплавк1сть або тугоплавк!сть, П1двищен1 мехашчну М1цн1сть 1 твердгсть чи пластичшсть, високу короз1Йну ст1Йк!сть або жаромщшсть,

йдлтшсть набувати магштних властивостей, тобто сплавам можна надава- ти будь-яких специф1чних властивостей залежно вщ експлуатацшних йимог, причому щ властивосп не обов'язково мають бути притаманш чистому металу.

5.2. СПОСОБИ ВИРОБНИЦТВА КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛ1В

Оскыьки бгтышсть руд кольорових метал1в бщш (малий вм1ст металу, що добувають) та часто комплексш (тобто до 1'х складу входить юлька Метал1в), то великого значения набувае Гх подготовка. При цьому ращо- нальною буде лише комплексна переробка руд з видобуванням ус1х цшних складових та отриманням вихщноГ сировини у вигляд! концентра­ту 3 ВИСОКИМ ВМ1СТОМ метал1в та по МОЖЛИВОСТ1 без ШК1ДЛИВИХ ДОМ1ШОК. Пайчастпне метал, що добувають, м1ститься в концентратах у вигляд! оксидов, сульфщ1в або солей.

Способи виробництва кольорових метал1в р1зш, постшно вдоскона- ЛЮЮТЬСЯ 1СНуЮЧ1 ТЭ СТВОрЮЮТЬСЯ НОВ1. БаГЭТО МетаЛ1В отримують I про­метал УРГ11ПШМ способом, де часто як джерело теплоти та х1М1чний реагент використовують сорку, що моститься в рудах. За технолопею спочатку отримують чорновий, забруднений дом1Шками метал, а потом проводять його окисне рафонування. Деяко метали, що легко випаровуються, добу- иають способом дистиляцп, 1 подальше вилучення дом1шок проводять завдяки багаторазовой перегонщ — ректиф1кацп.

У зв'язку з1 сшльностю властивостей сучасно способи добування лег­ких металов грунтуються на тих самих принципах, тобто болышсть металов ниш отримують електролозом розплавлених солей або електротермоч- пим способом.

Для отримання легких металов процес вщновлення вуглецем не за­стосовують, оскшьки це призводить до великих витрат енергп 1, кром того, чисто метали починають вилучатися зо сполук лише за високих температур у пароподобному стано. Вщокремлення пари легких ме­талов вод газоподобних оксид1в карбону супроводжуеться значними труд- иощами 1 хоча техночно це можливо, але економочно поки що недо- ц!льно.

Годрометалургойш процеси передбачають оброблення сировини роз- чинами кислот, лугов або солей. При цьому вщбуваеться переведения металу, який видобувають з первинно! сировини, у водорозчинну сполу- ку. Оброблення проводять за температури 20 — 200 °С та звичайного або пщвшценого тиску. Загалом гщрометалургшна технолопя склада- сться з двох головних операцой — виборкове розчинення цшних компо­нентов сировини та Ух подальше вилучення оз розчину. Ця технолопя ефективна у разо розроблення досить бодогих руд без подняття 1х на иоверхню земл!. В цьому разо реагент, призначений для вилуговування, наприклад розчин карбонату натрта тд час переробки уранових руд, закачу ють безпосередньо в рудне Т1ло, а на поверхш земл! роботу про водять лише з утвореними розчинами. Така технолопя дае змогу ви ключити складш прсью роботи та високоварт!сш операцп дробления, подр^бнення та збагачення руд.

Великого значения пдрометалурпйш процеси набувають у раз1 пе реробки комплексних руд розд1 лення метал1В, близьких за своши вла- стивостями, наприклад кобальту 1 зал1за, циркошю 1 гафшю, шобш 1 танталу, рщюсноземельних метал1в та ш. 1х також застосовують для отримання продукцп високо! чиетоти та для х1м1чного збагачення си- ровини.

1з водних розчишв метали вилучають по-р13ному. До сучасних 1 прогресивних способ!в належать способи екстракцп оргатчними роз чинами (екстрагентами) та сорбцп твердими йоштами (сорбентами). Обидва способи мають високу виб1рков1сть 1 !х застосовують для отри­мання урану, ванад1ю, вольфраму, циркошю, золота та шших металгв.

Одним 13 напрям1в пдрометалурп! е мжробюлопчний спос'16 отри­мання металгв. Наприклад, теля оброблення сульфщу мцц (I) Си₂5 окисненим розчииом за 24 доби вилучаеться лише 5 % Си, а за участю бактерш за 4 доби — близько 80 % Си.

Для проведения окисно-в!дновних реакцш часто застосовують елек- трометалургшш процеси з використанням електричного струму. Елек- трол13 проводять як у водних розчинах за звичайних, так 1 в розплав- лених солях за п1двищених температур. Зазвичай електрометалур- г1Йним ироцесам передують г1дрометалург1йн1 (1НОД1 п1рометалур- гшш).

Останшм часом у зв'язку з тдвищенням вимог до х1м!чно! чиетоти метал1в розроблено 1 впроваджено у виробництво юлька способ1в до- бування метал1В особливо високо! чиетоти, яку оцшюють в одиницях ррш 10^ % — к1льк1стю частинок дом1шок на м1льйон частинок основ­ного металу та ррЬ Ю^-7 % — кшьшетю частинок дом1шок на м1льярд частинок основного металу.

Для добування особливо чистих метал1в та иаи1Впров1дникових ма- тер1ал1в (СИЛ1Ц1Ю, герман1ю) використовують р1зш за ф1зико-х1М1Ч- ною суттю способи, яю под1ляють на дв1 ОСНОВИ1 групи: до першо! нале­жать способи, ЩО Грунтуються на р13НЩ РОЗЧИНИОСТ! в р1ДК1Й 1 твердш фазах (зонна плавка, спрямоваиа на перекристал1зацш, вирощуван- ня монокристал1в, кристал1защя солей 13 розчин1в, виб1ркове осаджен- ня), до друго! — способи, що грунтуються на р1зшй здатноеп металгв та !хн1х сполук до випаровування (дистиляц1я, субл1мац1я, ректифша- ц1я, транспортн1 реакцп). Часто для прискорення процешв та п1д- вищення !х ефективност1 використовують вакуум. Застосовуючи зон- ну плавку, можна також проводите легування метал1в чи нап1впро- В1ДИИКОВИХ матер1ал1в 13 точно заданою к1льк1стю легуючих елемен-

т1в.

В.З. МЕТАЛУРГ1Я МЩ1