книги / Металлургия черных и цветных металлов
..pdfВыплавку металлического марганца ведут в электропечах с магнезитовой футеровкой, оборудованных механизмом на клона. Процесс проводят плавками (периодически). В печь дают жидкий шлак, присаживают силикомарганец в гранулах размером 10 мм и известь крупностью до 50 мм. Порядок их введения: часть извести, до 40 % силикомарганца, весь шлак, остальная известь, после расплавления и прогрева остальной силикомарганец. Конечный шлак содержит до 5 % металличе ских корольков, которые целесообразно извлекать.
Глава 4. ПРОИЗВОДСТВО ФЕРРОХРОМА
ИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ХРОМА
§1. Применение и состав сплавов хрома
Хром является одним из важнейших легирующих металлов. Он повышает пределы прочности и текучести стали, в углеродистых сталях присутствие хрома увеличивает1 их твердость и износо стойкость. В сочетании с другими элементами хром обеспечи вает окалиностойкость (при 3—12% Сг), жаростойкость и кислотостойкость (при Сг>12% ). Коррозионностойкие стали со держат достаточно высокие концентрации хрома. Он входит в состав сложнолегированных сталей, обладающих высокими эксплуатационными качествами при необходимых механических свойствах.
Отечественная промышленность выпускает феррохром в основном для легирования с содержанием углерода от 8 до
0,0 2%, при |
этом высокоуглеродистый феррохром |
содержит |
6,5—8,0 % С |
(в зависимости от марки), среднеуглеродистый — |
|
от 1 до 4 % и низкоуглеродистый— от 0,01 до 0,50 |
% С. При |
ограничении в сплавах содержания железа применяют метал
лический |
хром с 0,6—1,2% Fe и |
0,03—0,05% С |
при 0,3— |
0,5% Si, |
0,2—1,51% А1, 0,02—0,4% |
S, 0,02—0,03 % |
Р и 0,01— |
0,05 % Си. Содержание хрома в марках низкоуглеродистого
феррохрома по ГОСТ 4757—79 должно быть не менее |
68— |
65%, среднеуглеродистого феррохрома — не менее 65% |
и вы |
сокоуглеродистого феррохрома — не менее 65—60%. |
|
§ 2. Производство высокоуглеродистого феррохрома
Для выплавки высокоуглеродистого феррохрома ФХ800 и ФХ650 (80 % Сг, 8,0 % С и ^ 6 5 % Сг, 6,5 % С) применяют хромовую руду, содержащую >40 % Сг и имеющую отношение СггОз/FeO не ниже 2,5. Такие характеристики состава обеспе чивают получение сплава с —60 % Сг. Для мелких концентра
тов используют окомкование (агломерация требует высоких температур из-за тугоплавких соединений в материалах), при выплавке передельного феррохрома в окатыши вводили восста новитель. В последние годы получило более широкое распро странение брикетирование хромовых руд. Процесс брикетиро вания позволяет добавлять к руде флюсы (известь) и восста новители. Производство брикетов характеризуется низкими ка питальными и эксплуатационными затратами и хорошей со хранностью продукта до плавки.
Плавку при получении высокоуглеродистого феррохрома ве дут непрерывно. В качестве восстановителя используют коксик. Основными реакциями, протекающими при восстановле нии оксидов хрома углеродом, являются следующие:
Сг20 3+ЗС = 2Сг+ ЗС0; Д<7° = 786523—523,ЗТ Дж/моль; (Х.8) 2/зСгаО з+18/7С = 4/21Сг7Сз+2СО; ДО0= 511128—364,577 Дж/моль.
(Х.9)
Одновременно происходят восстановление оксидов железа и частичное восстановление из руды других оксидов. Температура начала восстановления оксида хрома углеродом до карбида равна в стандартных условиях ИЗО °С, а до металлического хрома— 1240 °С, поэтому вследствие образования карбидов при восстановлении оксида хрома углеродом невозможно избе жать науглероживания расплава. Восстановленное железо рас творяет карбид хрома с образованием сложного железохроми стого карбида. Это облегчает процесс восстановления оксида хрома. Облегчение процесса связано также с уменьшением кон центрации хрома в расплгве при наличии в нем железа. Кроме термодинамических условий восстановления, особенно для бо лее'сложных соединений (шпинели РеО-СггОз и др.) важны кинетические условия процесса (спекание зерен шпинелей при 1700—1800 °С, уменьшающее скорость восстановления, и их оплавление с 1900 °С, ускоряющее процесс).
Хром и железо начинают восстанавлваться -из шпинелей одновременно, но при низких температурах (1050-—1150 °С) скорость восстановления железа выше, чем хрома. В резуль тате образуются карбид (Fe, Сг)зС и металлическое железо. При более высоких температурах продуктом восстановления является карбид типа (Сг, Fe)7C3. Железохромовые шпинели
восстанавливаются полнее и быстрее, чем чистый оксид хрома при той же температуре.
Для ограничения содержания углерода и частично кремния в феррохроме подбирают руду с тугоплавкой пустой породой. При этом над^ формирующимся металлическим расплавом со здается рудный слой, богатый оксидами хрома. Взаимодействие оксидов из этого слоя с образовавшимися карбидами хрома
приводит к частичному обезугле роживанию расплава по реак ции
1/3Сг7С3-Ь V3СГ2О3= ЗСг -(“СО.
Интерес |
представляют |
плазменные |
|
|
|
||||||
печи для выплавки высокоуглеродистого |
|
|
|
||||||||
феррохрома. Плазменный способ позво |
|
|
|
||||||||
ляет перерабатывать |
бедные |
(20—40 % |
|
|
|
||||||
Сг20з) пылеватые руды и использовать |
|
|
|
||||||||
вместо кокса каменный уголь, с меньши |
|
|
|
||||||||
ми капитальными и несколько меньшими |
|
|
|
||||||||
эксплуатационными |
затратами, |
чем в |
|
|
|
||||||
обычной ферросплавной |
электропечи. |
|
|
|
|||||||
Одним из вариантов |
является |
двухста |
|
|
|
||||||
дийный способ |
производства |
высокоуг |
|
|
|
||||||
леродистого |
феррохрома |
из |
хромовой |
|
|
|
|||||
руды с <20 % |
Сг20 3 |
(рис. Х.4). |
|
|
|
||||||
Мелкую руду через бункер / загру |
|
|
|
||||||||
жают |
в реактор предварительного вос |
|
|
|
|||||||
становления 2 с устройством для отвода |
Рис. Х.4. Схема двухстадийного про |
||||||||||
газов 3, где оксиды железа руды частич |
|||||||||||
цесса |
производства |
феррохрома |
|||||||||
но восстанавливаются горячими |
газооб |
с применением плазменного нагрева |
|||||||||
разными продуктами из зоны восстанов |
|
|
|
||||||||
ления |
в плазменной |
дуге 4. |
Восстанов |
хрома |
в магнитном |
сепараторе 5, |
|||||
ленное |
железо |
отделяется |
от |
оксидов |
|||||||
а обогащенная |
хромовая руда |
по трубопроводу 6 поступает в инжектор 7, |
|||||||||
откуда |
в струе природного газа подается в зону плазменной дуги. Здесь про |
исходит ее восстановление. Жидкий феррохром и шлак разделяются в ванне 8, отсюда шлак сливается в чашу Я а сплав— в ковш 10. Извлечение иэ шлака корольков металла, потери которого могут достигать 7 %, улучшает экономику работы как обычных печей, так и плазменных установок.
§ 3. Получение средне- и низкоуглеродистого феррохрома
Выплавка среднеуглеродистого феррохрома производится по различным схемам. К одной группе способов относятся в основ ном варианты восстановления хромовой руды ферросиликохромом, содержащим до 30—45 % Si, а также рафинирование вы сокоуглеродистого феррохрома хромовой рудой, другой — обез углероживание высокоуглеродистого феррохрома в кислород ном конвертере. Этот способ в настоящее время приобретает
все большее значение.
Рафинирование высокоуглеродистого феррохрома хромовой рудой может быть описано реакцией
[Сг, Fe]„ Cm (ж)+ т1уМ ехОи= [лСг + nFe + {xmlу) Л4е](Ж) + тСО.
Этот способ обеспечивает повышенное извлечение хрома (87%), но при более бедных рудах и обезуглероживании до <1,5 % С связан с большими потерями хрома и высоким рас ходом электроэнергии.
При восстановлении хрймовой руды силикохромом происхо дит реакция
l/2FeCr20 4+ [Sijsicr - [Сг + V2Fe] + Si02; AG° - 138164 +
+ 4J.86T |
Дж/моль. |
|
|
|
(X.10) |
||
В |
плавке |
используют силикохром |
с 28—35 % Сг и до |
||||
45% |
Si и обеспечивают кусковой хромовой |
рудой |
рафинирую |
||||
щий |
рудный слой. Получающийся |
при |
этом |
способе богатый |
|||
шлак с 27—35 |
% Сг20 3 с кратностью |
2,2—2,3 используют при |
|||||
выплавке |
высокоуглеродистого и |
передельного |
феррохрома. |
При бесфлюсовом варианте этого способа без применения изве сти получается низкофосфористые сплав и шлак. Сквозное из влечение хрома при использовании шлака для производства передельного феррохрома может быть увеличено до 90%.
Получение среднеуглеродистого феррохрома в кислородном конвертере включает три периода с различными режимами. Первый период после заливки жидкого высокоуглеродистого феррохрома ведется при наклоне конвертера на 35° с подачей кислородного дутья в сплав через медную водоохлаждаемую фурму и добавкой алюминия (0,5—0,8 % от массы плавки) для повышения температуры до >1700 °С. Развиваются экзотер мические реакции окисления хрома, карбида хрома, железа и кремния. Это обеспечивает повышение температуры сплава до 1720—1820 °С и содержаний оксида хрома в шлаке.
Во второй период после разогрева сплава переходят на дутье сверху. Как и в первый период, вместе с кислородом че рез фурму дают некоторое количество воды (в первый период
в основном для |
охлаждения фурмы, а во второй и для окисле |
|
ния примесей). |
При этом идут реакции окисления карбида |
|
хрома до |
хрома |
кислородом дутья при расходе 250—400 м3/ч, |
а также |
Сг20 3 |
шлака. Температура сплава повышается до |
1820—1870 °С, содержание углерода в нем снижается с 8 до 1,7-1,0% С.
Дальнейшее снижение содержания углерода возможно или за счет дальнейшего повышения температуры в конвертере, ко торое ограничивается стойкостью футеровки, или с помощью применения вакуума. Это требует дополнительного оснащения конвертера вакуумным колпаком. При максимально достижи мом разрежении дают выдержку —10 мин, при которой содер жание углерода может быть снижено до 0,2—0,5 % С. До этого при непрерывной откачке кислород с очень малым расходом Подается лишь для доокисления СО. Во время слива расплава после вакуумирования нэ его струю подается силикохром для восстановления оксидов хрома. Конечные шлаки сохраняют вы сокое содержание Сг20 3 (70—80 %) и используются при вы плавке высокоуглеродистого феррохрома.
§4. Силикотермическое получение
низкоуглеродистого феррохрома
Для производства низкоуглеродистого феррохрома применяют силикотермический способ, при котором оксиды хромовой руды
восстанавливаются |
ферросиликохромом |
в |
присутствии |
флюса — извести. |
Силикотермическое восстановление оксида |
хрома происходит по схеме СггОз—СгО—Сг. Учитывая особен ности процесса, связанные со сложным составом восстанавли ваемых хромшпинелидов и существенной ролью в восстанови тельных процессах низших оксидов хрома и кремния, реакцию оксидов хрома и железа с кремнием целесообразнее предста вить в общем виде:
\ml(y + п)\ СтхОи+ [mnl{y + п)] FeO + Si --= [xml(у + п)| Сг Ч + [тп/(у + п)] Fe + SiOm.
По мере накопления в шлаке SiOm затрудняется дальнейшее восстановление оксидов хрома. Благодаря введению извести полнота восстановления возрастает, и последняя его стадия мо жет быть описана реакцией
2СЮ + Si + 2СаО = 2Сг + 2СаО.Si02.
Как показывает анализ, содержание оксида хрома в про мышленных шлаках выше равновесного с кремнием. Его кон центрацию можно определить приближенно по формуле Сг20 3 = —0,54[Si] + 7,7.
Содержание кремния, находящегося в равновесии со шла ком, зависит от температуры и основности шлака. Показатель распределения кремния между шлаком и металлом в зависи
мости |
от |
этих |
факторов |
показан |
на |
|
|
|
||||
рис. Х.5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
производстве низкоуглеродистого |
|
|
|
||||||||
феррохрома (рис. Х.6) шихта состоит из |
|
|
|
|||||||||
хромовой |
руды, |
ферросиликохрома |
|
|
|
|||||||
(~50 % |
Si |
и |
0,03 % |
С) |
и |
извести. |
|
|
|
|||
Плавку |
ведут |
периодическим |
процессом |
|
|
|
||||||
в печах с магнезитовой футеровкой. |
|
|
|
|||||||||
Ферросиликохром загружают |
в |
печь |
|
|
|
|||||||
с смеси с рудой и известью. Восстанов |
|
|
|
|||||||||
ление происходит одновременно с рас |
|
|
|
|||||||||
плавлением |
шихты, |
что |
способствует |
|
|
|
||||||
лучшему |
использованию |
электроэнергии |
|
|
|
|||||||
и тепла экзотермических восстановитель- |
туры хи5‘основЯ^ |
|
||||||||||
ных реакций. Температура шлака на |
»** показатель распределе- |
|||||||||||
выпуске 1800 |
С и сплава 1760 |
С. Перед |
ннзкоуглеродистого |
ферро |
||||||||
выпуском |
шлак |
довосстанавливают |
вве- |
?poM“L |
„ nftAA „ |
А1АА |
||||||
дением |
|
кускового |
ферросиликохрома. |
4- 2200; |
5- 2300К |
|
Рис. Х.6. Технологическая схема производства низкоуглероднстого феррохрома:
/ — железнодорожный |
вагон; |
2 — закроуа; |
3 — грейферный |
кран; |
4 — бункер; |
5 - |
|||||||||||||
пластинчатый |
питатель; |
6 — щековая дробилка,; |
7 — односитный |
грохот; |
8 — ленточный |
||||||||||||||
транспортер; |
|
питатель |
с |
решеткой; |
10— барабан для |
сушки |
хролдовой руды; |
11 — |
|||||||||||
закрома |
для |
хранения |
шихтовых материалов; |
12 — короб; |
/5 — ковПГдля сплава; |
14— |
|||||||||||||
барабан |
для |
сушки |
ферросиликохрома; |
15 — руднотермическая |
печь; 16 — бак для |
гра |
|||||||||||||
нуляции |
сплава; |
17 — транспортер; |
18 — печь |
для |
обжига |
известняка; |
19 — дозировоч |
||||||||||||
ные бункера; |
20 — автоматические |
дозаторы; |
21 — монорельсовая |
раздаточная тележку, |
|||||||||||||||
22 — крупная |
руда; |
23 — хромсодержащие отходы |
собственного |
|
производства; |
24 — |
|||||||||||||
хромсодержащая |
фракция; |
25 — рафинировочная |
печь; |
26 — шлаковая; |
27 — установка |
||||||||||||||
для сепарации шлака; |
28 — бутобой; 29 — слиток; |
30 — изложница; |
31 — рольганг; |
32 — |
|||||||||||||||
дробилка; 33 — барабац; 34 — питатель; |
35— решетка; |
36 — мелочь |
на |
переплав |
|
Если содержание кремния в сплаве завышено, то сплав про должают рафинировать в печи с приближением состава к рав новесию со шлаком или за счет присадки в жидкую ванну без ферросиликохрома.
Наиболее современным процессом производства низкоугле родистого феррохрома является метод смешения рудо-известко вого расплава с жидким или твердым ферросиликохромом вне печи. Метод обеспечивает получение сплава с 0,02—0,06 % С при высоких технико-экономических показателях процесса (см. рис. Х.5). Рудо-известковый расплав получают в специальной электропечи из хромовой руды или концентрата и извести. Он обладает необходимой активностью СГ2О3 для восстановления кремния из ферросиликохрома и содержит достаточно СаО для
связывания образующегося |
Si02 в двухкальциевый силикат |
2C a0-Si02. Из печи расплав |
сливают в ковш-смеситель, куда |
затем заливают вторичный ферросиликохром. В результате по лучают низкоуглеродистый феррохром и промежуточный рас
плав |
(шлак) с 14—16% Сг20 3. Силикохром с 4 5 % Si и |
0,02 % |
С получают в рудовосстановительной печи из хромовой |
руды, кварцита и кокса. Здесь получаются вторичный ферросиликохром с 25 % Si и шлак, содержащий < 2 % Сг20з.
Таким образом, при двух ковшах-смесителях, в одном из которых имеется избыток окислителя (10—12% FeO и 30 % СггОз), а во втором — большой избыток восстановителя за счет богатого ферросиликохрома, достигается очень высокое исполь зование хрома шихты до 95 % и кремния ферросиликохрома до 98 % при низком расходе электроэнергии и извести. При этом процессе создаются также более благоприятные условия для удаления углерода из получаемого феррохрома, который вносится исходным жидким ферросиликохромом. Это связано с более высокой температурой в первом ковше-смесителе, чем при обычном силикотермическом процессе, и большей активно стью кислорода вследствие пониженной концентрации кремне зема в шлаковом расплаве.
В последние годы отечественной металлургией, кроме про цесса со смешением жидких расплавов, освоено получение фер рохрома с особо низким содержанием углерода, азота и неко торых цветных металлов методом вакуумирования жидкого низкоуглеродистого феррохрома. Плавку ведут в индукцион ной печи периодического действия. Процесс исключает приме нение загрязненного феррохрома, дающего при вакуумирова нии шлаковую пленку, резко тормозящую обезуглероживание. При вакуумировании выход сплава с 0,01 % С составляет 60— 80%, эффективно удаляются также Pb, Sb, Zn, В, Sn, As, Си
до |
содержаний соответственно |
<5-10~4, <5*10-4, <5*10-4, |
< 2 |
-10-4, < 2 - 10-3, < (3 —5) - 10-3, < ( 13—14) - 10~3 %- |
|
§5. Алюминотермический способ получения хрома |
||
и его сплавов |
|
|
Специальные сплавы хрома и |
металлический хром могут |
быть получены из чистых по углероду материалов алюминотермическим методом. Тепло, необходимое для проведения алюминотермического производства хрома, выделяется при восстанов лении оксидов алюминием по следующим реакциям:
Сг203 + 2А1 = 2Сг + А120 3; |
ДЯ2227 = 393978 |
Дж/моль; |
3FeO+ 2Al = 3Fe + А1а0 3; |
ДЯ2227 = 848246 |
Дж/моль; |
3Si02 + 4А1 = 3Si + 2А120 3; |
ДЯ2227 = 493205'Дж/моль. |
Если общего тепла этих реакций недостаточно для обеспе чения требуемой температуры процесса, в шихту вводят термит ные добавки, в частности сели1-ру, которая, окисляя алюминий, вносит недостающее количество тепла по реакции
6NaN03 + I0A1 = 3Na20 + 3N2 -f 5Al20 3; ДЯ22/27 = 6871376 Дж/моль.
Рис. Х.7. Установка для внепечной выплавки металлического хрома:
/ — плавильный горн; 2 — вытяжной зонт; 3 — дополнительный бункер; 4 — элеватор; 5 — смеситель
В качестве флюса применяют известь, которая снижает вяз кость глиноземных шлаков, улучшает кинетические условия протекания процесса и повышает активность оксида хрома
вшлаке. В результате увеличивается извлечение хрома в сплав.
Внастоящее время получает большее распространение комби нированный метод получения металлического хрома. При этом недостающее количество тепла вводится путем расплавления
рудной части шихты с использованием электроэнергии в спе циальной печи.
Д ля алюминотермической плавки хромовых сплавов используют плавиль ные шахты (рис. Х.7). Шихту предварительно тщательно перемешивают в ба рабанном смесителе. Плавку металлического хрома, низкоуглеродистого фер рохрома и безжелезистых лигатур, например хромоалюминиевой, ведут с ниж ним запалом. На подину насыпают часть шихты, затем даютзапальную смесь (магниевую стружку с селитрой) и после ее воспламенения тонким слоем подают элеватором остальную шихту. Плавка идет очень горячо и продолжа ется 3~4 мин.
Металлический хром может быть получен металлотермической плавкой с предварительным расплавлением части оксидов. При предварительном про плавлении 30 % оксидов извлечение хрома в сплав возрастает с 88,1 до 92,5 % и расход алюминия снижается на. 47 кг/т сплава. Исключение из шихты се литры из-за достаточного прихода тепла уменьшает загрязненность сплава азотом. Улучшается также экологическая обстановка производства.
Алюминотермической плавкой в вакууме или атосфере аргона можно по лучить металлический хром с 0,001—0,015 % А1, 0,02% С и пониженным со держанием свинца, цинка и других вредных примесей. Шихта состоит из ока тышей, содержащих оксид хрома, хромат кальция и алюминиевый порошок.
Для получения азотированного феррохрома сплав насыщают азотом нат риевой селитры, вводимой в шихту плавки в электропечи в увеличенном коли-
честве (30 % от массы концентрата). Для поглощения избыточного тепла до полнительно вводят молотый шлак, металлический хром, количества которых составляют 50—80 % от массы концентрата.
Хромоалюминиевую лигатуру получают в последнее время методом сме шения в ковше расплавленного алюминия и жидкого феррохрома. Она имеет более низкие содержания кремния и серы и более высокое отношение А1/Сг, чем при плавке из хромистого твердого концентрата. Для получения однород ного сплава, содержащего >20% А1 и ~ 55% Сг, температура процесса должна быть не менее 1500 °С.
|
ПРОИЗВОДСТВО ЦВЕТНЫХ |
Раздел |
МЕТАЛЛОВ |
Глава 1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ |
|
Сырье для |
производства цветных металлов проходит стадию |
подготовки |
для обогащения. Следующая стадия — извлечение |
металла. В цветной металлургии применяют ряд сложных тех нологических схем экстрагирования металлов. Это связано с большим разнообразием свойств металлов и исходного сырья. Для тех металлов, которые будут рассмотрены, основные опе рации выделения металла — это пирометаллургия, гидрометал лургия, электролиз, металлотермия. Извлеченный из подготов ленного сырья металл, как правило, содержит примеси, и его необходимо очищать от них перед использованием. В связи с этим следующая стадия — рафинирование, или очистка ме талла от примесей. Перечисленные стадии являются составляю щими технологии производства цветных металлов и различа ются физико-химическими процессами.
С этих общих позиций рассмотрим производство ряда цвет ных металлов. При этом последовательность рассмотрения це лесообразно принять не в порядке важности или объема про изводства металлов, а с учетом общности стадий подготовки сырья и извлечения металла. В этом плане имеется много об
щего в производстве тяжелых металлов — меди |
и никеля. |
За |
тем рассмотрим легкие металлы — алюминий и |
магний. |
Сле |
дующим металлом, Имеющим возрастающее значение, является титан, и затем тугоплавкие металлы — ванадий, вольфрам и молибден.
Прежде чем перейти к производству конкретных металлов, рассмотрим самостоятельную отрасль технологии — гидрометаллургию. Гидрометаллурги ческие способы получения металлов стали применять в конце прошлого века. Известными примерами Гидрометаллургической технологии являются циани рование — обработка золотых руд растворами цианида натрия с последующей цементацией благородных металлов цинковым порошком и гидрохимический способ переработки бокситов с получением глинозема. Вскоре гидрометаллур
гические способы стали применять также для получения меди, цинка и других
металлов.
Существенный перелом произошел в 40-х годах этого столетия, когда были предложены новые экстракционные и сорбционные способы извлечения металлов из сравнительно бедных растворов. Этот прогресс был связан с раз работкой промышленной технологии получения урана. С тех пор гидрометаляургические приемы стали развиваться более интенсивно, заменяя в ряде .слу чаев традиционные пирометаллургические процессы. Гидрометаллургическая технология эффективна при разработке бедных руд без выемки их на поверх ность. земли. В этом случае выщелачивающий реагент, например раствор кар боната натрия при переработке урановых руд, закачивают прямо в рудное тело, перерабатывая на поверхности земли только получаемые растворы. Тех нология исключает сложные горные работы и дорогие операции дробления, измельчения и обогащения руд.
Гидрометаллургические операции особенно выгодны при переработке комплексных руд, а также при разделении близких по свойствам металлрв, например кобальта и железа, циркония и гафния, ниобия и тантала, редкозе мельных металлов и др. Их также применяют при получении продукции высо кой чистоты и при химическом обогащении сырья. В последнем случае из сырья извлекают нежелательные компоненты, а оставшиеся твердые продукты используют для получения товарного металла. Примерами подобной обра ботки могут быть выщелачивание ильменита FeTi03 при получении рутила ТЮ2, выщелачивание вольфрамовых руд с целью получения чистых вольфра мовых концентратов.
Гидрометаллургическая технология включает две основные операции: процессы избирательного растворения ценных компонентов сырья (выщелачи вание) и процессы последующего извлечения этих компонентов из раствора. Эти операции дополняют переделами: подготовкой сырья, разделением, твер дых и жидких фаз, очисткой получаемых растворов, промывкой и сушкой осадков и другими, в том числе может быть пирометаллургическая обработка.
Выщелачивание производят водой (при простой отмывке растворимых со лей), растворами кислот и оснований и электрохимическим растворением. Ти пично простое или физическое растворение, например растворение хлорида натрия в воде:
NaCl = Na+ + Cl".
«Физическое> растворение является простейшим примером выщелачива ния. Его возможности определяются степенью гидратации образующихся ионов и относительными размерами ионов кристаллической решетки твердой фазы. Примером растворения по реакции ионного обмена является растворе ние гидроксида алюминия в кислоте или щелочи:
А1 (ОН)з + ЗН+ = А13+ + ЗН20;
А1 (ОН)3 + (ОН)“ |
АЮ (ОН)7 + Н20 , |
а также растворение сульфата свинца в крепком растворе хлорида натрия:
PbS04 + 4NaCl = Na2 (РЬС14) + Na2S04.
Электрохимическое выщелачивание осуществляется с наложением посто янного тока:
Ni3S2 — 2е = Ni2+ + 2NiS; 2NiS — \е = 2Ni2+ + 2S°;
Ni3S2 — 6e = 3Ni2+ + 2S°.
Извлечение металлов из растворов отличается большим раз нообразием методов. Давним примером переработки богатых и чистых растворов является простая или дробная кристаллиза