26. Получение железа, никеля, хрома и марганца в промышленности.

Получение железа, никеля, хрома и марганца в промышленности.

Железо

Железная руда (30-40 % Fe) обогащается (65-70% Fe), из концентрата при 1300 градусах получают агломерат или окатыши, большие куски долбят и загружают с коксом и флюсом в доменную печь. В результате доменного процесса получается чугун (раствор угля в железе), практически не находящий применения и полностью перерабатываемый в сталь.

Более эффективно прямое восстановление оксидов железа. После обогащения руды (более 70 % Fe) из нее получают прочные окатыши, более прочные, чем при доменном процессе. Природный газ подвергают конверсии и получают смесь CO и H2. Печи работают по принципу противотока: сырье идет сверху, а снизу подается газ-восстановитель. Руда в печи не плавится, так как в печи температура около 850 градусов. В результате получается губчатое железо, содержащее около 90% Fe и 1,2-2% C.

Особо чистое железо получают:

Fe(CO)5(при нагревании)= Fe + 5CO (не знаю почему тут 5 после скобок у соли)

FeC2O4(при нагревании)= Fe + 2CO2

Никель

Руда Ni после обогащения подвергается обжигу, при этом получаемый NiO восстанавливается коксом в электропечах. Дальнейшая очистка металлов производится электролизом.

Хром

Поскольку основное применение хрома это изготовление сталей, то хромистый железняк восстанавливают коксом, не разделяя металлы и получая феррохром:

Fe(CrO2)2 + 4C (при нагревании)= Fe + 2Cr + 4CO

С целью получения самого металла хромистый железняк подвергают окислительному плавлению с поташем:

4Fe(CrO2)2 + 8K2CO3 + 7O2(при 1100 градусах)= 8CO2 + 2Fe2O3 + 8K2CrO4

Хромат калия хорошо растворим в воде, и его выщелачивают их смешанного продукта водой. Далее хромат переводят в бихромат:

2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O

Который восстанавливают до Cr2O3 коксом или серой:

K2Cr2O7 + 2C(при нагревании)= Cr2O3 + K2CO3 + CO

K2Cr2O7 + S(при нагревании)= Cr2O3 + K2SO4

Металл получают, восстанавливая Cr2O3 алюминием или кремнием. Возможно получение металлов и электролизом раствором соединений Cr(VI).

Марганец

Получают металл, восстанавливая рудный материал коксом:

MnO2 + 2C(при нагревании)= 2CO + Mn

Практикуется и совместное восстановление MnO2 с оксидами железа, при этом получается ферромарганец.

27. Пирометаллургические способы получения металлов (свинец, медь, цинк) из сульфидных руд.

Пирометаллургические способы получения металлов (свинец, медь, цинк) из сульфидных руд.

Свинец

Схема получения свинца: PbS обжигают и получается PbO, оксид восстанавливается CO при нагревании.

2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2

PbO + CO(при нагревании)= Pb + CO2

Медь

В пирометаллургических методах сульфидную медную руду (после обогащения и концентрирования) плавят в окислительной атмосфере, при этом сульфиды железа окисляются, а сульфиды меди нет. Отделенный таким образом Cu2S продувают в конверторе воздухом и получают черновую медь(98,5% Cu). Её подвергают окислительной плавке с флюсами. Возможна дальнейшая очистка электролизом.

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2

2Cu2O + Cu2S = 3Cu + SO2

Цинк

Схема получения цинка: сульфид обжигают до оксида, оксид восстанавливается до чистого металла.

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

ZnO + C(при нагревании)= Zn + CO