- •1. Вводная лекция
- •1.1. Общие сведения о редких металлах
- •1.2. Классификация редких металлов
- •1.3. Особенности технологии производства редких металлов из рудного сырья
- •1.4. История развития промышленности редких металлов в стране
- •2. Металлургия тугоплавких редких металлов
- •2.1. Металлургия вольфрама
- •2.1.1 Краткие исторические сведения
- •2.1.2. Основные свойства вольфрама и его соединений
- •2.1.3. Области применения
- •2.1.4. Минералы, руды, концентраты
- •2.1.5. Основные месторождения
- •2.1.6. Способы переработки вольфрамовых концентратов
- •2.1.7. Спекание вольфрамитовых концентратов с содой и селитрой
- •2.1.8. Спекание шеелитовых концентратов с содой и песком
- •2.1.9. Выщелачивание содовых спеков
- •2.1.10. Автоклавно-содовое вскрытие вольфрамитовых и шеелитовых концентратов
- •2.1.11. Разложение вольфрамитовых концентратов растворами едкого натра
- •2.1.12. Переработка растворов вольфрамата натрия
- •2.1.12.1. Очистка растворов от примесей
- •2.1.12.2. Осаждение вольфрамовой кислоты
- •2.1.13. Очистка технической вольфрамовой кислоты
- •2.1.14. Получение паравольфрамата аммония и триоксида вольфрама
- •2.1.15. Экстракционный способ переработки растворов вольфрамата натрия
- •2.1.16. Разложение шеелитового концентрата растворами кислот
- •2.1.17. Получение вольфрамового порошка
- •2.1.17.1. Восстановление вольфрамового ангидрида до металла водородом
- •2.1.17.2. Восстановление трёхокиси вольфрама углеродом.
- •2.1.18. Производство компактного металла методом порошковой металлургии
- •2.1.19. Плавка вольфрама
- •2.1.19.1. Дуговая плавка
- •2.1.19.2. Электронно-лучевая плавка
- •2.2. Металлургия молибдена
- •2.2.1. Краткая историческая справка
- •2.2.2. Свойства молибдена и его соединений
- •2.2.3. Области применения молибдена
- •2.2.4. Минералы, руды и рудные концентраты молибдена
- •2.2.5. Способы переработки молибденовых концентратов
- •2.2.6. Окислительный обжиг молибденитовых концентратов
- •2.2.6.1. Окисление молибденита
- •2.2.6.2. Окисление примесей других сульфидов
- •2.2.6.3. Образование молибдатов
- •2.2.7. Практика обжига
- •2.2.7.1. Обжиг в многоподовых печах.
- •2.2.7.2. Обжиг в печах кипящего слоя (кс)
- •2.2.8. Производство чистого триоксида молибдена
- •2.2.9. Способ возгонки
- •2.2.10. Гидрометаллургический способ переработки огарков
- •2.2.10.1. Аммиачное выщелачивание
- •2.2.10.2. Очистка растворов от примесей меди и железа.
- •2.2.10.3. Выделение молибдена из аммиачных растворов
- •2.2.10.4. Извлечение молибдена из хвостов аммиачного выщелачивания огарков
- •2.2.10.5. Термическое разложение парамолибдата аммония
- •2.2.11. Азотнокислый способ переработки молибденитового концентрата
- •2.2.12. Производство молибденовых порошков
- •2.2.13. Получение молибдена из его триоксида восстановлением водородом
- •2.2.14. Производство компактного молибдена методом порошковой металлургии
- •2.2.14.1. Прессование штабиков
- •2.2.14.2. Гидростатическое прессование
- •2.2.14.3. Спекание штабиков
- •2.2.14.4. Спекание крупных заготовок
- •2.2.15. Плавка молибдена
- •2.3. Металлургия тантала и ниобия
- •2.3.1. Краткая историческая справка
- •2.3.2. Физические и химические свойства тантала и ниобия
- •2.3.3. Свойства важнейших химических соединений тантала и ниобия
- •2.3.4. Области применения
- •2.3.5. Минералы, руды и месторождения руд
- •2.3.6. Металлургическая переработка танталито – колумбитовых концентратов
- •2.3.6.1. Сплавление со щелочами
- •2.3.6.2. Разложение плавиковой кислотой
- •2.3.7. Переработка лопаритовых концентратов
- •2.3.7.1. Способ хлорирования
- •2.3.7.2. Сернокислотный способ
- •2.3.8. Разделение тантала и ниобия и очистка их соединений от примесей
- •2.3.8.1. Дробная кристаллизация комплексных фторидов
- •2.3.8.2. Разделение тантала и ниобия экстракцией
- •2.3.8.3. Разделение тантала и ниобия ректификацией хлоридов
- •2.3.9. Получение металлических тантала и ниобия
- •2.3.9.1. Натриетермическое восстановление тантала и ниобия из фтортанталата калия и фторниобата калия
- •2.3.9.2. Карботермический способ получения ниобия и тантал.
- •2.3.9.3. Алюминотермический способ получения ниобия и тантала из их пятиокисей
- •2.3.9.4. Получение тантала и ниобия восстановлением из хлоридов водородом
- •2.3.9.5. Электролитический способ получения тантала
- •2.3.10. Получение компактных тантала и ниобия
- •2.3.11. Обработка тантала и ниобия давлением
- •2.4. Металлургия титана и ванадия
- •2.4.1. Общие сведения. Краткая историческая справка
- •2.4.2. Важнейшие свойства титана и его химических соединений
- •2.4.3. Области применения титана
- •2.4.4. Титановые минералы, руды и рудные концентраты
- •2.4.5. Производство химических соединений титана
- •2.4.6. Выплавка титанового шлака из ильменита
- •2.4.7. Производство четыреххлористого титана
- •2.4.7.1. Подготовка сырья
- •2.4.7.2. Хлорирование
- •2.4.7.3. Конденсация и разделение продуктов хлорирования
- •2.4.7.4. Очистка технического тетрахлорида титана
- •2.4.8. Производство диоксида титана
- •2.4.8.1. Сернокислотный способ
- •2.4.8.2. Способ «сжигания»
- •2.4.9. Способы производства титана
- •2.4.9.1. Восстановление тетрахлорида титана магнием.
- •2.4.9.2. Восстановление тетрахлорида титана натрием.
- •2.4.9.3. Восстановление диоксида титана кальцием или гидридом кальция
- •2.4.10. Рафинирование титана
- •2.4.10.1. Электролитическое рафинирование титана
- •2.4.10.2. Иодидный метод рафинирования титана
- •2.4.11. Производство компактного титана
- •2.4.11.1. Метод порошковой металлургии
- •2.4.11.2. Плавка титана.
- •2.4.12. История открытия ванадия
- •2.4.13. Физические и химические свойства ванадия
- •2.4.14. Соединения ванадия
- •2.4.15. Области применения ванадия и его соединений
- •2.4.16. Сырьевые источники ванадия
- •2.4.17. Обогащение ванадийсодержащих руд
- •2.4.18. Производство ванадия из железных руд
- •2.4.18.1. Получение ванадиевых шлаков
- •2.4.18.2. Переработка ванадиевого шлака
- •2.4.18.3. Выплавка феррованадия
- •2.4.18.4. Получение металлического ванадия
- •2.4.19. Извлечение ванадия из руд
- •2.4.20. Хлорирование феррованадия
- •2.5. Металлургия циркония и гафния
- •2.5.1. Общие сведения. Краткая историческая справка
- •2.5.2. Важнейшие свойства циркония и гафния и их химических соединений
- •2.5.3. Области применение циркония и гафния
- •2.5.4. Циркониевые минералы, руды и рудные концентраты Весовое содержание циркония в земной коре – 0,025 %. Известно около 20 минералов циркония.
- •2.5.5. Производство химических соединений циркония
- •2.5.5.1. Разложение циркона спеканием с содой
- •2.5.5.2. Разложение циркона спеканием с карбонатом кальция
- •2.5.5.3. Выделение циркония из солянокислых и сернокислых растворов
- •2.5.5.4. Производство фторцирконата калия
- •2.5.5.5. Производство четыреххлористого циркония
- •2.5.6. Разделение циркония и гафния
- •2.5.6.1. Фракционная кристаллизация комплексных фторидов
- •2.5.6.2. Жидкостная экстракция
- •2.5.7. Способы производства циркония и гафния
- •2.5.7.1. Производство губчатого циркония и гафния магниетермическим восстановлением хлорида циркония и гафния
- •2.5.7.2. Получение циркония из его фторцирконата калия восстановлением натрием
- •2.5.7.3. Получение циркония из его диоксида восстановлением кальцием или гидридом кальция
- •2.5.7.4. Получение циркония и гафния электролизом
- •2.5.8. Иодидный метод рафинирования циркония и гафния
- •3. Металлургия рассеянных редких металлов
- •3.1 Металлургия рения
- •3.1.1. Краткая историческая справка
- •3.1.2. Свойства рения
- •3.1.3. Свойства важнейших соединений рения
- •3.1.4. Области применения рения
- •3.1.5. Сырьевые источники рения
- •3.1.6. Распределение рения при переработке молибденитовых концентратов и в производстве меди
- •3.1.7. Извлечение рения из растворов
- •3.1.8. Получение рениевого порошка
- •3.1.9. Получение компактного рения
- •3.2. Металлургия индия
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Свойства индия
- •3.2.3. Химические соединения индия
- •3.2.4. Применение индия
- •3.2.5. Сырьевые источники индия
- •3.2.6. Поведение индия в производстве цветных металлов
- •3.2.7. Первичная обработка индийсодержащего сырья
- •3.2.8. Получение индиевых концентратов
- •3.2.9. Получение чернового индия
- •3.2.10. Рафинирование чернового индия
- •3.2.10.1. Химические методы
- •3.2.10.2. Электрохимические методы
- •3.2.10.3. Физические методы
- •3.2.10.4. Кристаллофизические методы
- •3.3. Металлургия галлия
- •3.3.1. Краткая историческая справка
- •3.3.2. Свойства галлия и его соединений
- •3.3.3. Химические соединения галлия
- •3.3.4. Области применения галлия
- •3.3.5. Источники получения галлия
- •3.3.6. Поведение галлия при переработке сульфидных цинковых концентратов
- •3.3.7. Поведение галлия при переработке углей
- •3.3.8. Поведение галлия в производстве алюминия
- •3.3.12. Цементация галлия на галламе алюминия
- •3.3.13. Выделение галлия из гидратного осадка второй карбонизации
- •3.3.14. Способы получения металлического галлия
- •3.3.15. Рафинирование чернового галлия
- •3.4. Металлургия таллия, селена и теллура
- •3.4.1. Краткая историческая справка о таллии
- •3.4.2. Свойства таллия и его соединений
- •3.4.3. Химические соединения таллия
- •3.4.4. Области применения таллия
- •3.4.5. Сырьевые источники таллия
- •3.4.6. Поведение таллия при переработке свинцовых, цинковых и медных концентратов
- •3.4.7. Извлечение таллия из обогащенных им продуктов
- •3.4.8. Получение таллиевых концентратов
- •3.4.9. Получение чернового таллия и его рафинирование
- •3.4.10. Общие сведения о селене и теллуре
- •3.4.11. Физические свойства селена и теллура
- •3.4.12. Химические свойства слена и тллура
- •3.4.13. Химические соединения и их свойства
- •3.4.14. Области применения
- •3.4.15. Источники сырья
- •3.4.16. Технология переработки продуктов, содержащих селен и теллур
- •3.4.17. Извлечение селена и теллура из медеэлектролитных анодных шламов
- •3.4.18. Извлечение селена и теллура из шламов сернокислотного и целлюлозно-бумажного производства
- •3.4.19. Рафинирование селена и теллура
- •3.4.20. Техника безопасности при работе с селеном и теллуром
- •3.5. Металлургия германия
- •3.5.1. Краткая историческая справка
- •3.5.2. Свойства германия и его соединений
- •3.5.3. Химические соединения германия
- •3.5.4. Области применения
- •3.5.5. Источники сырья
- •3.5.6. Поведение германия при переработке сульфидного сырья
- •3.5.7. Поведение германия при переработке углей
- •3.5.8. Способы первичной обработки германиевых концентратов
- •3.5.9. Способы осаждения германия
- •3.5.10. Общая схема переработки германиевых концентратов
- •3.5.10.1. Разложение концентратов
- •3.5.10.2. Очистка от примесей
- •3.5.10.3. Получение чистого диоксида германия
- •3.5.10.4. Получение металлического германия Наиболее распространенный способ получения металлического германия – восстановление двуокиси германия водородом.
- •3.5.10.5. Рафинирование металлического германия Рафинирование проводят кристаллизационными способами:
- •4. Металлургия легких редких металлов
- •4.1 Металлургия лития
- •4.1.1. Краткая историческая справка
- •4.1.2. Свойства лития и его соединений
- •4.1.3. Применение лития и его соединений
- •4.1.4. Источники сырья
- •4.1.5. Технология производства соединений лития из рудных концентратов
- •4.1.5.1. Сернокислотный способ
- •4.1.5.2. Сульфатный способ
- •4.1.5.3. Известковый способ
- •4.1.6. Получение чистого хлорида лития
- •4.1.7.1. Получение лития электролитическим способом
- •4.1.8. Рафинирование лития
- •4.2. Металлургия цезия и рубидия
- •4.2.1. Краткая историческая справка
- •4.2.2. Свойства рубидия и цезия
- •4.2.3. Соединения рубидия и цезия
- •4.2.4. Области применения
- •4.2.5. Сырьевые источники цезия и рубидия
- •4.2.6. Переработка поллуцитового концентрата
- •4.2.6.1. Кислотные способы
- •4.2.6.2. Способы спекания
- •4.2.7. Извлечение рубидия и цезия из лепидолитового концентрата
- •4.2.8. Извлечение рубидия из карналлита
- •4.2.9. Получение металлического рубидия и цезия
- •4.2.9.1. Металлотермические способы
- •4.2.9.2. Электролитические способы
- •4.3. Металлургия бериллия
- •4.3.1. Краткие исторические сведения
- •4.3.2. Свойства бериллия и его соединений
- •4.3.3. Области применения бериллия
- •4.3.4. Сырьевые источники бериллия
- •4.3.5. Методы обогащения руд
- •4.3.6. Способы переработки берилловых концентратов
- •4.3.6.1. Сульфатный способ
- •4.3.6.2. Фторидный способ
- •4.3.7. Получение чистого оксида бериллия
- •4.3.8. Получение фторида бериллия
- •4.3.9. Получение хлорида бериллия
- •4.3.10. Производство металлического бериллия
- •4.3.10.1. Магниетермическое восстановление фторида бериллия
- •4.3.10.2. Получение бериллия электролизом
- •4.3.11. Получение компактного бериллия
- •5. Металлургия редкоземельных и радиоактивных металлов
- •5.1. Металлургия редкоземельных металлов
- •5.1.1. Общие сведения о редкоземельных металлах
- •5.1.2. Историческая справка
- •5.1.3. Физические свойства лантаноидов
- •5.1.4. Химические свойства
- •5.1.5. Области применения
- •5.1.6. Источники сырья. Минералы, руды, концентраты
- •5.1.7. Способы переработки монацитовых концентратов
- •5.1.7.1. Сернокислотный способ
- •5.1.7.2. Щелочной способ
- •5.1.8. Методы разделения редкоземельных металлов
- •5.1.8.1. Избирательное окисление
- •5.1.8.2. Избирательное восстановление
- •5.1.8.3. Разделение рзэ экстракцией
- •5.1.8.4. Разделение рзэ методом ионообменной хроматографии
- •5.1.8.5. Общие схемы полного разделения
- •5.1.9. Технология получения редкоземельных металлов
- •5.1.9.1. Получение хлоридов
- •5.1.9.2. Получение фторидов
- •5.1.9.3. Электролитическое получение редкоземельных металлов
- •5.1.9.4. Металлотермические способы получения лантаноидов из галогенидов
- •5.1.9.4.1. Восстановление галогенидов кальцием
- •5.1.9.4.2. Восстановление хлоридов кальцием
- •5.1.9.4.3. Восстановление фторидов кальцием
- •5.1.9.4.4. Литиетермический способ восстановления рзм из хлоридов
- •5.1.9.4.5. Восстановление самария, европия и иттербия из оксидов
- •5.1.10. Очистка редкоземельных металлов дистилляцией
- •5.2. Металлургия скандия
- •5.2.1. Общие сведения
- •5.2.2. Свойства скандия
- •5.2.3. Соединения скандия
- •5.2.4. Области применения скандия
- •5.2.5. Сырьевые источники скандия
- •5.2.6. Переработка скандийсодержащего сырья
- •5.2.6.1. Методы осаждения скандия из растворов
- •5.2.6.2. Переработка тортвейтита
- •5.2.6.3. Переработка уран - ториевых руд
- •5.2.6.4. Переработка титаномагнетитовых концентратов
- •5.2.6.5. Переработка отходов вольфрамового и оловянного производства
- •5.2.6.6. Переработка шлаков ферровольфрамового u oловянного производства
- •5.2.7. Получение металлического скандия
- •5.3. Металлургия тория и урана
- •5.3.1. Общие сведения о металлах
- •5.3.2. Свойства тория и урана
- •5.3.3. Химические соединения тория
- •5.3.4. Химические соединения урана
- •5.3.5. Области применения
- •5.3.6. Сырьевые источники урана
- •5.3.7. Извлечение урана из руд
- •5.3.8. Извлечение урана из растворов
- •5.3.9. Очистка концентратов
- •5.3.10. Получение тетрафторида урана
- •5.3.11. Производство урана
- •5.3.12. Восстановление тетрафторида урана кальцием
- •5.3.13. Восстановление тетрафторида урана магнием
- •5.3.14. Плавка урана
- •5.3.15. Получение чистых соединений тория
- •5.3.16. Производство тория
- •5.3.16.1. Восстановление диоксида тория кальцием
- •5.3.16.2. Восстановление тетрафторида тория кальцием
- •5.3.17. Получение компактного тория
Содержание
|
Стр. |
1 Вводная лекция…………………………………………………………………………... |
9 |
1.1 Общие сведения о редких металлах……………………..……………………………. |
9 |
1.2 Классификация редких металлов……………………………………………………... |
10 |
1.3 Особенности технологии производства редких металлов из рудного сырья……… |
11 |
1.4 История развития промышленности редких металлов в стране……………………. |
13 |
2 Металлургия тугоплавких редких металлов………………………………………… |
15 |
2.1 Металлургия вольфрама………………………………………………………………. |
15 |
2.1.1 Краткие исторические сведения………..…………………………………………… |
15 |
2.1.2 Основные свойства вольфрама и его соединений…………………………………. |
15 |
2.1.3 Области применения………………………………………………………………… |
17 |
2.1.4 Минералы, руды, концентраты……………………………………………………... |
17 |
2.1.5 Основные месторождения…………………………………………………………… |
18 |
2.1.6 Способы переработки вольфрамовых концентратов……………………………… |
18 |
2.1.7 Спекание вольфрамитовых концентратов с содой и селитрой…………………… |
19 |
2.1.8 Спекание шеелитовых концентратов с содой и песком…………………………… |
21 |
2.1.9 Выщелачивание содовых спеков……………………………………………………. |
21 |
2.1.10 Автоклавно-содовое вскрытие вольфрамитовых и шеелитовых концентратов... |
22 |
2.1.11 Разложение вольфрамитовых концентратов растворами едкого натра………… |
24 |
2.1.12 Переработка растворов вольфрамата натрия……………………………………... |
24 |
2.1.12.1 Очистка растворов от примесей…………………………………………………. |
24 |
2.1.12.2 Осаждение вольфрамовой кислоты…………………………………………… |
26 |
2.1.13 Очистка технической вольфрамовой кислоты……………………………………. |
27 |
2.1.14 Получение паравольфрамата аммония и трехокиси вольфрама………………… |
27 |
2.1.15 Экстракционный способ переработки растворов вольфрамата натрия………… |
29 |
2.1.16 Разложение шеелитового концентрата растворами кислот……………………… |
29 |
2.1.17 Получение вольфрамового порошка………………………………………………. |
29 |
2.1.17.1 Восстановление вольфрамового ангидрида до металла водородом…………... |
30 |
2.1.17.2 Восстановление трехокиси вольфрама углеродом……………………………... |
31 |
2.1.18 Производство компактного металла методом порошковой металлургии……… |
31 |
2.1.19 Плавка вольфрама…………………………………………………………………... |
33 |
2.1.19.1 Дуговая плавка……………………………………………………………………. |
33 |
2.1.19.2 Электронно-лучевая плавка……………………………………………………… |
34 |
2.2 Металлургия молибдена………………………………………………………………. |
35 |
2.2.1 Краткая историческая справка……………………………………………………… |
35 |
2.2.2 Свойства молибдена и его соединений…………………………………………….. |
35 |
2.2.3 Области применения молибдена……………………………………………………. |
36 |
2.2.4 Минералы, руды и рудные концентраты молибдена……………………………… |
36 |
2.2.5 Способы переработки молибденовых концентратов……………………………… |
37 |
2.2.6 Окислительный обжиг молибденитовых концентратов………………………….. |
37 |
2.2.6.1 Окисление молибденита…………………………………………………………... |
37 |
2.2.6.2 Окисление примесей других сульфидов…………………………………………. |
38 |
2.2.6.3 Образование молибдатов………………………………………………………….. |
38 |
2.2.7 Практика обжига……………………………………………………………………. |
38 |
2.2.7.1 Обжиг в многоподовых печах…………………………………………………….. |
38 |
2.2.7.2 Обжиг в печах кипящего слоя (КС)………………………………………………. |
39 |
2.2.8 Производство чистого триоксида молибдена……………………………………… |
40 |
2.2.9 Способ возгонки…………………………………………………………………… |
40 |
2.2.10 Гидрометаллургический способ переработки огарков…………………………... |
41 |
2.2.10.1 Аммиачное выщелачивание……………………………………………………... |
41 |
2.2.10.2 Очистка растворов от примесей меди и железа………………………………… |
43 |
2.2.10.3 Выделение молибдена из аммиачных растворов……………………………….. |
43 |
2.2.10.4 Извлечение молибдена из хвостов аммиачного выщелачивания огарков……. |
44 |
2.2.10.5 Термическое разложение парамолибдата аммония…………………………….. |
44 |
2.2.11 Азотнокислый способ переработки молибденитового концентрата……………. |
45 |
2.2.12 Производство молибденовых порошков………………………………………….. |
45 |
2.2.13 Получение молибдена из его триоксида восстановлением водородом…………. |
46 |
2.2.14 Производство компактного молибдена методом порошковой металлургии…… |
47 |
2.2.14.1 Прессование штабиков…………………………………………………………… |
47 |
2.2.14.2 Гидростатическое прессование………………………………………………….. |
47 |
2.2.14.3 Спекание штабиков………………………………………………………………. |
48 |
2.2.14.4 Спекание крупных заготовок…………………………………………………….. |
48 |
2.2.15 Плавка молибдена…………………………………………………………………... |
49 |
2.3 Металлургия тантала и ниобия……………………………………………………….. |
51 |
2.3.1 Краткая историческая справка……………………………………………………… |
51 |
2.3.2 Физические и химические свойства тантала и ниобия…………………………… |
51 |
2.3.3 Свойства важнейших химических соединений тантала и ниобия………………... |
52 |
2.3.4 Области применения………………………………………………………………… |
53 |
2.3.5 Минералы, руды и месторождения руд…………………………………………….. |
54 |
2.3.6 Металлургическая переработка танталито-колумбитовых концентратов……….. |
55 |
2.3.6.1 Сплавление со щелочами………………………………………………………….. |
55 |
2.3.6.2 Разложение плавиковой кислотой………………………………………………… |
57 |
2.3.7 Переработка лопаритовых концентратов…………………………………………... |
58 |
2.3.7.1 Способ хлорирования……………………………………………………………… |
58 |
2.3.7.2 Сернокислотный способ………………………………………………………… |
60 |
2.3.8 Разделение тантала и ниобия и очистка их соединений от примесей……………. |
60 |
2.3.8.1 Дробная кристаллизация комплексных фторидов……………………………….. |
61 |
2.3.8.2 Разделение тантала и ниобия экстракцией……………………………………….. |
61 |
2.3.8.3 Разделение тантала и ниобия ректификацией хлоридов………………………... |
62 |
2.3.9 Получение металлических тантала и ниобия……………………………………… |
62 |
2.3.9.1 Натриетермическое восстановление тантала и ниобия из фтортанталата калия и фторниобата калия……………………………………………………………….. |
63 |
2.3.9.2 Карботермический способ получения ниобия и тантала………………………... |
64 |
2.3.9.3 Алюмотермический способ получения ниобия и тантала из их пятиокисей….. |
65 |
2.3.9.4 Получение тантала и ниобия восстановлением из хлоридов водородом………. |
65 |
2.3.9.5 Электролитический способ получения тантала………………………………….. |
66 |
2.3.10 Получение компактных тантала и ниобия……………………………………… |
66 |
2.3.11 Обработка тантала и ниобия давлением…………………………………………... |
68 |
2.4 Металлургия титана и ванадия………………………………………………………... |
69 |
2.4.1 Общие сведения. Красткая историческая справка………………………………… |
69 |
2.4.2 Важнейшие свойства титана и его химических соединений……………………… |
69 |
2.4.3 Области применения титана………………………………………………………… |
71 |
2.4.4 Титановые минералы, руды и рудные концентраты………………………………. |
72 |
2.4.5 Производство химических соединений титана…………………………………….. |
74 |
2.4.6 Выплавка титанового шлака из ильменита………………………………………… |
76 |
2.4.7 Производство четыреххлористого титана………………………………………….. |
78 |
2.4.7.1 Подготовка сырья………………………………………………………………….. |
78 |
2.4.7.2 Хлорирование………………………………………………………………………. |
78 |
2.4.7.3 Конденсация и разделение продуктов хлорирования…………………………… |
81 |
2.4.7.4 Очистка технического тетрахлорида титана…………………………………… |
83 |
2.4.8 Производство диоксида титана……………………………………………………... |
84 |
2.4.8.1 Сернокислотный способ………………………………………………………… |
84 |
2.4.8.2 Способ «сжигания»………………………………………………………………… |
85 |
2.4.9 Способы производства титана………………………………………………………. |
86 |
2.4.9.1 Восстановление тетрахлорида титана магнием………………………………….. |
86 |
2.4.9.2 Восстановление тетрахлорида титана натрием………………………………….. |
88 |
2.4.9.3 Восстановление диоксида титана кальцием или гидридом кальция…………… |
89 |
2.4.10 Рафинирование титана…………………………………………………………… |
90 |
2.4.10.1 Электролитическое рафинирование титана…………………………………….. |
90 |
2.4.10.2 Иодидный метод рафинирования титана ………………………………………. |
91 |
2.4.11 Производство компактного титана………………………………………………... |
92 |
2.4.11.1 Метод порошковой металлургии………………………………………………... |
92 |
2.4.11.2 Плавка титана…………………………………………………………………… |
92 |
2.4.12 История открытия ванадия………………………………………………………… |
93 |
2.4.13 Физические и химические свойства ванадия……………………………………... |
93 |
2.4.14 Соединения ванадия………………………………………………………………... |
94 |
2.4.15 Области применения ванадия и его соединений…………………………………. |
95 |
2.4.16 Сырьевые источники ванадия…………………………………………………… |
96 |
2.4.17 Обогащение ванадийсодержащих руд…………………………………………….. |
96 |
2.4.18 Производство ванадия из железных руд………………………………………….. |
96 |
2.4.18.1 Получение ванадиевых шлаков………………………………………………….. |
97 |
2.4.18.2 Переработка ванадиевго шлака………………………………………………….. |
97 |
2.4.18.3 Вылавка феррованадия…………………………………………………………… |
100 |
2.4.18.4 Получение металлического ванадия…………………………………………….. |
101 |
2.4.19 Извлечение ванадия из руд………………………………………………………… |
102 |
2.4.20 Хлорирование феррованадия………………………………………………………. |
106 |
2.5 Металлургия циркония и гафния……………………………………………………... |
107 |
2.5.1 Общие сведения. Краткая историческая справка………………………………… |
107 |
2.5.2 Важнейшие свойства циркония и гафния и их химических соединений………… |
107 |
2.5.3 Области применения циркония и гафния…………………………………………... |
108 |
2.5.4 Циркониевые минералы, руды и рудные концентраты…………………………… |
108 |
2.5.5 Производство химических соединений циркония………………………………. |
109 |
2.5.5.1 Разложение циркона спекнием с содой………………………………………….. |
109 |
2.5.5.2 Разложение циркона спеканием с карбонатом кальция…………………………. |
110 |
2.5.5.3 Выделение циркония из солянокислых и сернокислых растворов……………... |
110 |
2.5.5.4 Производство фторцирконата калия……………………………………………… |
111 |
2.5.5.5 Производство четыреххлористого циркония…………………………………….. |
111 |
2.5.6 Разделение циркония и гафния……………………………………………………… |
113 |
2.5.6.1 Фракционная кристаллизация комплексных фторидов…………………………. |
113 |
2.5.6.2 Жидкостная экстракция…………………………………………………………… |
113 |
2.5.7 Способы производства циркония и гафния……………………………………… |
114 |
2.5.7.1 Производство губчатого циркония и гафния магниетермическим восстановлением хлорида циркония и гафния…………………………………... |
114 |
2.5.7.2 Получение циркония из его фторцирконата калия восстановлением натрием... |
115 |
2.5.7.3 Получение циркония из его диоксида восстановлением кальцием или гидридом кальция………………………………………………………………….. |
115 |
2.5.7.4 Получение циркония и гафния электролизом……………………………………. |
116 |
2.5.8 Иодидный метод рафинирования циркония и гафния…………………………...... |
116 |
2.5.9 Производство компактных циркония и гафния………………………………….... |
117 |
2.5.9.1 Метод порошковой металлургии…………………………………………………. |
117 |
2.5.9.2 Электронно-лучевая плавка гафния………………………………………………. |
117 |
2.5.9.3 Плазменная плавка………………………………………………………………… |
117 |
2.5.9.4 Плавка в электродуговых печах………………………………………………… |
117 |
3 Металлургия рассеянных редких металлов……………………………………………. |
118 |
3.1 Металлургия рения…………………………………………………………………….. |
118 |
3.1.1 Краткая историческая справка……………………………………………………… |
118 |
3.1.2 Свойства рения……………………………………………………………………….. |
118 |
3.1.3 Свойства важнейших соединений рения…………………………………………… |
118 |
3.1.4 Области применения рения…………………………………………………………. |
119 |
3.1.5 Сырьевые источники рения…………………………………………………………. |
120 |
3.1.6 Распределение рения при переработке молибденовых концентратов и в производстве меди…………………………………………………………………… |
120 |
3.1.7 Извлечение рения из растворов……………………………………………………... |
121 |
3.1.8 Получение рениевого порошка…………………………………………………… |
122 |
3.1.9 Получение компактного рения……………………………………………………… |
123 |
3.2 Металлургия индия…………………………………………………………………….. |
124 |
3.2.1 Общие сведения……………………………………………………………………… |
124 |
3.2.2 Свойства индия………………………………………………………………………. |
124 |
3.2.3 Химические соединения индия…………………………………………………… |
124 |
3.2.4 Применение индия…………………………………………………………………… |
125 |
3.2.5 Сырьевые источники индия…………………………………………………………. |
125 |
3.2.6 Поведение индия в производстве цветных металлов……………………………… |
125 |
3.2.7 Первичная обработка индийсодержащего сырья………………………………….. |
126 |
3.2.8 Получение индиевых концентратов………………………………………………… |
127 |
3.2.9 Получение чернового индия………………………………………………………… |
129 |
3.2.10 Рафинирование чернового инидя………………………………………………….. |
129 |
3.2.10.1 Химические методы……………………………………………………………… |
130 |
3.2.10.2 Электрохимические методы……………………………………………………... |
131 |
3.2.10.3Физические методы………………………………………………………………. |
132 |
3.2.10.4 Кристаллофизические методы…………………………………………………… |
132 |
3.3 Металлургия галлия……………………………………………………………………. |
134 |
3.3.1 Краткая историческая справака……………………………………………………... |
134 |
3.3.2 Свойства гиллия и его соединений…………………………………………………. |
134 |
3.3.3 Химические соединения галлия…………………………………………………….. |
134 |
3.3.4 Области применения галлия………………………………………………………… |
135 |
3.3.5 Источники получения галлия……………………………………………………….. |
135 |
3.3.6 Поведение галлия при переработке сульфидных цинковых концентратов……… |
136 |
3.3.7 Поведение галлия при переработке углей………………………………………….. |
136 |
3.3.8 Поведение галлия в производстве алюминия……………………………………… |
137 |
3.3.9 Получение галлиевых концентратов или чернового галлия из алюминатных растворов……………………………………………………………………………... |
141 |
3.3.10 Выделение галлия из алюминатных растворов процесса Байера……………… |
141 |
3.3.11 Выделение галлия электролизом на ртутном катоде…………………………….. |
142 |
3.3.12 Цементация галлия на галламе алюминия………………………………………... |
143 |
3.3.13 Выделение галлия из гидратного осадка второй карбонизации………………… |
143 |
3.3.14 Способы получения металлического галлия……………………………………… |
144 |
3.3.15 Рафинирование чернового галлия…………………………………………………. |
145 |
3.4 Металлургия таллия, селена и теллура……………………………………………….. |
148 |
3.4.1 Краткая историческая справка о таллии……………………………………………. |
148 |
3.4.2 Свойства таллия и его соединений……………………………………………… |
148 |
3.4.3 Химические соединения таллия…………………………………………………….. |
148 |
3.4.4 Области применения таллия………………………………………………………… |
149 |
3.4.5 Сырьевые источники таллия………………………………………………………… |
149 |
3.4.6 Поведение таллия при переработке свинцовых, цинковых и медных концентратов………………………………………………………………………… |
150 |
3.4.7 Извлечение таллия из обогащенных им продуктов……………………………….. |
150 |
3.4.8 Получение таллиевых концентратов……………………………………………….. |
151 |
3.4.9 Получение чернового таллия и его рафинирование……………………………….. |
152 |
3.4.10 Общие сведения о селене и теллуре………………………………………………. |
152 |
3.4.11 Физические свойства селена и теллура…………………………………………… |
153 |
3.4.12 Химические свойства селена и теллура………………………………………….... |
154 |
3.4.13 Химические соединения и их свойства…………………………………………… |
154 |
3.4.14 Области применения……………………………………………………………….. |
155 |
3.4.15 Источники сырья…………………………………………………………………… |
156 |
3.4.16 Технология переработки продуктов, содержащих селен и теллур……………… |
156 |
3.4.17 Извлечение селена и теллура из медеэлектролитных анодных шламов………... |
158 |
3.4.18 Извлечение селена и теллура из шламов сернокислотного и целлюлозно- бумажного производства…………………………………………………………… |
160 |
3.4.19 Рафинирование селена и теллура………………………………………………….. |
162 |
3.4.20 Техника безопасности при работе с селеном и теллуром………………………... |
164 |
3.5 Металлургия германия………………………………………………………………… |
165 |
3.5.1 Краткая историческая справка……………………………………………………… |
165 |
3.5.2 Свойстава германия и его соединений……………………………………………... |
165 |
3.5.3 Химические соединения германия………………………………………………….. |
165 |
3.5.4 Области применения………………………………………………………………… |
166 |
3.5.5 Источники сырья…………………………………………………………………….. |
166 |
3.5.6 Поведение германия при переработке сульфидного сырья……………………… |
166 |
3.5.7 Поведение германия при переработке углей………………………………………. |
167 |
3.5.8 Способы первичной обработки германиевых концентратов…………………… |
167 |
3.5.9 Способы осаждения германия………………………………………………………. |
168 |
3.5.10 Общая схема переработки германиевых концентратов………………………….. |
168 |
3.5.10.1 Разложение концентратов……………………………………………………… |
168 |
3.5.10.2 Очистка от примесей……………………………………………………………... |
170 |
3.5.10.3 Получение чистого диоксида германия…………………………………………. |
172 |
3.5.10.4 Получение металлического германия…………………………………………… |
172 |
3.5.10.5 Рафинирование метллического германия………………………………………. |
173 |
4 Металлургия легких редких металлов………………………………………………….. |
175 |
4.1 Металлургия лития…………………………………………………………………….. |
175 |
4.1.1 Краткая историческая справка……………………………………………………… |
175 |
4.1.2 Свойств лития и его соединений……………………………………………………. |
175 |
4.1.3 Применение лития и его соединений……………………………………………….. |
176 |
4.1.4 Источники сырья…………………………………………………………………….. |
177 |
4.1.5 Технология производства моединений лития из рудных концентратов…………. |
178 |
4.1.5.1 Сернокислотный способ…………………………………………………………... |
178 |
4.1.5.2 Сульфатный способ………………………………………………………………... |
179 |
4.1.5.3 Известковый способ……………………………………………………………….. |
181 |
4.1.6 Получение чистого хлорида лития………………………………………………….. |
182 |
4.1.7 Технология производства металлического лития…………………………………. |
183 |
4.1.7.1 Получение лития электролитическим способом………………………………… |
183 |
4.1.7.2 Получение лития вакуумтермическим способом………………………………... |
184 |
4.1.8 Рафинирование лития………………………………………………………………... |
185 |
4.2 Металлургия цезия и рубидия………………………………………………………… |
187 |
4.2.1 Краткая историческая справка……………………………………………………… |
187 |
4.2.2 Свойства рубидия и цезия…………………………………………………………… |
187 |
4.2.3 Соединения рубидия и цезия……………………………………………………… |
187 |
4.2.4 Области применения………………………………………………………………… |
188 |
4.2.5 Сырьевые источники цезия и рубидия……………………………………………... |
189 |
4.2.6 Переработка поллуцитового концентрата………………………………………….. |
189 |
4.2.6.1 Кислотные способы………………………………………………………………... |
189 |
4.2.6.2 Способ спекания…………………………………………………………………… |
191 |
4.2.7 Извлечение рубидия и цезия из лепидолитового концентрата………………….... |
191 |
4.2.8 Извлечение рубидия из карналлита………………………………………………… |
193 |
4.2.9 Получение металлического рубидии и цезия……………………………………… |
193 |
4.2.9.1 Металлотермические способы……………………………………………………. |
194 |
4.2.9.2 Электролитический способ……………………………………………………… |
195 |
4.3 Металлургия бериллия………………………………………………………………… |
196 |
4.3.1 Краткие исторические сведения…………………………………………………….. |
196 |
4.3.2 Свойства бериллия и его соединений………………………………………………. |
196 |
4.3.3 Области применения бериллия……………………………………………………... |
197 |
4.3.4 Сырьевые источники бериллия…………………………………………………… |
198 |
4.3.5 Методы обогащения руд…………………………………………………………….. |
199 |
4.3.6 Способы переработки бериллиевых концентратов………………………………... |
199 |
4.3.6.1 Сульфатный способ……………………………………………………………… |
199 |
4.3.6.2 Фторидный способ…………………………………………………………………. |
201 |
4.3.7 Получение чистого оксида бериллия……………………………………………….. |
203 |
4.3.8 Получение фторида бериллия………………………………………………………. |
203 |
4.3.9 Получение хлорида бериллия……………………………………………………….. |
203 |
4.3.10 Производство металлического бериллия…………………………………………. |
204 |
4.3.10.1 Магниетермическое восстановление фторида бериллия……………………..... |
204 |
4.3.10.2 Получение бериллия электролизом……………………………………………... |
205 |
4.3.11 Получение компактного бериллия………………………………………………… |
205 |
5 Металлургия редкоземельных и радиоактивных металлов………………………….... |
206 |
5.1 Металлургия редкоземельных металлов…………………………………………… |
206 |
5.1.1 Общие сведения о редкоземельных метлах………………………………………... |
206 |
5.1.2 Историческая справа………………………………………………………………… |
207 |
5.1.3 Физические свойства лантаноидов…………………………………………………. |
207 |
5.1.4 Химические свойства………………………………………………………………... |
207 |
5.1.5 Области применения………………………………………………………………… |
209 |
5.1.6 Источники сырья. Минералы, руды и концентраты………………………………. |
209 |
5.1.7 Способы переработки монацитовых концентратов……………………………….. |
211 |
5.1.7.1 Сернокислотный способ…………………………………………………………... |
211 |
5.1.7.2 Щелочной способ…………………………………………………………………... |
212 |
5.1.8 Методы разделения редкоземельных металлов……………………………………. |
213 |
5.1.8.1 Избирательное окисление…………………………………………………………. |
214 |
5.1.8.2 Избирательное восстановление…………………………………………………… |
214 |
5.1.8.3 Разделение РЗЭ экстракцией……………………………………………………… |
214 |
5.1.8.4 Разделение РЗЭ методом ионообменной хроматографии……………………..... |
215 |
5.1.8.5 Общие схемы полного разделения………………………………………………... |
216 |
5.1.9 Технология получения редкоземельных металлов………………………………… |
217 |
5.1.9.1 Получение хлоридов……………………………………………………………….. |
217 |
5.1.9.2 Получение фторидов………………………………………………………………. |
218 |
5.1.9.3 Электролитическое получение редкоземельных металлов…………………....... |
218 |
5.1.9.4 Металлотермические способы получения лантаноидов из галогенидов……… |
219 |
5.1.9.4.1 Восстановление галогенидов кальцием………………………………………… |
219 |
5.1.9.4.2 Восстановление хлоридов кальцием……………………………………………. |
220 |
5.1.9.4.3 Восстановление фторидов кальцием…………………………………………… |
220 |
5.1.9.4.4 Литиетермический способ восстановления редкоземельных металлов из хлоридов………………………………………………………………………….. |
221 |
5.1.9.4.5 Восстановление самария, европия и иттербия из оксидов……………………. |
222 |
5.1.10 Очистка редкоземельных металлов дистилляцией………………………………. |
223 |
5.2 Металлургия скандия………………………………………………………………….. |
224 |
5.2.1 Общие сведения……………………………………………………………………… |
224 |
5.2.2 Свойства скандия…………………………………………………………………….. |
224 |
5.2.3 Соединения скандия…………………………………………………………………. |
224 |
5.2.4 Области применения скандия……………………………………………………….. |
226 |
5.2.5 Сырьевые источники скандия………………………………………………………. |
227 |
5.2.6 Переработка скандийсодержащего сырья………………………………………….. |
228 |
5.2.6.1 Методы осаждения скандия из растворов………………………………………... |
228 |
5.2.6.2 Переработка тортвейтита………………………………………………………….. |
230 |
5.2.6.3 Переработка уран-ториевых руд………………………………………………….. |
231 |
5.2.6.4 Переработка титаномагнетитовых концентратов……………………………....... |
232 |
5.2.6.5 Переработка отходов вольфрамового и оловянного производства…………….. |
232 |
5.2.6.6 Переработка шлаков ферровольфрамового и оловянного производства………. |
234 |
5.2.7 Получение металлического скандия……………………………………………… |
237 |
5.3 Металлургия тория и урана…………………………………………………………… |
239 |
5.3.1 Общие сведения о металлах………………………………………………………… |
239 |
5.3.2 Свойства тория и урана……………………………………………………………… |
239 |
5.3.3 Химические соединения тория……………………………………………………… |
241 |
5.3.4 Химические соединения урана……………………………………………………… |
242 |
5.3.5 Области применения ………………………………………………………………... |
242 |
5.3.6 Сырьевые источники урана…………………………………………………………. |
243 |
5.3.7 Извлечение урана из руд…………………………………………………………….. |
244 |
5.3.8 Извлечение урана из растворов……………………………………………………... |
246 |
5.3.9 Очистка концентратов……………………………………………………………….. |
247 |
5.3.10 Получение тетрафторида урана……………………………………………………. |
248 |
5.3.11 Производство урана………………………………………………………………… |
250 |
5.3.12 Восстановление тетрафторида урана кальцием…………………………………... |
250 |
5.3.13 Восстановление тетрафторида урана магнием…………………………………… |
251 |
5.3.14 Плавка урана………………………………………………………………………... |
252 |
5.3.15 Получение чистых соединений тория…………………………………………….. |
252 |
5.3.16 Производство тория………………………………………………………………… |
253 |
5.3.16.1 Восстановление диоксида тория кальцием……………………………………... |
253 |
5.3.16.2 Восстановление тетрафторида тория кальцием………………………………… |
254 |
5.3.17 Получение компактного тория…………………………………………………….. |
255 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Вводная лекция
1.1. Общие сведения о редких металлах
Редкие металлы определяют развитие таких важных областей, как электровакуумная техника, полупроводниковая электроника, атомная энергетика, авиа- и ракетостроение, а также производство специальных сталей, твердых, жаропрочных и антикоррозионных сплавов. В настоящее время металлургическая промышленность производит 71 металл, из них 41 относится к группе редких.
Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы. К группе «редкие» отнесены металлы, которые начали использовать в технике лишь в конце XIX или XX столетии. Это обусловлено тем, что большинство редких металлов было открыто в конце XVIII и в XIX вв., а некоторые из них - в XX в. При этом малая распространенность и рассеянность в земной коре многих редких металлов, а также трудности извлечения и получения в чистом виде некоторых из них существенно препятствовали их освоению.
Следует учитывать, что редкие металлы не обязательно относятся к элементам, мало распространенным в земной коре. Из табл.1.1 видно, что для большинства редких металлов характерно низкое содержание в земной коре. Однако многие из них более распространены, чем давно известные человеку металлы.
Таблица 1.1
Средний химический состав земной коры по А. П. Виноградову
Декада распространенности в земной коре |
Содержание химических элементов, % (по массе) |
I |
O 47.2; Si 27.6 |
II |
Al 8.80; Fe 5.10; Ca 3.60; Na 2.64; K 2.60; Mg 2.10 |
III |
Ti 0.60; H 0.15; C 0.10 |
IY |
Mn 0.09; P 0.08; S 0.05; Ba 0.05; Cl 0.045; Se 0.04; Rb 0.031 |
Y |
Ni 8·10-3; Li 6.5·10-3; Zn 5·10-3; Ce 4.5·10-3; Sn 4·10-3; Co 3·10-3; Y 2.8·10-3; Nd 2.5·10-3; La 1.8·10-3; Pb 1.6·10-3; Ga 1.5·10-3; Nb 1·10-3; Cd 1·10-3 |
YI |
Th 8·10-3; Cs 7·10-4; Pr 7·10-4; Sm 7·10-4; Ge 7·10-4; Be 6·10-4; Se 6·10-4; As 5·10-4; Dy 4.5·10-4; Er 4·10-4; Yb 3·10-4; V 3·10-4; Tl 3·10-4; Mo 3·10-4; Hf 3.2·10-4; B 3·10-4; Br 1.8·10-4; Ho 1.3·10-4; Eu 1.2·10-4;W 1·10-4; Lu 1·10-4 |
YII |
Tm 8·10-5; Se 6·10-5; Cd 5·10-5; Sb 4·10-5; I 1.3·10-5; Bi 2·10-5; Ag 1·10-5; In 1·10-5 |
YIII |
Hg 7·10-6; Os 5·10-6; Pd 1·10-6; Te 1·10-6 |
IX |
Ru 5·10-7; Pt 5·10-7; Au 5·10-7; Rh 1·10-7; Re 1·10-7; Ir 1·10-7 |
X |
Ac 6·10-10; Ra 1·10-10; Pa 1·10-10; Po 2·10-14; Pu 1·10-15; Rn 7·10-16 |
Например, титан стоит девятым в ряду распространенности; цирконий, ванадий, литий, церий и др. более распространены, чем такие обычные металлы, как свинец, мышьяк, олово, ртуть, серебро, золото.
И все же некоторые металлы весьма рассеяны в земной коре, т.е. не способны или имеют очень ограниченную способность образовывать самостоятельные минералы и рудные месторождения. Например, содержание галлия в земной коре выше, чем олова, мышьяка и ртути. Однако галлий не образует самостоятельных минералов и находится в рассеянном состоянии в решетках других минералов, тогда как олово, ртуть и мышьяк образуют минералы и месторождения. Поэтому они представляются более распространенными в земной коре. Таким образом, малая распространенность в земной коре - не общий признак, всех металлов группы редких, хотя он и характерен для многих из них.