Классификация металлургических процессов.

Технологическая схема цеха – изображение металлургических процессов и их связь по потокам.

Металлургические процессы:

• Пирометаллургические – процессы, протекающие при высоких температурах с полным или частичным расплавлением вещества.

• Гидрометаллургические – процессы, протекающие в водных растворах щелочей, кислот при невысокой температуре (не более 100 С) и давлении до 30-40 атм.

Пирометаллургические процессы.

Пирометаллургические процессы:

• Обжиг;

• Плавка;

• Дистилляция.

Обжиг.

Обжиг – предварительный процесс, цель которого изменить состав сырья, улучшающий показатели дальнейшей его переработки. Протекает при t 500-1200 С. Это твердофазный процесс. С частичным расплавлением протекает только один обжиг – обжиг со спеканием.

Виды обжига:

1. Кальцинирующий.

Задача – разложить неустойчивые соединения при нагревании.

2. Окислительный.

Самый распространенный. Проводится для сульфидных концентратов, материалов.

Задача – окислить сульфиды исходного сырья и частично перевести серу в газовую фазу, о сульфиды – в оксиды. Проводят частичным окислением сульфидов.

• Сульфанизирующий – окисление проводят до сульфатов. Проводят в том случае, если в дальнейшем сырьё будет перерабатываться гидрометаллургическим методом.

• Обжиг со спеканием или агломерирующий – проводят при повышенных температурах (до 1200-1300 С) что бы часть сырья расплавилась. Этот жидкий состав скрепляет не расплавившиеся частицы и образуется спёк. Проводят перед ... плавками.

3. Восстановительный.

Задача – восстановить высшие оксиды до низших, либо оксиды до металлов.

Не преследует полного восстановления.

4. Хлорирующий или фторирующий.

Задача – перевести соединения исходного сырья в хлориды и фториды.

Используется перед гидрометаллической плавкой.

Плавка.

Плавка – высокотемпературный процесс с полным расплавлением исходного сырья, задача которого отделить компоненты пустой породы – перевести их в шлак, а ценные - сконцентрировать в металлической или сульфидной фазе.

Плавки бывают:

• Рудные – которые перерабатывают рудное сырье.

• Рафинировочные – проводят очистку чернового металла от примесей.

Виды рудных плавок:

1. Восстановительные.

Задача – восстановить оксид до металла (получение никеля, олова)

2. Окислительные – распространены в переработке сульфидного сырья (конвертирование штейнов).

3. Электролиз расплавленных солей.

Этот вид плавки производит расплавление исходного материала с использованием постоянного тока с получением металла (магний, алюминий).

На катоде:

На аноде:

Характерный пример: электролитическое получение алюминия из криолитных глиноземных расплавов.

4. Металлотермические.

Суть: если металл находится в сульфидной, оксидной форме не удается получить другими способами (углеводородными материалами – уголь, кокс, H₂), т. к. при этом образуются карбиды, но металл производят металлотермическим способом.

Виды рафинированных плавок:

1. Окислительное рафинирование.

Суть: при окислении чернового металла в первую очередь в оксидную форму переходят металлы с большим сродством к кислороду. Окислы легче металлов, они всплывают и их удаляют механически. Т. о. металлы становятся чище.

2. Ликвационное рафинирование.

Суть: выделение (ликвация) из основного металла отдельной фазы при охлаждении металла. При этом примесь концентрируется в выделяющейся из металла фазе. Необходимо, чтобы расплав основного металла и выделившаяся фаза, обогащенная примесью, имели разную плотность, чтобы произошло разделение фаз.

Пример: рафинирование металлического свинца от меди.

3. Хлорирующее, сульфидирующее, фторирующее рафинирование.

Суть: используют различное сродство основного металла и примесей к сере, хлору и фтору.

Пример: очистка свинца от меди.

Многие фториды и хлориды – летучие и удаляются таким образом из металла (улетают), либо образуют отдельную фазу.