Пирометаллургические процессы.

Основной целью металлургического производства является выделение металлов и получение сплавов металлов находящихся в рудах в виде минералов – оксидных(MeO) или сульфатных(MeS), а также в виде солей и всегда в присутствии значительного кол-ва пустой породы SiO2 (песок) Al2O3(глина).

Выделение металлов производится пирометаллургическим и гидрометаллургическим способами. Сущность способа состоит в воздействии высоких t на руду, в переводе ее в расставленное состояние и связывании кислорода минерала с восстановителем. При этом необходимо разделить жидкие фазы на отдельные составляющие, для разделения применяют следующие способы:

1.разделительная плавка, 2.возгонка, 3.электролизный расплав

1.Наиболее просто это сделать, давая возможность расплаву расслаиваться под действием силы тяжести. Слой из более легких окислов и других кислородосодержащих веществ, которые всегда легче Ме называются шлаком. Шлак и Ме раздельно выводятся из металлургических печей. Рудный расплав обычно имеет высокую вязкость, Часто в нем присутствуют, пузырьки газа, имеют место восходящие потоки расплава, поэтому расслоение происходит медленно и четкой границы между Ме и шлаком нет. Чисто разделить Ме и шлак за одну плавку не удается. Ее повторяют несколько раз, добиваясь частоты разделения.

2.Возгонка

Если руда содержит Ме испаряющийся при плавке или образующий газообразное соединение, то летучие соединения испаряют из кипящего расплава, выводят из печи по газопроводу в холодильник, где они переходят сначала в жидкое, а затем в твердое состояние. Этим способом получают цинк, свинец, ртуть; Операцию повторяют несколько раз.

3.В случае, когда расплав слишком вязкий, а выделение Ме мало отличается по вязкости от других Ме или пустой породы, выделение Ме может быть достигнуто путем электролиза. Восстановленный Ме имея положительный заряд атомов, движется к катоду, где постепенно накапливается. Элементы пустой породы движутся к аноду или остаются нейтральными к электрическому полю. Электролиз способствуют не только отделению основного Ме, но и увеличивает его частоту и степень извлечения. Электролиз применяют для отчистки, рафинирования уже полученного Ме. Электролизная плавка требует больших расходов электроэнергии => поэтому дорогой процесс. И применяется, когда невозможно использовать другие металлургические процессы. Этим способом получают из черновой меди - чистую, а также тугоплавкие соединения.

Применение всех пирометаллургических процессов целесообразно тогда, когда:

А-Металлосодержащие минералы - пустая порода

Б-Когда в рудах присутствуют легко возгоняемые образующие газ компоненты, которые легко отделяются от жидкой фазы.

В-Когда компоненты расплава заметно отличаются друг от друга по плотности

Г-Когда хим. Реакции, проходящие в расплаве экзотермичны, что уменьшает расход энергии на поддержание расплава в жидком состоянии.

Но в любом случае пирометаллургический процесс требует значительного расхода энергии или топлива, сложной дорогостоящей аппаратуры и оборудования, способные выдерживать высокое давление газа, образующегося при кладке. Для этих процессов характерны тяжелые условия труда, большое кол-во отработавших газов с высокой температурой, с трудом поддающихся отчистке.