Пирометаллургия

(от греч. Ру-огонь и металлургия), совокупность высокотемпературных процессов получения и рафинирования металлов и их сплавов. До кон. 19 в. Металлы получали только с помощью пирометаллургич. Процессов. В настоящее время, несмотря на быстрый прогресс новых направлений - гидрометаллургии и электрометаллургии, П. Сохраняет ведущее положение. В крупнейших по объему выпускаемой продукции произ-вах чугуна и стали используют только пирометаллургич. Переделы. Пирометаллургич. Способом получают осн. Часть Cu, Pb, Ni, Ti и др. Важнейших металлов, а, кроме того, во мн. Технол. Схемах пирометаллургич. Процессы сочетаются с гидро- и электрометаллургическими. По целевому признаку пирометаллургич. Процессы можно разделить на подготовительные, концентрирозание и очистку от осн.

Массы примесей, получение металлов из их соед., глубокую очистку металлов (рафинирование). Наиб. Распространенная подготовительная операция-обжиг, к-рый проводят при т-ре ниже т-р плавления сырья и продукта с целью изменения состава, удаления вредных примесей или(и) укрупнения пылевидных материалов (агломерирующий обжиг, или агломерация). По назначению и характеру протекающих процессов различают. Окислит. Обжиг, приводящий к получению оксидов или сульфатов (сульфатизирующий обжиг) при взаимод. Сульфидных материалов с кислородом воздуха (напр., обжиг медных и молибденовых концентратов, сульфатизирующий обжиг цинковых концентратов). Восстановит. Обжиг для получения низших оксидов или металлов путем взаимод. Исходных материалов с углем или др.

Восстановителями (напр., магнетизирующий обжиг железных руд с добавкой угля для перевода Fe2O3 в Fe3O4 перед электромагн. Обогащением). Кальцинирующий обжиг для получения оксидов металлов из их гидратов, карбонатов или др. Соед., разлагающихся при высокой т-ре. Обжиг с добавками твердых или жидких реагентов (напр., спекание вольфрамовых концентратов с содой для получения р-римого в воде Na2WO4, сульфатизация концентратов и пром. Продуктов, содержащих Nb, Та и др. Редкие металлы, с использованием H2SO4) и др. Способы обжига. Концентрирование металлов достигается переводом их и осн. Массы пустой породы в разные легко отделяющиеся одна от другой фазы. Важнейший способ концентри-рования - плавка, осуществляемая при т-ре, достаточной для расплавления (полного или осн.

Части) исходного материала и продуктов. При плавке образуются два или более несмешивающихся жидких слоя, различающихся по плотности,-металлический, шлак (сплав оксидов), штейн (сплав сульфидов), расплавы солей и т. Д. Восстановит. Плавку проводят с использованием восстановителя, чаще всего твердого угле-родсодержащего (кокс, уголь). Продукты восстановит. Плавки-металлич. Расплав и шлак, иногда и др. Фазы. Распределение металлов и примесей между слоями зависит от легкости их восстановления. При восстановит. Плавке железных руд (доменный процесс), свинцовых, оловянных и др. Концентратов извлекаемый металл переходит в металлич. Фазу, примеси-в шлак или штейн, в то время как при плавке ильменитового концентрата (FeTiO3) целевым продуктом является шлак с высоким содержанием Ti, а в металлич.

Расплав переходит осн. Примесь-Fe. В основе окислит. Плавки (окислитель - кислород) сульфидных руд, концентратов и пром. Продуктов (отражательная, шахтная и электроплавка медных и медно-никелевых концентратов и руд на штейн, конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов и др.) лежит различие в сродстве металлов к кислороду и сере. При недостатке S в штейне концентрируются Cu, Ni, Со и др. Цветные металлы, а осн. Часть Fe, Ca, Si, Al, Mg и др. Переходят в шлак. На этом же различии основана восстановительно-сульфидирующая плавка окисленных никелевых руд. Др. Группа процессов концентрирования основана на отделении металла в виде пара (или летучего соед.) от осн. Массы исходного материала, находящегося в твердом или жидком состоянии.

Осн. Примеры. Фьюминг-процесс-отгонка Pb, Zn, Cd, SnS и SnO при продувке жидких шлаков смесью воздуха с угольной пылью. Вельц-процесс - отгонка Zn из смешанного с коксом дисперсного материала при т-ре, исключающей плавление. Хлорирование титановых шлаков, лопаритового и цирконового концентратов с получением летучих TiCl4, NbOCl3, TaCl5, ZrCl4. Для очистки от основной массы примесей применяют дистилляцию и др. Процессы, основанные на разл. Летучести соед. Целевого металла и примесей (дистилляция MoO3, TiCl4, возгонка ZrCl4, вакуумная дистилляция Mg и MgCl2 из титановой губки и др.). Различия в летучести увеличивают избират. Восстановлением, окислением или др. Приемами (напр., избират. Восстановление ZrCl4 в смеси с HfCl4 до нелетучего ZrCl3, избират.

Восстановление NbCl5 в смеси с TaCl5 до нелетучего NbCl3). Наиб. Эффективный способ разделения в-в с разной т-рой кипения - ректификация (напр., очистка TiCl4 от SiCl4, разделение TaCl5 и NbCl5 и т. Д.). // .