Пирометаллургия
Пирометаллургия - старейшая технология металлургии, связанная с протеканием высокотемпературных металлургических процессов. К видам пирометаллургических процессов относятся обжиг, плавка, рафинирование, конвертирование и дистилляция. Пирометаллургиче- ская схема получения металлов состоит из обогащения сырья с выделением концентрата, разложения концентрата, восстановления концентрата до металла. Последняя стадия базируется на углетермии, металлотермии и электролизе.
В пирометаллургии находит применение подготовительная стадия, протекающая при температурах, не превышающих температур плавления сырья. На этой стадии удаляются вредные примеси, и происходит агломерация. Важное место в процессе занимает концентрирование и очистка сырья от примесей. Для этого используется технологический прием - плавка, при которой образуются не смешиваемые слои жидкостей. Это металлический расплав, шлак (сложные оксиды), штейн (сплав сульфидов), солевые расплавы.
Металлы могут быть получены посредством термической диссоциации химических соединений [43]:
При диссоциации обычно образуются соединения промежуточной валентности, например:
где Ъь bj-, п, т, q,p- стехиометрические коэффициенты.
В качестве примера можно привести последовательные реакции:
Для извлечения и разделения металлов применяют хлорирование сульфидов или оксидов металлов:
Хлорирование оксидов протекает по схеме:
В табл. 12 представлены значения AG подобных реакций для некоторых оксидов [43]. Очевидно, что хлорирование оксидов двувалентных металлов протекает легко. Для металлов более высокой валентности AG даже при 1000°С имеет положительные значения.
Таблица 12
_Значения АС хлорирования оксидов_
Реакция |
AG, кДж/моль |
|
500°С |
1000°С |
|
РЬО + С12 ->• РЬСЬ + 1/202 |
-100,83 |
-104,60 |
CdO + С12 -> CdCl2 + 1/202 |
-88,70 |
-94,98 |
МпО + С12 МпС12 + 1/202 |
-51,46 |
-41,42 |
NiO + С12 —? NiCl2 + 1/202 |
-38,49 |
-26,78 |
ZnO + С12 -> ZnCl2 + 1/202 |
-37,23 |
-73,64 |
SnO + С12 -> SnCl2 + 1/202 |
-35,56 |
-69,45 |
FeO + С12 —? FeCl2 + 1/202 |
-31,80 |
-21,76 |
Мо02 + С12 -> МоС12 + 1/202 |
+ 16,74 |
+25,94 |
1/ЗСг203 + С12 ->• 2/ЗСгС13 + 1/202 |
+59,83 |
+77,82 |
l/2Ti02 + С12 -» l/2TiCl4 + 1/20, |
+79,50 |
+66,53 |
1/ЗА1203 +С12 ->• 2/3 А1С13 +1/202 |
- |
+39,33 |
Ag20 + С12 2AgCl - 1/20, |
-188,28 |
Хлорирование облегчается в присутствии веществ, поглощающих кислород, например:
На практике часто приходится встречаться с обжигом сульфидных концентратов:
К восстановительным процессам можно отнести: