Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Виды металлургии: пирометаллургия, металлотермия, гидрометаллургия, электрометаллургия. Основы методов, границы применимости методов - файл


скачать (21.9 kb.)


Виды металлургии: пирометаллургия, металлотермия, гидрометаллургия, электрометаллургия. Основы методов, границы применимости методов.

  • Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов — алюминия, магния.
    Например, олово восстанавливают из касситерита SnО2, а медь — из куприта Cu2O прокаливанием с углем (коксом):
    SnО2+ 2С = Sn + 2СО ↑;  
    Cu2O + С = 2Cu+ СО ↑
    Сульфидные руды предварительно подвергают обжигу при доступе воздуха, а затем полученный оксид восстанавливают углем:
    2ZnS  +  302  =  2ZnО  +  2SO2 ↑;  
    ZnО  +  С  =  Zn  +  СО ↑ сфалерит (цинковая обманка)
    Из карбонатных руд металлы выделяют также путем прокаливания с углем, т. к. карбонаты при нагревании разлагаются, превращаясь в оксиды, а последние восстанавливаются углем:
    FeСO3   =   FеО  +  СO2 ↑ ;   
    FеО  + С = Fе  + СО ↑ сидерит (шпатовый железняк)
    Восстановлением углем можно получить Fе, Сu, Zn, Сd, Ge, Sn, Рb и другие металлы, не образующие прочных карбидов (соединений с углеродом). В качестве восстановителя можно применять водород или активные металлы:
    1)      МоO3 + ЗН2 = Мо + ЗН2O (водородотермия)
    К достоинствам этого метода относится получение очень чистого металла.
    2)      TiO2+ 2Мg = Тi + 2МgO (магнийтермия)
    ЗМnO2 + 4Аl = ЗМn + 2Аl2O3 (алюминотермия)
    Чаще всего в металлотермии используют алюминий, теплота образования оксида которого очень велика  (2А1 + 1,5 O2 = Аl2O3 + 1676 кДж/моль). Электрохимический ряд напряжений металлов нельзя использовать для определения возможности протекания реакций  восстановления металлов из их оксидов. Приближенно установить возможность этого процесса можно на основании расчета теплового эффекта реакции (Q), зная значения теплот образования оксидов: Q= Σ Q1 — Σ Q 2 , где  Q1— теплота образования продукта, Q2 -теплота образования исходного вещества. Доменный  процесс (производство чугуна):
    C + O2 = CO2,
    CO2 + C ↔ 2CO
    3Fe2O3 + CO = 2(Fe2Fe32)O4+ CO2
    (Fe2Fe32)O4+ CO= 3FeO + CO2
    FeO + CO= Fe + CO2 (чугун содержит до 6,67% углерода в виде зерен графита и цементита Fe3C); Выплавка стали (0,2-2,06% углерода) проводится в специальных печах (конвертерных, мартеновских, электрических), отличающихся способом обогрева. Продувание воздуха, обогащенного кислородом, приводит к выгоранию из чугуна избыточного углерода, а также серы, фосфора и кремния в виде оксидов. При этом оксиды либо улавливаются в виде отходящих газов (CO2, SO2), либо связываются в легко отделяемый шлак – смесь Ca3(PO4)2 и CaSiO3. Для получения специальных сталей в печь вводят легирующие добавки других металлов.

  • Гидрометаллургия — это восстановление металлов из их солей в растворе.
    Процесс проходит в два этапа:
    1) природное соединение растворяют в подходящем реагенте для получения раствора соли этого металла;
    2) из полученного раствора данный металл вытесняют более активным или восстанавливают электролизом. Например, чтобы получить медь из руды, содержащей оксид меди СuО, ее обрабатывают разбавленной серной кислотой:
    СuО + Н2SО4 =  СuSO4 + Н2О
    Затем медь либо извлекают из раствора соли электролизом, либо вытесняют из сульфата железом:
    СuSO4. + Fе = Сu + FеSO4
    Таким образом, получают серебро, цинк, молибден, золото, уран.

  • Электрометаллургия — восстановление металлов в процессе электролиза растворов или расплавов их соединений.
    Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов. Примеры:
    а) NaCl (электролиз расплава) → 2Na + Cl2
    б) CaCl2 (электролиз расплава) → Ca + Cl↑
    в) 2Al2O3(электролиз расплава) → 2Al + 3O2↑
    г) 2Cr2(SO4) + 6H2O(электролиз) → 4Cr↓ + 3O2↑ +6H2SO4
    д) 2MnSO4 + 2H2O (электролиз) → 2Mn↓ + O2↑+2H2SO4
    е) FeCl2(электролиз раствора) → Fe↓ + Cl2↑




Скачать файл (21.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации