23. Технологические процессы в цветной металлургии.

Цветная металлургия — одна из важнейших отраслей промышленности. Технический прогресс, начиная от освоения космического пространства и кончая электротехникой, химическим оборудованием и радиоэлектроникой, тесно связан с развитием технологии производства цветных металлов.

По плотности цветные металлы подразделяют на тяжелые (4,5 г/см3) и легкие (4,5 г/см3). Тяжелые металлы — свинец, медь, олово, цинк и др., легкие — алюминий, титан, магний и др.

По температуре плавления металлы разделяются на легкоплавкие и тугоплавкие. К легкоплавким относятся металлы с температурой плавления до 1000°С (свинец, олово, цинк, алюминий и др.), остальные — к тугоплавким (вольфрам, молибден, ниобий и др.).

По степени окисления металлы подразделяются на благородные и обыкновенные. К благородным металлам относятся: золото, серебро, платина, к обыкновенным — все остальные.

Около 90% извлекаемой из руд меди получают пирометаллургическим способом. Этот традиционный способ выплавки меди состоит из следующих операций:

1) флотация — обогащение руды, так как все медные руды очень бедны медью;

2) обжиг рудного концентрата для уменьшения содержания серы и примесей в нем (образующийся при обжиге SO2 по­ступает в химическую промышленность для производства сер­ной кислоты);

3) плавка на штейн при температуре 1600 °С (штейн — расплав, состоящий из сульфидов меди около 80%);

4) передел штейна на черновую медь путем продувки воздухом в конвертере;

5) огневое рафинирование меди в отражательных печах;

6) электролитическое рафинирование меди в целях получения меди высокой степени чистоты и выделения драгоценных металлов.

Пирометаллургические процессы служат основой получения не только меди, но и свинца, никеля и других цветных металлов.

Новая технология извлечения цветных металлов из шлаков называется "карбидотермическое обогащение" шлаков. Процесс идет в электропечах. Шлаковые расплавы, содержащие оксиды металлов, восстанавливаются смесью кокса и извести до металла. В качестве побочного продукта получают силикат кальция — прекрасное сырье для производства строительных материалов.

Наиболее прогрессивными процессами, применяемыми в металлургии, являются автогенные процессы. Автогенный процесс — это процесс, протекающий без подвода внешнего тепла, источник тепла кроется в самой руде. Процесс идет с помощью экзотермических химических реакций. Автогенный процесс кардинально меняет технологию и многократно улучшает технико-экономические показатели. Особенно эффективно его использование в цветной металлургии. Такая технология является практически безотходной. В результате приме­нения этой технологии происходит сокращение капитальных и эксплуатационных затрат на 30—35%.

Одной из разновидностей автогенных процессов является плавка в жидкой ванне (ПЖВ). Применение ПЖВ для выплавки меди позволяет без использования какого-либо топлива резко повысить производительность плавки, уменьшить размеры плавильных агрегатов. Кроме того, сокращается технологический цикл, так как ПЖВ позволяет отказаться от конвертерного производства и получать черновую медь уже на первом переделе.

В природе в чистом виде алюминий не встречается, но он широко распространен в виде окисла, называемого глинозе­мом Аl₂Oз. Технология получения чистого алюминия из его руд включает две основные стадии: выделение из руд чистого глинозема и получение из глинозема металлического алюминия.

В настоящее время в промышленности применяется в основном один технологический процесс получения алюминия из глинозема, основанный на электролизе расплава окиси алюминия. Процесс электролиза осуществляют в ваннах — электролизерах, выложенных изнутри графитовыми плитами. Такая футеровка, кроме защитного действия, играет роль катода. В качестве анода используют графитовые или угольные пластины, которые подвешивают внутри ванны. При прохождении через расплав постоянного тока глинозем разлагается на ионы, и у катода (на дне ванны) собирается расплавленный металлический алюминий, который периодически выпускают в специальные ковши.