Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

жидкий чугун+ металлический лом + руда -"скрапрудный процесс".

Шлак 7 Металл

Регенератор

Воздух

Рис.3.4 Схема мартеновской печи.

Термохимическим способом восстанавливают многие металлы, например, медь. Плавку медных руд ведут в пламенных печах (рис.3.5), в которых происходит восстановление меди, но из-за высокого содержания в руде соединений железа и серы образуется " медный штейн", в котором содержится 20-50% меди, 20-40% железа и 22-25% серы.

Пламенная печь для плавки медной руды

Рис.3.5

Полученный штейн перерабатывается в черновую медь в конвертерах (рис.3.6). Продувая через жидкий штейн воздух, проводят окисление железа, которое всплывает на поверхности в виде окислов, сера выгорает с образованием огромного количества окиси серы, используемой как сырьё для производства серной кислоты.

Конвертер для получения черновой меди

Рис.3.6

В результате процесса получают черновую медь (98,5-99,5%Cu) , которую можно использовать для производства медных сплавов, но которая не пригодна для электротехнической промышленности (для производства проводов).

3.3.2 Восстановление металла электролизом

Ряд металлов, из-за их высокой химической активности, сложно восстанавливать термохимическим путем. Поэтому их восстановление проводят электролизом расплавленных соединений. В настоящее время это основной способ получения алюминия и магния.

Схема установки для получения алюминия электролизом представлена на

Угольный электрод

Глинозем

Угольная фзггеровка

-О -

Жидкий алюминий

рис.3.7

Рис.3.7

Затраты материалов и энергии при получении 1 тонны алюминия

Таблица 3.2

Составляющие

Количество

Глинозем (A12O3 ) Криолит (Na3A1F6 ) Угольные электроды Электроэнергия

2000кг 100 кг 600кг

16000 - 18500 кВт.час

Таким образом, затраты на электроэнергию являются превалирующими

и алюминиевые комбинаты целесообразно строить рядом с источниками

дешевой

электроэнергии.

3.3.3 Физическое отделение металла

Физические методы отделения металлов используются в настоящее время для получения встречающихся в самородном состоянии металлов (золото, платина). При этом используются такие процессы как промывка, растворение в ртути (амальгамирование) с последующим выпариванием ртути.

3.4 Рафинирование

Многие металлы после их получения термохимическим методом, электролизом содержат недопустимо большое количество примесей.

Так, содержание примесей в алюминии или меди выше 0,1% делает их непригодными для применения в качестве проводников тока.

Содержание серы или фосфора в стали выше 0,025% существенно ухудшает ее механические свойства как в холодном, так и горячем состоянии.

Методы рафинирования (очистки) позволяют получить чистые металлы, но естественно приводят к дополнительным затратам. Поэтому чистый металл может быть существенно дороже.

Так алюминий чистотой 99,7%, применяемый для производства

сплавов, стоит 1,5 $/кг, в то время как сверхчистый алюминий для электронной промышленности чистотой 99,9999% стоит в тысячи раз дороже.

Для очистки сталей от вредных примесей и введения в них полезных легирующих элементов применяют переплав стали под слоем специальных шлаков поглощающих вредные примеси. Плавку ведут в электродуговых (рис.3.8) или индукционных печах с контролируемой атмосферой или в вакууме.