И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 3 (1110089), страница 337
Текст из файла (страница 337)
Л, ж йрмоноггеее. ПИРОМВТгАЛЛЪ'РГЙЯ (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 †гидрамгталлург и электрометадлургин, П. сохраняет ведущее положение. В крупнейших по объему выпускаемой продукции произ-вах чугуна и стали используют только пирометаллургич. переделы. Пирометаллургнч.
способом получают осн. часгь Сп, РЬ, Х1, Т1 и др. важнейших металлов, а, кроме того, во мн. техиол. схемах пирометаллургич. процессы сочетаются с гидро- и электрометаллургическими. По целевому признаку пирометаллургич. процессы можно разделить на подготовительные, концентрирование и очистку от осн. массы примесей, получение металлов нз их соедо глубокую очистку металлов (рафинарование). Неиб. Распространенная подготовительная операция — обжиг, к-рый проводвт при т-ре вике т-р плавления сырья и продукта с целью измененвя состава, удаления вредных примесей или(и) укрупнения пылевидных материалов (агломернрующнй обжиг, или агломерация).
По назначению и характеру протехаюших процессов различают: окислит. обжиг, приводюций к получению оксидов илн сульфатов (сульфатизирующий обжиг) при взаимод. сульфидных материалов с кислородом воздуха (напри обжиг медных н 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 лля перевода Ге,О, в Ге,О4 перед электромагн. обогащением); кальцинирующий обжиг для получения оксидов мотю!лов из нх гидратов, карбонатов или др. соедо разлагающихся при высокой т-ре; обжиг с добавками твердых или жидких реагентов (напри спекание вольфрамовых концентратов с содой для получения р-римого в воде Ха иуО4, сульфатизадия концентратов и иром.
продуктов, содержащих ХЬ, Та и др. редкие металлы, с использованием НзбО ) и др. способы обжига. Концентрирование металлов достигается переводом их н осн. массы пустой породы в разные легко отделяющиеся одна от другой фазы. Важнейший способ концентрированна -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 исцользованисм восстановителя, чаще всего твердого углеродсодержащего (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), свиндовых, оловянных и др. концентратов извлекаемый металл переходит в металлич.
фазу, примеси — в шлак илн штейн, в то время как при плавке ильменитового концентрата (ГеТЮз) целевым продуктом является шлак с высоким содержанием Т1, а в металлнч. расплав переходит оси.примесь-ре. В основе окислнт. плавки (окислитель — кислород) сульфидных руд, концентратов и иром. продуктов (отражательная, шахтная и электроплавка медных и медно-никелевых концентратов н руд на штейн, конвертированиеникелевых и медно-никелевых штейнов н др.)лежит различие в сродстве металлов к кислороду и сере. При недостатке Я в штейне концентрируются Сп,Х(, Со и др. цветные металлы, а осн.
1068 часп, Ге, Са, Я, А1, Мй и др. переходвт в шлак. На этом же различии основана восстановительно-сульфидирующав плавка окисленных никелевых руд. Др. группа процессов концентрирования основана на от- делении металла в виде пара (или летучего соед.) от оси. массы исходного материала, находящегося в твердом или жидком состоянии. Осн. примеры: фьюмииг-процесс — отгон- ка РЬ, Ун, Сд, Япб и БпО при продувке жидких шлаков смесью воздуха с уголъной пылъю; зельц-процесс-отгонка Еп из смешанного с коксом днсперспого материала при т-ре, исключающей плавление; хлорнрование титановых шлаков, лопаритового н цирконового концентратов с получением летучих Т!С!4, ХЬОС!, ТаС1э, ЕгС1 . Для очистки от основйой массы примесей при- меняют дистнлляцню и др, процессы, основанные на раэл.
летучести соед. целевого металла и примесей (дистилляция МоО„Т!С!4, возгонка ЕгС!„вакуумная дистилляпия Мй и МКС1 из титановой губки и др.). Различия в летучести увеличивают избират. восстановлением, окислением или др, ((о, иемами (напрп избират, восстановление ЕгС14 в смеси с , до нелетучего дгъд, избират, восстановлейие ХЬС!, в смесй с ТаС1, до нелетучего ХЬС!,). Наиб. эффективный способ разделения в.в с разной т-рой кипения-ректифика- ция (напро очистка Т1С!4 от б)С14, разлеленне ТаП, н Ь(ЬС1э и т.д.).
Получение металлов из соед. осуществляют равд. методами. Если саед, металла имеет достаточно низкую термич, устойчивость, металл из него можно получить без применения восстановителей-термич. диссоциацией. Этим способом получают, напр., Ге, Х1, Со и др. металлы из их карбоннлав, тч' и Мо-из нх хлоридов. Металлы с неболь- шим сродством к кислороду производят окислением их сульфидов (конвертирование медного штейна на черновую медь, получение Нй при окислнт, обжиге Нйб). В остальных случаях применяют электролиз в расплаве солей (напр., произ-во Л1 из А!3О„МК из МйС13, Та из Та,О,, Ег из КзЕгГ ) или исполъзуют восстановители.
С помощью вос- становйтелей металлы чаще всего получают из оксидов н галогенидов. При произ-ве металлов из оксидов применюот СО, СН4, продукты неполного сжигания или взаимод, с водяным паром угля или прир. газа (восстановление окси- дов Ге), На (восстановление оксидов %7, Мо, Ге, Сн), углерод (получение ХЬ Ге, 9У). Самые устойчивые оконцы восстанав- ливают углеродом (карботермич, способ) в вакууме (напр., получение ХЬ и Та) или металлами (см. Металлсгнермия), имеющими наибольшее сродство к кислороду (алюминотер- мич.
способ получения ХЬ и Та, восстановление оксидов Тг и Ег кальцием или СаН, оксидов () кальцием или Мй и т.д.). Галогениды восстанавливают металлами или Н, (восста- новление Т!С!, и ЕгС14 магнием или натрием, Вер магнием, ()Г магнием или кальцием, натриетермич. восстановление Кз ВГ7 К31 !ЬГт Кд~гре и ' д')' При рафинировании металлов используют различия В нх хим, св-вах, в коэф, распределения между твердой фазой и расплавом, в летучестях металлов и примесей или нх соединений. На избират. окислении примесей (С, %, Мн, Р, Б и др.) основано получение стали нз чугуна (см.
Железа сила«ы)-при окислении кислородом воздуха или обогащен- ного им дутья (конвертерные процессы) или оксндами, содержащимися в руде или скрапе (мартеновский процесс), примеси из металлич. расплава переходят в шлак илн газы. Высокое сродство Сн к $ используют прн тонком рафиниро- вании РЬ вЂ” после добавления неболъшого кол-ва элементар- ной Б на пов-сть расплавленного РЬ всплывает твердый сулъфид Снам. В основе лнквационной очистки металлов лежит выделе- ние примесей из расплава при понижении т-ры.
Примерами могут служить очистка РЬ от Сн, Бн от Ге и др. Дистилляц. очистке подвергают металлы, имеющие достаточно высо. кую летучесп (Нй, Сд, Аз, Еп и др.). В ряде случаев дистнлляпию проводят в вакууме (Ы, КЬ, Сб н др.). При очистке от примесей, более летучих, чем основной металл, последний переплавляют в вакууме.
Этот метод 1069 ПИРОМЕТРЫ 539 применяют в металлургии йу, Мо, ХЬ, Та, Т1, Ег и др. Глубокую очиспгу металлов обеспечивают химические лграясяоргиггые реакции (р-ции переноса)-обратимые р-цин, сопровождающиеся переносом основного металла нз одной температурной зоны в другую в резулътате образования и разложения промежут. газообразных соед.
(напр., очистка Х! в виде тетракарбонила, Т! и Ег в виде тетраиодидов). Самые чистые металлы получают с помощью направленной кристадлнзации и зонной плавки — процессов, основанных на обогащении выделившихся нз расплава кристаллов примесями, повышающими т-ру плавления металла, а расплава — примесями, понижающими ее. Эти способы очистки применяют при получении монокристаллов эьг, Мо, Оа, Л1, Бп и др. Пирометаллургич. процессы осуществляют в печах разл.
типа с использованием разнообразных видов нагрева (см, Печи). В последние годы развиваются автогенные процессы, в к-рых требуемая т-ра поддерживается благодаря выделяющемуся теплу экзотермич. р-цнй, напр. обжиг сульфидных концентратов в кипящем слое, плавка во взвешенном состоянии на кислородном или горвчем воздушном дуэнье, процессы «Норвида» и «Мицубиси», плавка в жидкой ванне и др. (см. Медь). Важное направление совершенствования пирометаллургич. процессов-снижение их вредного воздействия на окружающую среду, связанное с внедрением безотходных технологий, с сокращением и обезвреживанием отходов и выбросов.
Яам . Ваню кое А. В, 3 а а дев В. Я., укоряя пнраметаллургнссскнк пронсссов, М., 1973; Севрюков И. И, Куэьмяв Б. А., Челвщев Е. В., Общая металлурпм, 3 над., М., 1978; Зол саман А. И, Металлурпм редкая металлов, М., 1980; Вавюков А. В, уткнв Н. И., Комплексяак переработка медного н ннкелевога сырья, Чслябнвск, 1988. Г. Ы Вольс«ее. ПНРОМЕТРЫ (от греч. руг — огонь и шеггео-измеряю), оптич.
приборы для измерения т-ры гл. обр. непрозрачных тел по их излучению в оптич. диапазоне спектра (длины вола й в видимой части 0,4 — 0,76, в невидимой > 0,76 мкм). Совокупность методов определения с помощью П. высоких т-р наз. ив ром етрией (см. Термомеягрия). Квазимоиохроматичеснне (оптические) П. Действие этих переносных приборов основано на сравнении яркости мопохроматич. излучения двух тел — тела, т-ру к-рого измерюот, и эталонного.
В качестве последнего обычно используют нить лампы накаливания с регулируемой яркосп,ю излучения. Наиб. распространенный прибор данной группы-П. с «исчезающей» нитъю (рнс. !). Внутри телескопич. трубки в фокусе линзы объектива находится питаемая от аккумулятора через реостат пирометрич. лампа с подковообразной нитью. Для получения монохроматич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
