Cimmerman (523120), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Физические методы рафинирования Основываются на различиях в физических свойствах разделяемых компонентов. Линвипгиь Метод рафинирования черновата металла, основанный на создании гомогенности расплава за счет уменьшения растворимости примесей при медленном охлаждении расплава или на разложении сплава при его;аедлеином нагреве. Используются некоторые свойства эвтектических систем с отсутствием растворимости или с малой растворимостью компонентов в твердом состоянии. Ликвационное рафинирование может осуществляться: 1.
При охлаждении. Процесс оптимальный с точки зрения теплотехники. Основной металл кристаллизуется после примесей, имеющих меньший удельный вес. При этом образуется пена или съемы. При обратном соотношении плотностей, наоборот, сливают основной расплав. Если оба продукта ликвации жидкие (например, РЬ(2п). то выпуски производят иа разных уровнях (в отстойник или желоб). 2.
При нагреве. Процесс используется, когда эвтстнка составляет основу исходного материала. Нагрев ведется ло температуры несколько выше солидуса. Исхолиый материал — черновой металл. Легкоплавкие компоненты вытапливаются и располагаются по границам зерен первичных кристаллов основного металла, которые остаются в твердом состоянии.
Происходит ликвация. Наряду с температурой для успешного рафинирования имеет значение также растворимость присутствующих компонентов. Данные о смешиваемости в жидком состоянии (9Ц приведены в табл. 170. Ликеация с образованием ингермегиллических соединений. Процесс (по Кроллу) состоит в том, что к расплаву чернового металла, загрязненного примесями, добавляется другой металл или яесколько металлов. Образуются интерметаллические соединения между примесями и присадочными металлами, которые должны быть нерастворимы в основном металле или растворимость которых должна зависеть от температуры.
При этом образуются тугоплавкне соединения постоянного состава 1АБ ЛИЦА Гга Практмчесми познан несм*шн- ааемосчь Познан смеши ааемосчь Ограннченнам смешнааемосчь Комиммамна Чаше всего Как правило Редко 14аз5 — Сц,5— Ы1а5а Никогда Незначительно Часто Редко Чаще всего Иногда Очень редко Редко Очень редко Никогда Всегда Как правило Иногда Никогда Редко Никогда Чаше всего Чаше всего Очень редко Чаще всего Редко 1А БЛИЦА ам ею ь. Сб 7д Мд РЬ Си В! 7% 545 907 660 1100 800 1740 1270 233) 1720 )ЗООО ~ 2300 445 540 %0 1030 1380 18(Ю 355 430 570 870 1130 1500 265 320 420 660 900 1ЯЮ В, го Рвс.
з.зт рнс. з.за 347 Металл/металл Сульфнд/сульфид (штейн) Арсенид/арсении (шпейза) Окисел/окнсел (шлак) Металл/сульфил (штейн) Металл/арсенид (шпейза) Металл/окисел (шлак) Сульфнд (штейн)/арсенид (шпейза) Сульфнд (штейн)/окнсел (шлак) Арсеннд (шпейза)/окисел (шлак) Галоидная соль/галондная соль Галоидная соль/окисел удаление В1 нз РЬ за счет присадок Са и 9); образуются тугоплавкие твердые растворы (ТР) различного состава с широкой областью гомогенности ТР (отделение благородных металлов от РЬ при помощи Еп); умеяьшается температура выделения за счет сдвига концентрации насыщения вследствие применения легкоплавких легнруюшях добавок.
Это эквивалент добавке новых элементов к тройной системе (очистка А! от Ре с помощью 51 и Мп илн Т( нли Сг); изменение растворимости приводит к ликвации двух жидких фаз (очистка чернового цинка от свинца). Дисгилллционное рафинирование. Улетучнвание одного или нескольких компонентов в результате изменения агрегатного состоянии (жидкость — газ). При рафинировании металлов применяется избирательная дистнлляция при максимально возможной разнице в температурах кипения.
Так как черновой (исходный) металл представляет собсй сплав, то кипение происходит ие при фиксированной температуре, а в интервале температур. 1. Диаграмма кипения. Внд диаграммы кипения определяет процесс днсгнлляцпн, например: а) двухступенчатое рафинирование (рис. 3.36) (91); б) азеотропно кнпя- щая смесь, состав которой отвечает максимуму. Трудности в разделении имеют место только вблизи азеотропиой точии А (рнс. 3.37), 2. Закон Генри (см.
3.1). Парпиальиое давление рл летучего компонента А в газавой. фазе над расплавом смеси веществ А и В пропорционально малярному содержанию Хл компонента А в расплаае р.ь= =К Ха. Ковффнциент пропорциональности (К) определяет степень летучести компонента К=в ч — нормальная летучесть; К)рл высокая летучесть; К.срл — низкая летучесть. Отделение какого-либо компонента при дистнлляции происходит тем эффективнее, чем выше его летучесть н соответственно упругость паров прн рабочей температуре.
3, Скоросп лнффузии. Так как листвлляцня — процесс, идущий нв поверхности расплава, уменьшение концентрации летучего компонента вблизи поверхности должно компенсироваться его днффузией из глубины расплава. Поэтому скорость лиффузии — определяющий параметр. Она должна быть больше илн равной скорости испарения. 4.
Вакуумная дистилляцня. Прн постоянном отводе газовой фазы создается большое различие между парцнальным давлением и упругостью насыщения летучего компонента, рафинирование ускоряется и увеличивается степень очистки, Температуры кипения металлов при пониженных давлениях (9П приведены в табл, 171. 5. Дифференциальная или простая дястнлляцня. Часто оказывается не эффективной для очистки основного металла, поэтому применяется ректификапня. 6. Ректнфикация. Характеризуется постоянным чередованием испарения низкокипящнх компонентов и конденсации частично улетучнвающнхся вместе с ними вы- сококнпящих компонентов прн орошении ,газовой фазы (принцип протнвотока) жидким черновым металлом или конденснрованнымн высококипящими компонентвмн в ректнфнкацнонных колоннах.
При этом происходит обогащение паровой фазы ииакокнпящимн компонентами и расплава высококипящими компонентами. Разновидности процесса.' ректификацня в потоке (встроенная этажерочная система колпачковых илн ситчатых тарелок); по. верхностная ректифнкация (встроенная насадка). 7. Конденсация. Необходима для получения основного металла нли примеси в жидком нли твердом состоянии.
Достигается при понижении температуры ниже точки росы (прн данных условиях): Манар,~-Межялн ЛН. Для определенна давления насыщения паров металлов используют уравнение Майера: )к Р, = (АВ) 77 — с )ку. нар' где А, В, С вЂ” константы; Т вЂ” температура, 'С. Правление. Заключается в продувании инертного нли других не реагирующих с данной системой газов через расплав. При выделении газов расплав «закипает», при этом удалнются растворенные в металле газы («дразнение на плотность»]. Основа процесса — закон Снвертса (см.
3.6). Особый внд процесса — «дразнение иа ковкость», происходит восстановление окислив (рафинирование меди). Избирательное хлорирование Рафинирование хлорированием основывается на различин сродства разделяемых компонентов к хлору: МеХ + С1;»Ме+ Х С1„ МеХ+ Ме С1 -»2Мз+ Х С1». ХС!з обРазУетсЯ в виде твейдой, жидкой или газовой фазы. Хлорирование может идти с выделением больших количеств тепла иногда даже требуется охлаждение. Химическое осаждение. Рафинирование при добавлении растворов соответствующих' кислот. Прн различных способах разделения используют. Н,50«; Н(«О»., царскую водку; переработку (регенерацию) вторичного сырья. 3.4.3.3.
Электролитическое рафинирование Рафинирование металлов прн электролизе с растворяющимся анодом. Растворение основного металла с поверхности анода н выделение его на катоде. Обогащение неблагородными металламн электролита и благороднымн анодиого шлама. Процесс протекает в системе: растворимый анод в электролит †кат (катод— лиепа основного металла высокой чистоты). Напряжение разложении в этом случае равно нулю.
Для ведения электролитического рафинирования требуется лишь небольшое наприжение на шинах. 3.4.3.2. Химические методы Рафинирования Представляют собой избирательное окисление, основываются на различиях в химическом сродстве к О, 5, С1. Избирательное окисление.
Основывается на различном сродстве к кислороду основного металла н растворенных в кем примесей: МеХ+ 0,50,-»Ме+ ХО. Отсюда следует: возможны яотерн основного металла из-за совместного окисления; необходимость удаления окислов (в шлак илн газовую фазу); преимущество имеют металлы, которые . способны растворять собственные окислы, являющиеся косвенным окнслителем (переносчик кислорода).
Избирательное сульфидирозание. Рафинирование сулыриднрованнем основывается на различии сродства разделяемых кампо. нентов к сере: МеХ + 5-»Ме + Х 5. Кроме 5, можно использовать сульфнды: МеХ + Ме 5-»2Ме+ Х 5. При этом возможно прямое повученне металлов из Ме5-фазы. В отличие от ликвацнонного рафинирования избирательное сульфнднроваиие происходит прн постоянной температуре. 3.4.4. Гидрометаллургия (см.
4.0) 3.4.4.1. Подютовка сырья Перевод ценных компонентов в растворимую форму. Взаимодействие между твердым сырьем и жидким реагентом (гетерогенная система). Сырье должно иметь большую удельную поверхность (высокая степень измельчения). Степень перевода в форму, удобную для растворения, зависит от степени измельчения (отношение массы свободных частиц определенной крупности к общей массе), которая прн флотацин должна составлять -75 % (для обеспечения соответствукхцей поверхности частиц), Основные подготовительные процессы гидромегпллургии. Различные виды обжига (ЗА.2): окислнтельный; сульфатнзирующий; хлорнрующий; восстановительный.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
