Pirometalurgie - metode de prelucrare a minereului pe bază de substanțe chimice. Minereuri și metode de prelucrare a acestora Ce vom face cu materialul rezultat?
Materiile prime în producția de metale sunt minereurile metalice. Cu excepția unui număr mic (platină, aur, argint), metalele se găsesc în natură sub formă de compuși chimici care fac parte din minereurile metalice. Minereu metalic este o rocă care conține unul sau mai multe metale în astfel de compuși, cantități și concentrații la care extracția lor este posibilă și recomandabilă.
După calitatea și cantitatea metalului minereurile sunt împărțite în industriale și neindustriale. Minereurile industriale includ acele minereuri în care conținutul de metal depășește minimul său profitabil, adică. acel conținut minim de metal de bază, care determină posibilitatea și fezabilitatea prelucrării metalurgice a unui anumit minereu.
Pe baza numărului de metale conținute în minereu Ele sunt împărțite în monometalice (simple) și polimetalice (complexe). Majoritatea minereurilor de metale neferoase, care conțin până la 10-15 metale diferite, sunt considerate polimetalice.
După forma metalului minereurile se împart în: native, care conțin metale în stare liberă (minereu care conține aur); oxidat, în care metalele sunt prezente sub formă de diverși compuși ai oxigenului; sulfură, halogenură.
Fezabilitatea procesării unei anumite roci depinde de o serie de condiții, dar procentul de metal din minereu este decisiv. Pentru a obține metal din minereu, este necesară îndepărtarea rocii sterile și, prin descompunerea mineralului, separarea metalului de elementele asociate chimic cu acesta. Aceste procese de prelucrare a minereului se numesc procese metalurgice. Pregătirea minereului constă dintr-un număr de operații mecanice și fizico-chimice, al căror conținut depinde de compoziția minereului și de forma compusului chimic al metalului din acesta. Aceste operațiuni includ zdrobirea sau îngroșarea, clasificarea și valorificarea minereului și transformarea compusului care conține metal într-o formă adecvată pentru recuperare.
Pentru a accelera reacțiile chimice necesare, procesele metalurgice sunt efectuate folosind temperaturi ridicate și sunt numite pirometalurgice, sau prelucrarea minereului se realizează cu soluții apoase de reactivi; se numesc astfel de procese hidrometalurgică. Tipurile tipice de procese pirometalurgice sunt prăjirea, topirea și distilarea, iar procesele hidrometalurgice sunt levigarea și precipitarea din soluții.
Recuperarea metalelor prin metode pirometalurgice se realizează în principal cu ajutorul cocsului și monoxidului de carbon, obținute direct în cuptor în timpul arderii incomplete a carbonului. Impuritățile sunt separate de metalul de bază prin îndepărtarea lor sub formă de oxizi și săruri, în principal sub formă de silicați cu punct de topire scăzut.
Metalele feroase - fontă și oțel de diferite grade - sunt produse prin metode pirometalurgice. În producția de metale neferoase, se folosesc de obicei combinații de procese piro- și hidrometalurgice.
În general, procesul metalurgic cuprinde trei etape succesive:
– prepararea minereului – transformarea acestuia într-o stare care să asigure extragerea metalelor din minereu;
– reducerea compusului chimic în care metalul este conținut în minereu la metal liber; În principal, oxizii sunt supuși reducerii și mai rar halogenuri, astfel încât toți ceilalți compuși trebuie transformați în ei;
– prelucrarea secundară a metalului rezultat.
Schema generală pentru producția de metale din minereuri:
In prelucrare
ore MeO n Me Me constr.
G2;NG MeG n V
1 – prepararea minereului, 11 – reducerea, 111 – prelucrare secundară, B – agent reducător,
[O] – oxidare, T – tratament termic.
Bazele fizico-chimice pentru recuperarea metalelor din minereuri:
1) recuperare hidrometalurgică (chimică)
CuSO4 + Zn = Cu + ZnSO4
2) reducerea pirometalurgică (chimică)
FeO + CO = Fe + CO 2
3) reducerea electrohidrometalurgică (curent electric)
СuSO 4 +2е = Сu + SO 4 –2
4) reducerea electropirometalurgică (curent electric)
Al2O3+6e =2Al +3O-3
Să luăm în considerare reducerea minereurilor cu diverși agenți reducători.
1) Restaurarea H2
Blana x O y + yH 2 = xMe + yH 2 O
2) Reducerea prin carbon
Blana x O y + yC = xMe + yCO
3) Recuperarea CO (2)
Blana x O y + yCO = xMe + yCO 2
4) Reducerea cu metale
Me x O y + 2y Al = xMe + y Al 2 O 3
Clasificarea metalelor feroase după compoziția chimică:
Continut redus de carbon
Carbon mediu carbon
(Fe + C) C = 0,25-0,6%
ridicat de carbon
2,14% C crom
Nichel
vanadiu aliat
(Fe + C + Me) care conțin mai multe
Aliere
metale
feroaliaje fier-carbon
aliaje dizolvate
Fontă cenușie
>2,14% De la 2,5-4,0%
Modificat
Sfârșitul lucrării -
Acest subiect aparține secțiunii:
Tehnologia chimică
Instituția de învățământ de stat federală.. Învățământ profesional superior.. Universitatea de stat din Novgorod numită după Iaroslav cel Înțelept..
Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:
Ce vom face cu materialul primit:
Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:
Tweet |
Toate subiectele din această secțiune:
11. 2 Principiile de bază ale proceselor omogene 12.1 Caracteristicile proceselor eterogene 12 Procesele eterogene 12.1 Caracteristicile proceselor eterogene
Mediu inconjurator
Sursa primară de satisfacere a nevoilor materiale și spirituale ale omului este natura. De asemenea, reprezintă habitatul său – mediul. În mediu există naturale
Activitatea de producție umană și resursele planetei
Condiția existenței și dezvoltării umanității este producția materială, adică. atitudinea socială și practică a omului față de natură. Scară diversă și gigantică a producției industriale
Biosfera și evoluția ei
Mediul este un sistem complex cu mai multe componente, ale cărui componente sunt interconectate prin numeroase conexiuni. Mediul este format dintr-un număr de subsisteme, fiecare dintre ele
Industria chimica
În funcție de scopul produselor produse, industria este împărțită în sectoare, dintre care unul este industria chimică. Ponderea industriilor chimice și petrochimice în producția totală
Știința chimică și fabricație
3.1 Tehnologia chimică - baza științifică a producției chimice Producția chimică modernă este o producție la scară largă, automatizată, baza
Caracteristicile tehnologiei chimice ca știință
Tehnologia chimică diferă de chimia teoretică nu numai prin necesitatea de a ține cont de cerințele economice pentru producția pe care o studiază. Între sarcini, scopuri și conținut teoretic
Relația dintre tehnologia chimică și alte științe
Tehnologia chimică folosește materiale dintr-o serie de științe:
Materii prime chimice
Materiile prime sunt unul dintre elementele principale ale procesului tehnologic, care determină în mare măsură eficiența procesului și alegerea tehnologiei. Materiile prime sunt materiale naturale
Resurse și utilizarea rațională a materiilor prime
Ponderea materiilor prime în costul produselor chimice ajunge la 70%. Prin urmare, problema resurselor și a utilizării raționale a materiilor prime în timpul prelucrării și extragerii acestora este foarte relevantă. În industria chimică
Pregătirea materiilor prime chimice pentru prelucrare
Materiile prime destinate procesării în produse finite trebuie să îndeplinească anumite cerințe. Acest lucru se realizează printr-un set de operațiuni care alcătuiesc procesul de pregătire a materiilor prime pentru prelucrare.
Inlocuirea materiilor prime alimentare cu minerale nealimentare si vegetale
Progresele în chimia organică fac posibilă producerea unui număr de substanțe organice valoroase dintr-o varietate de materii prime. De exemplu, alcoolul etilic, utilizat în cantități mari în producția de materiale sintetice
Utilizarea apei, proprietățile apei
Industria chimică este unul dintre cei mai mari consumatori de apă. Apa este folosită în aproape toate industriile chimice pentru o varietate de scopuri. Consumul de apă la instalațiile chimice individuale
Tratarea apei industriale
Efectele nocive ale impurităților conținute în apa industrială depind de natura lor chimică, de concentrație, de starea dispersată, precum și de tehnologia de producere specifică a apei. Soare
Utilizarea energiei în industria chimică
În industria chimică au loc diverse procese care sunt asociate fie cu eliberarea, fie cu consumul, fie cu transformările reciproce ale energiei. Energia este cheltuită nu numai pe produse chimice
Principalele surse de energie consumate de industria chimică sunt combustibilii fosili și produsele acestora, energia apei, biomasa și combustibilul nuclear. Departamentul de valoare energetică
Indicatori tehnico-economici ai producției chimice
Pentru industria chimică, ca ramură a producției de materiale pe scară largă, contează nu numai tehnologia, ci și aspectul economic strâns legat de aceasta, asupra căruia
Structura economică a industriei chimice
Indicatori precum costurile de capital, costurile de producție și productivitatea muncii sunt, de asemenea, importanți pentru evaluarea eficienței economice. Acești indicatori depind de structura economiei
Bilanțele materiale și energetice ale producției chimice
Datele inițiale pentru toate calculele cantitative efectuate la organizarea unei noi producții sau la evaluarea eficienței uneia existente se bazează pe bilanțele materiale și energetice. Aceste
Conceptul de proces tehnologic chimic
În procesul de producție chimică, substanțele inițiale (materiile prime) sunt procesate în produsul țintă. Pentru a face acest lucru, este necesar să se efectueze o serie de operațiuni, inclusiv pregătirea materiilor prime pentru transferul lor în reacție.
Proces chimic
Procesele chimice se desfășoară într-un reactor chimic, care reprezintă aparatul principal al procesului de producție. Eficiența reactorului chimic depinde de proiectarea reactorului chimic și de modul de funcționare al acestuia.
Viteza de reacție chimică
Viteza reacției chimice care are loc în reactor este descrisă de ecuația generală: V = K* L *DC L-parametru care caracterizează starea sistemului de reacție; K-const
Viteza totală a procesului chimic
Deoarece pentru sistemele eterogene procesele din zonele reactoare 1, 3 și 2 se supun unor legi diferite, ele decurg cu viteze diferite. Viteza totală a procesului chimic din reactor este determinată de
Calcule termodinamice ale proceselor tehnologice chimice
La proiectarea proceselor tehnologice, calculele termodinamice ale reacțiilor chimice sunt foarte importante. Ele ne permit să tragem o concluzie despre posibilitatea fundamentală a acestei transformări chimice,
Echilibrul în sistem
Randamentul produsului țintă al unui proces chimic într-un reactor este determinat de gradul în care sistemul de reacție se apropie de o stare de echilibru stabil. Echilibrul stabil îndeplinește următoarele condiții:
Calculul echilibrului din date termodinamice
Calculul constantei de echilibru și modificarea energiei Gibbs face posibilă determinarea compoziției de echilibru a amestecului de reacție, precum și a cantității maxime posibile de produs. Calculul se bazează pe cons
Analiza termodinamică
Cunoașterea legilor termodinamicii este necesară pentru ca un inginer nu numai să efectueze calcule termodinamice, ci și să evalueze eficiența energetică a proceselor tehnologice chimice. Valoarea analizei
Producția chimică ca sistem
Procesele de producție din industria chimică pot diferi semnificativ în ceea ce privește tipurile de materii prime și produse, condițiile de implementare a acestora, puterea echipamentelor etc. Cu toate acestea, cu toată diversitatea specificului
Simulare prin sistem de inginerie chimică
Problema unei tranziții pe scară largă de la experimentul de laborator la producția industrială la proiectarea acesteia din urmă este rezolvată prin metoda modelării. Modelarea este o metodă de cercetare
Selectarea fluxului de proces
Organizarea oricărui proces chimic cuprinde următoarele etape: – elaborarea diagramelor de proces chimic, de principiu și tehnologic; – selectarea parametrilor și setărilor tehnologice optime
Selectarea parametrilor de proces
Parametrii instalației de prelucrare chimică sunt selectați astfel încât să asigure cea mai mare eficiență economică nu a funcționării sale individuale, ci a întregii producții în ansamblu. Deci, de exemplu, pentru producția considerată mai sus
Managementul producției chimice
Complexitatea producției chimice ca sistem multifactorial și pe mai multe niveluri duce la necesitatea utilizării unei varietăți de sisteme de control pentru procesele individuale de producție,
Procese hidromecanice
Procesele hidromecanice sunt procese care au loc în sisteme eterogene, cel puțin în două faze și respectă legile hidrodinamicii. Astfel de sisteme constau dintr-o fază dispersată,
Procese termice
Procesele termice sunt procese a căror rată de apariție este determinată de rata de furnizare sau de eliminare a căldurii. Cel puțin două medii cu temperaturi diferite iau parte la procesele termice și
Procese de transfer în masă
Procesele de transfer de masă sunt procese a căror viteză este determinată de viteza de transfer a materiei de la o fază la alta în direcția atingerii echilibrului (rata de transfer de masă). În procesul de massoo
Principii de proiectare a reactoarelor chimice
Etapa principală a procesului tehnologic chimic, care îi determină scopul și locul în producția chimică, este implementată în aparatul principal al schemei tehnologice chimice, în care are loc procesul chimic.
Proiectări de reactoare chimice
Din punct de vedere structural, reactoarele chimice pot avea forme și structuri diferite, deoarece efectuează o varietate de procese chimice și fizice care apar în condiții dificile de transfer de masă și căldură
Construcția dispozitivelor de contact
Reactoarele chimice pentru efectuarea proceselor catalitice eterogene se numesc dispozitive de contact. În funcție de starea catalizatorului și de modul de mișcare a acestuia în aparat, acestea sunt împărțite în:
Caracteristicile proceselor omogene
Procese omogene, de ex. procesele care au loc într-un mediu omogen (amestecuri lichide sau gazoase care nu au interfețe care separă părți ale sistemului unele de altele) sunt relativ rar întâlnite
Procese omogene în faza gazoasă
Procesele omogene în faza gazoasă sunt utilizate pe scară largă în tehnologia substanțelor organice. Pentru a efectua aceste procese, materia organică este evaporată, iar apoi vaporii ei sunt procesați de către unul sau altul.
Procese omogene în fază lichidă
Dintre numărul mare de procese care au loc în faza lichidă, procesele de neutralizare a alcaline în tehnologia sărurilor minerale fără formarea de sare solidă pot fi clasificate ca omogene. De exemplu, obținerea de sulfat
Principii de bază ale proceselor omogene
Procesele omogene, de regulă, au loc în regiunea cinetică, adică. viteza totală a procesului este determinată de viteza reacției chimice, prin urmare sunt aplicabile și legile stabilite pentru reacții
Caracteristicile proceselor eterogene
Procesele chimice eterogene se bazează pe reacții între reactivi în diferite faze. Reacțiile chimice sunt una dintre etapele unui proces eterogen și apar după mișcare
Procese în sistemul gaz-lichid (G-L)
Procesele bazate pe interacțiunea dintre reactivi gazoși și lichizi sunt utilizate pe scară largă în industria chimică. Astfel de procese includ absorbția și desorbția gazelor, evaporarea lichidelor
Procese în sisteme bifazate solide, lichide bifazate și multifazice
Procesele care implică numai faze solide (S-T) includ de obicei sinterizarea materialelor solide în timpul arderii. Sinterizarea este procesul de producere a pieselor dure și poroase din pulberi fine.
Procese și aparate la temperatură înaltă
O creștere a temperaturii afectează echilibrul și viteza proceselor chimico-tehnologice care au loc atât în regiunea cinetică, cât și în cea de difuzie. Prin urmare, controlul temperaturii este
Esența și tipurile de cataliză
Cataliza este o modificare a vitezei reacțiilor chimice sau a excitației lor ca urmare a influenței substanțelor catalizatoare, care, în timp ce participă la proces, rămân chimic nechimice la sfârșitul procesului.
Proprietățile catalizatorilor solizi și producerea lor
Catalizatorii solizi industriali sunt un amestec complex numit masă de contact. În masa de contact, unele substanțe sunt catalizatorul real, în timp ce altele servesc ca activatori.
Proiectarea hardware a proceselor catalitice
Aparatele de cataliză omogene nu au nicio trăsătură caracteristică efectuarea reacțiilor catalitice într-un mediu omogen este tehnic ușor de implementat și nu necesită aparate speciale.
Cea mai importantă producție chimică
În ziua de azi Sunt cunoscute peste 50.000 de substanțe anorganice individuale și aproximativ trei milioane de substanțe organice. Doar o mică parte din substanțele descoperite este obținută în condiții industriale. De fapt
Aplicație
Activitatea ridicată a acidului sulfuric, combinată cu costul relativ scăzut de producție, a predeterminat la scară largă și varietatea extremă a utilizării acestuia. Dintre minerale
Proprietățile tehnologice ale acidului sulfuric
Acid sulfuric anhidru (monohidrat) H2SO4 este un lichid uleios greu care se amestecă cu apa în toate proporțiile, eliberând o cantitate mare
Metode de obținere
În secolul al XIII-lea, acidul sulfuric a fost produs prin descompunerea termică a sulfatului de fier FeSO4, motiv pentru care și acum una dintre varietățile de acid sulfuric se numește ulei de vitriol, deși acidul sulfuric a fost mult timp.
Materii prime pentru producerea acidului sulfuric
Materia primă în producerea acidului sulfuric poate fi sulful elementar și diverși compuși care conțin sulf, din care se poate obține sulf sau oxidul de sulf însuși. Depozitele naturale
Metoda de contact pentru producerea acidului sulfuric
Metoda de contact produce cantități mari de acid sulfuric, inclusiv oleum. Metoda de contact include trei etape: 1) purificarea gazului de impurități nocive pentru catalizator; 2) contact
Producerea acidului sulfuric din sulf
Arderea sulfului este mult mai simplă și mai ușoară decât arderea piritelor. Procesul tehnologic de producere a acidului sulfuric din sulf elementar diferă de procesul de producție
Tehnologia cu azot fix
Azotul gazos este una dintre cele mai persistente substanțe chimice. Energia de legare într-o moleculă de azot este de 945 kJ/mol; are una dintre cele mai mari entropii pe a
Baza de materie primă din industria azotului
Materiile prime pentru obținerea produselor în industria azotului sunt aerul atmosferic și diverse tipuri de combustibil. Unul dintre componentele aerului este azotul, care este utilizat în procesele semi-chimice.
Obținerea gazelor de proces
Gaz de sinteză din combustibil solid. Prima dintre principalele surse de materii prime pentru producerea gazului de sinteză a fost combustibilul solid, care a fost prelucrat în generatoare de apă gazoasă după următoarele metode:
Sinteza amoniacului
Să luăm în considerare o schemă tehnologică elementară a producției moderne de amoniac la presiune medie cu o productivitate de 1360 tone/zi. Modul său de funcționare este caracterizat de următorii parametri: temperatura
Procese tipice tehnologice de sare
Majoritatea UM reprezintă diferite săruri minerale sau solide cu proprietăți asemănătoare sărurilor. Schemele tehnologice pentru producerea UM sunt foarte diverse, dar, în cele mai multe cazuri, depozitul
Descompunerea materiilor prime fosfatice și producerea de îngrășăminte fosfatice
Fosfații naturali (apatite, fosforite) sunt utilizați în principal pentru producerea de îngrășăminte minerale. Calitatea compușilor de fosfor obținuți este evaluată prin conținutul lor de P2O5
Producția de acid fosforic
Metoda de extracție pentru producerea acidului fosforic se bazează pe reacția de descompunere a fosfaților naturali cu acidul sulfuric. Procesul constă din două etape: descompunerea fosfaților și filtrarea produsului.
Producerea de superfosfat simplu
Esența producerii superfosfatului simplu este transformarea fluorapatitei naturale, insolubile în apă și soluții din sol, în compuși solubili, în principal fosfat monocalcic.
Producerea de superfosfat dublu
Superfosfatul dublu este un îngrășământ cu fosfor concentrat obținut prin descompunerea fosfaților naturali cu acid fosforic. Conține 42-50% P2O5 digerabil, inclusiv în
Descompunerea acidului azotic a fosfaților
Obținerea îngrășămintelor complexe. O direcție progresivă în prelucrarea materiilor prime fosfatice este utilizarea metodei de descompunere a acidului azotic a apatitelor și fosforitelor. Această metodă apelează
Producția de îngrășăminte cu azot
Cel mai important tip de îngrășăminte minerale sunt îngrășămintele cu azot: nitrat de amoniu, uree, sulfat de amoniu, soluții apoase de amoniac etc. Azotul joacă un rol extrem de important în viață.
Producția de azotat de amoniu
Azotat de amoniu sau azotat de amoniu, NH4NO3 este o substanță cristalină albă care conține 35% azot sub formă de amoniu și nitrat, ambele forme de azot sunt ușor absorbite
Producția de uree
Ureea (ureea) ocupă locul al doilea în rândul îngrășămintelor cu azot în ceea ce privește volumul de producție, după nitratul de amoniu. Creșterea producției de uree se datorează gamei sale largi de aplicații în agricultură.
Producția de sulfat de amoniu
Sulfatul de amoniu (NН4)2SO4 este o substanță cristalină incoloră, conține 21,21% azot, când este încălzit la 5130C se descompune complet în
Producția de nitrat de calciu
Proprietăți Azotatul de calciu (calcar sau azotat de calciu) formează mai mulți hidrați cristalini. Sarea anhidră se topește la o temperatură de 5610C, dar deja la 5000
Producția de îngrășăminte cu azot lichid
Alături de îngrășămintele solide se mai folosesc și îngrășămintele cu azot lichid, care sunt soluții de azotat de amoniu, uree, azotat de calciu și amestecurile acestora în amoniac lichid sau în concentrat.
caracteristici generale
Peste 90% din sărurile de potasiu extrase din intestinele pământului și produse prin metode industriale sunt folosite ca îngrășăminte. Îngrășămintele minerale cu potasiu sunt naturale sau sintetice
Obținerea clorurii de potasiu
Metoda de producție prin flotație Metoda de flotație pentru separarea clorurii de potasiu de silvinită se bazează pe separarea prin flotație-gravitație a mineralelor solubile în apă ale minereului de potasiu într-un mediu
Procese tipice de tehnologie a materialelor silicate
În producția de materiale silicate se folosesc procese tehnologice standard, ceea ce se datorează asemănării principiilor fizice și chimice ale producției lor. În forma cea mai generală, producerea oricărui silicat
Producția de cal aerian
Varul de aer sau de construcție este un liant fără silicați pe bază de oxid și hidroxid de calciu. Există trei tipuri de var aerian: - var fierbinte (var nestins
Procesul de producere a sticlei
Materiile prime pentru producția de sticlă sunt o varietate de materiale naturale și sintetice. După rolul lor în formarea sticlei, acestea sunt împărțite în cinci grupe: 1. Formatori de sticlă care creează baza
Producția de refractare
Materialele refractare (refractare) sunt materiale nemetalice caracterizate prin rezistență crescută la foc, adică. capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate fără a se topi
Electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu
Electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu produce clor, hidrogen și sodă caustică (sodă caustică). Clorul la presiunea atmosferică și la temperatură normală este un gaz galben-verde cu
Electroliza soluției de clorură de sodiu în băi cu catod de oțel și anod de grafit
Electroliza unei soluții de clorură de sodiu în băi cu catod de oțel și anod de grafit face posibilă obținerea de sodă caustică, clor și hidrogen într-un singur aparat (electrolizor). La trecerea constantă
Electroliza soluțiilor de clorură de sodiu în băi cu catod de mercur și anod de grafit face posibilă obținerea unor produse mai concentrate decât în băile cu diafragmă. Când săriți
Producerea acidului clorhidric
Acidul clorhidric este o soluție de acid clorhidric în apă. Clorura de hidrogen este un gaz incolor cu un punct de topire de –114,20C și un punct de fierbere de –85
Electroliza topiturii. Producția de aluminiu
În timpul electrolizei soluțiilor apoase se pot obține numai substanțe al căror potențial de eliberare la catod este mai pozitiv decât potențialul de eliberare a hidrogenului. În special, un astfel de electronegativ
Producția de alumină
Esența producției de alumină este separarea hidroxidului de aluminiu de alte minerale. Acest lucru se realizează prin utilizarea unui număr de tehnici tehnologice complexe: transformarea aluminei într-o soluție solubilă
Producția de aluminiu
Aluminiul este produs din alumină dizolvată în criolit Na3AlF6. Criolitul, ca solvent de alumină, este convenabil deoarece dizolvă Al destul de bine
Metalurgie
Metalurgia este știința metodelor de obținere a metalelor din minereuri și alte materii prime și ramura industriei care produce metale. Producția metalurgică a apărut în vremuri străvechi. Încă o dată în zori
Producția de fier
Materiile prime pentru producția de fontă sunt minereurile de fier, împărțite în patru grupe: Minereuri de oxid de fier magnetic sau minereuri de fier magnetice, conțin 50-70% fier și constau în principal
Producția de cupru
Cuprul este un metal utilizat pe scară largă în tehnologie. În forma sa pură, cuprul are o culoare roz deschis. Punctul său de topire este 10830C, punctul său de fierbere este 23000C, este
Prelucrarea combustibilului chimic
Combustibilul se referă la substanțele organice combustibile naturale sau produse artificial, care reprezintă o sursă de energie termică și materii prime pentru industria chimică. După natură la sută
Cocsificarea cărbunelui
Cocsificarea este o metodă de procesare a combustibililor, în principal a cărbunelui, care presupune încălzirea acestora fără acces la aer la 900-10500C. În acest caz, combustibilul se descompune odată cu formarea de
Producerea și prelucrarea combustibililor gazoși
Combustibilul gazos este un combustibil care se află în stare gazoasă la temperatura și presiunea de funcționare. După origine, combustibilii gazoși sunt împărțiți în naturali și sintetici
Sinteză organică de bază
Sinteza organică de bază (BOS) este un ansamblu de producții de substanțe organice cu structură relativ simplă, produse în cantități foarte mari și utilizate ca
Materii prime și procese de protecție a mediului
Producția de produse pentru protecția mediului se bazează pe materii prime organice fosile: petrol, gaze naturale, cărbune și șist. Ca urmare a diferitelor pre-chimice si fizico-chimice
Sinteze pe bază de monoxid de carbon și hidrogen
Sinteza organică pe bază de monoxid de carbon și hidrogen a primit o dezvoltare industrială pe scară largă. Sinteza catalitică a hidrocarburilor din CO și H2 a fost efectuată pentru prima dată de Sabatier, sintetiz
Sinteza alcoolului metilic
Multă vreme, alcoolul metilic (metanol) a fost obținut din apa de gudron eliberată în timpul distilării uscate a lemnului. Randamentul alcoolic depinde de tipul de lemn și variază de la 3
Producția de etanol
Etanolul este un lichid mobil incolor cu miros caracteristic, punct de fierbere 78,40C, punct de topire –115,150C, densitate 0,794 t/m3. Se amestecă etanolul
Producția de formaldehidă
Formaldehida (metanal, aldehidă formică) este un gaz incolor, cu miros înțepător iritant, cu un punct de fierbere de 19,20C, un punct de topire de –1180C și o densitate (în lichid
Prepararea rășinilor uree-formaldehidice
Reprezentanții tipici ai rășinilor artificiale sunt rășinile uree-formaldehidă, care se formează ca urmare a reacției de policondensare care are loc în timpul interacțiunii moleculelor și formelor de uree.
Producția de acetaldehidă
Acetaldehidă (etanal, oțet
Producția de acid acetic și anhidridă
Acidul acetic (acidul etanoic) este un lichid incolor cu miros înțepător, cu un punct de fierbere de 118,10C, un punct de topire de 16,750C și o densitate.
Monomeri de polimerizare
Monomerii sunt compuși cu molecul scăzut, de natură predominant organică, ale căror molecule sunt capabile să reacționeze între ele sau cu molecule ale altor compuși pentru a forma
Producerea dispersiei de acetat de polivinil
În URSS, producția industrială de PVAD a fost realizată pentru prima dată în 1965. Principala metodă de obținere a PVAD în URSS a fost în cascadă continuă, totuși, existau producții în care periodic
Compuși cu greutate moleculară mare
Compușii organici naturali și sintetici cu molecular înalt au o mare importanță în economia națională: celuloză, fibre chimice, cauciucuri, materiale plastice, cauciuc, lacuri, adezivi etc. Cum p
Producția de celuloză
Celuloza este unul dintre principalele tipuri de materiale polimerice. Peste 80% din lemnul folosit pentru prelucrarea chimică este folosit pentru a produce celuloză și celuloză. Celuloza, uneori
Producator de fibre chimice
Fibrele sunt corpuri a căror lungime este de multe ori mai mare decât dimensiunile lor foarte mici în secțiune transversală, măsurate de obicei în microni. Materiale fibroase, de ex. substanţe formate din fibre şi
Productie de materiale plastice
Materialele plastice includ un grup larg de materiale, a căror componentă principală sunt DIU naturale sau sintetice, capabile să devină plastice la temperaturi și presiuni ridicate.
Obținerea cauciucului și a cauciucului
Cauciucurile includ DIU elastic, care sunt capabile să fie deformate semnificativ sub influența forțelor externe și să revină rapid la starea inițială după ce sarcina este îndepărtată. Proprietăți elastice
Metodele de obținere a metalelor sunt de obicei împărțite în trei tipuri:
- pirometalurgice (reducere la temperaturi ridicate);
- hidrometalurgice (reducere din săruri în soluții);
- electrometalurgice (electroliza soluției sau topiturii).
Obținut pirometalurgic(metode de extragere a metalelor din minereuri la temperaturi ridicate. Minereurile și oxizii de oxizi sunt reduse cu cărbune, monoxid de carbon (II), metale mai active (aluminiu, magneziu)): fontă, oțel, cupru, plumb, nichel, crom și alte metale.
FeO + C –> Fe + CO
Fe2O3 + 2Al –> 2Fe + Al2O3
Obținut hidrometalurgic(metode de obţinere a metalelor pe baza reacţiilor chimice care apar în soluţii ) : aur, zinc, nichel și alte metale.
CuSO4 + Fe –> FeSO4 + Cu
Obținut electrometalurgic(separarea metalelor de sărurile și oxizii lor sub influența curentului electric ) : metale alcaline și alcalino-pământoase, aluminiu, magneziu și alte metale.
La dezvoltarea tehnologiei de producere a substanțelor chimice se iau în considerare și legile termodinamicii, cineticii, inginerii termice, analizelor fizice și chimice etc. Dacă reacția este reversibilă, aplicați Principiul lui Le Chatelier:
Dacă un sistem în echilibru este influențat din exterior, atunci echilibrul din sistem se va deplasa către reacția (directă sau inversă) care duce la compensarea parțială a acestei influențe.
Metodele chimice sunt, de asemenea, utilizate în purificarea emisiilor și a apelor uzate din industriile chimice.
Metode generale de obţinere a metalelor
1. Reducerea metalelor din oxizi cu cărbune sau monoxid de carbon
Me x O y + C = CO 2 + Me,
Me x O y + C = CO + Me,
Me x O y + CO = CO 2 + Me
De exemplu,
ZnO y + C t = CO + Zn
Fe 3 O 4 + 4CO t = 4CO 2 + 3Fe
MgO + C t= Mg + CO
2. Prăjirea sulfurilor urmată de reducere (dacă metalul se află în minereu sub formă de sare sau bază, atunci acestea din urmă sunt mai întâi transformate în oxid)
1 etapă– Me x S y +O 2 =Me x O y +SO 2
2 etapă- Me x O y + C = CO 2 + MesauMe x O y + CO = CO 2 + Me
De exemplu,
2 ZnS + 3 O 2 t= 2 ZnO + 2 ASA DE 2
MgC03t = MgO + CO2
3 Aluminotermie (în cazurile în care este imposibil să se reducă cu cărbune sau monoxid de carbon din cauza formării de carburi sau hidruri)
Me x O y + Al = Al 2 O 3 + Me
De exemplu,
4SrO + 2Al t = Sr(AlO 2) 2 + 3Sr
3MnO 2 + 4Al t = 3Mn + 2Al 2 O 3
2 Al + 3 BaO t= 3 Ba + Al 2 O 3 (obține bariu de înaltă puritate)
4. Hidrotermia - pentru producerea metalelor de înaltă puritate
Me x O y + H 2 = H 2 O + Me
De exemplu,
WO3 + 3H2t = W + 3H2O
MoO3 + 3H2t = Mo + 3H2O
5. Reducerea metalelor prin curent electric (electroliza)
A) Metale alcaline și alcalino-pământoase obţinute în industrie prin electroliză săruri topite (cloruri):
2 NaCl – topit, electric actual. → 2 Na+Cl2
CaCI2 – topit, electric actual. → Ca+Cl2
se topește hidroxidul:
4 NaOH – topit, electric actual. → 4 Na + O2 + 2H2O (!!! folosit ocazional pentru N / A)
B) Aluminiu in industrie se obtine prin electroliza topitură de oxid de aluminiu în criolit Na 3 AlF 6 (din bauxită):
2Al2O3 – topiți în criolit, electr. actual. → 4 Al+3O2
ÎN) Electroliza soluțiilor apoase de sare utilizare pentru a obține metale cu activitate intermediară și inactive:
2CuS04+2H2O – soluție, electr. actual. → 2 Cu + O2 + 2H2SO43
Un proces tipic de prelucrare a minereului este împărțit în mod clar în 3 etape tehnologice:
- A) Îmbogățirea mecanică a minereurilor (gravitație, flotație, separare radiometrică sau magnetică etc.), al cărei scop este obținerea de produse îmbogățite în conținutul unei componente valoroase - concentrate și steril de deșeuri care nu necesită prelucrare suplimentară. Acest obiectiv, de regulă, este atins fără utilizarea proceselor care perturbă rețeaua cristalină a mineralelor, datorită cărora componentele valoroase extrase sunt prezente în concentrate în aceeași formă minerală ca și în minereul original.
- B) Prelucrarea metalurgică a concentratelor de minereu folosind operații hidro (leșierea componentelor valoroase cu soluții apoase de acizi, alcaline, săruri) și pirometalurgice (topire), al căror rezultat este producerea de metale brute.
- C) Rafinarea metalelor brute (rafinare) pentru a le curăța de impuritățile străine și a obține produse finale comerciale care îndeplinesc condițiile de piață.
Experiența industriei globale a aurului indică faptul că topirea acestor materiale este justificată din punct de vedere economic numai dacă aceste materiale conțin (și în cantități semnificative) cupru, plumb, antimoniu și alte metale care pot acționa ca un colector „intern” de metale prețioase în timpul topirii, si in plus, ele insele reprezinta o anumita valoare industriala. O reflectare a acestei tendințe este practica actuală de prelucrare metalurgică a cuprului și a altor concentrate, în care aurul este prezent ca o componentă valoroasă asociată și este extras din concentrate în produse comerciale independente în etapa de rafinare a metalelor neferoase rezultate.
În principiu, metoda de topire poate fi folosită și pentru extragerea aurului din anumite categorii de minereuri de aur efective și concentrate care nu conțin alte metale neferoase. Acestea pot include în primul rând concentrate gravitaționale bogate sau cenușă, pentru care, alături de metodele clasice de prelucrare pirometalurgică, este de interes opțiunea de topire fără perii direct în aur brut sau un aliaj aur-argint. Dacă o întreprindere de exploatare a aurului este situată în apropierea uzinelor pirometalurgice existente, utilizarea minereurilor de aur (concentrate) ca fluxuri cu conținut de fier în producția de cupru pare și ea destul de eficientă, cu condiția ca aceste minereuri (concentrate) în compoziția lor să satisfacă specificațiile tehnice pentru fluxuri.
Un loc special în industria extractivă mondială a aurului îl ocupă procesul de cianurare, bazat pe capacitatea aurului metalic de a se dizolva în soluții slabe de cianuri alcaline în funcție de reacția:
2Au + 4NaCN + 1/2O2 + H2O = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH
Selectivitatea relativă a solventului (cianura), combinarea cu succes a proceselor de dizolvare și precipitare a metalelor nobile din soluții de cianuri (cimentare cu praf de zinc, sorbție pe rășini schimbătoare de ioni și cărbuni activi etc.), simplitatea echipamentului iar alte avantaje ale cianurării o fac foarte eficientă și productivă, oferind posibilitatea aplicării acestei tehnologii nu numai concentratelor mecanice de concentrare, ci și minereurilor de aur obișnuite și chiar sterilelor de concentrare care conțin 1-2 g/t aur și mai jos.
În prezent, cianurarea este utilizată în prelucrarea a 85% din minereurile de aur din lume.
Avantajele procesului de leșiere cu aur cu cianură includ respectarea mediului.
O analiză a stării actuale a tehnologiei și tehnologiei pentru cianurarea minereurilor de aur (concentrate), care acoperă activitățile majorității întreprinderilor existente, a arătat că industria mondială de extracție a aurului are un număr mare de opțiuni pentru scheme tehnologice și utilizarea procesul de cianurare (Figura 2.2), care împreună asigură un ciclu complet de prelucrare a minereului la loc chiar și pentru minereurile rezistente din punct de vedere tehnologic, cu o recuperare a aurului de la un capăt la altul suficient de mare.
Tehnologia clasică de cianurare a minereurilor de aur (proces complet cu nămol) include următoarele operații tehnologice:
a) Măcinarea minereului la o dimensiune care să asigure completitudinea necesară descoperirii aurului;
b) Amestecarea minereului sfărâmat cu soluții alcaline de cianuri în aparate agitatoare de tipuri mecanice, pneumomecanice și pneumatice;
c) Separarea soluţiilor care conţin aur de partea solidă a pastei (evacuate într-o haldă) prin metode de îngroşare şi filtrare;
d) Precipitarea aurului din soluții prin cimentare pe praf de zinc;
e) Prelucrarea sedimentelor aurifere (leşiere cu acizi, prăjire, topire) pentru obţinerea aurului metalic brut, trimis la rafinării;
f) Tratarea chimică a apelor uzate și a sterilului de procesare hidrometalurgică din compuși toxici de cianură.
Este necesar să subliniem încă o dată că toate operațiunile de mai sus nu oferă în sine produse comerciale care conțin aur și, de regulă, joacă un rol auxiliar în schemele de prelucrare a minereului, completând și intensificând tehnologia cianurii de extracție a metalelor.
Un efect depresiv vizibil asupra aurului în timpul cianurarii este exercitat de mineralele și compușii chimici ai cuprului, a căror dizolvare consumă de la 2,3 până la 3,4 kg de NaCN la 1 kg de cupru prezent în minereul inițial (Tabelul 1.1). În același timp, majoritatea mineralelor care conțin cupru nu prezintă proprietăți reducătoare în timpul cianurarii. În același timp, s-a stabilit că o creștere a concentrației de Cu în soluții poate determina formarea de pelicule chimice secundare pe suprafața particulelor de aur, inhibând procesul de dizolvare ulterioară a aurului. Se presupune că compoziția acestor filme este reprezentată de compuși complecși precum AuCu(CN) 2 și cianura simplă de cupru CuCN.
Tabelul 1.1 - Reacții de dizolvare a mineralelor de cupru în soluții apoase de cianura de sodiu
Formula chimica |
Reacția de dizolvare în soluții de cianură |
Numărul de părți în greutate de NaCN necesar pentru a dizolva 1 parte în greutate de cupru inclus în mineral |
|
Cupru nativ Melaconit Calcantita Calcozină |
CuCO3Cu(OH)2 2CuCO3Cu(OH)2 |
Cu20+6NaCN+H20=
2Na2Cu(CN)3+4NaOH |