Производство черных и цветных металлов
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ительно крупные флюсы. Промышленные испытания показали, что при крупности кварца около 50мм скорость его растворения не влияет на производительность печи, по крайней мере, вплоть до удельного проплава, равного 80 т/(м2 сут). Высокая скорость растворения тугоплавких составляющих является важной особенностью плавки в жидкой ванне.
Минимальное содержание магнетита в шлаках - обязательное условие совершенного плавильного процесса. Как уже говорилось, с увеличением содержания магнетита резко возрастает содержание растворенной меди в шлаках. Кроме того, повышение содержания магнетита (степени окисленности системы) приводит к снижению межфазного натяжения на границе раздела штейна и шлака.
Рафинирование меди - ее очистку от примесей - проводят огневым и электролитическим способом. Черновая медь всегда подвергается рафинированию для удаления из нее примесей, ухудшающих ее свойства, а также извлечения из нее таких ценных металлов, как золото, серебро и др. В практике рафинирование проводят последовательно, двумя принципиально различными методами: пилометаллургическим и электролитическим.
Огневое пирометаллургическое рафинирование меди проводят в отражательных печах. Весь цикл огневого рафинирования состоит из следующих операций: загрузки и расплавления, окисления примесей, удаления растворенных газов, раскисления меди и разливки. Он занимает обычно 12 - 16 ч. Удаление растворенных газов из меди принято называть дразнением на плотность. В металлические ванны погружают сырые деревянные жерди, древесина которых выделяет газообразные углеводороды, бурно перемешивающие медь и удаляющие неметалл а также сернистый и другие газы. После удаления газов, для получения пластичной меди начинают раскисление или как принято говорить на заводах, дразнением на ковкость.
Электролитическое рафинирование меди проводят в ваннах, наполненных раствором сернокислой меди, подкисленным серной кислотой.
Для получения бескислородной меди (МОб) и марок меди с пониженным содержанием кислорода (М1р, М2р и др.) переплавку катодов ведут в канальных индукционных электропечах со стальным сердечником, а разливку - непрерывно в защитной среде. Для меди марок с буквой ? применяют раскисление фосфористой медью.
Медь по чистоте подразделяется на марки: М0 (99,95% Cu), М1 (99,9%), М2 (99,7%), М3 (99,5%), М4 (99%).
Производство алюминия.
В группу легких металлов, имеющих плотность меньше 5 г/см, входят Al, Mg, Ti, Be, Ca, В, Zn, К и др. Наибольшее промышленное применение из них имеют алюминий, магний, титан.
Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. Он преимущественно встречается в виде соединений с кислородом и кремнием алюмосиликатов. Для получения алюминия используют руды, богатые глиноземом AI2O3. Чаще всего применяют бокситы, в которых содержится, %: Аl2О3 40-60, Fе2О3 15-30, SiO2 5-15, ТiO2 2-4 и гидратной влаги 10-15.
Технологический процесс производства алюминия состоит из трех этапов: извлечение глинозема из алюминиевых руд, электролиз расплавленного глинозема с получением первичного алюминия и его рафинирование. Извлечение глинозема обычно производят щелочным способом, применяемым в двух вариантах: мокром (метод Байера) и сухом.
При мокром методе бокситы сушат, измельчают и загружают в герметические автоклавы с концентрированной щелочью, где выдерживают в течение 2-3 ч при температуре 150 - 250 С и давлении до 3 МПа. При этом протекают реакции взаимодействия гидрооксида алюминия с едким натром:
AI2O3 + ЗН2О + 2NaOH=Na2O AI2O3 + 4Н2О
Раствор алюмината натрия Nа2О А12О в виде горячей пульпы идет на дальнейшую переработку. Оксиды железа, титана и другие примеси, не растворяющиеся в щелочах, выпадают в осадок-шлам.
Кремнезем также взаимодействует со щелочью и образует силикат натрия: SiO2 + 2NaOH = Na2O SiO2 + 4Н2О, который, в свою очередь, взаимодействуя с алюминатом натрия, выпадает в осадок, образуя нерастворимое соединение Na2O AI2O3 2SiO22Н2О.
Пульпа после фильтрации и разбавления водой сливается в отстойник, где из алюминатного раствора выпадает в осадок гидроксид алюминия:
Na2O AI2O3 + 4Н2О = 2NaOH + 2A1 (ОН)3.
Гидроксид алюминия фильтруют и прокаливают при температуре до 1200С в трубчатых вращающихся печах. В результате получается глинозем:
А1(ОН)3= AI2O3 + ЗН2О.
Сухой щелочной способ или способ спекания состоит в совместном прокаливании при температурах 1200 - 1300 С смеси боксита, соды и извести, приводящем к образованию спека, в котором содержится водорастворимый алюминат натрия:
AI2O3 + Nа2СО3=Na2O AI2O3 + СО2.
Известь расходуется на образование нерастворимого в воде силиката кальция СаО SiO2. Алюминат натрия выщелачивают из спека горячей водой и полученный раствор продувают углекислотой:
Na2O AI2O3 + ЗН2О + СО2=2А1(ОН)3 +Nа2СО3.
Осадок промывают и прокаливают, получая глинозем, как и в предыдущем способе.
Алюминий получают электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите Na3AlF6. Этот метод был предложен в 1886 г. одновременно Ч.Холлом в США и П.Эру во Франции и применяется до сих пор почти без изменений. Криолит получают в результате взаимодействия плавиковой кислоты HF с гидроксидом алюминия с последующей нейтрализацей содой.
Электролиз осуществляют в алюминиевой ванне-электролизере.
Рис. 22. Схема электролизера для производства алюминия:
- катодные угольные блоки; 2 - огнеупорная футеровка; 3 - стальной кожух; 4 - угольные плиты; 5 - жидкий алюминий; 6 - ме