Металлургические процессы и огнеупорные материалы

Процессы получения металлов из руд называются ме­таллургическими. Различают два вида металлургиче­ских процессов — гидро- и пирометаллургические.

Гидрометаллургия (гидро, по-гречески вода) — процесс получения металла путем обработки руд боль­шой массой растворителей (мокрый способ). Выщела­чиванием химические соединения, богатые металлом, переводят в раствор с последующим получением кон­центратов. Гидрометаллургия в некоторых случаях при­меняется, например, для получения меди и золота, а также марганца, пинка, кадмия, кобальта, платины, серебра и др.

Пирометаллургия (пирос,  по-гречески огонь) — процесс получения металлов главным образом плавкой руды. Источником тепла служат топливо, электроэнер­гия и экзотермические реакции в жидком расплаве. Пирометаллургическим способом перерабатывают основ­ное количество встречающихся в земной коре руд.

Металлургическая технология по существу сводит­ся к созданию таких условий (температура, давление, концентрации реагирующих веществ), при которых фи­зические процессы и химические превращения совер­шаются самопроизвольно и с достаточно высоким вы­ходом.

При этом закон действующих масс сводится глав­ным образом к тому, что скорость химической реакции при различных процессах прямо пропорциональна кон­центрации действующих масс, т. е. если в какой-либо среде идут химические процессы, например соединение с кислородом, то интенсивнее окисляться будут те эле­менты, содержание которых в среде наибольшее.

Все химические и физико-химические процессы (на­пример, растворение) идут с поглощением или выделе­нием тепла. Если воздействовать извне на среду, в ко­торой происходят эти процессы, например, повышать или понижать температуру или   давление, то   течение процессов изменяется таким образом, что эффект про­изведенного извне воздействия уменьшится. Так, при нагревании пойдут реакции с поглощением тепла, способствующие понижению темпера­туры, а при охлаждении, наоборот,— реакции с выде­лением тепла, способствующие повышению температуры. Следовательно, путем нагрева или охлаждения можно влиять на ход реакций в ме­таллургических процессах в желаемом направлении.

При пирометаллургическом процессе важную роль играет газовая атмосфера, определяющая направление и ход процесса. Если в атмосфере имеется свободный кислород, то он соединяется с металлом, углеродом и другими веществами, т. е. окисляет их. Поэтому такая атмосфера называется окислительной. Если в атмосфе­ре содержится преимущественно свободная окись угле­рода, то она, реагируя с окислами расплава, отни­мает у них кислород, т. е. восстанавливает металл. По­этому атмосфера, в которой имеется окись углерода, называется восстановительной.

Огнеупорные материалы. Материалы, которые при высоких температурах (выше 1580°С) обладают проч­ностью, не размягчаются, не плавятся и не разрушают­ся, называются огнеупорными. Огнеупорные материалы подразделяются на естественные и искусственные.

К числу естественных огнеупорных материалов от­носятся песчаники, кварцевый песок, сланцы, асбест, хромистый железняк и др. Они находят применение в металлургии в естественном виде. Недостатком естест­венных огнеупорных материалов является неоднород­ность как по химическому составу, так и по физическо­му состоянию. В важнейших отраслях промышленно­сти, таких как металлургическая, химическая, широко используются искусственные огнеупорные  материалы в виде всевозможных изделий. Например, огнеупорный кирпич служит для футеровки (кладки изнутри) ме­таллургических печей и других металлургических и теп­ловых устройств.

Важнейшими свойствами огнеупорных изделий явля­ются: огнеупорность — способность выдерживать высокие температуры, не размягчаясь и не расплавляясь; термостойкость — способность выдерживать большое число теплосмен; химическая стойкость — свойство не вступать    в    химическое    взаимодействие с исходными материалами металлургического процесса — шихтой, продуктами плавки шихты и печными газами, так как это может вызвать разъедание огнеупоров; стойкость против разрушения и способность сохранять объем при колебаниях температур. Огнеупорные изделия разделя­ют на кремнеземистые, алюмосиликатные, магнезиаль­ные, углеродистые и т. д.

Кремнеземистые огнеупорные изделия (кислые) представлены кварцевым песком и динасовым кирпи­чом, приготовленным из кварцевых пород, содержащих 92—96%  Si02. Огнеупорность динаса   1690— 1730 С.

К достоинствам динаса следует отнести его доста­точно высокую устойчивость против деформации под нагрузкой при высоких температурах, а к недостат­кам — плохую термостойкость.

Алюмосиликатные изделия различают полукислые (70—80% Si02), шамотные (40—45% А1203), муллитовые и т. д., огнеупорность этих изделий 1710—2000°С. Для них ха­рактерна хорошая устойчивость против деформации под нагрузкой при высоких температурах, удовлетвори­тельная термостойкость. В среднем изделия этого вида характеризуются хорошей устойчивостью по отноше­нию к основным и кислым шлакам.

Магнезиальные изделия (основные) подразделяют­ся на следующие группы: магнезитовые, доломитовые, форстеритовые, шпинельные и т. д.

Хромистые изделия подразделяются на хромитовые и хромомагнезитовые. Огнеупорность этих изделий высо­кая— 1800—2000°С, устойчивость против воздействия основных и кислых шлаков хорошая.

Возможно, Вас так же заинтересует:
Коммерческое предложение