Гидрометаллургические способы получения металлов

В настоящее время под металлургией в узком смысле этого слова понимают ту область науки и промышленности, которая занимается получением металлов

Гидрометаллургические способы получения металлов

Информация

Разное

Другие материалы по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

1. Гидрометаллургические способы получения металлов

 

Цветные металлы играют большую роль в создании материально - технической базы металлургической промышленности. В настоящее время металлургия цветных металлов широко внедряет замкнутые технологические схемы с полной переработкой полупродуктов и организовывает использование отходов на металлургических заводах. Большое значение приобретает комплексное использование сырья с помощью наиболее эффективных технологических процессов.

Современная металлургия занимается вопросами получения металлов из природного сырья или продуктов обогащения этого сырья. Для получения металла сырьё проходит ряд процессов и подвергается глубоким химическим изменениям.

Металлургия, как наука, делится на ряд самостоятельных разделов, посвященных различным металлам. Каждый из разделов изучает свои процессы в последовательности обработки сырья: сначала наиболее сложные процессы обработки металлургического сырья, а затем более простые - рафинирование металлов.

Процессы делятся на гидрометаллургические и пирометаллургические. Подобие многих процессов различных металлургических производств позволяет значительно упростить первоначальное изучение теоретических основ металлургии.

Курс ТМП описывает процессы в естественной последовательности - от простого к сложному, так как сложные процессы являются сочетанием более простых.

Практикой установлено, что для получения металла высокой чистоты из обычного многокомпонентного сырья необходима цепь металлургических процессов, постепенно разделяющих компоненты сложного сырья. Разделение компонентов сырья в процессах металлургии основано на переводе обрабатываемого сырья в гетерогенную систему (чаще всего 2-х фазную), фазы которой различаются по составу и физическим свойствам. Одна из фаз полученной системы должна быть богата извлекаемым металлом и бедна примесями, другая богата примесями и бедна извлекаемым металлом. Различие физических свойств, полученных фаз, должно позволить отделить их друг от друга простейшими приёмами - отстаиванием, фильтрованием. Конечный эффект в производственном процессе зависит не только от распределения компонентов между фазами системы, но и от полноты разделения полученных фаз в процессе.

Полнота разделения компонентов между фазами системы зависит от составов и количества фаз системы. Операция разделения фаз не улучшает разделения компонентов , достигнутого при физико - химическом изменении системы, но может в большей или меньшей мере ухудшить достигнутый эффект разделения компонентов если разделение фаз выполнено не совершенно.

Металлургический процесс может иметь одно из трёх назначений:

  1. перевод обрабатываемого материала в гетерогенную систему, фазы которой различаются по содержанию извлекаемого компонента и легко отделимы друг от друга;
  2. Разделение фаз полученной гетерогенной системы;
  3. Подготовка материала к последующему процессу.

Первые два пункта принадлежат к существенным, основным, процессам металлургии, причем во многих случаях обе задачи решаются в одном процессе и аппарате. Процессы третьего пункта служат вспомогательными, подготовительными, например: измельчение сырья, окускование мелкого сырья спеканием или брикетированием.

Мы изучаем гидрометаллургию. К этой области относятся металлургические процессы, протекающие в водных растворах. Температура таких процессов ограничивается существованием водных растворах. Такие процессы как правило проводятся при низких температурах. 20 - 80 0С.

Есть также автоклавные процессы, осуществляемые при Т-3000С. и повышенном давлении, препятствующем испарению воды.

В гидрометаллургии, основной гетерогенной системой, в которой осуществляют разделение составляющих между фазами ( 1- извлекает металл, 2- примеси), служит система:

Раствор àтвердое вещество.

Основные операции гидрометаллургии, при которых получается гетерогенная система с жидкой и твёрдой фазами различного состава, следующие:

  1. Выщелачивание - растворение многофазного твёрдого сырья селективно действующим раствором реагента;
  2. Осаждение из раствора определённых составляющих селективно действующим реагентом или электролизом.

Процессы гидрометаллургии повторяют классические реакции аналитической химии - реакции растворения и осаждения в производственном масштабе. Гидрометаллургические схемы состоят из четырёх более или менее сложных по химическим процессам и аппаратурному оформлению ступеней:

  1. Подготовка сырья - руды или концентрата - к выщелачиванию
  2. Выщелачивание подготовленного сырья для получения первичного раствора извлекаемого компонента.
  3. Очистка первичного раствора от примесей.
  4. Получение из раствора металла или чистого соединения извлекаемого компонента.

Рабочей системой и продуктом процессов выщелачивания и осаждения реагентами является пульпа - суспензия твёрдых частиц в растворе.

Пульпа, как суспензия характеризуется соотношением масс твёрдой части и раствора ( Ж:Т) и составами жидкой и твёрдой составляющих.

В гидрометаллургии имеют дело с растворами самых разнообразных концентраций. В металлургии алюминия работают с растворами, содержащими сотни граммов в литре растворённых веществ и в том числе более 100 г/ литр извлекаемого металла.

 

2. Сведения об алюминии

 

Алюминий - химический элемент третьей группы периодической системы элементов. Его порядковый номер 13, атомная масса 26,98. Устойчивых изотопов не имеет.

Химические свойства

Алюминий имеет электронную конфигурацию 1s2 2s2 2p63s2 3p1. На третьем внешнем энергетическом уровне атома алюминия находится три электрона. В химических соединениях алюминий обычно трехвалентен. Из трёх валентных электронов два расположены на s - подуровне и один на р - подуровне (3s2 3p1).

Алюминий химически активен. Уже в обычных условиях он взаимодействует с кислородом воздуха, покрываясь очень тонкой и прочной плёнкой окиси Al2O3. Эта плёнка защищает Al от дальнейшего окисления и обуславливает его довольно глубокую коррозионную стойкость, а также ослабляет металлический блеск.

В мелкораздробленном состоянии при нагревании на воздухе Al воспламеняется и сгорает с выделением большого количества тепла Q ~ 400 к кал/ г- атом.

Нормальный электродный потенциал Al в кислой среде - 1,66 , в щелочной - 1.66 . Так как Al амфотерен, то он растворяется в соляной кислоте и в растворах щелочей.

Физические свойства

Т - плавления алюминия технической чистоты ( 99,5%) - 6580С. С повышением степени чистоты Т - плавления возрастает и для металла высокой чистоты ( 99,996%) составляет 660,240С. При переходе алюминия из жидкого состояния в твёрдое объём его уменьшается на 6.6.%. Т - кипения - 25000С.

В твёрдом состоянии плотность алюминия:

  • технической чистоты = 2,703 г/ см3
  • высокой чистоты = 2,6979 г/ см3
  • При Т = 10000С плотность =2,289 г/ см3

В расплавленном состоянии алюминий жидкотекуч и хорошо заполняет формы при литье. В твёрдом виде алюминий легко подвергается ковке, прокатке, волочению, резанию. Из него можно вытягивать тончайшую проволоку и катать фольгу. Пластичность алюминия возрастает по мере повышения его чистоты.

Алюминий имеет высокую теплопроводность и электропроводность.

Применение алюминия

Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Это небольшая плотность, хорошая пластичность, достаточная механическая прочность, высокие тепло - и электропроводность. Нетоксичен, немагничен и коррозионно стоек к раду химических веществ. Благодаря этим своим свойствам он нашел огромное применение в самых различных областях промышленности.

Значительная часть алюминия используется в виде сплавов с: магнием, кремнием, цинком, никелем, титаном и другими. Сплавы повышают механическую прочность.

Важнейшие потребители алюминия и его сплавов:

  • Авто и авиа промышленность
  • Железнодорожный и водный транспорт
  • Машиностроение
  • Электротехническая промышленность и приборостроение
  • Промышленное и гражданское строительство
  • Химическая промышленность
  • Алюминий один из важнейших стратегических металлов, используется в, артиллерии, танкостроении, космической технике.

 

. История развития алюминиевой промышленности

 

В настоящее время под металлургией в узком смысле этого слова понимают ту область науки и промышленности, которая занимается получением металлов и сплавов из руд и других металлов. Первым ученым металлургом был Агрикола (Бауэр) 1494-1555гг., изучавший металлургию на европейские заводах. В 1556г. вышла, написанная им книга по металлургии и горному делу, называлась она «De Re Metallica». Однако научный уровень, изложенных в ней вопросов металлургии был очень низкий. В таком положении металлургическая наука находилась на протяжении двухсот лет. Лишь открытие великим русским ученым Ломоносовым (1711-1765гг) закона «сохранения веса при химических реакциях» (1748г) позволило на его основе дать изложение способов извлечения металлов из руд на более высоком уровне, чем существующих до него руководствах по металлургии. Ломоносов стал основателем научной металлургии и автором первой на русском языке книги по металлургии. Он экспериментально доказал, что не материя сия, а воздух окисляет материалы. Это дало возможность правильно трактовать металлургические процессы с точки зрения взаимодействия руд и топлива с воздухом.

Конец XVIII и первая половина XIX вв. в России отмечены рядом крупных открытий и ценных исследований в области металлургии цветных и благородных металлов. Открытый Гессом закон « о постоянстве суммы тепла реакций» стал ос

Похожие работы

1 2 3 4 > >>