Transcript Pyrometalurgická Rafinace pro Win

Pyrometalurgická rafinace
-přechod nečistot do
strusky
chemických
kov - struska
rozdílné
fyzikálních
kov - kov
kov - plyn
-reakce roz. kovu se
struskou
vzájemné
rozpustnosti, tenze pár a
par. tlaku, body tání, měrné
hustoty
1. žárová rafinace
2. dezoxidace
3. rafinace sírou
4. rafinace tvorbou
sloučenin
5. rafinace syn.
struskami
6. vycezování
(přímé, nepřímé)
7. destilace
8. vakuová rafinace
9. rafinace plyny
1. žárová rafinace
nejvýznamnější raf. postupy: zpracování oceli, neželezných
kovů - Cu, Pb
Princip: převedení méně ušlechtilých prvků na oxidy, které se
vážou ve vhodně volené raf. strusce (rozdílná afinita
odstraňovaných prvků a zakladního kovu ke O2
Oxidace působením vzduchu nebo O2 dmýcháním do kovové
lázně (možné i přídáním oxidu raf. kovu)
Předpoklady:
- vysoká afinita nečistot ke O2
- vysoký aktivitní koef. nečistoty k kovové fázi
- nízký aktivitní koef. vzniklého oxidu ve strusce, jeho dobrá
rozpustnost
- nízká rozpustnost oxidu nečistot v kov. lázni
1. žárová rafinace
průběh rafinace je ovlivněna složením strusky: zásadité oxidy
(CaO, MgO), syntetické strusky (Harrisův pochod při raf. Pb NaNO3, NaOH)
zařízení: ~ zpracovaném kovu
- konvertory: silně exotermické reakce, bez
přívodu tepla
- pece nístějové, elektrické: málo nečistot, málo
uvol. tepla, oxid raf. kovu jako donor O2
2. dezoxidace
odstranění volného i vázaného kyslíku z raf. kovu
různé postupy podle raf. kovu a požadavků na čistotu
Princip: chemické reakce O2 s pevnou
plynem, produkty - strusky, plyny
látkou
nebo
vakuová dezoxidace: snížením tlaku nad
roztaveným kovem.
Dezoxidace oceli: extrakční-FeSi, C;srážecí-Al, Mn, Si..
Dezoxidace Cu: polování -dřevo, zemní plyn
3. rafinace sírou
odstranění nečistot s vyšší afinitou k síře
použití: Cu z Pb nebo Sb,
Me + S = MeS (rozpoustný v kovu)
MeS + me = Me + meS (stěr)
4. rafinace tvorbou sloučenin
specifické reakce nečistot a přidavnými kovy (slitinami) za
vzniku sloučenin nerozpustných v základním kovu
Princip: lázeň se pomalu ochlazuje, vzniklá sloučenina
vyplave na povrch - stěry
Použití:
- Kroll-Betterův způsob odstraňování Bi z Pb:MgCa
- raf. Sn: odstraňování As: Sb, Al
odstraňování Bi: MgCa
- parkesování: odstraňování Ag z Pb: Zn
5. rafinace syntetickými struskami
reakce raf. kovu se syntetickou struskou vhodného složení:
- odstranění nečistot ve formě sloučenin
- vázání vzniklých sloučenin do strusky
Princip: zamíchání do kovu syn. strusky,
nečistotami, tvorba sloučenin, vázání do strusky
reakce
Použití: odstraňování S a P
Rozdělení:
- tekuté:nejúčinnější (odplynění, odstranění vměstků),
- tuhé:převážně k odsíření
- exotermické:přechod mezi tuhými a tekutými
struskami-legování
s
6. vycezování
odstranění kovů se sníženou rozpustností v základním kovu a
vyšší teplotou tavení než má zak. kov
Přímé vycezování:
- roztavení raf. kovu v raf. kotli, pomalé ochlazování na
teplotu těsně nad bodem tání nejníže tavitelné složky
soustavy
- složky s vyšším bodem tavení tuhnou, vylučování
nasycených krystalů
- podle váhy se krystaly dostávají na povrch (stěry), nebo
klesnou ke dnu kotli (odstřeďování, gravitační odměšování)
6. vycezování
Nepřímé vycezování - likvace:
- ohřev raf. kovu na teplotu nad teplotou tání nejníže tavitelné
složky, nístějové pece s šikmým dnem
- vznik kapalné fáze bohaté hlavním kovem
- nečistoty zůstavají v pevné fázi
- výhradně pro neželezné kovy:Sn - 230°C, Pb - 320°C
7. destilace
Rozdíl v bodu varu základního kovu a nečistoty:
- snížený tlak, není nutná vysoká teplota
- není nikdy dokonalá, opakování, rektifikace
- používá se k výrobě Zn, Pb
8. vakuová rafinace
Odstranění těkavých nečistot:
- hlavně plynů: N2, H2, O2, CO
- jediný způsob odstranění Cu z oceli
- Cd, Zn z oceli,
9. rafinace plyny
Probubláváním inertního plynu se docílí odplynění