Рецензенты: докт. техн. наук С. И. Соболь и кольчугинский тех­никум по обработке цветных металлов 5 страница

Исходный материал на решето отсадочной машины подается вместе с водой непрерывно н движется по нему перпендикулярно плоскости рисунка. В конце отсадочной машины легкая фракция (хвосты) слива­ется потоком воды через порог. Наличие порога обусловливает обра­зование на решете постоянного слоя руды, называемого постелью. Тя­желая фракция прн работе на крупном материале разгружается в ка­меру через специальные разгрузочные щели.

Прн отсадке мелкого материала тяжелая фракция просыпается через отверстия решетки. В этом случае на решето укладывают ис­кусственную постель нз крупных зерен.

Разделение минеральных зерен на концентрационных столах, же­лобах и шлюзах происходит за счет особенностей движения частиц в по­токе воды, движущемся по наклонной плоскости. При достаточно боль­шой скорости все зерна взвешиваются, а прн малой — оседают в ниж­ние слои потока. При умеренных скоростях наиболее тяжелые зерна оседают на дно или движутся по наклонной поверхности перекатыва­нием. При турбулентном режиме движения воды, создаваемом нариф- лениями на наклонной плоскости, вследствие образования вихрей в потоке возникают дополнительно вертикальные струи, которые взвеши­вают более легкие частицы н вымывают их из слоя осевших частиц.

Устройство концентрационного стола показано на рис. 24.

-£Л

Концентрационный стол состоит из рамы 1, деки 2, опирающейся на раму, и качательного (приводного) механизма 3. Основной частью концентрационного стола, на которой происходит обогащение, является дека. Деку делают из дерева нли алюминиевого сплава и покрывают линолеумом нлн резиной. На поверхности покрытия набивают нли при­клеивают рифли — деревянные или резиновые планкн. С одной стороны деки укреплен короткий желоб 4, в который подается пульпа, а рядом с ним — длинный желоб 5 для пода- чн на стол смывной воды. Приводной механизм сообщает деке возвратно­поступательное движение вдоль длин­ной ее осн. Движение деки вправо (по рисунку) происходит плавно, а влево рывком. При плавном пере­мещении декн осевшие частицы пере­мещаются к разгрузочной стороне стола. При резком возвратном дви­жении рабочей площади частицы взвешиваются ниерцнонно и дека под ннмн перемещается на некоторое расстояние. Прн остановке деки час-' тицы вновь оседают на ее поверхности.

Питание

Рис. 25. Схема движения частиц легкого (л) и тяжелого (т) минера­лов иа коицеитрациоииом столе

Каждое зерно минералов на концентрационном столе находится под действием сил тяжести, инерции, трення и смывающего действия струи воды. Прн возвратно-поступательном движении деки зерна ми­нералов перемещаются вдоль стола (вправо), причем зерна тяжелого минерала движутся с большей скоростью (v_T), чем зерна легкого (рнс. 25). Под действием струн воды, наоборот, зерна легкого минерала перемещаются вниз по наклону декн с большей скоростью (и_л), чем тя­желые частицы. Таким образом, прн сложении обеих скоростей, траек­тория движения тяжелых зерен (см. рнс. 25) будет характеризоваться линией т—т, а легких — лннней л—л. Между линиями л—л и т—т раз­гружается промежуточный продукт.

Шлюзы используют для обогащения руд россыпных месторождений. Они особенно эффективны прн плотности ценного минерала более 6— 7 т/м³.

Шлюз представляет собой длинный наклонный желоб, по которому движется поток пульпы. На дне шлюза в зависимости от крупности зерен н их свойств имеются трафареты (выступы, углубления, пороги) или мягкий покров из ворсистого нли рифленого материала. Схема обогащения руды на шлюзе показана на рнс. 26.

8 7 1

2 3 U 5 6

Рис. 26. Схематическое изображение принципа обогащения руды на шлюзах:

/ — слой взвешенных частиц; 11 — слой первичной концентрации; III — слой конечной концентрации; / — поверхность пульпы; 2 — мертвое пространство; 3 — вихревые потоки; 4 — дно шлюза; 5 — покрытие; 6 — трафарет; 7 — траектория легких частиц; 5 — траектория тяжелых частиц

Принцип действия струйного желоба схематически показан на рнс. 27.

Рис. 28. Схема действия магнитного сепаратора:,

1 — магнитные частицы; 2 — немагнитные частицы

Одним из простых и совершенных методов гравитационного обога­щения является обогащение в тяжелых средах (суспензних), позволию- щее разделять минералы даже с разницей в плотности до 0,1. Сущ­ность этого метода заключается в следующем. Если смесь двух мине­ралов поместить в среду с плотностью, промежуточной между плотно­стями этих минералов, то смесь разделится: легкий минерал всплывет, а тяжелый утонет.

♦ /

Рис. 27. Схема обогащения в струйном желобе:

I — пульпа; 2 — концентрат: 3 — хвосты; 4 — промежуточный продукт

В качестве разделяющей среды в промышленности чаще всего исполь­зуют тяжелые суспензии, представляющие собой взвесь тонкого порош­ка твердых тяжелых веществ в воде. Утяжелителими могут служить магнезит (Fe₃0,t), галенит (PbS) или ферросилиций — сплав железа с кремнием (15—17 % Si).

Магнитное обогащение (сепарация) основано на различии магнитной восИрнимчнвостн разделяемых минералов. Оно проводится в сильном магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами из специальных сплавов (чаще) или электромагнитами. Прн движении руды в магнит­ном поле сепаратора одни частицы намагничиваются, притягиваются к полюсам магнита н затем выносятся из рабочего пространства, а другие—немагнитные частицы удаляются питающим транспортером.

Принципиальная схема разделения магнитных н немагнитных частиц в магнитном сепараторе приведена на рнс. 28.

Электростатический метод обогащения основан на действии электри* ческого поля на заряженные частицы. Заряжаются частицы благодаря электризации в электрическом поле или на заряженном электроде, тре­нием и другими способами.

Прн соприкосновении частиц обогащаемого материала с заряженным металлическим электродом электростатического сепаратора все частицы приобретают одноименный заряд. Частицы с большой проводимостью, получающие больший заряд, отталкиваются от электрода, а плохие про­водники тока (диэлектрики) почти не заряжаются и не изменяют пути движения в сепараторе.

§ 6. Обезвоживание продуктов обогащения

Обогатительные фабрики с мокрыми процессами расходуют на тех­нологические нужды большое количество воды, которая распределяется по продуктам обогащения. Так, напрнмер, пульпы флотационных кон­центратов и хвостов могут иметь отношение ж: т до 10: 1.

Продукты мокрых методов обогащения необходимо обезвоживать, т. е. удалять из них воду. Концентраты обезвоживают до кондицион­ных норм, определяемых требованиями транспортировки и последующей металлургической технологии.

Обезвоживание флотационных концентратов с высокой тоииной по­мола можно проводить путем сгущения, фильтрации и сушки. Часто эти трн стадии проводятся последовательно. Прн сгущении содержание влаги в материале может быть снижено до 40—50 %, при фильтрации — до 8—15 %, а прн сушке — до 2 % и менее.

Сгущением называется процесс обезвоживания путем естественного осаждения твердых частиц из пульпы под действием силы тяжести в относительно спокойной среде. Оно осуществляется в аппаратах непре­рывного действия, называемых сгустителями.

Рис. 29. Сгуститель:

/ — чан; 2 — ферма; 3— механизм подъема; 4 —‘Привод; 5 — вал; 6 — граб- лииа; 7 — сливная коробка; 8 — люк

Сгустители представляют собой открытые цилиндрические чаны, оборудованные перегребными устройствами для перемещения твердого осадка по дну сгустителя к центру. Сгустители бывают с центральным приводом (диаметром не более 25 м) не периферическим приводом (диаметром 18—100 м).

Устройство одноярусного гребкового сгустителя показано на рнс. 29.

Фильтрация — процесс обезвоживания пульп путем отделения воды от твердых частиц с помощью пористых перегородок, проницаемых толь-

ко для жидкости. В качестве фильтрующих перегородок используют фильтровальное полотно (хлопчатобумажные, шерстяные или синтети­ческие ткани), пористую керамику и другие материалы. Для ускорения процесса фильтрации по одну сторону фильтрующей перегородки созда­ется разрежение (вакуум-фильтры) или повышенное давление (фильтр- прессы). В обогатительной технике чаще всего используются барабан­ные или дисковые вакуум-фильтры непрерывного действия. Принцип действия этих фильтров одинаков, но они конструктивно отличаются формой фильтрующих элементов.

Барабанный фильтр (рис. 30) представляет собой барабан, вращаю­щийся на горизонтальном валу. Барабан разделен на секции (камеры),

Рис. 30. Барабанный вакуум-фильтр:

А — зона образования осадка; Б — зона подсушки; В — зона снятия осадка; Г — зона продувки ткани; 1 — ваииа фильтра; 2 — мешалкн; 3 — барабан фильтра; 4 — иож для съема кека (осадка); 5 — осадок

поочередно соединяемые с ва­куумной или воздуходувной установкой. Барабан частично погружен в ванну с фильтруе­мым материалом. Поверхность барабана покрыта фильтро­вальной тканью. При враще­нии барабана камеры, погру­женные в ванну с пульпой, соединяются с вакуумной си­стемой. В результате разре­жения вода из пульпы прохо­дит через поры ткани, а части­цы твердого осаждаются на ней (зона образования осадка).

При дальнейшем вращении барабана за счет разрежения продолжается отсос воды (зо­на подсушки); затем камера подсоединяется к системе сжа­того воздуха, который разду­вает ткань, что облегчает от­деление кека (зона снятия осадка) Для оолее полного снятия осадка используют сре­зающий нож. Перед заходом камеры в ванну с пульпой ткаиь продувают сжатым воздухом с целью прочистки пор.

Барабанные вакуум-фильтры изготавливают с фильтрующей поверх­ностью до 40 м².

Дисковые вакуум-фильтры в отличие от барабанных имеют фильтру­ющие элементы в виде дисков, собранных из нескольких отдельных сег­ментов (рис. 31), что позволяет при тех же внешних габаритах аппара­та увеличить поверхность фильтрации до 80 м².

Последней стадией обезвоживания являтся сушка, при которой вла­га удаляется испарением. Сушка может проводиться как при температуре окружающего воздуха (естественная сушка), так и путем нагрева влаж­ного материала (термическая или искусственная сушка). Обычно приме­няют термическую сушку.

Сушку проводят следующими способами: а) высушиванием матери­ала на поду (подовые сушилки); б) высушиванием во вращающихся трубчатых печах путем непрерывного перемешивания материала с го­рячими газами (трубчатые сушилки); испарением влаги во взвешенном состоянии при подаче материала прямоточно движению потока горячих газов (трубы-сушилки).

Для сушки флотационных концентратов преимущественно применя­ют трубчатые (барабанные) сушилки. В последнее время получают все большее распространение трубы-сушилки.

Основная деталь трубчатой вращающейся печи (рис. 32) — металли­ческий цилиндрический кожух длиной до 27 м и диаметром 1,5—2 м, установленный под углом 1—2° к горизонту. Печь опирается на ролики двумя бандажами. Вращение печи со скоростью 3—8 об/мин осуществ­ляется от электропривода через зубчатый бандаж. Обогрев печи про­изводится теплом топочиых газов, сжигаемых в топке. Движение шихты и горячих газов может быть прямоточным и противоточным.

Труба-сушилка (рис. 33) состоит из газовой топки 1 с горелками

2. Сушильная камера, в которую подаются горячие газы, представляет собой вертикальную трубу 3 диаметром 0,9 м и высотой до 22 м. Ших­та подается в трубу питателем 4, где она подхватывается восходящим газовым потоком и сушится, находясь во взвешенном состоянии. По вы­ходе из трубы сухой материал практически полностью отделяется в сепараторе 5, а оставшиеся в газах твердые частицы улавливаются си­стемой пылеуловителей 6.

Трубы-сушилки отличаются очень высокой производительностью и полнотой удаления влаги (менее чем до 1 %).

Г л а в а 3

ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ МЕТАЛЛУРГИИ § 1. Задачи металлургического производства

Основной конечной задачей металлургического производст­ва является получение металлов из перерабатываемого сырья в свободном металлическом состоянии или в виде химического соединения. На практике эта задача решается с помощью специальных технологических операций и при­емов, обеспечивающих отделение компонентов пустой по­роды от ценных составляющих сырья. Эти операции и при­емы называются металлургическими процессами.

Получение металлической продукции из руд, концент­ратов или других видов металлсодержащего сырья —зада­ча достаточно грудная. Она существенно усложняется при производстве цветных металлов еще и тем, что цветная металлургия имеет дело, как правило, со сравнительно бедным, но сложным по составу полиметаллическим сырь­ем. При переработке таких материалов металлургическими способами необходимо одновременно с получением основ­ного металла обеспечить комплексное выделение всех дру­гих ценных компонентов в самостоятельные товарные про­дукты при высокой степени их извлечения вплоть до соз­дания безотходных (безотвальных) технологий.

Для получения металлов достаточно высокой чистоты из сложного полиметаллического сырья с высокой сте­пенью комплексности его использования недостаточно при­менить один металлургический процесс или- один металлур­гический агрегат. Эта задача может быть реализована в практических условиях лишь применением нескольких пос­ледовательно проводимых процессов, обеспечивающих-пос- тепенное разделение компонентов перерабатываемого сырья.

Весь комплекс применяемых металлургических процес­сов, подготовительных и вспомогательных операций форми­руется в технологическую схему участка, отделения, цеха или предприятия в целом. Для всех предприятий цветной металлургии характерны многоступенчатые технологичес­кие схемы.

В основе любого металлургического процесса лежит принцип перевода обрабатываемого сырья в гетерогенную систему, состоящую из двух, трех, а иногда и более фаз, которые должны отличаться друг от друга составом и фи­зическими свойствами. При этом одна из фаз должна обо­

гащаться извлекаемым металлом (или металлами) и обед­няться примесями, а другие фазы, наоборот, должны обед­няться основным компонентом. Различие некоторых физических свойств получающихся фаз (агрегатного состо­яния, плотности, взаимной смачиваемости, летучести и. т. п.) должно обеспечивать хорошее отделение их друг от друга простейшими приемами: отстаиванием или фильтровани­ем.

В практике металлургического производства наиболее часто встречающимися комбинациями фаз являются: г+ж; г+т; ж+ж; ж+т; г+ж+ж; г+ж+т, где буквами «г», «ж» и «т» соответственно обозначают газовую, жидкую и твер­дую фазы.

Разделение фаз г+ж и г+т вследствие очень большого различия их плотностей легко осуществимо простым отста­иванием. Для случая тонкого диспергирования твердых фаз в газе, когда отстаивание идет очень медленно, прибегают к особым способам разделения — пылеулавливанию. Фазы системы ж+ж могут разделяться отстаиванием или цент­рифугированием. Для систем ж+т возможными приемами являются отстаивание, центрифугирование или фильтро­вание при сравнительно низких температурах (до 300— 400 °С) и только отстаивание при высоких температурах. Двухфазные системы типа г+г относятся к компетенции химической технологии, а системы т+т разделяют метода­ми обогащения.

§ 2. Классификация металлургических процессов

Все используемые при производстве цветных металлов процессы подразделиютси на две группы: пирометаллургические и гидрометаллур- гическне.

Пирометаллургические процессы проводитси при высоких температу­рах чаще всего с полным и реже с частичным расплавлением материалов, гидрометаллургические процессы — в водных средах при температурах максимально до 300° С.

^Выделяемые иногда в отдельную группу электрометаллургические процессы могут быть как пиро-, так и гидрометаллургическими. Отличи­тельной особенностью этих процессов ивлиетси использование электро­энергии в качестве движущей энергетической силы дли их протекании.

Пирометаллургические процессы

Пирометаллургические процессы по характеру поведении участву­ющих в процессе компонентов и их конечным результатам можно раз­делить на три группы: обжиг, плавка и дистилляции.

Обжиг — металлургический процесс, проводимый при высоких темпе­ратурах (500—1200° С) с целью изменении химического состава пере­рабатываемого сырьи. Обжиговые процессы, за исключением обжига со спеканием, ивлиютси твердофазными.

В цветной металлургии применяют следующие виды обжига:

1. Кальцинирующий обжиг (прокалку) проводят с целью разложе­ния (диссоциации) нагревом неустойчивых химических соединений — гидроксидов, карбонатов и др. В общем виде этот вид обжига описы­вается следующими уравнениями:

Me (ОН)з —► Ме%О3 -f- Н2О; (1)

t

МеСОз~>МеО + С0₂. (2)

2. Окислительный обжиг применяют дли подготовительной обра­ботки сульфидных руд и концентратов с целью полного или частичного пёревода сульфидов в оксиды:

2MeS + Ю%->-2МеО + 2S0₂. (3)

Разновидностью окислительного обжига является сульфатизирующий обжиг:

MeS + 20₂-^MeS0₄. (4)

К окислительному процессу относится и агломерирующий обжнг (обжиг со спеканием). Последний имеет целью одновременно окислить и спечь материал. Спекание происходит за счет образования некоторо­го количества жидкой фазы, которая при застывании связывает (сва­ривает) тугоплавкие мелкие частицы в кусковой пористый продукт— агломерат.

3. Восстановительный обжиг проводят для восстановления высших оксидов некоторых металлов до низших, например:

3Fe₂0₃ + C0->2Fe₃0₄ + С0₂. (5)

Магнетит Рез0₄, обладающий высокой магнитной восприимчивостью, может быть отделен от пустой породы магнитной сепарацией.

4. Хлорирующий и фторирующий обжиг проводят с целью перевода оксидов или сульфидов в водорастворимые или летучие хлориды (фто­риды).

Плавка — пирометаллургический процесс, нроводимый при темпера­турах, обеспечивающих в большинстве случаев полное расплавление перерабатываемого материала. Различают две разновидности плавок — рудиые и рафинировочные.

По характеру протекающих основных химических реакций рудные плавки разделяются на следующие виды:

1. Восстановительная плавка. Ее проводят с целью по­лучения металла за счет восстановления его оксидных соединений угле­родистыми восстановителями и перевода пустой породы в шлак (сплав оксидов).

В общем виде восстановительная плавка описывается следующей схемой:

(AfcO,Si0₂,СаО,Ре₂0з) С 0₂ * N₂—>Ме ~р

руда дутье-»- металл

(6)

—j— {Si0₂, CaO, FeO) -f- C0₂, N₂.

шлак газ

В цветной металлургии методом восстановительной плавки получа­ют, например, свинец и олово.

2. Плавка на штейн. Ее применяют с целью извлечения металла в полупродукт, называемый штейном (сплав сульфидов). Вто­
рым продуктом плавки явлнется шлак, концентрирующий в себе оксид­ные компоненты.

Этот вид плавки может проводиться в нейтральной, восстановитель­ной или окислительной атмосфере. В последнем случае плавку часто называют концентрационной, так как плавка в окислительных условинх позволяет получать штейны с большей концентрацией (содержанием) из­влекаемого металла.

Плавку на штейн широко используют при производстве меди и ни­келя.

Схема концентрационной плавки медного сырья на штейн:

(CuFeS2, FeS2, SiC^i CaO) -f- (Si02 > Ca0)-|-(02i Ng)—►

руда или концентрат флюс дутье

-^(Cu₂S, FeS) + (FeO, Si0₂, Ca0) + (S0₂, N₂).

штейн шлак ' газы

К окислительной плавке относится также процесс конвертирования штейнов.

3. Электролиз расплавленных солей ведут при воз­действии постоянного тока на расплавленную среду, состоящую из ок­сидов или хлоридов.

Процесс описывается следующей схемой

MeO (MeCl₂)-WWe²+ + О²- (2С1-), (7)

иа катоде Ме?+ + 2 е-*-Ме, на аноде

О?— — 2е->02 f или 2С1— — 2е->С1₂ f.

В результате на катоде выделяется металл (в жидком или твер­дом состоянии), а на аноде—-газ.

Электролиз расплавленных солей можно применить для получении любого металла, но вследствие относительной дороговизны он находит применение только тогда, когда другие, более дешевые виды плавок не могут быть использованы.

Электролиз расплавов широко применяют при получении алюминия, магния и ряда других легких и редких металлов.

4. Металлотермическая плавка. Ее применяют для по­лучения трудновосстановимых металлов, склонных в случае применения углеродистых восстановителей к образованию карбидов (Ме_хС), прида­ющих им хрупкость.

В основе этой плавки лежит принцип вытеснения одного металла из его соединений другим, более активным:

Me'О (Me'С1₂) + Ме"-+Ме' + Ме"0(Ме"С\₂). (8)

Металлотермическую плавку используют при получении ряда лег­ких и редких металлов.

5. Реакционная плавка. Основана на получении металла за счет взаимодействия его оксида и сульфида:

2МеО + MeS-^Me + S0₂. (9)

Примером реакционной плавки служат процессы получения метал­лического свинца или меди.

Рафинировочные плавки проводят с целью очистки полученных ме­таллов от примесей. В основе их лежит различие в физико-химических

свойствах основного металла и металлов-примесей. Существуют сле­дующие разновидности рафинировочных плавок:

1. О к ислительиое (огневое) рафинирование. Ос­новано на различии в сродстве к кислороду основного металла и приме­си. Образующиеся при этом оксиды примесей всплывают иа поверхность рафинируемого металла, образуя шлак. Типичным примером такого про­цесса является огневое рафинирование черновой меди.

2. Ликвациоииое рафинирование. В основе этого про­цесса лежит принцип образования и разделения по плотности (ликва­ция) двух фаз, -одна из которых является рафинируемым металлом. Примесь при этом должна концентрироваться в другой, нерастворимой в основном металле фазе. В зависимости от плотности она будет всплы­вать иа поверхность или погружаться иа дио расплава. Образование вто­рой фазы является следствием снижения растворимости примеси в ос­новном металле при снижении температуры. При ликвации одна из фаз обязательно должна быть жидкой, а вторая может быть как жидкой, так и твердой. Процесс широко используют в металлургии свинца.

3. Сульфидирующее рафинирование используют для очистки металлов от примесей, обладающих повышенным сродством к сере. При этом также образуются две иесмешивающиеся фазы, отделя­ющиеся друг от друга ликвацией. Примером такого процесса может служить рафинирование свинца от меди.

4. Хлорное рафинирование. Основано иа различии сродст­ва к хлору металла и примесей. Образовавшиеся хлориды примеси бу­дут всплывать иа поверхность металла или улетучиваться.

Дистилляция— процесс испарения вещества при температуре несколь­ко выше точки ег о кипения, дающий возможность разделить компонен­ты обрабатываемого материала в зависимости от их летучести. Дистил- Ляциоииые процессы могут использоваться как для первичной перера­ботки рудного сырья, так и для удаления легколетучих примесей при рафинировании металлов или разделении металлических сплавов. Дис­тилляция с целью рафинирования называется ректификацией.

Дистилляциоииые процессы используют в металлургии циика и при получении ряда легких и редких металлов.

Гидрометаллургические процессы

Гидрометаллургические процессы проводятся при низких температу­рах иа границе раздела чаще всего твердой и жидкой фаз. Любой гидро­металлургический процесс состоит из трех основных стадий: выщела­чивания, очистки растворов от примесей и осаждения металла из раст­вора.

Выщелачивание — процесс перевода извлекаемых металлов в раствор (растворение) при воздействии растворителя иа перерабатываемый ма­териал (руду, концентрат, полупродукты металлургического производ­ства и т.п.) часто в присутствии газового реагента — кислорода, во­дорода и др.

В результате выщелачивания получают два продукта: раствор из­влекаемого металла, загрязненный примесями, и нерастворимый оста­ток, состоящий в основном из пустой породы.

В качестве растворителей используют воду, растворы кислот, щело­чей или солей. Растворитель должен быть доступным, дешевым и обла­дать селективным действием по отношению к компонентам обрабатыва­емого материала, по возможности регенерироваться в ходе технологи­ческого процесса.

Очистку растворов от примесей проводят с целью предотвращения

нх попадания в извлекаемый металл при обследующем его осаждении в виде химического соединения или в свободном состоянии.

Для очистки растворов выщелачивания от примесей используют ме­тоды химического осаждения неорганическими или органическими ре­агентами, кристаллизацию или цементацию. В основе последнего процес­са лежит принцип вытеснения из раствора одного металла другим, бо­лее электроотрицательным (см. табл. 3). Примерами цементационной очистки могут служить процессы выделения меди из сернокислых цин­ковых растворов цинком (CuS04+Zn-»-ZnS04+Cu) или из никелевого электролита никелем (CuS0₄+Ni-*-NiS0₄-|-Cu).

Осаждение металлов из очищенных растворов от выщелачивания может быть проведено электролизом водных растворов, цементацией или восстановлением газообразными восстановителями под давлением.

В гидрометаллургии цветных металлов, особенно при производстве редких и благородных металлов, все большее распространение приобре­тают сорбционные (ионообменные) и экстракционные процессы. Приме­нение этих процессов направлено иа решение следующих задач:

1) перевод ценного металла из раствора после выщелачивания в другой раствор, более удобный по солевому составу для последующей переработки;

2) концентрирование металлов из разбавленных растворов и пульп-

3) селективное разделение металлов и очистка растворов от при­месей;

4) выщелачивание, совмещенное с сорбцией.

Ионообменные процессы основаны иа способности некоторых твер­дых веществ (ионитов) при контакте с растворами поглощать иоиы из'. раствора в обмен иа ионы того же знака, входящие в состав ионита.

В качестве иоиитов чаще всего используют твердые синтетические высокомолекулярные вещества, обладающие высокой обменной емко­стью (ионообменной способностью), химической стойкостью и механичес­кой прочностью.

По знаку заряда обменивающихся ионов различают катиониты и аинониты. Существуют также амфотерные иоииты — амфолиты, способ­ные одновременно осуществлять как катионный, так и анионный обмен. В общем виде действие ионообменных смол можно выразить уравне­ниями:

2ЯН + ЯЧ-гЯг К + 2Н+ или 2ЯС1 + АЧ-ZRz А + 2С1-,

где R — радикал с фиксированными ионами; К—катион; А — аииои.

Экстракцией (жидкостной экстракцией) называется процесс извле­чения растворенных химических соединений металлов из водного раст­вора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. После­дующей реэкстракцией из органической фазы экстрагированный металл извлекают в водный раствор.

В качестве экстрагентов используют органические кислоты и их со­ли, соли аминов и аммониевых оснований, спирты, эфиры, кетоны.

В заключение следует отметить, что, пожалуй, ни в одной другой отрасли иет такого обилия технологических процессов и разнообразия технологических схем, как в цветной металлургии. Характерным для этой отрасли является, обязательное сочетание пиро- и гидрометаллур­гических процессов. Эта тенденция постоянно расширяется и уже сей­час позволяет более успешно, чем одной группой металлургических про­цессов, решать задачи повышения степени извлечения ценных компонентов, комплектности использования перерабатываемого сырья, создания малоотходных и безотходных технологий, охраны окружающей среды.

§ 3. Требования к современному металлургическому процессу и его структура

Применяющиеся на действующих предприятиях цвет­ной металлургии технологические процессы в большинстве случаев далеко не полностью удовлетворяют современным требованиям. Ряд процессов и их аппаратурное оформление устарели и нуждаются в замене новыми, более совершен­ными.

Дата добавления: 2015-08-29