Пирометаллургия
Орлова Н. В. учитель химии
МОУ СОШ №47 г. Белгород
2010г.
Металлургия – это наука о
промышленных способах
получения металлов из руд и
другого сырья.
Классификация отраслей металлургии
• По способам получения металлов:
Металлургия
Пирометаллургия
Электрометаллургия
Гидрометаллургия
• По видам получаемых металлов:
Металлургия
Черная (железо и его сплавы)
Цветная (все остальные металлы и их сплавы)
• Пирометаллургия (от
греч. рyr – огонь и
металлургия),
совокупность
металлургических
процессов, протекающих
при высоких
температурах. В
современной металлургии
пирометаллургия
занимает ведущее место
в производстве чугуна и
стали, свинца, меди,
никеля и др. важнейших
металлов.
Пирометаллургия - это
основная и старейшая
область металлургии. С
древних времён и до
конца 19в.
производство металлов
базировалось почти
исключительно на
пирометаллургических
процессах.
Плавильная печь с передним горном.
Гравюра из книги Г. Агриколы «О
горном деле и металлургии». Издание
1557г.
Металлургические процессы
осуществляются в несколько стадий:
• Обогащение сырья (отделение руды от
пустой породы);
• Выделение из руд металла с помощью
химических реакций;
• Механическая обработка полученного
металла (литье, формование).
По технологическим признакам
выделяют следующие виды
пирометаллургических процессов:
•обжиг
•плавка
•конвертирование
•рафинирование
•дистилляция
ОБЖИГ
Это подготовительная операция,
которая проводится с целью
изменения состава, удаления
вредных примесей или укрупнения
пылевидных материалов.
Температура обжига меньше
температуры плавления сырья.
ОБЖИГ
Восстановительный
Кальцинирующий
Хлорирующий
Окислительный
Сульфатизирующий
Обжиг проводится в различного
вида печах:
• трубчатые (магнетизирующий обжиг
железных концентратов);
• многоподовые (производство меди,
ферромолибдена);
• «кипящего слоя» (в производстве
цветных металлов);
• муфельные (металлургия редких
металлов).
Плавка
Плавка проводится при очень высокой
температуре, когда расплав разделяется на
два несмешивающихся жидких слоя:
•Металл и шлак (сплав оксидов);
•металл и штейн (сплав сульфидов).
Плавка проводится в:
•Шахтных печах – доменное производство
(чугун); производство Cu, Pb, Ni;
•Отражательных печах – мартеновское
производство (сталь); плавка медных
концентратов.
Доменное производство
В доменной печи восстановительную плавку проводят с
использованием кокса и угля.
Получение чугуна
1. Образование восстановителя:
С + О2  СО2 + Q
СО2 + C  2CО
2. Восстановление железа:
3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 +CO2
Fe3O4 + CO  3FeO+CO2
FeO + CO  Fe+CO2
3.Образование шлака:
СaCO3 CaO + CО2 СaО+ SiO2 
CaSiO3
Плавка в отражательных печах
(мартеновское производство, получение стали)
• Мартеновская печь
состоит из ванной и
регенераторов, в
которых
предварительно
нагревают воздух и
горючий газ.
• В ванну загружают чугун, лом, небольшое
количество руды. При высокой температуре
плавятся металл и руда, а примеси
окисляются.
Контрольные вопросы
• Назовите основные отрасли металлургии по способам и видам
металлов.
• Что такое пирометаллургия?
• Какие способы получения металлов являются самыми
древними?
• Какие виды пирометаллургических процессов вы знаете?
• В чем заключается обжиг и назовите основные его виды.
• В каких печах проводится обжиг?
• Что такое плавка и в каких печах она проводится?
• Напишите уравнения реакций:
образования восстановителей в доменной печи,
•
восстановления железа из оксидов,
•
образования шлаков.
Мартеновская печь
схема устройства
Конвертирование
• Это вид плавки, который заключается в
продувке воздухом или кислородом
через расплавленные материалы
(чугун, лом, обогащенные концентраты)
• Конвертирование основано на
использовании экзотермических
реакций.
Устройство конвертера
В конвертерах получают
сталь, медь, никель
Бессемеровский процесс
(бессемерование чугуна,
производство бессемеровской
стали) — процесс передела
жидкого чугуна в литую сталь
путём продувки сквозь неё
сжатого воздуха,
обогащённого кислородом.
Превращение чугуна в сталь происходит
благодаря окислению примесей,
содержащихся в чугуне — кремния,
марганца и углерода (отчасти также
железа) кислородом воздуха дутья.
Процесс был предложен в Англии Г.
Бессемером (1856 г.).
Алюминотермия
Алюминотермию, открытую
Н.Н. Бекетовым в 1859г.,
применяют и для сварки
металлических деталей. Смесь
порошкообразных алюминия и
оксида железа Fe3O4,
называемую термитом,
поджигают с помощью запала.
В результате реакции
8Al + 3Fe3O4 = 9Fe + 4Al2O3
развивается температура около
3000 0С, получившееся железо
плавится, стекает вниз и
сваривает детали.
Магнийтермия
Магний – активный металл. Используется для
производства Ti, Zn, V, U и других металлов.
Mg + TiCl4 = 2MgCl2 + Ti
Восстановление титана проводят в атмосфере аргона
или гелия.
Кальцийтермия
Кальций, как и магний, является активным металлом.
Используется для производства V, Nb, Ta.
Ta2O5 + 5Ca = 5CaO + 2Ta
Контрольные вопросы
• В каких печах и устройствах получают сталь?
• В чем отличие конвертерного и мартеновского способов
получения стали?
• В чем отличие стали от чугуна по составу?
• Что такое металлотермия? Какие металлы являются
• восстановителями при получении таких металлов, как титан,
ванадий, вольфрам и других металлов?
• Какие виды плавок используют при получении металлов
высокой чистоты?
• Какие вы знаете перспективные технологии получения
металлов?
Экология
• Важное направление совершенствования
пирометаллургических процессов –
снижение их вредного воздействия на
окружающую среду, связанное с
внедрением безотходным технологий, с
сокращением и обезвреживанием отходов и
выбросов.
• При обжиге руд цветных металлов
образуются газы, содержащие SO2,
которые используются для получения
H2SO4. При получение 1т меди
дополнительно получают 10т. серной
кислоты.
• Минерал пирит кроме серы содержит
соединения Cu, Pb, Ni, Co, Bi из которых
получают эти металлы, а шлак используют
для производства цемента.
Контрольные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Какие отрасли металлургии вы знаете?
Назовите важнейшие технологические процессы
пирометаллургии.
С какой целью проводят обжиг сырья?
Что такое плавка и какие продукты получаются в
результате плавки?Что такое конвертирование и в
каких печах оно проводится?
В чем заключается процесс рафинирования?
Что такое дистилляция и как она осуществляется?
Назовите важнейшие направления
совершенствования технологических процессов
металлургии, направленные на снижение вредного
воздействия на окружающую природу.
Задачи по теме: «Металлургия»
1. Определите массу железа, которую можно получить
из 800т магнитного железняка Fe3O4, содержащего
15% примесей, если выход продукта составляет
92%?
1. Вычислите массу технического алюминия (массовая
доля алюминия 98%), который потребуется для
алюмотермического получения хрома массой 64,2
кг из оксида хрома (III).
1. Из медной руды массой 2т получили техническую
медь массой 325 кг (массовая доля меди равна
98,46%). Определите массовую долю халькозина
Cu2S в руде.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Ахметов Н. С. Неорганическая химия. 9 класс. – М.:
Просвещение, 2000.
Ванюков А. В., Зайцев В. Я. Теория
пирометаллургических процессом. – М.:
Металлургия, 1973.
Глинка Н. Л. Общая химия. – Л.: Химия, 1994.
Зеликман А. Н. Металлургия редких металлов. – М.:
Металлургия, 1980.
Кузнецова Н. Е., Титова И. М. Химия 9 класс. – М.:
Вентана – Графф, 2001.
Хомченко Г. П., Цитович И. К. Неорганическая
химия. – М.: Высшая школа, 1998.
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. – М.:
Аванта, 2000
Скачать

металлургия презентация