Реферат
На тему: «Гидроэлектрометаллургические производства»
По дисциплине «»
Реферат выполнил Хедер Шамаль
Проверил ё
Реферат защищён с оценкой________
Ростов-на-Дону
2017 год.
Содержание
1.Введение…………………………………………..……
2.Содержание………………………………………………
3.Заключение………………………………………………
4.Литература………………………………………………
Введение
Извлечение металлов из руд осуществляется в основном с помо- щью процессов пирометаллургии и гидрометаллургии. Гидрометаллургия основана на извлечении соединений металлов из руд и концентратов водными растворами различных реагентов при низких температурах. При селективном действии реагентов в раствор переходят главным образом полезные компоненты; пустые породы практически не растворяются. Одним из важных преимуществ гидрометаллургических методов является то, что они часто позволяют более полно перерабатывать бедные полиметаллические руды с раздельным получением всех по- лезных компонентов, а основного – в виде продукта высокой чистоты. Электролитическое извлечение металлов из водных растворов их соединений во многих случаях является завершающей стадией ряда металлургических процессов. Электролиз играет большую роль в производстве таких металлов, как медь, цинк, никель, марганец, кад- мий, свинец, хром, олово, висмут и др. Промышленное развитие гидроэлектрометаллургия получила в конце XIX в. после появления мощных источников тока.
Гидроэлектрометаллургия – областьметаллургии, охватывающая промышленные способы получения металлов и сплавов с помощью электрохимических процессов. Гидроэлектрометаллургическими способами получают многие металлы – Cu, Ni, Zn, Cd, Co, Mn, Pb, Sn, Bi, Sb, Cr. Гидроэлектрометаллургические процессы делятся на 3 группы: 1) электрорафинирование; 2) электроэкстракция; 3) цементация, или контактное вытеснение металла. При электрорафинировании металл, предварительно получен- ный пирометаллургическим методом, подвергается электрохимиче- ской очистке. Технологическая цепочка при электрорафинировании: черно- вой металл с примесями → отлитые аноды → электролиз (анод рас- творяется, целевой металл осаждается на катоде, примеси либо оста- ются на аноде, либо переходят в раствор). Электроэкстракция – выделение металла из раствора электро- химическим путем. Руду или концентрат растворяют, затем ведется электролиз с нерастворимыми анодами (в отличие от электрорафини- рования). Основным процессом электрорафинирования и электроэкстрак- ции является электролиз. Электролиз – совокупность процессов электрохимического окис- ления-восстановления, происходящих на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. На катоде происходит восстановление ионов металла: Mz+ + ze– → M0. На аноде протекает окисление металла в случае растворимого анода (M0 – ze– → Mz+) или компонентов электролита в случае нерас- творимого анода. В качестве электродных материалов используются твердые тела (металлы, сплавы) и жидкие электроды из ртути и ее сплавов (амаль- гамная металлургия). Цементация (контактное вытеснение) – восстановление метал- ла другим, более электроотрицательным металлом или водородом без электролиза.
|
|
Достоинства гидроэлектрометаллургических методов:
|
|
1. Получение металлов высокой чистоты.
2. Возможность переработки бедных руд.
3. Комплексная переработка руд. Например, наряду с Zn получа- ют Cd, Pb, соли Cu и Co, ряд редких металлов и концентратов, а также H2SO4.
Гидроэлектрометаллургические процессы состоят из двух основ ных стадий: подготовки электролита и извлечения из него металла. Подготовка электролита включает следующие основные опе рации:
– обжиг руды или концентрата;
– выщелачивание продукта обжига отработанным электролитом;
– очистка раствора от нежелательных компонентов.
Обжиг проводится с целью перевода основного компонента в форму, более удобную для выщелачивания.
Выщелачивание проводится с целью разделения компонентов огарка между раствором и остатком от выщелачивания. Как правило, при выщелачивании в раствор переходит рафинируемый металл и другие металлы, остаются оксиды Pb, Cа, Al. Выщелачиванием называется процесс извлечения твердого вещества жидкостью.
Очистка раствора от вредных для электролиза примесей проводится различными методами: осаждением малорастворимых соединений, контактным вытеснением, экстракцией, адсорбцией, ионным обменом и электрохимическими
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЦИНКА.
Способы производства цинка
Цинк относится к электроотрицательным металлам: 2+ 0 Zn /Zn E = 0,76В. Около 40% производимого цинка используется для защиты железа от коррозии (покрытие обеспечивает анодную защиту), для производства сплавов, красок, в электротехнической промышленности – в качестве анодов в химических источниках тока, в процессах цементации – в качестве цементирующего металла. Крупнейшим в СНГ производителем цинка и сплавов на его основе является ОАО «Челябинский цинковый завод», Россия. Получение цинка осуществляется двумя способами: пирометаллургическим и гидроэлектрометаллургическим.
|
|
Основные стадии пирометаллургического способа:
1. Обогащение и окислительный обжиг сульфидного концентрата.
2. Восстановление.
3. Термическая дистилляция, или возгонка цинка из полученного огарка.
Технологическая схема гидроэлектрометаллургического способа производства (в основном, это электроэкстракция) включает следующие стадии:
1. Обогащение сульфидной руды.
2. Окислительный обжиг при температуре 850–900°С: ZnS + 3/2O2 → ZnO + SO2. Сульфиды сопровождающих металлов – свинца, железа, кадмия, меди – также образуют оксиды.
3. Выщелачивание: MO + H2SO4 → MSO4 + H2O, после которого остается кек. Кек, состоящий из Pb, Zn (до 15%), Cu, Ca, Mg, Ag, Au, отправляется на пирометаллургические методы. В раствор вместе с цинком переходят Cd, Ni, часть Cu, As, Sb.
4. Очистка от примесей. Проводится в несколько этапов: а) доведение рН до 5 (2 (ZnOH) pH 5,6 ≈). Из раствора выпадает гидроксид железа Fe(OH)3 и гидроксид алюминия Al(OH)3, а также сурьма, мышьяк в виде нерастворимых основных солей (Fe4O5(OH)5As), увлекаемых в осадок гидроксидами алюминия и железа; выводится в осадок вредная примесь электролита – германий; б) цементацией цинковым порошком электролит очищают от ионов меди и кадмия: Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+; Cd2+ + Zn → Cd + Zn2+. После цементации получают меднокадмиевый кек, из которого извлекают кадмий; в) достижением произведения растворимости ксантогената кобальта Co(C2H5OCS2)2 и хлорида меди CuCl удаляют примеси кобальта, меди. Свинец удаляют в виде сульфата свинца PbSO4 добавлением SrCO3 (осаждение PbSO4 основано на изоморфизме SrSO4). Из кобальтового кека извлекают чистый металл.
5. Электроэкстракция цинка. В результате электролиза получают катодный цинк и отработанный электролит, который отправляется на выщелачивание.
1. 6. Переплавка электролитического цинка с получением цинка марок Ц0 (99,98% Zn), Ц1 (99,94%), Ц2 (99,90%). Для получения цинка высокой чистоты марки ЦВ (99,99% Zn) проводят дистилляцию катодного металла