Добывающая металлургия - отрасль металлургического машиностроения, в которой изучаются процесс и методы извлечения металлов из их природных месторождений полезных ископаемых . Область - это материаловедение , охватывающее все аспекты типов руды, промывки, обогащения, разделения, химических процессов и извлечения чистого металла и их легирования для различных применений, иногда для непосредственного использования в качестве готового продукта, но чаще в форма, которая требует дальнейшей работы для достижения заданных свойств в соответствии с приложениями. [1]
В области добывающей металлургии черных и цветных металлов есть специальности, которые в общем сгруппированы в категории переработки полезных ископаемых , гидрометаллургии , пирометаллургии и электрометаллургии на основе процесса, принятого для извлечения металла. Для извлечения одного и того же металла используется несколько процессов в зависимости от его происхождения и химических требований.
Обработка полезных ископаемых [ править ]
 | В этом разделе не процитировать любые источники . ( Январь 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Обработка полезных ископаемых начинается с обогащения, состоящего из первоначального измельчения руды до требуемых размеров в зависимости от процесса обогащения, дробления, измельчения, просеивания и т. Д. После этого руда физически отделяется от любых нежелательных примесей, в зависимости от формы возникновение и / или дальнейший вовлеченный процесс. В процессах разделения используются физические свойства материалов. Эти физические свойства могут включать плотность, размер и форму частиц, электрические и магнитные свойства и свойства поверхности. Основные физико-химические методы включают магнитную сепарацию, пенную флотацию., выщелачивание и т. д., в результате чего из руды удаляются примеси и нежелательные материалы, а основная руда металла концентрируется, что означает, что процентное содержание металла в руде увеличивается. Затем этот концентрат либо обрабатывают для удаления влаги, либо используют как есть для извлечения металла, либо придают ему формы и формы, которые можно подвергать дальнейшей обработке, с легкостью в обращении.
Рудные тела часто содержат более одного ценного металла. Хвосты предыдущего процесса могут использоваться в качестве сырья в другом процессе для извлечения вторичного продукта из исходной руды. Кроме того, концентрат может содержать более одного ценного металла. Затем этот концентрат будет переработан для разделения ценных металлов на отдельные составляющие.
Гидрометаллургия [ править ]
Гидрометаллургия занимается процессами с использованием водных растворов для извлечения металлов из руд. Первым шагом в гидрометаллургическом процессе является выщелачивание , которое включает растворение ценных металлов в водном растворе или подходящем растворителе. После отделения раствора от твердых частиц руды экстракт часто подвергают различным процессам очистки и концентрирования, прежде чем ценный металл будет извлечен либо в его металлическом состоянии, либо в виде химического соединения. Это может включать осаждение , дистилляцию , адсорбцию и экстракцию растворителем . Последний этап восстановления может включать осаждение, цементацию., или электрометаллургический процесс. Иногда гидрометаллургические процессы могут выполняться непосредственно на рудном материале без каких-либо этапов предварительной обработки. Чаще руду необходимо предварительно обрабатывать на различных стадиях обогащения полезных ископаемых, а иногда и пирометаллургическими процессами. [2]
Пирометаллургия [ править ]
| В этом разделе не процитировать любые источники . ( Январь 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Пирометаллургия включает в себя высокотемпературные процессы, при которых происходят химические реакции между газами, твердыми телами и расплавленными материалами. Твердые вещества, содержащие ценные металлы, обрабатываются с образованием промежуточных соединений для дальнейшей обработки или превращаются в их элементарное или металлическое состояние. Типичными пирометаллургическими процессами, в которых используются газы и твердые частицы, являются операции кальцинирования и обжига . Процессы, которые производят расплавленные продукты, в совокупности называются операциями плавки . Энергия, необходимая для поддержания высокотемпературных пирометаллургических процессов, может быть связана с экзотермической природой протекающих химических реакций. Обычно эти реакции представляют собой окисление, например, сульфида до диоксида серы.. Однако зачастую энергия должна добавляться к процессу за счет сжигания топлива или, в случае некоторых процессов плавки, путем прямого приложения электрической энергии.
Диаграммы Эллингема - полезный способ анализа возможных реакций и прогнозирования их результатов.
Электрометаллургия [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Январь 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Электрометаллургия включает в себя металлургические процессы, которые происходят в каком-либо виде электролитической ячейки . Наиболее распространенными видами электрометаллургических процессов являются электролитическое извлечение и электрорафинирование.. Электролизное извлечение - это процесс электролиза, используемый для извлечения металлов в водном растворе, обычно в результате того, что руда подверглась одному или нескольким гидрометаллургическим процессам. Интересующий металл нанесен на катод, а анод представляет собой инертный электрический проводник. Электрорафинирование используется для растворения загрязненного металлического анода (обычно в процессе плавки) и получения катода высокой чистоты. Электролиз плавленой соли - это еще один электрометаллургический процесс, при котором ценный металл растворяется в расплавленной соли, которая действует как электролит, а ценный металл собирается на катоде элемента. Процесс электролиза плавленых солей проводится при температурах, достаточных для поддержания как электролита, так и производимого металла в расплавленном состоянии.Сфера применения электрометаллургии в значительной степени совпадает с областями гидрометаллургии и (в случае электролиза плавленых солей) пирометаллургии. Кроме того,электрохимические явления играют значительную роль во многих процессах переработки полезных ископаемых и гидрометаллургии.
Ионометаллургия [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Январь 2021 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Ионометаллургия использует неводные ионные растворители, такие как ионные жидкости (ИЖ) и глубокие эвтектические растворители (ДЭС). DES представляют собой жидкости, обычно состоящие из двух или трех дешевых и безопасных компонентов, которые способны к самоассоциации, часто через взаимодействия водородных связей, с образованием эвтектической смеси с температурой плавления ниже, чем у каждого отдельного компонента. DES обычно являются жидкими при температурах ниже 100 ° C и обладают физико-химическими свойствами, аналогичными традиционно используемым ионным жидкостям, но при этом намного дешевле и экологически безопаснее.
Ссылки [ править ]
- ^ Brent Хискей "Металлургия, Обзор" в Kirk-Othmer Энциклопедии химической технологии, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 0471238961.1921182208091911.a01
- ^ Безграничный. «Добывающая металлургия». Безграничная химия. Boundless, 21 июля 2015 г. Получено 18 марта 2016 г. с https://www.boundless.com/chemistry/textbooks/boundless-chemistry-textbook/metals-20/metallurgic-processes-142/extractive-metallurgy-559-3578 /
Дальнейшее чтение [ править ]
- Гилкрист, JD (1989). «Добывающая металлургия», Pergamon Press.
- Майло Селваратнам (1996): "Управляемый подход к изучению химии"
