Электрометаллургия
Электрометаллу́рги́я, область металлургии, использующая электроэнергию для расплавления материалов (электроплавка) либо для непосредственного восстановления металлов из расплавов или водных растворов (электролиз). В чёрной металлургии под электрометаллургией понимают электроплавку стали и ферросплавов, в цветной – понятие электрометаллургия обычно включает электролиз и электроплавку.
В чёрной металлургии при выплавке сталей общего назначения применяют главным образом дуговые печи, при выплавке сталей и сплавов, к которым предъявляются повышенные требования по чистоте и точности состава, – индукционные печи. В производстве ферросплавов распространены руднотермические (рудновосстановительные) печи, работающие непрерывно. В таких печах проводят карботермическое восстановление с получением высокоуглеродистых ферросплавов (феррохром, ферромарганец и др.). Для силикотермического восстановления руд применяют рафинировочные печи, по конструкции аналогичные дуговым сталеплавильным, работающие периодически. В таких агрегатах получают низкоуглеродистые ферросплавы.
В цветной металлургии в руднотермических печах получают штейн при производстве меди (Cu) и никеля (Ni), а при производстве титана (Ti) – богатый Ti-шлак. Для производства высокоактивных и тугоплавких [титана (Ti), молибдена (Mo), вольфрама (W) и др.] металлов широко применяют вакуумно-дуговой (с расходуемым электродом) и электронно-лучевой переплавы. Электролиз расплавленных солей применяют для получения алюминия (Аl), магния (Mg), лития (Li), натрия (Na), калия (K), рубидия (Rb), цезия (Cs), кальция (Ca), стронция (Sr), бария (Ba), порошков тугоплавких металлов вольфрама (W), молибдена (Mo), ванадия (V), титана (Ti), циркония (Zr), тантала (Ta), ниобия (Nb), а также бериллия (Be), тория (Th) и урана (U). Электролиз водных растворов солей (гидроэлектрометаллургия) – для получения меди (Cu), висмута (Bi), сурьмы (Sb), олова (Sn), свинца (Pb), никеля (Ni), кобальта (Co), кадмия (Cd), цинка (Zn), благородных и рассеянных металлов, марганца (Mn), хрома (Cr). Электролиз используют также для очистки металлов – электролитического рафинирования (электрорафинирования). Процесс состоит в анодном растворении загрязнённого металла и в последующем его катодном осаждении (электроосаждение).
В литейном производстве применяют дуговые и индукционные печи для получения жидкого чугуна и стали (из металлолома), бронзы и других литейных сплавов. Для литья высокоактивных металлов [титана (Ti)] используют вакуумные гарнисажные печи (гарнисаж) с дуговым или плазменным нагревом.
Так называемая спецэлектрометаллургия объединяет электротермические процессы для производства специальных сталей и сплавов особо ответственного назначения, тугоплавких [вольфрама (W), молибдена (Mo), ниобия (Nb)] и высокореакционных [титана (Ti), ванадия (V), циркония (Zr)] металлов и сплавов на их основе. Включает рафинирующие переплавы металлов, полученных в других электрических печах. Главное отличие процессов спецэлектрометаллургии – повышенная степень защищённости металла от контакта с воздухом под слоем шлака (в электрошлаковой технологии), в нейтральной газовой среде (в плазменных или индукционных вакуумных печах).