Пирометаллургия

Пирометаллургия – старейшая область металлургии. Использование огня позволяло древним людям плавить и отливать металлические изделия из найденных самородков и руды.

До конца 19 в. производство металлов базировалось в основном на пирометаллургических процессах, на рубеже 19–20 вв. промышленное значение приобрела также гидрометаллургия.

В начале 20 в., наряду с пламенными способами нагрева, в металлургии стали применять различные виды электрического нагрева (дуговой, индукционный и др.). Тогда же был внедрён электролиз расплавленных химических соединений (применяется в производстве алюминия, ниобия, тантала и других металлов).

Металлургические процессы, основанные на использовании электрического тока, выделяют в самостоятельную область – электрометаллургию.

Во 2-й половине 20 в. получили распространение плазменная плавка, используемая в плазменной металлургии, зонная плавка (получение особо чистых металлов, полупроводников и др.) и электронно-лучевая плавка (рафинирование тугоплавких металлов и сплавов, получение слитков из стали и сплавов для деталей ответственного назначения и в других случаях).

В особую группу пирометаллургии выделяют процессы металлотермии, основанные на реакциях восстановления металлов из их соединений химически более активными металлами.

Пирометаллургия сохраняет главенствующее положение по масштабам производства и многообразию процессов в металлургии чёрных (чугуна, стали) и некоторых цветных (свинца, меди, никеля) металлов.

Пирометаллургические процессы сопровождаются изменением агрегатного состояния реагирующих веществ (при плавлении, возгонке или испарении). В таких процессах (химических реакциях) взаимодействие может протекать между твёрдой, жидкой (расплавы) и газообразной фазами.

В пирометаллургии по технологическим признакам выделяются четыре основных процесса.

Обжиг – в зависимости от химического состава исходного сырья и целевого продукта делится на окислительный, восстановительный, кальцинирующий, хлорирующий и др.

В пирометаллургических процессах проводят обжиг во вращающихся печах (например, магнетизирующий обжиг железных концентратов).

В печах кипящего слоя проводят обжиг молибденита и др.

Обжиг осуществляется в многоподовых печах, на агломерационных машинах (основном технологическом оборудовании для агломерации), а также в печах специальных конструкций (в металлургии редких металлов и их соединений).

Плавка – производится:

• в шахтных печах (доменное производство, производство свинца, никеля, меди);
• в отражательных печах (мартеновское производство, отражательная плавка медных концентратов);
• в электропечах (производство стали, ферросплавов, меди, никеля);
• в циклонных камерах (переработка медно-цинкового сырья) и др.

Конвертирование – осуществляется в конвертерах (конвертерное производство, производство меди, никеля).

Рафинирование – осуществляется в отражательных печах (производство меди, цинка, золота), котлах (производство свинца, олова) и др.

Основной недостаток пирометаллургических процессов – высокое отрицательное воздействие на окружающую среду, в том числе на водный и воздушный бассейны, что учитывается при сопоставлении и выборе пиро- или гидрометаллургической схемы переработки различных видов сырья (например, в производстве меди, никеля, кобальта из сульфидных руд).