Плавка

Пла́вка, пирометаллургический процесс переработки материалов (руд, концентратов, металлов и др.) с получением конечного продукта в жидком виде. Плавка характеризуется полным расплавлением шихты и разделением расплава обычно на 2 несмешивающихся слоя (металл и шлак, металл и штейн), иногда и другие фазы. Применяется для извлечения металлов из руд, передела твёрдой или жидкой металлической шихты, рафинирования черновых металлов, приготовления сплавов для отливки слитков и фасонного литья и др.

Плавку проводят за счёт:

• теплоты от сжигания углеродного топлива (измельчённый уголь, мазут, кокс) в вытянутом вверх рабочем пространстве – шахтная плавка (т. н. доменный процесс) или в горизонтальном рабочем пространстве над ванной расплава и теплопередачи излучением от факела и раскалённых им стен и свода – отражательная плавка (например, мартеновский процесс);
• теплоты экзотермических реакций при окислении сырья без затрат тепловой энергии внешних источников – автогенная плавка (например, процесс Ванюкова);
• использования электрического нагрева – электроплавка.

Плавку ведут в шахтных, отражательных, ванных, циклонных (т. н. КИВЦЭТ-процесс), электрических печах и других агрегатах.

По характеру протекающих процессов выделяют плавку восстановительную и окислительную. Восстановительную плавку проводят с использованием чаще всего твёрдого углеродсодержащего восстановителя (кокс, уголь). Распределение металлов и примесей между слоями зависит от лёгкости их восстановления: при плавке железных руд (доменный процесс), свинцовых, оловянных и других концентратов извлекаемый металл переходит в металлическую фазу, примеси – в шлак или штейн; при плавке ильменитового концентрата (FeTiO3) целевым продуктом является шлак с высоким содержанием титана (Ti), а в металлический расплав переходит основная примесь – железо (Fe).

В основе окислительной плавки (окислитель – кислород) сульфидных руд, концентратов и промышленных продуктов лежит различие в сродстве металлов к кислороду и сере. При недостатке S в штейне концентрируются медь (Cu), никель (Ni), кобальт (Со) и другие цветные металлы, а основная часть железа (Fe), кальция (Ca), кремния (Si), алюминия (Al), магния (Mg) и других металлов переходит в шлак. На этом различии основана восстановительно-сульфидирующая плавка окисленных никелевых руд.

Плавка с применением продувки окислительным газом (воздух, кислород) расплавов (чугун, штейн) называется конвертированием, плавка восстановительным газом (водород и оксид углерода) шлаковых расплавов – фьюмингованием. В цветной металлургии для извлечения ценных металлов из полиметаллических отходов применяют вельцевание. В производстве металлов для особо ответственных изделий плавку осуществляют в вакууме или «защитной» атмосфере для эффективного удаления из получаемого металла газов (азота, кислорода и водорода), металлических и неметаллических включений.