Опишите процесс металлургической переработки продуктов обогащения

Основным видом металлургического сырья являются концентраты (руды), состоящие из природных минералов, в которых содержание металла достаточно велико, чтобы при современном уровне развития техники оказалось возможным и экономически целесообразным извлекать его. Помимо руд источником для получения металлов может быть вторичное сырье – отходы от обработки металлов, металлолом, шламы пиритные огарки и др.

- Типичные пирометаллургические процессы – обжиг, восстановительная, окислительная или ликвационная плавка, конвертирование, электролиз расплавов.

- Гидрометаллургические процессы включают выщелачивание, концентрирование растворов солей металлов (экстракция, сорбция, кристаллизация) и осаждение металлов или их соединений из растворов (электролиз растворов).э

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЯ — извлечение металлов из руд, концентратов, промежуточных продуктов и отходов различных производств водными растворами главным образом химических реагентов с последующим выделением металлов из растворов. После механической обработки руд технологические операции гидрометаллургии выполняются в определенной последовательности: дробление и измельчение (до десятков мкм) с целью максимального раскрытия зёрен минералов, содержащих извлекаемый металл; отмывка мелких частиц ценных минералов или пустой породы и обезвоживание продуктов сгущением или фильтрацией. Пирометаллургия — совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. Пирометаллургическими процессами являютсяпроцессы агломерации металлургического сырья, плавки шихтовых материалов, изготовления сплавов, рафинирования металлов. В частности, это — обжиг, доменная плавка, мартеновская плавка, плавка в конвертерах, дуговых и индукционных печах. Пирометаллургия — основа производства чугуна, стали, свинца, меди, цинка и др. Электрометаллургия — методы получения металлов, основанные на электролизе, т. е. выделении металлов из растворов или расплавов их соединений при пропускании через них постоянного электрического тока. Этот метод применяют главным образом для получения очень активных металлов – щелочных, щелочноземельных и алюминия, а также производства легированных сталей.

Алюминий (Al) – металл серебристо-белого цвета, плотность2700 кг/м³,температура плавления 660 °С. Его широко применяют в машиностроении, электронике, химической и пищевой промышленности. Схема получения алюминия состоит как бы из трех ветвей: получение глинозема, получение криолита и создание электродов. Затем продукты сливают, что в операции электролиза позволяет получить металлический алюминий. Интерес к алюминиевой промышленности Казахстана обусловлен тем, что эта отрасль в республике представлена только добычей бокситов и производством глинозема. В советские годы в республике добывалось примерно 60% бокситов бывшего СССР (3% мировой добычи). Около 20% первичного алюминия производилось из казахстанского глинозема. На данный момент имеются детально проработанные проекты по строительству электролизного завода и завода по выпуску алюминиевых изделий, реализация которых позволит сформировать алюминиевый комплекс. В настоящее время алюминиевая промышленность Казахстана представлена АО "Казахстанский алюминий", которое образовано в 1996 году.

Наибольшее распространение для получения глинозема из бокситов имеет способ щелочного выщелачивания (способ Байера). Бокситы дробят и измельчают, а затемвыщелачивают в автоклавах раствором щелочи при 150-250 °С в течение 1-3 ч. Концентрация щелочи в растворе составляет 270-320 г/л. В этих условиях алюминий переходит в раствор: Al₂O₃ × n H₂O + 2NaOH = 2NaAlO₂ + (n + 1)H₂O. Полученный алюминатный раствор отделяют от нерастворимого остатка (красный шлам) сгущением и фильтрацией.

Из чистого раствора осаждают твердую гидроокись алюминия.

NaAlO₂ + H₂O = NaOH + ¯Al(OH)₃.

Образующуюся гидроокись алюминия отделяют от раствора сгущением и фильтрацией и направляют на прокалку (кальцинацию), осуществляемую в трубчатых печах при 950-1200 °С. При этом гидроокись теряет воду и получается чистый глинозем: 2Al(OH)₃ ® Al₂O₃ + 3H₂O.

Алюминий из глинозема получают электролизом в расплаве в ваннах (электролизерах) при 930-940 °С.На катоде протекает реакция Al³⁺ + 3 e ® Al, а на аноде происходит выделение кислорода, в котором сгорает угольный анод: 2O^2- - 4 e ® O₂; C + O₂ = CO.Таким образом, на дне электролизера накапливается жидкий алюминий, плотность которого больше, чем расплавленного электролита