* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

13 2 ПИРОМЕТАЛЛУРГИЯ 14 г л . обр. окись углерода, о б р а з у ю щ а я с я по р е а к ц и и : С 0 + С = 2 С 0 . В результате процесса СО о к и с л я е т с я до С 0 , а последняя, р е а г и р у я с твердым углеродом, вновь регенерирует СО. Т. обр. система СО — С 0 слу­ ж и т переносчиком углерода через газовую фазу. Д о н а ч а л а п л а в л е н и я твердые окислы восстанавли­ ваются преимущественно окисью углерода: поверх­ ность к о в т а к т а их с твердым восстановителем неве­ л и к а . В р а с п л а в а х окислы восстанавливаются и твер­ дым углеродом. Избирательность восстановления за­ висит от сродства металлов к кислороду (рис. 2), активностей в металлической и ш л а к о в о й ф а з а х и отношения п а р ц и а л ь н ы х давлений СО и С 0 в г а з а х . Отпошение концентраций какого-либо металла в мет а л л и ч . и ш л а к о в о й ф а з а х можно выразить следую­ щим общим ур-нием: 2 2 2 П л а в к а , в к-рой металлы в о с с т а н а в л и в а ю т с я из окислов или иных соединений д р у г и м и , более а к т и в ­ ными м е т а л л а м и , наз. м е т а л л о т е р м и ч е с к о й. Н а п р . , U F восстанавливают до м е т а л л а к а л ь ц и е м или магнием (см. Металлотермия), Полу­ чение металлов из солевых р а с п л а в о в в р е з у л ь т а т е восстановления электролизом при темп-ре выше точки п л а в л е н и я металла представляет э л е к т р о ­ л и т и ч е с к у ю п л а в к у . Н а п р . , алюминий по­ лучают электролизом из раствора его окиси в р а с п л а в ­ ленном криолите N a A l F , где А 1 0 при темп-ре о к . 950° диссоциирует на ионы А Р + и AlOjj . Н а у г о л ь н о й подине э л е к т р о л и т н о й в а н н ы , с л у ж а щ е й катодом, ионы А1*+ восстанавливаются до металла и образуют слой ж и д к о г о а л ю м и н и я , а анион А10® разряжается 4 a 6 2 3 (МеО) ш л + СО = [ М е } „ л - 1 - С 0 с 2 (МеО)ш * Л р СО& (МеО) ш л РС0 2 где к р у г л ы м и скобками обозначены к о н ц е н т р а ц и и в ш л а к е , а квадратными — в сплаве металлов. Вели­ чина К отражает сродство металла к кислороду при Р СО данной темп-ре; отношение — т а к ж е функция темп-ры. И з м е н я я состав ш л а к о в и темп-ру при до­ менной п л а в к е , достигают разной степени восстанов­ л е н и я окислов из ш л а к а и получают разные по соста­ в у передельные или литейные чугуны: Si, % Мартеновский . Бессемеровский Томасовспий . Литейный . . . . . . 0 , 3 - -1 , 5 0 , 9 - -2,0 0 . 2 - -0,6 1 , 2 5 -- 4 , 2 5 Мп, % 1 , 5—3 ,51 0 ,6—1 , 5 1 8—1 , 3 0 ,5—1 ,3 В специальных ч у г у и а х (ферросплавах) содержание м а р г а н ц а достигает 70—75%, а содержание крем­ н и я - 13%. Свинцовую и о л о в я н н у ю восстановительные п л а в к и проводят т а к , чтобы максимально восстановить сви­ нец или олово, а ж е л е з о перевести в ш л а к в виде FeO. В о с с т а н о в и т е л ь н а я п л а в к а на воз­ г о н (фьюминг-процесс) основана на восстановлении и испарении свинца, ц и н к а , к а д м и я или сульфида и окиси олова при продувке ж и д к о г о ш л а к а смесью воздуха с у г о л ь н о й п ы л ь ю . П а р ы металлов и их соединений у н о с я т с я газами, частично при этом окис­ ляясь-, а затем у л а в л и в а ю т с я в виде твердых пылевид­ ных возгонов п ы л е у л о в и т е л я м и . Н е к - р ы е металлы м о г у т быть получены т. н. р е а к ц и о н н о й п л а в к о й при взаимодействии м е ж д у их сульфи­ дами и окислами. Примером с л у ж и т горновая выплав­ к а свинца из сульфидного концентрата. Ч е р е з слой концентрата п р и темп-ре ок. 800° продувают воздух, частично о к и с л я я сульфид свинца до РЬО и P b S 0 . Одновременно протекают р е а к ц и и : 4 н а у г о л ь н о м аподе: 2АО ~ —Qe= AhO^+V / 0 . Ж и д к и й алюминий (плотн. 2,3) легко р а с с л а и в а е т с я с ж и д к и м электролитом (плоти. 2,03). Магний в о с с т а н а в л и ­ вают электролизом из р а с п л а в о в , с о д е р ж а щ и х M g C l , СаС1 , K C i , NaCl при темп-ре ок. 700°. Металл всплы­ вает в э л е к т р о л и т е , на аноде выделяется х л о р . Степень извлечения металлов п р и п л а в к а х зависит от величин потерь со ш л а к а м и и г а з а м и . Х и м и ч е ­ с к и е п о т е р и металлов в ш л а к а х обусловлены неполнотой п р о т е к а н и я основных р е а к ц и й п л а в к и , обычно они невелики. М е х а н и ч е с к и е поте¬ р и с в я з а н ы с неполным расслаиванием продуктов п л а в к и из-за высокой их в я з к о с т и , малой разности плотностей и по другим п р и ч и н а м . Все это зависит от состава ш л а к а и п р а в и л ь н о г о его выбора, а т а к ж е от темп-ры п л а в к и и устройства п л а в и л ь н о й печи. Б л а г о п р и я т н ы е д л я р а с с л а и в а н и я высокие темп-ры п л а в к и невыгодны из-за повышенного расхода топ­ лива и быстрого износа огнеупорных м а т е р и а л о в . Уменьшение выхода ш л а к а обычно снижает потери металлов и расходы на топливо. П р и выборе состава ш л а к а руководствуются минимальным расходом флю­ сов, с н и ж а я этим и з а т р а т ы на м а т е р и а л ы , и выход ш л а к а . П у с т а я порода ж е л е з н ы х руд содержит преоб­ ладающие количества окислов к р е м н и я и а л ю м и н и я . Главные компоненты ш л а к о в черной м е т а л л у р г и и : S i 0 , A l O и СаО, п о с л е д н я я вводится с флюсом — известняком. Ш л а к о в а н и е в цветной м е т а л л у р г и и требует перевода в ш л а к ж е л е з а , поэтому г л а в н ы е компоненты ш л а к о в здесь — FeO, S i 0 и СаО; по­ мимо известняка и л и извести, флюсами с л у ж а т т а к ж е к в а р ц и т ы , р е ж е ж е л е з н ы е и марганцовые руды. 3 2 2 2 2 2 2 s 2 г PbS+2pbO=3Pb+SO, P b S + PbSO< = 2Pb + 2 S 0 2 Тот ж е процесс возможен при п л а в к е смеси сырого и обожженного к о н ц е н т р а т а . Получение меди из штей­ нов в конвертере — о к и с л и т е л ь н а я и р е а к ц и о н н а я п л а в к а . Сначала о к и с л я ю т и ш л а к у ю т кварцем ж е л е з о : 2FeS + 3 0 2 + Si0 = Fe Si0 + 2S0 2 2 4 2 Д о тех п о р , пока в штейне присутствует сульфид ж е ­ л е з а , сульфид меди не о к и с л я е т с я , т. к. сродство меди к сере выше, чем у ж е л е з а , а к кислороду — н и ж е . Во второй стадии, после практически полного окисле­ н и я сульфида ж е л е з а , перевода его в ш л а к и выпуска ш л а к а протекают р е а к ц и и : 2Cu S + 30, = 2Cu 0 + 2 S 0 Cu S + 2Cu 0^6Cu + S 0 2 3 2 3 2 2 Свойства ш л а к о в з а в и с я т гл. обр. от весового соот­ ношения основных компонентов, суммарное содержа­ ние к-рых достигает 80—95%; однако и второстепен­ ные компоненты влияют на свойства ш л а к о в . Ш л а к и рассчитывают по диаграммам п л а в к о с т и и в я з к о с т и соответствующих ш л а к о в ы х систем и к о р р е к т и р у ю т по данным заводской п р а к т и к и переработки а н а л о г и ч ­ ного с ы р ь я . Учитывают т а к ж е плотность, а при элект­ р о п л а в к а х — электропроводность ж и д к и х шлаков. Темп-pa п л а в л е н и я ш л а к а д о л ж н а соответствовать у с ­ ловиям наиболее полного п р о т е к а н и я основных р е а к ­ ций п л а в к и и устройству п л а в и л ь н о й печи, т. к. но многих с л у ч а я х она определяет темп-ру п л а в к и . Д л я р а ф и н и р о в а н и я сравнительно л е г к о п л а в к и х метал­ л о в , н а п р . свинца (т. п л . 327°), олова (т. п л . 232°), ц и н к а (т. п л . 419°), проводится л и к в а ц и о н и а я п л а в к а . Она основана на п о н и ж е н и и растворимо­ сти примесей с охлаждением перегретого ж и д к о г о м е т а л л а ; к р и с т а л л ы , содержащие примеси, всплы­ вают или тонут, их у д а л я ю т ш у м о в к а м и в виде п р о ­ д у к т а , называемого с ъ е м а м и пли ш л и к е ­ р а м и . Н а п р . , на поверхность свинца, з а г р я з н е н н о г о медью, при темп-ре ок. 330° всплывают к р и с т а л л ы твердого раствора С и — Р Ь , содержание меди в металле