Metalurgia-to nauka zajmująca się otrzymywaniem metali z rud.
Ruda-utwory skalne zawierające związki chemiczne metalu, podstawowy surowiec stosowany w procesach metalurgicznych. Formy występowania metali w rudach: w stanic wolnym(Au,Ag,Pt,I lg), tlenki(Fc203). siarczki(Cu2S), węglany(FeCC>3,MgC03), uwodnione tlenki(Al203 n H20)
Wstępna przeróbka rud: ruda—»rozdrabnianic--»(przemiana związku, usuwanie skały płonnej)—►scalanie—»koncentrat Rozdrabnianie: grube: z (j)200-400mm do <j)80-100mm, łamacze stożkowe i szczękowe; średnie: z<j>100-200mm do <t>30-80mm, łamacze stożkowe, kruszarki bębnowe, młyny kulowe i prętowe; drobne: z<j>l-80mm do (j><lmm, młyny kulowe.
Metody wzbogacania rud metali: fizyczne: metody grawitacyjne, elcktryczne:(elektromagnetyczne, elektrostatyczne), flotacyjne; chemiczne
Wzbogacenie grawitacyjne-wykorzystuje różnice w gęstości pozornej ziarenek rudy i prędkości ich opadania w powietrzu i w cieczy: płukanie, strumieniowe, w cieczach ciężkich.
Wzbogacenie elektryczne: elektromagnetyczne-separacja elektromagnetyczna; elektrostatyczne-separacja elektryczna.
Przemiana związku zawierającego metal: prażenie w atmosferze redukującej Mex04+R^Mex0(4.a)+R0a; prażenie w atmosferze obojętniej Mex(COj)z—»Mex02+zC02, Mex(OH)z—»Mex00.sz+0.5zH20; prażenie w atmosferze utleniającej MexSw+(0.5z+w)02—►Mex0z+zS02 Scalenie koncentratu: spiekanie koncentratu, brykietowanie, grudkowanie.
Procesy wstępne: wydzielanie metalu ze związku zawierającego metal, oddzielenie skały płonnej od metalu. Podział: procesy pirometalurgiczne—»(procesy redukcyjne, dysocjacji termicznej, utlenianie), elektrometalurgiczne—»(procesy redukcyjne, dysocjacji termicznej, utlenianie), elektrolityczne, hydrometalurgiczne.
Procesy redukcyjne-stosowane do przeróbki rud tlenkowych, reduktory: C, CO, H2, niektóre metale (Me). Schemat procesu MeO i R—>Me+RO, MeA+RMC—+Me i RmeA, A-dowolny pierwiastek występujący w związku z Me, R-reduktor
Procesy dysocjacji termicznej-schemat: 2MeO—>Mc+02
Utlenianie-oddziaływanie na związek MeX tlenem MeX+02—»Me+X02 np. Cu2S+02—»2Cu+S02 Procesy elektrolityczne (nierozpuszczalna anoda): elektrolit MeS04=—»S04"+Me ', S04'-2e—>S03+0.502, S03+H20-»H2S04, Me+++2e—»Me; Me^+SOr+HzO^e-» H2S04+0.502+Me
Procesy hydrometalurgiczne: składają się z następujących etapów: rozpuszczanie, oczyszczanie roztworu z zanieczyszczeń, wydzielenie pierwiastka z roztworu.
Rozpuszczanie: zasada-metal zawarty w rudzie przeprowadzamy do roztworu, sposób realizacji-oddziaływanie na rudę roztworami kwasów, zasad lub soli
Oczyszczenie roztworu z zanieczyszczeń: ekstrakcja z wytrąceniem przez specjalnie wprowadzone dodatki, zastosowanie rozpuszczalników organicznych, krystalizacja
Wydzielenie pierwiastka z roztworu: stosowane procesy: wydzielenie z roztworu na drodze elektrolizy, cementacja, redukcja ciśnieniowa wodorem
Cel procesów rafinacyjnych-usunięcie zanieczyszczeń z metalu uzyskanego w procesach wstępnych lub w wyniku przetapiania złomu (recyklingu)
Zanieczyszczenie w metalach: metal po procesie wstępnym zawiera pewną ilość domieszek (zwykle zawartość ich waha się od ułamka procentu do 10%). Rafinacja metali ma na celu usunięcie domieszek lub ograniczenie ich zawartości do dopuszczalnej koncentracji.
Zanieczyszczenia: metaliczne i niemetaliczne, (niezwiązane, związanie, rozpuszczone i nicrozpuszczone) Klasyfikacja metod rafinacji metali: podział ze względu na mechanizm procesu: fizyczne metody rafinacji i chemiczne metody rafinacji i
Metody fizycznej rafinacji metalu: ekstrakcja (żużlowa, gazowa, próżniowa), zmiana stanu skupienia (postępująca krystalizacja, topnienie strefowe, destylacja rektyfikacji), elektroliza, mechaniczna (filtrowanie, wibracja ultradźwięki) Ekstrakcja:
żużlowa-wykorzystuje prawo Nernsta, które określa warunki równowagi na granicy dwóch faz: faza! (cieczl) (A) i fazali (cieczll) [A] Prawo Nernsta: N(A/N[A]=LN; N(A)-koncentracja składnikowa A w cieczy I; N[A]- konccntracja składnikowa A w cieczy II; LN-stała podziały; A-usuwanie zanieczyszczeń