metalurgia013

24

Metody ekstrakcyjne

Fizyczna ekstrakcja żużlowa stanowi praktyczne zastosowanie prawa Nemsta. Określa ono warunki równowagi na granicy dwóch niemieszaiacych sie ze sobą cieczy, W_ąbu tych cieczach rozpuszcza się trzeci składnik. Jeśli oznaczy się przez: Nai - stężenie składnika A w cieczy 1‘

N_A2 - stężenie składnika A w cieczy 2,

to prawo podziału Nernsta mówi, że w warunkach równowagi określonych przez wartośociśnienia i temperatury

gdzie L(m - stala-podziaki.

leżeli zatem na metal, w którym jest rozpuszczana znaczna ilość zanieczyszczenia, zostanie naprowadzony żużel o małej zawartości tego zanieczyszczenia, lecz o dużej jrlplnriśr.i rozpuszczania go. to Zgodnie Z opisanym prawem j-nn i ec^y szczenię będzie -się przemieszczać do żużla, czyli nastąpi rafinacja metalu. Proces ten będzie zachodził aż dn osiągnięcia stanu równowagi. Jeżeli efekt rafinacji będzie zbyt slaby, zabieg należy -powtarzać. Najczęstszym przykładem tego sposobu rafinacji jest, opisane dalej, dyfuzyjne odtlenianie stali. Ogólnie można stwierdzić, że ekstrakcja żużlem jest stosowana do usuwania wszelkich zanieczyszczeń rozpuszczonych w metalu.

Ekstrakcja gazem obojętnym i ekstrakcja próżniowa przebiegają zgodnie z prawem Raoulta. OkreślaTono równowagę pomiędzy stężeniem składnika roztworu a ^iśnieniem cząstkowym tego składnika w gazie sąsiadującym z t\m roztworem^ Jeżeli dla gazu doskonałego i takiego samego roztworu przyjmie się oznaczenia: p_A - cząstkowe ciśnienie pary składnika A w gazie,

Pa “ prężność pary czystego składnika,

N_a - stężenie składnika A w roztworze (np. wyrażane przez ułamek molowy), to dla stanu równowagi można napisać:

tl

a=N_aP«

Gdy-wśmeaie.cząstkowe substancji A w gazie sąsiadującym z ciekłym metalem 2*. jest mniejsze od ciśnienia równowagowego p_A, mamy do czynienia ze skłon-, nością do wydzielania się substancji A z cieczy.^lożna zatem napisać, że wydzie-lanie substancji A z metalu (rafinacja) zachodzi wtedy, gdy

Poza omówionym zachwianiem równowagi szybki przebieg rafinacji wymaga zapewnienia dfthrych -warunków transportu zanieczyszczenia przez powierzchnię. rozdzjalucjedzy i gazu. Uzyskuje się to przez:

^^jTiieszaniejr^

- ^zapewnianie jakLnajwiększej powierzchni rozdziału cieczy i gazu. Powierzchnie rozdziału cieczy i gazu może stanowić: swobodna powierzchnia metalu,

Q powierzchnia pęcherzy gazu wprowadzonych do metalu,

^powierzchnia pęcherzy gazu samoczynnie tworzących się w metalu wskutek wydzielania się zanieczyszczenia (jak w wodzie sodowej).

Efekt rafinacvinv można zatem uzvskać-4woma-spes<abami-:

CZ przez przedmuchiwanie metalu gazem obojętnym o małej koncentracji zanieczyszczenia lub

przez przetrzymanie metalu w próżni.

Pęcherze obojętnego gazu rafinującego można wprowadzić do metalu w sposób przedstawiony na rysunku 2.9. Gjiz rafinujący stanowi najp?^ri<4-n7nt lnli.argon. Głowicą lancy rozdrabniającej pęcherze gazu może być (i najczęściej jest) poro* waty materiał ogniotrwały lub specjalne urządzenie mechaniczne napędzane przez wirnik-poruszany przepływającym gazem.

Drugim źródłem gazu rafinującego mosa być rafinatorY_musujące. Rozkładają sie one na skl^ltpk kontaktu z ciekłym metalem i wvd zLeiąją nieaktywny .gaz rafinii -jącyJRafmatory te zanurza się za pomocą dzwonu w sposób pokazany na rysunku 2.10.^Substancją rafinująca są najczęściej węglany wydzielające dwutlenek węgla zgedak-Łieakcjąt-

\ MeCO,->MeO + CQ,. V

Powstały tlenek metalu musi być zdolny do przechodzenia do żużla, w przeciwnym razie zanieczyszczałby on metal.

Rys. 2.9. Przedmuchiwanie metalu gazem: l - lanca, 2 - metal, 3 - pęcherze gazu, 4 - głowica lancy rozdrabniająca pęcherze, 5 - tygiel, 6 - obudowa pieca

Rys. 2.10. Rafinacja metalu za pomocą rafina-tora musującego: 1 - dzwon, 2 - rafinator musujący, 3 - pęcherze gazu rafinującego, 4 - metal, 5 - tygiel, 6 - obudowa pieca

Rafinacja próżniowa polega na zmniejszeniu stężenia zanieczyszczeńia w fazie gazowej sasiadpiacei z metalem przez-ohniżenie iei ciśnienia. Zgodnie z prawem łiąoulta w ten sposób można doprowadzić do przesycenia metalu zanieczyszczę-