metalurgia037

72

przeprowadzenia redukcji jest dostarczane z zewnątrz przez ściany mufli. Gazowy cynk jest skraplany poza muflą bez obawy utlenienia ze względu na silnie redukcyjną atmosferę. Rafinację cynku mającą na celu usunięcie domieszek, takich jak ołów i kadm, a przede wszystkim żelazo, oraz zanieczyszczeń niemetalicznych wykonuje się dwoma metodami: rafinacji przez segregację oraz rektyfikacji.

Rys. 2.45. Instalacja do rektyfikacji cynku metodą New Yersey: 1 - piec do topienia zanieczyszczonego metalu, 2 - kolumna rektyfikacyjna, 3 - komora grzewcza, 4 - rynna spustowa i zbiornik ołowiu, 5 - kondensator par cynku i kadmu, 6 - odprowadzenie par kadmu, 7 - rynna spustowa i zbiornik cynku

Rafinacja przez segregację odbywa się w piecach trzonowych płomiennych o pojemności od 30 do 150 Mg. Polega ona na przetrzymaniu metalu w temperaturze 450°C w czasie od 12 do 24 h w atmosferze redukcyjnej. Ciekły metal rozdziela się na 4 warstwy:

-    żużel (popiół), złożony z tlenków cynku i tlenków domieszek,

-    cynk rafinowany, zawierający poniżej l%Pb,

-    cynk twardy, stanowiący gąbczastą masę, zawierającą 6% Fe i od 4 do 8% Pb,

-    ołów z domieszką 6% Zn.

Rektyfikacja, której przykładem może być metoda New Jersey, ma charakter ciągły i jest prowadzona dwuetapowo w zespołach kolumn rektyfikacyjnych, pokazanych na rysunku 2.45. Są one dobrane tak, aby wydajność obu etapów była równa. Roztopiony w piecu cynk o temperaturze 600°C spływa do kolumny ołowiowej, gdzie około 85% metalu ulega odparowaniu. Reszta spływa do pieca segrega-cyjnego, gdzie rozdziela się na tzw. cynk bezkadmowy o zawartości 98,6% Zn

i stop o zawartości 94% Pb i 6% Zn. Pary cynku i kadmu przechodzą do kondensatora, skąd ciekły metal przepływa do kolumny kadmowej. Odparowaniu ulega stop o zawartości 35% Cd i 65% Zn, który skropiony w kondensatorze stanowi półprodukt do otrzymywania kadmu. Z dolnej części kolumny jest odprowadzany cynk o zawartości 99, 95% Zn mający postać ciekłą. Topienie cynku, wytwarzanie stopów, jak również ich topienie odbywa się najczęściej w piecach tyglowych, niekiedy pod żużlem ochronnym. Stopiony metal nie wymaga na ogół złożonych zabiegów rafinacyjnych.

2.9.4. Metalurgia magnezu

Podstawowymi rudami magnezu są: magnezyt, zawierający MgCOj, i dolomit, zawierający MgCOj • CaCOj. Zawierają one od 13 do 28% Mg. Przeróbka rudy polega przede wszystkim na prażeniu, mającym na celu otrzymanie tlenku magnezu MgO. Powszechnie stosowany wstępny proces metalurgiczny otrzymywania magnezu polega na redukcji tlenku magnezu krzemem według reakcji:

2MgO + CaO -l-Si->2Mg + Ca₂Si0₄.

Reakcja ta przy normalnym ciśnieniu mogłaby zachodzić dopiero w temperaturze powyżej 1500°C. W wyniku obniżenia ciśnienia do wartości około l hPa temperatura reakcji spada do 1150~1200°C. Jest to temperatura nieco wyższa od temperatury wrzenia magnezu, wynoszącej 1107°C. W związku z tym otrzymany magnez ma postać gazową.

Magnez otrzymuje się w próżniowych piecach retortowych z retortą poziomą lub pionową, pracujących okresowo (ostatnio opracowuje się także metody ciągłe). Schemat elektrycznego pieca próżniowego z retortą pionową przedstawiono na rysunku 2.46. Wsad, zawierający reduktor w postaci żelazokrzemu, jest umieszczony w przestrzeni pomiędzy ekranami. Otrzymane pary magnezu przechodzą przez przestrzeń wewnątrz ekranu wewnętrznego do kondensatora, gdzie krystalizują. Inny sposób otrzymywania magnezu polega na elektrolizie stopionego bezwodnego MgCl2 uzyskanego z przeróbki minerału zwanego karnalitem (MgC 12 • K.C1 • 6H2O) lub Rys. 2.46. Schemat elektrycznego pieca z wody morskiej. Rafinacja magnezu polega na próżniowego z pionową retortą do otrzy-usunięciu z niego przede wszystkim tlenków i ™^ywama magnezu: ¹    - sklepienie.

wodoru. Ze względu na dużą aktywność W elementy grzejne, 4 — ekran zewnętrzny, stosunku do tlenu trudne jest filtrowanie ma- 5-ekranwewnętrzny,6-kondensator