2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
pirometalurgija je grana metalurgije koja je odgovorna za dobijanje i prečišćavanje metala, korištenjem topline. To je najtradicionalnija tehnika za vađenje metala iz minerala, eliminisanje šljaka, silikata ili drugih neinteresantnih minerala, koji se odbacuju da bi se metal dobio iz minerala.
Ova metoda dobivanja je prva korištena. Metali kao što su gvožđe, nikl, bakar, zlato itd., dobijaju se iz rude zahvaljujući ovoj tehnici, koja se u velikoj meri koristi zbog toga što je veoma brz proces u odnosu na druge, ali ima nedostatak što je prilično zagađuje okoliš.
U pirometalurgiji, kada se eliminiše lanac, ili bar veći deo, počinje proces dobijanja metala. Ovaj proces se u osnovi sastoji od hemijske redukcije, jer je potrebno pretvoriti metal iz njegovog pozitivnog oksidacionog broja (sa onim koji se pojavljuje u mineralu u slobodnom stanju), u nulti oksidacioni broj:
M^n+ + ne^- → M
Ovo smanjenje se može izvršiti na dva različita načina:
- Pyrometallurgical ili termički način, uključuje različite procese kao što su kalcinacija, pečenje i redukcija. Svi procesi ovog puta odvijaju se na visokim temperaturama, nastali sagorevanjem različitih goriva. Većinametali se dobijaju na ovaj način.
- Elektroliza soli ili redukcija metalnih oksida, kao što su alkalni metali, zemnoalkalni metali ili čak aluminijum.
kalcinacija:
Kalcinacija se sastoji od zagrijavanja minerala koji se formiraju od hidroksida, na vrlo visokoj temperaturi, kako bi se mineral razgradio, eliminirajući vodu ili ugljični dioksid u obliku plina. Na ovaj način se dobija oksid metala, na primjer:
2 Fe(OH)3 (s) → Fe2O3 (s) + 3 H2O (g)
ZnCO3 (s) → ZnO (s) + CO2 (g)
Pečenje:
To je proces kojem su podvrgnuti sulfidi metala, sastoji se od zagrijavanja minerala uz prisustvo kisika (iz zraka), što dovodi do stvaranja metalnog oksida i sumpordioksida u plinovitom stanju. Navedeni plin se kasnije može koristiti za proizvodnju sumporne kiseline, čime se izbjegava zagađenje okoliša, jer je to jedan od plinova koji uzrokuju kisele kiše.
Pečenje se vrši u pećnicama za pečenje, koje imaju različite oblike.
Pečenje cinka i olovnih sulfida odvija se kroz sljedeće reakcije:
2 ZnS (s) + 3 O2 (g) → 2 ZnO (s) + 2 SO2 (g)
2PbS (s) + 3 O2 (g) → 2 PbO (s) + 2 SO2 (g)
Živa se dobija direktno u obliku pare iz sumpora, kondenzacijom pomenute pare i prelazeći u tečno stanje:
HgS (s) + O2 (g) → SO2 (g) + Hg (g)
Postoji mnogo vrstarazličite vrste prženja kao što su oksidativno, magnetiziranje, sulfatiranje, hloriranje, karboniziranje, segregacija, isparavanje, redukcija, itd.
Smanjenje:
Ovaj proces se sastoji od dobijanja slobodnog metala kao rezultat metalnog oksida u kojem se metal pojavljuje uz pozitivnu oksidaciju.
Za njegovu realizaciju koristi se reduktor, koji je u mnogim slučajevima ugljenik, CO, vodonik ili bilo koji drugi redukcijski metal.
Poput kalcinacije, ovaj proces se izvodi u pećnicama različitih oblika i veličina.
Postoje metali koji se u prirodi već nalaze u obliku oksida, dok se drugi pojavljuju kao sulfidi i moraju se prethodno pržiti da bi se pretvorili u okside. U slučaju da se pojavljuju kao karbonati, potrebno je prethodno kalciniranje:
SnO2 (s) + 2C (s) → Sn (l) + 2 CO (g)
Cr2 O3 (s) + 2 Al (s) → 2 Cr (l) + Al2 O3 (s)
Pirometalurški procesi imaju prednosti i nedostatke:
Prednosti:
- Imaju veliku brzinu reakcije
- Ostvaruju visoku proizvodnju
- Idealni su za tretiranje heterogenih i složenih sirovina
Protiv:
- Imaju malu selektivnost
- Koraci dobijanja moraju se često ponavljati
- Proizvodi veliko zagađenje životne sredine zbog gasovitih ostataka kao što je SO2.
- Potroši veliku količinu energije.
