Pyrometalurgická rafinace

1. chemických fyzikálních Pyrometalurgická rafinace 1. žárová rafinace 2. dezoxidace 3. rafinace sírou 4. rafinace tvorbou sloučenin 5. rafinace syn. struskami -přechod nečistot do strusky -reakce roz. kovu se struskou = kov - struska rozdílné vzájemné rozpustnosti, tenze pár a par. tlaku, body tání, měrné hustoty 6. vycezování (přímé, nepřímé) 7. destilace 8. vakuová rafinace 9. rafinace plyny = kov - kov kov - plyn

3. 1. žárová rafinace nejvýznamnější raf. postupy: zpracování oceli, neželezných kovů - Cu, Pb Princip: převedení méně ušlechtilých prvků na oxidy, které se vážou ve vhodně volené raf. strusce (rozdílná afinita odstraňovaných prvků a zakladního kovu ke O2 Oxidace působením vzduchu nebo O2 dmýcháním do kovové lázně (možné i přídáním oxidu raf. kovu) Předpoklady: - vysoká afinita nečistot ke O2 - vysoký aktivitní koef. nečistoty k kovové fázi - nízký aktivitní koef. vzniklého oxidu ve strusce, jeho dobrá rozpustnost - nízká rozpustnost oxidu nečistot v kov. lázni

4. 1. žárová rafinace průběh rafinace je ovlivněna složením strusky: zásadité oxidy (CaO, MgO), syntetické strusky (Harrisův pochod při raf. Pb - NaNO3, NaOH) zařízení: ~ zpracovaném kovu - konvertory: silně exotermické reakce, bez přívodu tepla - pece nístějové, elektrické: málo nečistot, málo uvol. tepla, oxid raf. kovu jako donor O2

5. 2. dezoxidace odstranění volného i vázaného kyslíku z raf. kovu různé postupy podle raf. kovu a požadavků na čistotu Princip:chemické reakce O2 s pevnou látkou nebo plynem, produkty - strusky, plyny vakuová dezoxidace: snížením tlaku nad roztaveným kovem. Dezoxidace oceli: extrakční-FeSi, C;srážecí-Al, Mn, Si.. Dezoxidace Cu: polování -dřevo, zemní plyn

6. 3. rafinace sírou odstranění nečistot s vyšší afinitou k síře použití: Cu z Pb nebo Sb, Me + S = MeS (rozpoustný v kovu) MeS + me = Me + meS (stěr)

7. 4. rafinace tvorbou sloučenin specifické reakce nečistot a přidavnými kovy (slitinami) za vzniku sloučenin nerozpustných v základním kovu Princip: lázeň se pomalu ochlazuje, vzniklá sloučenina vyplave na povrch - stěry Použití: - Kroll-Betterův způsob odstraňování Bi z Pb:MgCa - raf. Sn: odstraňování As: Sb, Al odstraňování Bi: MgCa - parkesování: odstraňování Ag z Pb: Zn

8. 5. rafinace syntetickými struskami reakce raf. kovu se syntetickou struskou vhodného složení: - odstranění nečistot ve formě sloučenin - vázání vzniklých sloučenin do strusky Princip: zamíchání do kovu syn. strusky, reakce s nečistotami, tvorba sloučenin, vázání do strusky Použití: odstraňování S a P Rozdělení: - tekuté:nejúčinnější (odplynění, odstranění vměstků), - tuhé:převážně k odsíření - exotermické:přechod mezi tuhými a tekutými struskami-legování

9. 6. vycezování odstranění kovů se sníženou rozpustností v základním kovu a vyšší teplotou tavení než má zak. kov Přímé vycezování: - roztavení raf. kovu v raf. kotli, pomalé ochlazování na teplotu těsně nad bodem tání nejníže tavitelné složky soustavy - složky s vyšším bodem tavení tuhnou, vylučování nasycených krystalů - podle váhy se krystaly dostávají na povrch (stěry), nebo klesnou ke dnu kotli (odstřeďování, gravitační odměšování)

10. 6. vycezování Nepřímé vycezování - likvace: - ohřev raf. kovu na teplotu nad teplotou tání nejníže tavitelné složky, nístějové pece s šikmým dnem - vznik kapalné fáze bohaté hlavním kovem - nečistoty zůstavají v pevné fázi - výhradně pro neželezné kovy:Sn - 230°C, Pb - 320°C

11. 7. destilace 8. vakuová rafinace Rozdíl v bodu varu základního kovu a nečistoty: - snížený tlak, není nutná vysoká teplota - není nikdy dokonalá, opakování, rektifikace - používá se k výrobě Zn, Pb Odstranění těkavých nečistot: - hlavně plynů: N2, H2, O2, CO - jediný způsob odstranění Cu z oceli - Cd, Zn z oceli,

12. 9. rafinace plyny Probubláváním inertního plynu se docílí odplynění