Машиностроение и механика

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Процессы получения металлов: цинк, производство меди и никеля, способы получения алюминия

Article Index
Процессы получения металлов: цинк, производство меди и никеля, способы получения алюминия
Области применения цинка
Основные способы извлечения цинка из сырья
Обжиг цинковых сульфидных концентратов
Обжиг цинковых концентратов для выщелачивания
Типы аппаратурного оформления обжига в КС
Практика обжига в печи КС
Химизм кислотно-основных взаимодействий при выщелачивании
Углетермическое восстановление цинка
Вельцевание цинковых кеков, цинковистых шлаков и других материалов
Дистилляция цинка из агломерата
Электротермическая дистилляция цинка
Дистилляция цинка в шахтных печах
Производство меди и никеля
Медные руды
Никелевые руды
Электроплавка окисленных никелевых руд
Электроплавка сульфидных медно-никелевых руд и концентратов
Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
Конвертирование никелевых и медно-никелевых штейнов
Переработка медно-никелевого файнштейна
Обжиг никелевого файнштейна и концентрата
Восстановительная электроплавка закиси никеля
Способы получения меди из рудного сырья
Способы получения алюминия
Сырье и основные материалы
Фториды
Углеродные футеровочные материалы
Огнеупорные и теплоизоляционные материалы
Корректировка состава электролита
Выливка металла
Транспортно-технологическая схема цеха электролиза
Способы очистки отходящих газов
All Pages

 

ЦИНК

Цинк (Zn)-тяжелый легкоплавкий металл синевато-белого цвета. Содержание цинка в земной коре 0,005 %. (по массе).

Известно 66 минералов цинка, находящихся в полиметаллических рудах содержащих свинец, медь и железо. Важнейшие из этих минералов цинкит (красная цинковая руда) ZnO, сфалерит (или цинковая обманка) ZnS, виллемит Zn2SiO4, каламин H2Zn2SiO4, смит-сонит ZnCO3, франклинит ZnFe2O4(Fe, Zn, Mn)O(Fe, Mn2O3).

В настоящее время половину производимого в мире цинка получают гидрометаллургическим способом, а половину — пирометаллургическим. Независимо от способа получения, производство цинка начинается с обогащения цинковых руд, так как они содержат небольшие количества цинка (обычно 1-3 %). При селективной флотации получают цинковые концентраты с 48-58 % Zn, 1-2 % Pb, <2 % Cu, 5-10 % Fe и около 30 % S и одновременно пиритные, медные и свинцовые концентраты.

Первая стадия переработки концентратов - обжиг. На всех современных заводах обжиг ведут в кипящем слое или во взвешенном состоянии. В результате получают газы, содержащие 4-6 % SO2, которые поступают на производство серной кислоты.

При пирометаллургическом производстве обжиг совмещают с агло-мерацией, добиваясь, чтобы шихта для последующей дистилляции была кусковой и газопроницаемой. Дистилляцию ведут в ретортах нагревом до 1250-1300 °С смеси обожженного концентрата с коксом. Цинк при этом восстанавливается и испаряется. Пары цинка в смеси с оксидом углерода направляются в конденсатор, в котором при температуре 450-500 °С образуется жидкий цинк.

Цинк полученный дистилляционным способом, содержит от 1 до 3 % примесей, и его подвергают рафинированию сначала ликвацией (от свинца и железа), затем ректификацией (от свинца, кадмия, меди, мышьяка и других примесей). После ректификации металл содержит 99 995 % Zn.

Предварительно очищенный и подвергнутый 26-кратной зонной плавке в токе азота металл содержит 99,999995 % Zn.

В соответствии с ГОСТ 3640—79 цинк поставляют в виде чушек и блоков. Химический состав-см. табл. с. 123. Цинк марки ЦВОО изготовляют в виде чушек массой 5 и 10 кг, цинк марок ЦВО, ЩН, ЦВ, ЦОА, ЦО, Ц1, Ц2, ЦЗ —в виде чушек массой 19—25 кг или в виде блоков массой до 1 т.

Кроме компактного цинка, выпускается цинковый порошок, который изготовляется ректификацией или распылением жидкого металла. Его используют в химической или металлургической промышленности, а также для производства химических источников тока. Маркируются порошки так же, как и компактный цинк, но впереди ставится буква «П», например ПЦВ, ПЦО и т. д. Порошок упаковывают в герметичные металлические барабаны; масса нетто порошка в барабане 30, 40, 50 кг, Хранить порошок следует в сухих закрытых помещениях.

Технологические свойства цинка


Температура литья цинка 430—450 °С. Линейная усадка 1,57%. Жидкотекучесть (длина спирали) 110 см.

При обычной температуре цинк хрупок и плохо поддается обработке давлением, но при 100—150 °С становится пластичным и из него можно получать тонкие листы и проволоку. При повышении температуры пластичность цинка падает: при 200—250 °С он становится очень хрупким и его можно истолочь в порошок.

Примеси свинца, висмута, сурьмы и мышьяка отрицательно влияют на технологические свойства цинка. При горячей обработке давлением цинк, содержащий даже менее 0,05 % Sn, легко разрушается вследствие выделения эвтектики.

Железо задерживает рекристаллизацию цинка и способствует наклепу. При содержании железа >0,2 % в цинке образуется хрупкая металлическая фаза FeZn7; при 0,2 % Fe хрупкость настолько возрастает, что затрудняется прокатка.

При добавке 0,1—0,2 % Ti уменьшается зерно, повышается темпера-тура рекристаллизации и уменьшается анизотропия механических свойств.

Температура горячей обработки 150—200 °С, отжиг 50—100 °С. Температура начала рекристаллизации 20 °С. Максимальная допустимая (суммарная) деформация в горячем состоянии 96 %.