„Színesfémkohászat” változatai közötti eltérés

[nem ellenőrzött változat][nem ellenőrzött változat]
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
Nincs szerkesztési összefoglaló
Cicalanyka (vitalap | szerkesztései)
aNincs szerkesztési összefoglaló
2. sor:
 
==Rézkohászat==
A rézércek túlnyomórészt szulfidos összetételűek, ezekből állítják elő a világ réztermelésének mintegy 80%-át. Az oxidos rézércek elsősorban Afrikában fordulnak elő. A szulfidos ércekben a legygyakoribbleggyakoribb ásvány a ''[[kalkopirit]]'' (CuFeS<sub>2</sub>), de általában tartalmaznak még piritet[[pirit]]et (FeS<sub>2</sub>), ''galenitet[[galenit]]et'' (PbS) és ''szfaleritet[[szfalerit]]et'' (ZnS). A réztermelés jelentős hányadát, kb. 85%-ot, tűzi úton (pirometallurgiai[[pirometallurgia]]i módszerrel) állítják elő, csekély mértékben hidrometallurgiai[[hidrometallurgia]]i módszereket is használnak.
 
===Pirometallurgiai módszer===
A kohászati gyakorlatban a nyersréz előállításának számos módszere alakult ki. Ezek mind a következő alapeljárásokat tartalmazzák:
*'''Dúsítás'''. A dúsítás célja a nagyobb rézkoncentrációjú termék előállítása a további feldolgozás számára. Ehhez az ércet finom porrá aprítják, majd flotálással elválasztják az érc jól és rosszul nedvesedő ásványait, azaz az ércet a meddőtől. Az ércet vízzel keverik össze és habképző anyagot adnak hozzá. A zagyon alulról levegőt buborékoltatnak át, a nem nedvesedő fázis hab formájában felemelkedik, amit könnyen el lehet távolítani. A nedvesedő rész a zagyban marad. A flotáláskor kapott rézben dús anyagot ''rézszínpornak'' nevezik (kalkopirites ércek dúsításkor 20% körüli Cu-tartalommal).
*'''Pörkölés'''. A pörkölés során a színpor kéntartalmát csökkentik úgy, hogy a szulfidtszulfidot oxiddá, esetleg szulfáttá alakítják. A műveletet fluidizáló pörköléssel vagy zsugorítószalag alkalmazásával végzik. A számos kémiai reakció közül a legjellemzőbbek:
::<big>CuFeS<sub>2</sub> + 6,5O<sub>2</sub> = 2CuO + Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 4SO<sub>2</sub></big>,
::<big>CuFeS<sub>2</sub> + 4O<sub>2</sub> = CuSO<sub>4</sub> + FeSO<sub>4</sub></big>.
A kémiai reakciók exotermek[[exoterm]]ek (hőtermelők), így a pörkölés folyamata önfenntartó. Az eljárás sebessége a hőmérséklettől és az oxigén-koncentrációtól függ.
*'''Kéneskő előállítása'''. A [[kéneskő]] a réz előállításának dúsított középterméke: Cu<sub>2</sub>S·FeS. Pörkölék esetén a művelet olvasztással történik, amelynek során a fölösleges vasat és más elemeket salakba viszik. A kéneskőre olvasztást lángkemencében, ritkábban elektromos vagy aknás kemencében végzik. A por alakú színporokat röptében olvasztással dolgozzák fel.
*'''Nyersréz előállítása'''. A kéneskő-olvadékból a réz oxidációval nyerhető ki, ugyanis a kén oxigén iránti affinitása nagyobb, mint a rézé. A műveletet fekvő dobkonverterben végzik. A fő reakció:
::<big>3Cu<sub>2</sub>S + 3O<sub>2</sub> = 6Cu + 3SO<sub>2</sub></big>.
19. sor:
===Hidrometallurgiai módszer===
 
A világ réztermelésében a tűzi eljárások alkalmazása a leggyakoribb, a nedves eljárások részaránya mindössze 15%. Főleg a kis réztartalmú oxidos, szulfidos és kevert érceket dolgozzák fel ezzel a módszerrel. A művelet lényege a lúgzás, amelynek során az ércet valamilyen, az érc összetételétől függő lúgzószerben feloldják. A lúgzás megtévesztő elnevezés tűnhet, mert a gyakorlatban a lúgzószerek savas kémhatású vegyületek. Az oxidos érceket általában kénsavban oldják, majd az oldatból a rezet valamilyen módszerrel (cementálással vagy anódos elektrolízissel) kiejtik. A szulfidos ércek lúgzása változatosabb lúgzószerekkel történik (pl. vas(III)szulfát, [[sósav]], [[ammónia]] stb.).
 
==Nikkelkohászat==
29. sor:
*'''Pörkölés'''. A pörkölés során a színpor kéntartalmának 50…70%-át eltávolítják. A pörkölékben a nikkel NiS és Ni<sub>3</sub>S<sub>2</sub>, a réz Cu<sub>2</sub>S, a vas pedig különböző vasoxidok formájában lesz jelen, miközben SO<sub>2</sub> keletkezik.
*'''Nyers rezes nikkeleskéneskő előállítása'''. A művelet eszköze aknás kemence, lángkemence, elektromos kemence vagy fluidizációs kemence lehet. Az eljárás során létrejön a nikkel, réz és vasszulfidokat tartalmazó kéneskő, ami 25…35% nikkelt, 5…8% rezet és 0,8…1,5% kobaltot, 35…45% vasat és ként tartalmaz.
*'''Finom rezes nikkeleskéneskő előállítása és továbbfeldolgozása'''. Az előző fázisban előállított kéneskövet konverterbe[[konverter]]be adagolják, és oxidációs művelettel eltávolítják belőle annak meglehetősen nagy vastartalmát. A finom rezes nikkeleskéneskő továbbfeldolgozási módszere a céltól függ. Konverterezéssel vagy pörköléssel Cu-Ni ötvözet, szegregációs eljárással NiO, esetleg redukáló olvasztással fém nikkel állítható elő.
*'''Raffinálás'''. Mivel a nyersnikkel szennyezett, azt meg kell tisztítani. Különösen a kén eltávolítása fontos, mert ez törékennyé teszi a nikkelt. A raffinálás piro- és hidrometallurgiai módszerekkel valósítható meg. A pirometallurgiai raffinálást oxidáló olvasztással valósítják meg, aminek során a a szennyezők oxidálódnak és salakba mennek. Elektrolitos módszerrel is raffinálnak nikkelt.
 
===A nikkel nedves kohászata===
A hidrometallurgiai eljárások előnye az, hogy – a pirometallurgiával szemben – lehetővé teszi az értékes [[kobalt]] elkülönítését is. A nedves kohászati technológiák részfolyamatai: a lúgzás, a fém kinyerése (szinítés) és a raffinálás (a körfolyamat része még a lúgtisztítás és visszajáratás is).
 
A szulfidos színporokat és kénesköveket autoklávokban 70…80 °C-on ammóniával lúgozzák, miközben a nikkel amminkomplexaminkomplex (Ni(NH<sub>3</sub>)<sub>6</sub>SO<sub>4</sub>) formájában kerül oldatba. A keverékből kifőzik az ammóniát, a réz CuS alakban kiválik. A nikkelt hidrogénes redukcióval ejtik ki. Egy másik eljárás szerint a lúgzószer H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, HCl vagy FeCl<sub>3</sub>. Van kidolgozott módszer elektrolitos szinítésre is.
 
==Ólomkohászat==
42. sor:
*'''Dúsítás'''. A dúsítás megvalósítható flotálással és tűzi úton. A flotálást minden esetben megelőzi az aprítás. A szelektív flotálás során a galenit mellett jelenlévő szfaleritet választják el, amihez oldható cinksókat és alkáli-cianidokat használhatnak. Egységes módszer nincs, minden ércféleségre speciális eljárást kell választani. Tűzi úton végzett dúsítással az oxidos érceket dolgozzák fel. Az ércet kokszdarával keverve adagolják be a forgódobos kemence felső végén, a betét a kemence forgása közben lefelé hömpölyög (innen az eljárás neve: hömpölyögtető pörkölés). A szén és a szén-monoxid redukálja az ólmot.
*'''Nyersólom előállítása'''. Az eljárás során a flotálásból származó színport oxidáló pörköléssel kezelik. A műveletet átszívásos vagy átfúvásos pörkölő szalagos berendezésen végzik. Az ezt követő redukáló olvasztással állítják elő a nyersólmot a PbO + CO = Pb + CO<sub>2</sub> kémiai reakció szerint. Az alkalmazott berendezés általában aknás kemence.
*'''Raffinálás'''. Mivel a szennyezők az ólmot rideggé, keménnyé teszik, a felhasználás előtt mindenképpen meg kell tisztítani. Ráadásul az ólom szempontjából szennyezőnek számító elemek más szempontból értékesek, kinyerésük ezért is fontos. A raffinálásra szolgáló eljárások igen változatosak, alkalmazzák a tűzi módszereket, az elektrolízist[[elektrolízis]]t, a [[frakcionált desztillációtdesztilláció]]t és kristályosítást[[kristályosítás]]t stb.
 
==Cinkkohászat==
Az egyik legfontosabb cinkásvány a ''[[szfalerit]]'' (ZnS), ami többnyire keverten fordul elő, más ásványokkal alkot közös ércet. A cinkérc nagyobbik hányadát hidrometallurgiai úton dolgozzák fel, a többit pirometallurgiai módszerekkel. a feldolgozás menete hasonló a többi színesféméhez: dúsítás, nyerscink előállítása, raffinálás.
 
*'''Dúsítás'''. A szulfidos érceket – aprítás után – flotálással dúsítják. Mivel a cink és az ólom majdnem mindig együtt fordul elő, szelektív flotálást kell alkalmazni. Hogy az eljárás gazdaságosabb legyen, alkalmazzák a kollektív flotálást is, amely komplex színporokat eredményez. A flotálást oxidáló pörkölés követi, amelynek során a szfaleritet oxiddá alakítják. Az cink-oxid azért kedvező kiinduló anyag a színfém előállításához, mert szénnel jól redukálható, illetve kénsavban is jól oldódik. A cinkszínporok pörkölése során a mindig jelenlévő kén és vas oxidációs hője fedezi a folyamat hőszükségletét. A műveletet fluidizáló pörkölő kemencékben, a zsugorító pörkölést szalagon végzik.