Классификация металлургических процессов при производстве цветных металлов   

   Все используемые при производстве цветных металлов процессы подразделяют на три группы:

• Пирометаллургические;
• Гидрометаллургические;
• Электрометаллургические.

   Пирометаллургические процессы проводятся при высоких температурах, чаще всего с полным и реже с частичным расплавлением материалов. Эти процессы разделяют на три группы: обжиг, плавка и дистилляция. Обжиг – металлургический процесс, проводимый при высоких температурах (500-12000С) с целью изменения химического состава перерабатываемого сырья. В качестве примера приведем уравнения окислительного обжига

2MeS + 3O₂ = 2MeO + 2SO₂.

Плавка – пирометаллургический процесс, проводимый при температурах, обеспечивающих в большинстве случаев полное расплавление перерабатываемого материала. Различают две разновидности плавок – рудные и рафинировочные. В качестве примеров приведем восстановительную рудную плавку:

(MeO, SiO₂, CaO, Fe₂O₃) + C + O₂,N₂ = Me + (SiO₂, CaO, FeO) + CO₂,N₂.

   Дистилляция – процесс испарения вещества при температуре несколько выше точки его кипения, позволяющий разделить компоненты обрабатываемого материала в зависимости от их летучести. Дистилляционные процессы могут использоваться как для первичной переработки рудного сырья, так и для удаления легколетучих примесей при рафинировании металлов или разделении металлических сплавов.

   Гидрометаллургические процессы проводятся при низких температурах на границе раздела, чаще всего твердой и жидкой фаз. Любой гидрометаллургический процесс состоит из трех основных стадий:  выщелачивания, очистки растворов от примесей и осаждения металла из раствора.

   Выщелачивание – процесс перевода извлекаемых металлов в раствор при воздействии растворителя на перерабатываемые материалы (руду, концентрат и т.д.), часто в присутствии газового реагента – кислорода, водорода и др. Очистку растворов от примесей проводят с целью предотвращения их попадания в извлекаемый металл при последующем его осаждении в виде химического соединения или в свободном состоянии. Для очистки используют методы химического осаждения неорганическими или органическими реагентами, кристаллизацию или цементацию. Примерами цементационной очистки могут служить процессы выделения меди из сернокислых цинковых растворов цинком

(CuSО₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu)

или из никелевого электролита никелем

(CuSO₄ + Ni = NiSO₄ + Cu).

   Большее распространение приобретают сорбционные и экстракционные процессы. Экстракцией называют процесс извлечения растворенных химических соединений металлов из водных растворов в жидкую органическую фазу, несмешивающуюся с водой.

   Особенностью электрометаллургических процессов является использование электроэнергии в качестве движущей энергетической силы для их протекания. Электролиз расплавленных солей ведут при воздействии постоянного тока на расплавленную среду, состоящую из оксидов или хлоридов. Процесс описывается следующей схемой:

MeO (MeCl₂) = Me²⁺ + O^2- (2Cl^—).

Me²⁺ + 2e = Me -на катоде;

O^2- — 2e = O₂ или 2Cl^— — 2e = Cl₂ на аноде.

   В результате на катоде выделяется металл (в жидком или твердом состоянии), а на аноде – газ.