Электролизом расплавов солей

Обжигом сульфидов металлов и последующим восстановлением образовавшихся оксидов (например, углем)

2ZnS + 3О₂ = 2ZnО + 2SО₂

ZnО + С = СО + Zn

СuСl₂, ® Сu²⁺ + 2Сl^-

Катод (восстановление): Анод (окисление):

Сu²⁺ + 2е^- = Сu^о 2Cl^- - 2е^- = Сl°₂

Физико-химические основы восстановления металлов из руд

Процессы восстановления металлов из руд различаются по природе восстановителя и по условиям восстановления. В качестве восстановителей применяют химические вещества (водород, оксид углерода (II), углерод, металлы) или электрический ток, а процесс восстановления можно проводить в растворе, в расплаве или в твердой фазе. В зависимости от этого различают следующие методы восстановления:

1. Гидрометаллургическое восстановление — восстановление химическими восстановителями из водных растворов, на пример:

CuSO₄ + Zn = Си + ZnSO₄

2. Пирометаллургическое восстановление — восстановление химическими восстановителями при высокой температуре из расплавов или твердой фазы, например:

FeO + СО = Fe + СО₂

3. Электрогидрометаллургическое восстановление — восстановление электрическим током из водных растворов, например:

CuSO₄ + 2e^- = Сu + SO₄^2-

4. Электропирометаллургическое восстановление — восстановление электрическим током при высокой температуре из расплавов, например:

А1₂О₃ + 6 e^- = 2А1 + 3O^-2

Оба случая восстановления электрическим током представляют собой процессы электролиза в водных растворах или расплавах электролитов, при которых восстанавливаемый металл выделяется на катоде.

При восстановлении металлов из их соединений необходимо учитывать как принципиальную осуществимость этого процесса, так и полноту его протекания, от которой зависит экономичность процесса.

Принципиальная возможность процесса восстановления определяется условием D G<0, где DG — изобарно-изотермический потенциал равный:

D G= D H-T D S (1.1)

Скорость самопроизвольно протекающей реакции восстановления тем выше, чем больше по абсолютному значению величина D G. Из 1.1 следует, что соблюдению неравенства AG<0 способствует уменьшение энтальпии ( D Н<0), увеличение энтропии (DS>0) и проведение процесса при максимально осуществимой в данных условиях температуре Т. Использование температурного фактора позволяет в ряде случаев применять для восстановления слабые восстановители, которые не «работают» при обычных температурах.

Наиболее распространенный процесс восстановления оксидов металлов описывается общим уравнением:

МеО + В ® Me + ВО (а)

где: В — восстановитель, ВО — продукт окисления восстановителя.