Основные виды пирометаллургических процессов

ВВЕДЕНИЕ

Теплотехника – это наука, которая, занимается исследованием методов использования химической энергии топлива, изучением законов преобразования этой энергии в тепловую и механическую, анализов веществ, участвующих в этих преобразованиях (топливо, продукты сгорания, вода, пар и др.)

В настоящее время работа металлургических и машиностроительных заводов невозможна без использования печных агрегатов.

Выплавка чугуна из стали, цветных металлов, нагрев металла перед прокаткой и ковкой – все эти операции выполняются в металлургических печах.

Металлургические печи – это тепловые устройства, предназначенные для осуществления таких технологических процессов, которые требуют разогревания металла до той или иной температуры.

Основные элементы печи:

- собственно печь – рабочее пространство печи;

- устройство для сжигания топлива (горелки, форсунки) или устройства для превращения электрической энергии в тепло;

- соединительные части - дымоходы, трубопроводы;

- вспомогательные устройства – воздухо- и газонагреватели, вентиляторы, устройства для загрузки, выгрузки материала;

- контрольно измерительная аппаратура.

Краткий исторический обзор развития печной техники. Первые шахтные печи – относятся к IIX-Xвв. (высотой до 3 м), в них выплавлялась медь и производилась железная крица.

Первые доменные печи, выплавляющие чугун, были построены в середине XIV в и в 1701 г. в России. В конце XVIII в. Россия обладала самыми крупными доменными печами (высота до 13м, диаметр до 4 м). Производство чугуна было настолько значительно, что его продавали в другие страны (Англия, Швеция). Однако в XIX в Россия уступала в развитии печной техники Германии, США.

После 1917 г. были реконструированы и расширены старые заводы и построены новые мощные предприятия цветной и черной металлургии.

Все используемые при производстве цветных металлов процессы подразделяются на две группы:

- гидрометаллургические;

- пирометаллургические.

Мировое производство металлов осуществляется, в основном, пирометаллургическим способом, то есть переработкой рудного сырья и полуфабрикатов (концентратов) в различных металлургических печах при температурах до 2000° и более с полным или частичным расплавлением материала.

Гидрометаллургические процессы - это процессы (металлургические), проводимые в водных средах при температурах до 300°.

Пирометаллургические процессы по характеру протекания физико-химических превращений можно разделить на три группы:

- обжиг;

- плавка;

- дистилляция.

Обжиг - это металлургический процесс, проводимый при высоких температурах (500° - 1200°С) с целью изменения минералогического и химического состава, перерабатываемого сырья. Эти процессы являются твёрдофазовыми.

В цветной металлургии применяются следующие виды обжига:

- кальцинирующий;

- окислительный;

- восстановительный;

- хлорирующий.

Плавка - это пирометаллургический процесс, проводимый при температурах, обеспечивающих полное расплавление перерабатываемого материала.

Существует две разновидности плавки:

1. Рудная	2. Рафинировочная
а) восстановительная; б) плавка на штейн; в) электротермическая (электролиз); г) металлотермическая; д) реакционная.	- проводится с целью отчистки металлов от примесей.

Дистилляция - это процесс испарения вещества при температуре несколько выше точки его кипения, позволяющий возвонкой разделить компоненты обрабатываемого материала, в зависимости от их летучести.