Pyrometallurgi

Pyrometallurgi är en gren av extraktiv metallurgi . Den består av termisk behandling av mineraler och metallurgiska malmer och koncentrat för att åstadkomma fysiska och kemiska omvandlingar i materialen för att möjliggöra återvinning av värdefulla metaller. Pyrometallurgisk behandling kan ge produkter som kan säljas, såsom rena metaller, eller mellanliggande föreningar eller legeringar , lämpliga som foder för vidare bearbetning. Exempel på grundämnen som extraheras genom pyrometallurgiska processer inkluderar oxiderna av mindre reaktiva grundämnen som järn , koppar , zink , krom , tenn och mangan .

Pyrometallurgiska processer grupperas vanligtvis i en eller flera av följande kategorier:

kalcinering,
stekning,
smältning,
raffinering.

De flesta pyrometallurgiska processer kräver energitillförsel för att upprätthålla den temperatur vid vilken processen äger rum. Energin tillförs vanligtvis i form av förbränning eller från elektrisk värme. När tillräckligt med material finns närvarande i inmatningen för att upprätthålla processtemperaturen enbart genom exoterm reaktion (dvs utan tillsats av bränsle eller elektrisk värme), sägs processen vara "autogen". Bearbetning av vissa sulfidmalmer utnyttjar exotermiciteten av deras förbränning

Kalcinering

Kalcinering är termisk nedbrytning av ett material. Exempel inkluderar sönderdelning av hydrater som järn(III)hydroxid till järn(III)oxid och vattenånga, sönderdelning av kalciumkarbonat till kalciumoxid och koldioxid samt järnkarbonat till järnoxid:

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

Kalcineringsprocesser utförs i en mängd olika ugnar, inklusive schaktugnar, roterande ugnar och reaktorer med fluidiserad bädd .

Stekning

Rostning består av termiska gas-fasta reaktioner, som kan innefatta oxidation, reduktion, klorering, sulfatering och pyrohydrolys.

Det vanligaste exemplet på rostning är oxidation av metallsulfidmalmer. Metallsulfiden värms upp i närvaro av luft till en temperatur som tillåter syret i luften att reagera med sulfiden för att bilda svaveldioxidgas och fast metalloxid. Den fasta produkten från rostning kallas ofta " calcine ". Vid oxiderande rostning, om temperaturen och gasförhållandena är sådana att sulfidmatningen är fullständigt oxiderad, är processen känd som " död rostning ". Ibland, som i fallet med förbehandling av efterklangs- eller elektrisk smältugnsmatning, utförs rostningsprocessen med mindre än den erforderliga mängden syre för att helt oxidera matningen. I detta fall kallas processen " delrostning " eftersom svavlet endast delvis avlägsnas. Slutligen, om temperaturen och gasförhållandena kontrolleras så att sulfiderna i matningen reagerar för att bilda metallsulfater istället för metalloxider, är processen känd som " sulfateringsrostning ". Ibland kan temperatur- och gasförhållanden upprätthållas så att en blandad sulfidmatning (till exempel ett foder innehållande både kopparsulfid och järnsulfid) reagerar så att en metall bildar ett sulfat och den andra bildar en oxid, processen är känd som " selektiv rostning " eller " selektiv sulfatering ".

Smältning

Smältning involverar termiska reaktioner där minst en produkt är en smält fas.

Metalloxider kan sedan smältas genom upphettning med koks eller träkol (former av kol ), ett reduktionsmedel som frigör syret som koldioxid och lämnar ett raffinerat mineral. Oron för produktionen av koldioxid är bara en ny oro, efter identifieringen av den förstärkta växthuseffekten .

Karbonatmalmer smälts också med träkol, men behöver ibland brännas först. ^{[ citat behövs ]}

Andra material kan behöva tillsättas som flussmedel , vilket underlättar smältningen av oxidmalmerna och hjälper till att bilda slagg , eftersom flussmedlet reagerar med föroreningar, såsom kiselföreningar . ^{[ citat behövs ]}

Smältning sker vanligtvis vid en temperatur över metallens smältpunkt, men processerna varierar avsevärt beroende på vilken malm som är involverad och annat. ^{[ citat behövs ]}

Raffinering

Raffinering är borttagning av föroreningar från material genom en termisk process. Detta omfattar ett brett spektrum av processer, som involverar olika typer av ugnar eller andra anläggningar.

Termen " raffinering " kan också hänvisa till vissa elektrolytiska processer. Följaktligen kallas vissa typer av pyrometallurgisk raffinering som " brandraffinering ".

Se även

externa länkar

US patent 5616168 Hydrometallurgisk bearbetning av föroreningsströmmar som genereras under pyrometallurgin av koppar