Министерство образования и науки Украины

Институт содержания и методов образования

Запорожская государственная инженерная академия

Г.А.Колобов, С.Г.Грищенко, В.И.Пожуев

ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

Физико-химические и

Технологические основы

Запорожье

2010

УДК 669.2

Колобов Г.А., Грищенко С.Г., Пожуев В.И. Цветная металлургия (Физико-химические и технологические основы) : Учебное пособие / Запорожье: Издательство ЗГИА, 2010.-330 с.

Приведена классификация цветных металлов, описаны свойства и области применения важнейших их них. Дано толкование основных терминов, понятий и законов физической химии. Приведена классификация пиро-, гидро- и электрометаллургических процессов с примерами из металлургической практики. Рассмотрены основные и вспомогательные материалы цветной металлургии: руды, минералы, вторичное сырье, флюсы, окислители, восстановители, топливо, огнеупорные и теплоизоляционные материалы.

Предназначается в качестве учебного пособия для студентов вузов. Может быть полезно в системе подготовки и повышения квалификации рабочих и ИТР. Ил. 14. Библиогр. список: 9 назв.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ 5

ВВЕДЕНИЕ 7

Глава 1. Классификация, свойства и области

ПРИМЕНЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 13

1.Классификация 13

2. Свойства и области применения 15

Глава 2. Термины и понятия физической химии 27

1. Законы термодинамики 31

2. Растворы, электролиты и электролиз 46

Растворы 46

Электролиты 52

Электролиз 55

Глава 3. Классификация металлургических процессов 59

1. Пирометаллургические процессы 59

1.1. Обжиг 59

1. Кальцинирующий обжиг 60

2. Окислительный обжиг сульфидных руд и концентратов 61

3. Агломерирующий (спекающий) обжиг 62

4. Восстановительный обжиг 63

5. Хлорирующий обжиг 64

6. Фторирующий обжиг 64

1.2 Металлургические плавки 64

1.2.1. Рудные плавки 65

1. Восстановительная плавка 65

2. Окислительная концентрационная (сульфидная) плавка 66

3. Металлотермическая плавка 67

4. Реакционная плавка 69

1.2.2. Рафинировочные плавки 70

1. Ликвационное рафинирование 70

2. Дистиляционное рафинирование 71

3. Окислительное рафинирование 73

4. Хлорное рафинирование 75

5. Сульфидирующее рафинирование 75

6. Карбонильное рафинирование 77

7.Кристаллофизические методы 77

1.3. Промышленные способы обжига и плавки 80

2. Гидрометаллургические процессы 84

2.1. Выщелачивание 87

2.2. Выделение металлов из растворов 91

Кристаллизация 91

Гидролиз 96

Осаждение сульфидов металлов 99

Цементация 102

Oсаждение металлов восстановлением водородом 108

Экстракция 113

Ионообменная технология 120

2.3. Вспомогательные процессы 132

Перемешивание 132

Выпаривание 134

Разделение пульпы 136

Промывка осадков 142

Сушка 143

3. Электрометаллургические (электрохимические) процессы 144

3.1. Электролитическое осаждение (электролиз с нерастворимым

анодом) 144

Электроосаждение из водных растворов 147

Электроосаждение из расплавленных сред 148

3.2. Электролитическое рафинирование (электролиз с

растворимым анодом) 153

Электрорафинирование в водных растворах 154

Электрорафинирование в расплавленных средах 156

Глава 4. Основные и вспомогательные материалы

ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ 162

1. Руды и минералы цветных металлов 162

2. Обогащение руд 167

Гравитационные методы 174

Флотация 174

Электромагнитные методы 176

Электрические методы 178

Специальные методы 180

3. Вторичное сырье цветных металлов 186

4. Шихта и металлургическое топливо 194

5. Огнеупорные и теплоизоляционные материалы 197

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 206

РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 211

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 212

Предисловие

Настоящая книга написана как учебное пособие по дисциплине “Введение в специальность “Цветная металлургия”. Этот курс читается во всех металлургических вузах СНГ, однако ни учебника, ни учебного пособия по нему нет. Авторы стремился восполнить этот пробел в учебной металлургической литературе, используя опыт преподавания этой дисциплины в Запорожской государственной инженерной академии.

Цель написания этой книги - познакомить студентов первокурсников с металлургической терминологией, основными и вспомогательными материалами цветной металлургии, дать понятие о видах и сущности металлургических процессов, облегчить восприятие последующих дисциплин. Поэтому книга написана во многом как система классификаций - цветных металлов, металлургических процессов и пр. Теоретической основой металлургии является физическая химия, поэтому автор счел необходимым дать в сжатой форме представление о некоторых разделах физической химии, в первую очередь, термодинамике и растворах. Без таких понятий, как физико-химическая система, процесс, раствор, электролит, фаза, компонент, равновесие, кинетика, химическое сродство, основные функции состояния системы (внутренняя энергия, энтропия, энтальпия, энергия Гиббса, энергия Гельмгольца), законы термодинамики, электродный потенциал, поляризация и др., по мнению автора, невозможно рассматривать сущность и характер металлургических процессов. С другой стороны, в книге не рассматриваются технологии цветной металлургии, так как это предмет специальных металлургических курсов.

Автор рассчитывает, что эта книга поможет студентам в освоении таких последующих дисциплин, как “Физическая химия”, “Общая металлургия”, “Теория пиро-, гидро- и электрометаллургических процессов”, “Обогащение руд” и других.

Определение терминов и цифровые данные приведены по книгам: Толковый металлургический словарь (основные термины) / Под ред. В.И.Куманина. - М.: Рус. яз., 1989-446 с.; Химический энциклопедический словарь / Гл. ред. И.Л.Кнунянц. - М.: Советская энциклопедия,1983.-792 с.; Политехнический словарь/ Гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский. - 2-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1980. - 656 с.

Учебное пособие написано в соответствии с “Программой дисциплины “Введение в специальность” для вузов по специальности 0402 “Металлургия цветных металлов”/ Cост. Колобов Г.А. - Индекс УМУ-Т-4/314.-М.: МВССО СССР, 1985.- 9 с.

Авторы выражают глубокую благодарность докторам технических наук И.А.Строителеву и В.Н.Девяткину, а также ст. научн. сотр. В.И.Иванову за ценные замечания и советы, сделанные при рецензировании и редактировании рукописи книги.