Что такое рафинирование металла
Рафинирование
Полезное
Смотреть что такое «Рафинирование» в других словарях:
Рафинирование — (нем. raffinieren, от фр. raffiner очищать): очистка чего либо от посторонних примесей. Термин обычно используется для обозначения процесса очистки природных веществ, которые и так доступны в применимой форме, но будут ещё более… … Википедия
РАФИНИРОВАНИЕ — 1) выделка из сахарного песка кристаллизов. сахара рафинада; 2) в металлургии вообще очистка листов первой выплавки, напр. меди, чугуна при переделке его в железо. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907.… … Словарь иностранных слов русского языка
рафинирование — очищение, рафинировка, раффинирование, удаление, афинаж, аффинаж, рафинация Словарь русских синонимов. рафинирование сущ., кол во синонимов: 9 • афинаж (3) • … Словарь синонимов
рафинирование — я, ое. Действие по знач. глаг. рафинировать. Быстро следовали, одно за другим, улучшения в искусстве рафинирования. 1854. Небольсин Меценатин. // Н. Расск. проезж. 93. Рафинированье я, ср. Обозр. ман. пром. 1862 1 119. Р. стали, сахара, масла.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
РАФИНИРОВАНИЕ — (немецкое Raffinieren, от французского raffiner очищать), 1) очистка от посторонних примесей какогоы либо технического продукта (спирта, металла и др.). 2) Превращение сахарного песка путем особой обработки в рафинад … Современная энциклопедия
РАФИНИРОВАНИЕ — (нем. Raffinieren от франц. raffiner очищать), окончательная очистка продукта от примесей в металлургической, химической, пищевой и других отраслях промышленности … Большой Энциклопедический словарь
РАФИНИРОВАНИЕ — очистка от посторонних примесей какого либо технического продукта. Райзберг Б.А., Лозовский Л.Ш., Стародубцева Е.Б.. Современный экономический словарь. 2 е изд., испр. М.: ИНФРА М. 479 с.. 1999 … Экономический словарь
рафинирование — Очистка от посторонних примесей какого либо технического продукта. [http://www.lexikon.ru/dict/buh/index.html] Тематики бухгалтерский учет … Справочник технического переводчика
рафинирование — – окончательная очистка продуктов от примесей. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины
РАФИНИРОВАНИЕ — совокупность технологических процессов при получении чистых металлов, металлических сплавов, масел, сахара и др., не содержащих вредных и ненужных примесей. В основе методов Р. (пирометаллургический, электролитический и хим.) лежит различие… … Большая политехническая энциклопедия
Что такое рафинирование металла
РАФИНИРОВАНИЕ металлов, очистка первичных (черновых) металлов от примесей. Черновые металлы, получаемые из сырья, содержат 96-99% основного металла, остальное приходится на примеси. Такие металлы не могут использоваться промышленностью из-за низких физико-химич. и механич. свойств. Примеси, содержащиеся в черновых металлах, могут представлять самостоятельную ценность. Так, стоимость золота и серебра, извлекаемых из меди, полностью окупает все затраты на Р. Различают 3 основных метода Р.: пирометаллургический, электролитический и химический. В основе всех методов лежит различие свойств разделяемых элементов: температур плавления, плотности, электроотрицательности и т. д. Для получения чистых металлов нередко используют последовательно несколько методов Р.
Пирометаллургическое рафинирование, осуществляемое при высокой темп-ре в расплавах, имеет ряд разновидностей. Окислительное Р. осн. на способности нек-рых примесей образовывать с О, S, Cl, F более прочные соединения, чем соединения основного металла с теми же элементами. Способ применяется, напр., для очистки Сu, Pb, Zn, Sn. Так, при продувке жидкой меди воздухом примеси Fe, Ni, Zn, Pb, Sb, As, Sn, имеющие большее сродство к кислороду, чем Сu, образуют окислы, к-рые всплывают на поверхность ванны и удаляются. Ликвационное разделение основано на различии темп-р плавления и плотностей компонентов, составляющих сплав, и на малой их взаимной растворимости. Напр., при охлаждении жидкого чернового свинца из него при определённых темп-pax выделяются кристаллы Сu (т. н. шликеры), к-рые вследствие меньшей плотности всплывают на поверхность и удаляются. Способ применяется для очистки чернового свинца от Сu, Ag, Au, Bi, очистки чернового цинка от Fe, Сu, Pb, при P. Sn и др. металлов. При фракционной перекристаллизации используется различие в растворимости примесей металла в твёрдой и жидкой фазах с учётом медленной диффузии примесей в твёрдой фазе. Способ применяется в произ-ве полупроводниковых материалов и для получения металлов высокой чистоты (напр., зонная плавка, плазменная металлургия, вытягивание монокристаллов из расплава, направленная кристаллизация). В основе ректификации, или дистилляции, лежит различие в темп-pax кипения осн. металла и примеси. Р. осуществляется в форме непрерывного противоточного процесса, в к-ром операции возгонки и конденсации удаляемых фракций многократно повторяются. Использование вакуума позволяет заметно ускорить Р. Способ применяется при очистке Zn от Cd, Pb от Zn, при разделении Аl и Mg, в металлургии Ti и др. процессах. Вакуумная фильтрация жидкого металла через керамич. фильтры (напр., в металлургии Sn) позволяет удалить взвешенные в нём твёрдые примеси. При Р. стали в ковше жидкими синтетическими шлаками поверхность контакта между металлом и шлаком в результате их перемешивания значительно больше, чем при проведении рафинировочных процессов в плавильном агрегате; благодаря этому резко повышается интенсивность протекания десульфурации, дефосфорации, раскисления металлов, очищения его от неметаллических включений. Р. стали продувкой расплава инертными газами используется для удаления из металла взвешенных частиц шлака или твёрдых окислов, прилипающих к пузырькам газа и флотируемых на поверхность расплава.
Электролитическое рафинирование, представляющее собой электролиз водных растворов или солевых расплавов, позволяет получать металлы высокой чистоты. Применяется для глубокой очистки большинства цветных металлов.
Электролитич. Р. с растворимыми анодами состоит в анодном растворении очищаемых металлов и осаждении на катоде чистых металлов в результате приобретения ионами осн. металла электронов внешней цепи. Разделение металлов под действием электролиза возможно вследствие различия электрохимич. потенциалов примесей и осн. металла. Напр., нормальный электродный потенциал Сu относительно водородного электрода сравнения, принятого за нуль, + 0,346, у Аu и Ag эта величина имеет большее положительное значение, a y Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn, Co нормальный электродный потенциал отрицателен. При электролизе медь осаждается на катоде, благородные металлы, не растворяясь, оседают на дно электролитной ванны в виде шлама, а металлы, обладающие отрицательным электродным потенциалом, накапливаются в электролите, к-рый периодически очищают. Иногда (напр., в гидрометаллургии Zn) используют электролитич. Р. с нерастворимыми анодами. Осн. металл находится в растворе, предварительно тщательно очищенном от примесей, и в результате электролиза осаждается в компактном виде на катоде.
Химическое рафинирование осн. на различной растворимости металла и примесей в растворах кислот или щелочей. Примеси, постепенно накапливающиеся в растворе, выделяются из него хим. путём (гидролиз, цементация, образование труднорастворимых соединений, очистка с помощью экстракции или ионного обмена). Примером хим. Р. может служить аффинаж благородных металлов. Р. Аu производят в кипящей серной или азотной кислоте. Примеси Сu, Ag и др. металлов растворяются, а очищенное золото остаётся в нерастворимом осадке.
Лит.: Пазухин В. А., Фишер А. Я., Разделение и рафинирование металлов в вакууме, М., 1969; Сучков А. Б., Электролитическое рафинирование в расплавленных средах, М., 1970; Рафинирование стали синтетическими шлаками, 2 изд., М., 1970.
Рафинирование
Физическое отделение металла.
Физические методы отделения металлов используются в настоящее время для получения встречающихся в самородном состоянии металлов (золото, платина). При этом используются такие процессы как промывка, растворение в ртути (амальгамирование) с последующим выпариванием ртути.
Многие металлы после их получения термохимическим методом, электролизом содержат недопустимо большое количество примесей.
Так, содержание примесей в алюминии или меди выше 0,1% делает их непригодными для применения в качестве проводников тока.
Содержание серы или фосфора в стали выше 0,025% существенно ухудшает ее механические свойства как в холодном, так и горячем состоянии.
Методы рафинирования (очистки) позволяют получить чистые металлы, но естественно приводят к дополнительным затратам. Поэтому чистый металл может быть существенно дороже.
Для очистки сталей от вредных примесей и введения в них полезных легирующих элементов применяют переплав стали под слоем специальных шлаков, поглощающих вредные примеси. Плавку ведут в электродуговых (рис. 2.7) или индукционных печах с контролируемой атмосферой или в вакууме.
 |
Рисунок 2.7 – Электродуговая печь:
Для очистки меди применяют электролитическое рафинирование (до 95% всей производимой в стране меди). При этом полученную черновую медь растворяют в электролите (10-16%медного купороса + 10-15% серной кислоты).
Растворение происходит при пропускании через раствор электрического тока. Растворенная медь (ионы) осаждаются на катодах, заранее выполненных из тонких листов чистой меди (рис.2.8).
 |
Рисунок 2.8 – Установка для рафинирования меди
Процесс длится 10-12 суток, причем на каждом катоде (всего их в ванне 20-40штук) осаждается 60-90 кг чистой меди (99,95%). При этом электрическая мощность ванны достигает 2000кВт.
Таким же образом получают чистый никель.
Основная масса металлов применяется в промышленности в виде сплавов. Это объясняется более высокими механическими свойствами сплавов. Из чистых металлов практически невозможно изготовить детали машин, так как прочность их на порядок меньше, чем прочность сплавов на их основе. Поэтому чистые металлы применяются только в тех случаях, когда требуются их другие физические свойства (электропроводность, теплопроводность, химическая устойчивость, способность поглощать или пропускать нейтроны и т.д.).
Вопросы для самопроверки:
1.Каков состав шихты, загружаемой в доменную печь при получении чугуна?
2.Сплавы на основе какого металла наиболее широко применяются в технике?
3.Какие металлы извлекаются из руды методом физического отделения?
4.Какие металлы получают из их химических соединений электролизом расплава?
5.Что образует стоимость основных затрат при производстве алюминия?
6. С какой целью производят рафинирование металлов?
7.В чем состоят основные преимущества мартеновского способа производства стали?
8.Что загружают в конвертер при получении стали конвертерным способом?
9.Что такое медный штейн?
10. Какими способами производят рафинирование металлов?
Образец карты тестового контроля:
1. В каких случаях добычу руды производят открытым способом:
а) Если в руде имеется высокое содержание металла
б)Если рудное тело залегает неглубоко и пласт руды относительно толстый
в)Если месторождение находится недалеко от промышленно развитых районов
2. С какой целью производят дробление руды:
а) Для последующего отделения соединения металла
б) Для ускорения процесса термохимического восстановления металла
в) Для извлечения металла электролизом
3. Почему основные, используемые сплавы создаются на основе железа: а) Из за меньших затрат при получении железа
б) Из-за высокого содержания соединений железа в земной коре
в) Из-за высоких механических свойств соединений железа
4. Почему алюминий восстанавливают электролизом:
а) Из-за невозможности восстановления его другими способами
б) Из-за дешевизны способа
в) Из-за высокой производительности способа
5. В каких случаях применяются чистые металлы:
а) При потребности в материалах с уникальными физическими свойствами
б) При потребности в высокопрочных материалах
в) При невозможности получения сплавов используемого металла
Рафинирование
рафинирование стали [steel refining] — очистка жидкой стали от вредных и нежелат. примесей; осуществл. либо непосредст. в сталегш. агрегате на заключит, стадии плавки присадкой окислителей и восстановителей, наведением шлака определ. состава, продувкой жидкой ванны инерт. газами и др. технологич. приемами (см. Сталеплавильный процесс), либо вне агрегата, т.е. в сталеразлив. и промежут. ковшах или на спец. установках (печь-ковш, ва-кууматор и др.) (рис.). Проведение р. с. и добавки металла (обеспеч. зад. темп-ры и химич. состава) в крупных и высокопроизв. стале-плав. агрегатах весьма затрудн. в связи с уве-лич. продолжит, плавки и ухудш. ТЭП произ-ва. Поэтому такие технологич. операции р. с. как, обезуглерож., дегаз., десульфур., раскисл., модифицир. и др., в соврем, металлургии проводят вне плав, агрегатов. Широкому внедрению процессов внепечного р. с. способствует интенс. развитие непрер. разливки стали, предъявл. более жесткие требования к качву металла по содержанию серы, газов, не-металлич. включений, однородности темп-ры и химич. состава. С помощью внепечного р. с. решается ряд задач: достижение низких и сверхнизких концентраций С, S, P, O2, N2, Н2и неметаплич. включений; обеспеч. узких пределов содерж. легир. элементов и темп-ры металла; ввод в сталь труднор-римых, токсичных, летучих и легкоокисл. элементов; гло-буляриз. неметаллич. вкл. и др. Эти задачи решаются след, технологич. операциями: отсечкой шлака при выпуске металла, отделением отработ. шлака от металла; перемеш. металла (продувкой нейтр. газами, индукц. или пуль-сац. перемешиванием); ввода раскислителей и легир. (в кусках, в виде гранул, порошка, проволоки); обработкой шлаками (тв. куск. и порошкообраз., самоплавкими, жидкими); продувкой кислородом; вакуумированием (в ковше, в струе, циркуляц., порц.) и др. Одна и та же задача, как правило, может решаться разными способами. Так, низкое содержание S в стали может быть достигнуто, напр., обработкой в ковше тв. синтетич. шлаками в со-чет. с продувкой инерт. газами; продувкой порошкообраз. смесями на основе извести или SiCa, магнием, РЗМ; вводом этих реагентов в составе металлич. проволоки. Выбор способа внепечного р. и типа агрегата определяется марочным сортаментом выплавл. сталей и требованиями к кач-ву гот. проката (см. тж. Вакуумирование, Дегазация стали). Для получ. сталей и сплавов особо вые. кач-ва и наиб, ответств. назнач. за последние 25—30 лет нашли шир. примен. спец. способы рафинир. переплава: электрошлак., вакуум.-дуг., эл-нно-лучевой, плазм.-дуг., а тж. их сочетания (см. Переплав);
рафинирование ферросплавов [ferroalloys refining] — внепечной процесс очистки ферросплавов (обычно в жидком виде) от ненужных или вред, примесей, напр., от углерода — при обезуглерож. феррохрома в конвертере; от А1 (Са ) — при обработке в ковше высокопроцентным ферросилицием, окислит, смесями или др. реагентами; от S — р. высо-коуглерод. феррохрома. Применяют пироме-таллург. (напр., плазм, р.), хим. и электроли-тич. методы р. (см. Рафинирование металлов). Для р. преимущ. низкоуглеродистых ферросплавов (напр., феррохрома) от С, N2, H2 и оксидных включений применяют тж. вакуум-термич. обраб. ферросплавов в тв. виде (слиток, кусок), включ. нагрев в вакуум, электропечи сопрот. (при вакууме 10
2мм рт. ст.) до 1400—1450 °С и выдержку при этой темп-ре 20—24 ч. Обезуглерож. феррохрома (от 0,1 до 0,01-0,02 % С) идет по реакции:
[С] + [О] = СО.
Одноврем. в сплаве значит, сниж. тж. содерж. N2 и Н2;
центробежное рафинирование [centrifugal refining] — очистка жидких металлов и сплавов от твердофаз. включений под действием центробеж. сил. Ц. р. осущест. в центрифугах. Разл. центрифуги осадит, и фильтр, со сплош. и с перфориров. стенками ротора соответст. Рас-простр. тж. погружные фильтры-центрифуги с ротором из двух конич. тарелок, обращ. основаниями одна к другой. Ц. р. используют напр., для очистки олова. Ротор опускают в черн. олово, вращ. набирают съемы, поднимают над расплавом, увелич. скор. вращ. для отжима металла, затем после раздвигания тарелок под действием центробежных сил сбрасывают съемы в емкость вне котла. процесс ведут при 300-500 °С. Содерж. Fe в олове сниж. до 0,01 %, As — до 0,1 %, остающ. в съемах в видетугопл. соединений. Ц. р. применяют тж. для обезмеживания черн. свинца, серебристой пены, висмутовистых дроссов и т.д.;
электролитическое рафинирование [electrolytic refining] — электролиз водных р-ров или солевых расплавов, примен. для глуб. очистки большинства цв. металлов: Al, Cu, Ni, Ti, Pb, Zn, Аи, Ag и др. Различают э. р. с р-римыми и нер-римыми анодами. Первое состоит в анод, р-рении очищ. и осаждении чистых металлов на катоде. примеси остаются в анод, шламе или р-ре. Так, при электролизе Си осаждается на катоде, благ, металлы (Ag, Аи) с большим положит, электрод, потенц., не р-рясь, оседают на дно электролит, ванны в виде шлама, а примес. Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn, Co, облад. отрицат. электродным потенц., на-каплив. в электролите, к-рый периодич. очищают. Иногда (напр., в металлургии Zn) используют электролитич. р. с нер-римыми анодами. Осн. металл находится в р-ре (в виде к.-л. химич. соединения) и в рез-те электролиза осажд. на катоде, откуда его периодич. сдирают. Электролитич. р. для получения А! высокой чистоты (99,95-99,995 %) проводят трехслойным методом, при к-ром анодом явл. расплав А1 технич. чистоты с добавками до 30-40 % Си (нижний слой), катодом — очиш. А1 (верхний слой), а м-ду ними — слой электролита из смеси ВаС12 с A1F, и NaF.
Химич. р. осн. на разной р-римости рафи-нир. металла и примесей в р-рах кислот или щелочей. Примеси, постеп. накаплив. в р-ре, выдел, из него гидролизом, цементацией, экстракцией и др. способами. Примером химич. р. может служить аффинаж благор. металлов. Р. Аи ведут в кипящей H2SO4 или HNO3. примеси Си, Ag и др. металлов р-ряются, а Аи остается в нер-римом остатке. Химич. щелочное р., напр. Pb от As, Sn и Sb, осущест. в расплавл. смеси NaOH, NaNO3 и NaCl при 420-450 °С, где примеси окисляются иперевод, соответст. в арсенаты (As2O5 • станнаты (SnO2 • Na2O) и антимонаты (SbjO, • 3Na2O) натрия, которые переходят в шлак.
Что значит «рафинирование металлов»
Большая Советская Энциклопедия
Рафинирование металлов, очистка первичных (черновых) металлов от примесей. Черновые металлы, получаемые из сырья, содержат 96≈99% основного металла, остальное приходится на примеси. Такие металлы не могут использоваться промышленностью из-за низких физико-химических и механических свойств. Примеси, содержащиеся в черновых металлах, могут представлять самостоятельную ценность. Так, стоимость золота и серебра, извлекаемых из меди, полностью окупает все затраты на Р. Различают 3 основных метода Р.: пирометаллургический, электролитический и химический. В основе всех методов лежит различие свойств разделяемых элементов: температур плавления, плотности, электроотрицательности и т.д. Для получения чистых металлов нередко используют последовательно несколько методов Р.
Электролитическое рафинирование, представляющее собой электролиз водных растворов или солевых расплавов, позволяет получать металлы высокой чистоты. Применяется для глубокой очистки большинства цветных металлов.
Электролитическое Р. с растворимыми состоит в анодном растворении очищаемых металлов и осаждении на катоде чистых металлов в результате приобретения ионами основного металла электронов внешней цепи. Разделение металлов под действием электролиза возможно вследствие различия электрохимических потенциалов примесей и основного металла. Например, нормальный электродный потенциал Cu относительно водородного электрода сравнения, принятого за нуль, + 0,346, у Au и Ag эта величина имеет большее положительное значение, a y Ni, Fe, Zn, Mn, Pb, Sn, Co нормальный электродный потенциал отрицателен. При электролизе медь осаждается на катоде, благородные металлы, не растворяясь, оседают на дно электролитной ванны в виде шлама, а металлы, обладающие отрицательным электродным потенциалом, накапливаются в электролите, который периодически очищают. Иногда (например, в гидрометаллургии Zn) используют электролитическое Р. с нерастворимыми анодами. Основной металл находится в растворе, предварительно тщательно очищенном от примесей, и в результате электролиза осаждается в компактном виде на катоде.