Обзор основных технологических методов получения редких металлов из рудного сырья
» » Обзор основных технологических методов получения редких металлов из рудного сырья

04.02.2017

Производственные методы, применяемые в металлургии редких металлов, имеют ряд особенностей, которые связаны с характером сырья и требованиями, предъявляемыми к промышленной продукции.
1. Сырье как природное, так и в форме промышленных отходов содержит редкие металлы большей частью в весьма небольших концентрациях. Так, считающиеся одними из самых богатых руд редких металлов вольфрамовые руды содержат основного металла от 0,2 до 1%, молибденовые — от 0,1 до 1%. ванадиевые — от 0,1 до 0,5%. Еще более бедны тантало-ниобиевые руды.
Рассеянные редкие металлы, не имеющие собственных руд и даже минералов, встречаются в весьма небольших концентрациях в различных промышленных отходах.
В связи с низкой концентрацией редких металлов в рудах особое значение в металлургии этих металлов приобретают методы обогащения руд.
В металлургическую переработку обычно поступают рудные концентраты. В ряде случаев из весьма бедных руд получают богатые концентраты (например, вольфрамовые, молибденовые, танталовые, циркониевые).
2. Сырье, содержащее редкие металлы, в большинстве случаев сложного состава, часто сочетает различные редкие металлы друг с другом. Примерами могут служить вольфрамо-молибденовые руды, ниобий-тантало-титановые руды, содержащие также и редкоземельные элементы, урано-ванадиевые. литиево-цезиевые руды и т. д.
Кроме того, редкие металлы часто содержатся в виде незначительной примеси в рудах и промышленных отхода к цветной и черной металлургии. Так, например, молибден встречается в медных рудах, вольфрам — в оловянных, ванадий — в железных, рассеянные металлы — индий, галлий, германий — в цинково-свинцовых и алюминиевых рудах и т. д.
3. Природные соединения большинства редких металлов обладают большой химической прочностью, что затрудняет их разложение и выделение из них редких металлов.
4. К подавляющей части продукции промышленности редких металлов предъявляются весьма высокие требования в отношении чистоты. Допустимые примеси в готовой продукции определяются сотыми, а часто и тысячными долями процента.
Перечисленные выше обстоятельства отражаются на характере технологических процессов, применяемых в металлургии редких металлов.
Технология производства редких металлов из рудных концентратов имеет многостадийный характер и складывается из трех основных этапов;
а) разложения рудного концентрата.
б) получения чистых химических соединений (например, окислов, солей),
в) получения металла или его сплава из чистого химического соединения.
Первая стадия — разложение рудного концентрата — осуществляется или при помощи пирометаллургических процессов (обжиг, сплавление или спекание с соответствующими реагентами) или гидрометаллургическим путем (обработка кислотами, растворами щелочей).
В результате разложения концентрата достигается отделение извлекаемого металла от основной массы сопровождающих элементов и его концентрирование в растворе или в осадке.
Во второй стадии — выделения и очистки химических соединений — преобладают химические процессы в водных растворах (осаждение химических соединений редких металлов, их очистка путем растворения, переосаждения и перекристаллизации).
Иногда для получения чистых соединений редких металлов применяются и пирометаллургические процессы, например хлорирование рудных концентратов с возгонкой и раздельной конденсацией летучих хлоридов (таких, как хлориды титана, циркония, тантала, ниобия и др.). возгонка летучих окислов (молибденовый ангидрид) и т. п.
В третьей стадии — получение чистых редких металлов или их сплавов из чистых соединений — используются разнообразные преимущественно высокотемпературные процессы восстановления химических соединений или электролитические процессы, большей частью проводимые в расплавленных средах.
Исключение составляют некоторые рассеянные редкие металлы (галлий, индий, таллий, селен, теллур), которые выделяются непосредственно из водных растворов их соединений.
Многостадийность технологических процессов в металлургии редких металлов усложняет решение задачи максимального извлечения редких металлов из сырья, что особенно важно для данной отрасли металлургии в связи с относительно высокой стоимостью, а нередко и трудной доступностью сырья.
В металлургии редких металлов практически используется совокупность всех основных методов получения металлов, применяемых в других отраслях цветной и черной металлургии. Так, применяют восстановление окислов водородом (вольфрам, молибден, рений, германий), восстановление окислов углеродом (вольфрам, ниобий, теллур), металлотермические процессы восстановления окислов или галлоидных соединений (ванадий, титан, цирконий, тантал), электролиз расплавленных сред (тантал, цирконий, титан), электролиз или цементация из водных растворов (индий, галлий, таллий, селен, теллур), термическая диссоциация летучих соединений (титан, цирконий) и т. д.
Наконец, отличительным признаком металлургии редких металлов, в частности для группы тугоплавких редких металлов, является то, что технологический процесс здесь иногда заканчивается получением не чистого металла, а богатых им сплавов. Примером могут служить твердые сплавы на основе карбидов вольфрама, титана и других тугоплавких металлов.
При производстве твердых сплавов используют порошкообразные редкие металлы или их окислы, превращая их непосредственно в карбиды, минуя стадию получения готового компактного чистого металла. Поэтому производство твердых сплавов входит целиком в состав промышленности редких металлов и представляет собой неотъемлемую часть единого технологического процесса, начинающегося разложением вольфрамового концентрата, переходящего далее к получению вольфрамового ангидрида, металлического порошкообразного вольфрама, карбидов вольфрама, титана и твердых сплавов.
Получение всех этих полуфабрикатов и твердых сплавов объединено в единое производство обычно на одном заводе.
Таким же примером технологического единства между производством чистых редких металлов и богатых ими сплавов служит производство твердых, жаропрочных и жаростойких сплавов на основе карбида титана, получившее в последнее время чрезвычайно важное значение в современной технике, производство танталониобиевых, молибденовольфрамовых, вольфрамомедных и других сплавов, применяемых в различных отраслях машиностроения, электротехники, авиационной и автотракторной промышленности, в химическом аппаратостроении и т. д.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: