cmt-curs 04-print.pdf
Post on 27-Sep-2015
14 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
Obtinerea metalelor tranzitionale
Stare naturala Operatii de prelucrare Metode de obtinere Metode de purificare Procedee industriale
-
Starea naturala
Nativ; in sulfuri Cu, Ni; Namoluri anodicela rafinarea Cu, Ni; Concentrat extras de la prajirea sulfurilor Cu, Ni
U-plechblenda (oxid); carnotitK2(UO2)2(VO4)2 3H2O
Bastnaesit(fluorocarbonat) MCO3F
HgHgScinabru
AuPtIrOsReLegat de Mo
WwolframatCaWO4
Tatantalat
Hfsilicat
LaMonazit(fosfat)
CdCdS
AgPdRhRuTcDezintegrare U
MoMoS2subprod. la obt. Cu
Nbniobat
Zrsilicat
Ysilicat
ZnZnSblenda
CuCalcopirita
CuFeS2Cu2S
NiSilicati
Sulfurisulfuroarseniuri
CoCoAs2CoAsS
FeFe2O3hematitFe3O4magnetita
FeS2 pirita
MnMnO2piroluzit
rodocrozitMnCO3
CrcromitFeCr2O4
V vanadatK3VO4 (Pb2+, UO22+)
TiTiO2 rutil
FeTiO3 ilmenit
Scsilicat
-
Operatii de prelucrare
Prelucrare mecanicaSfaramare
Preeliminara (250-40mm)Medie (40-10 mm)Fina (8-0,3 mm)
ClasareVolumetricaGravimetrica
Separare si concentrareManualaGravimetricaElectrostaticaMagneticaFlotatie
UtilajeMori cu bileConcasoare
UtilajeGratare, ciururi, site
UtilajeJgheaburi de colectareBenzi rulanteHidroclasoareSeparatoare prin zetajSeparator magneticCelule de flotatie
-
Operatii de prelucrare
Prelucrare termicaUscareaUmiditatea libera, de absorbtie si chimica se indeparteaza prin fierbere sievaporare in tobe de uscare cu aer cald sau cu agenti de uscarePrajireaSe aplica minereurilor si concentratelor sulfuroase in prezenta aerului.(Temperatura de aprindere este cu atat mai mica cu cat particula este mai mica)
Prajirea oxidanta in procese metalurgicePrajirea sulfatizanta in procese hidrometalurgicePrajirea cloruranta concentratele de sulfuri sunt transformate in cloruriprin prajire la 900C cu NaCl4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2MS + 2O2 MSO4MSO4 + 2NaCl MCl2 + Na2SO4Clorurile se extrag si se prelucreaza prin electroliza sau cementare
Disocierea termica se aplica oxizilor, carbonatilor sulfurilor
-
Operatii de prelucrarePrelucrare chimicaAmalgamareaSe foloseste la scara industriala pentru extragerea Ag si Au din minereuri, dupacare Hg se indeparteaza prin distilare la 360-400 C.Procedee hidrometalurgiceSe aplica minereurilor sarace in componenta utila. Se realizeaza prin: - difuzie cu agenti chimici - cromatografie,- extractie cu solventi- schimbatori de ioniDizolvare cu agenti chimiciConsta in tratarea mineralelor cu agenti chimici corespunzatori (acizi, hidroxizi, alcooli, etc ) si extragere prin cementare sau depunere electrochimicaCuO + H2SO4 CuSO4 + H2O CuSO4 + Fe Cu + FeSO4CianurarePentru extractia Au si Ag cu cianuri alcaline in prezenta de O2 si reducere cu Zn2Au + 4NaCN + 1/2O2 + H2O 2Na[Au(CN)4] + 2NaOH2Na[Au(CN)4] + Zn 2Na2[Zn(CN)4] + 2Au + 2(CN)2Procedee biochimiceSunt procedeele in care se folosesc bacterii pentru extragerea metalelor (Cu, U).
-
Metode de obtinereConsiderente termodinamice
Pozitia metalului in seria potentialelor electrochimiceEnergiile de formare si energiile libere de reactie
Metode de reducereReducere pe cale uscata (cu reducatori C, CO, H2, hidruri metalice, etc)Reducere pe cale umeda (cu metale mai active sau alti agenti de reducere)Disociere termicaElectroliza in topitura sau in solutie
-
Metode de reducere pe cale uscataReducerea cu C sau COOxizi, carbonati, hidroxizi
Fe, Cu, Zn, etc, 2MO + C 2M + COMO + CO 2M + CO2
-nu cele ce formeaza carburiCr, W, Ti, Zr
-la temperaturi ridicateCO2 + C CO
Diagramele EllinghamG = H - TS
G < 0 reactia are locG = 0 reactia este la echilibruG > 0 reactia inversa are loc
Presiuneapartiala
a O2
-
Metode de reducere pe cale uscataReducerea cu H2, CaH2 sau LiAlH4Oxizi, halogenuri, sulfuri, hidroxizi, combinatii complexe
Ag2O + H2 2Ag + H2OCuO + H2 Cu + H2O (t C)WO3 + 3H2 W + 3H2O (900 C)Cr2O3 + 3H2 2Cr + 3H2O (1500 C)Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O (300 C)TiO2 + CaH2 Ti + Ca(OH)2 (900 C)GeS2 + 2H2 Ge + 2H2S (t C)[Pt(NH3)5Cl]Cl + H2 Pt + 2NH4Cl (t C)
Reducatori metaliciOxizi, halogenuri, sulfuri. Metale pure. Caldura de reactie duce la topirea metalelor.
MCl4 + 2Mg M + 2MgCl2 (t C, M= Ti, Zr)K2[MF6] + 4Na M + 2KF + 4NaF (t C, M = Ti, Zr, Hf)2NiO + Si 2Ni + SiO2 (t C, silicotermie)Aluminotermia (pentru V, Cr, Mn, Fe)M2O3 + Al M + Al2O3 + Q (t C, M = Cr, Fe)3Mn3O4 + 8Al 9Mn + 4Al2O3 + Q (t C)
-
Metode de reducere pe cale umeda
ReducatoriH2O2 in mediu bazic, saruri Fe2+, glucoza, CH2O, SnCl2, N2H4, NH2OH, etc Metoda cementariiPentru obtinerea metalelor cu potentiale mai negative decat cel al hidrogenului (Cu, Ag, Au, Hg, Rh, Os, Ir, Pt, etc) folosind metale mai acive (Fe, Zn, Mg, etc)
CuSO4 + Fe Cu + FeSO4 (se pot folosi deseuri de Fe)MCln + n/2Zn M + n/2ZnCl2 (M = Ag Au, Ru, Rh)2K[M(CN)n] + Zn M + K2[Zn(CN)4] + (n/2-2)(CN)2 (M = Ag, Au, Os, Pd, Pt)H2[MCl6] + Zn M + 2ZnCl2 + 2HCl (M = Os, Pd, Pt)
Alte exemple3AgNO3 + 3FeSO4 3Ag + Fe(NO3)3 + Fe(SO4)3H2[PtCl6] + 2SnCl2 Pt + 2SnCl4 + 2HCl2AuCl3 + 3H2O2 + 6KOH 2Au + 3O2 + 6H2O + 6KCl
-
Metode de obtinere prin disociere termica
Disocierea termicaEste folosita pentru obtinerea metalelor in stare pura. Se folosesc: hidruri, oxizi, halogenuri simple sau complexe, carbonili metalici, etc. Hidruri
MHn M + n/2H2 (CdH2 la 20 C, ZnH2 la 80 C)Oxizi
Ag2O 2Ag + 1/2O2HgO Hg + 1/2O2 (t = 480 C)
Halogenuri simple sau complexeMXn M + n/2X2 (MXn = TaCl5; MoCl6; Re3Cl9)(NH4)2[PtCl6] Pt + 2NH3 + 2Cl2 + 2HClH2[PtCl6] Pt + 2HCl + 2Cl2
Carbonili metaliciMx(CO)y xM + yCONi(CO)4 Ni + 4CO (t = 180 C)Mo(CO)6 Mo + 6CO (t = 600 C)Co2(CO)8 Co4(CO)12 (t = 50 C) 2Co + 8CO (t = 60 C)
-
Metode de obtinere electrochimice
Obtinerea prin reducere electrochimica-Electroliza in topitura (cloruri, hidroxizi). -Electroliza in solutie (cloruri, sulfati).
Metal Compozitia topiturii Temperatura de lucru Sc ScCl3, KCl, (LiCl) 700-800 C Y YCl3, NaCl 700-800 C Ti TiCl4, KCl, (LiCl) 500-550 C Zr K2[ZrCl6], NaCl 750-800 C Cr CrF3, KCl (NaF) 800-950 C Mo K2[MoCl6], KCl, (NaCl) 600-900 C
-
Metode de purificareRafinarea electoliticaCupru: El. CuSO4 in H2SO4
CuSO4 Cu2+ + SO42-2H2O 2H+ + 2OH-
K - foite de cupru electrolitic, K: Cu2+ + 2e- Cu A - Cu brut (98%), A: 2OH - 2e- H2O + 1/2O2
Cu + H2SO4 + 1/2O2 CuSO4 + H2OArgint: A Ag brut (95%), K Ag electrolitic, El. AgNO3 in HNO3 si NaNO3Aur: A Au brut (95%), K Au electrolitic, El. AuCl3 in HCl (t=70 C)
Topirea zonaraConsta in topirea unei zone inguste dintr-o bara metalica si deplasarea acesteia in lungul barei duce la acumularea impuritatilor in zona topita si purificareametalului.
Acumularea impuritatilor
Deplasarea barei
-
Metode de purificare
DistilareaSe utilizeaza pentru purificarea Hg (p.f. = 357 C) sau Zn (p.f. = 907 C)Distilare in atmosfera inertaDisocierea termica- Metoda van Arkel si de Ber Pentru purificarea Ti, Zr, Hf. Iodurile formate la temperaturi mai joase se descompun pe un filament de W
MI4 M + 2I2- Descompunerea termica a carbonililor metalici
Mx(CO)y xM + yCODisproportionarea
2ZrCl2 ZrCl4 + Zr (t C)
Ti
I2
-
Procedee industriale
Obtinerea fontei si otelului
-
Procedee industriale
Obtinerea fontei
3Fe3Fe22OO33 ++ CO CO 2Fe2Fe33OO44 + CO+ CO22CaCOCaCO33 CaOCaO + CO+ CO22
FeFe33OO44 + CO + CO 3FeO + CO3FeO + CO22C + COC + CO22 2CO2CO
FeOFeO + C + C CO + FeCO + FeCaOCaO + SiO+ SiO22 CaSiOCaSiO33
2C + O2C + O22 2CO2CO
200 C
700 C
1000 C
1200 C
2000 C
-
Procedee industriale
Obtinerea oteluluiDiagrama fier-carbon
-
Procedee industriale
Obtinerea otelului
Continut in carbon
Fe Fe +Fe3C
Perlite
-
Procedee industriale
Obtinerea otelului
C + O2 CO
Obtinerea metalelor tranzitionaleStarea naturalaOperatii de prelucrareOperatii de prelucrareOperatii de prelucrareMetode de obtinereMetode de reducere pe cale uscataMetode de reducere pe cale uscataMetode de reducere pe cale umedaMetode de obtinere prin disociere termicaMetode de obtinere electrochimiceMetode de purificareMetode de purificareProcedee industrialeProcedee industrialeProcedee industrialeProcedee industrialeProcedee industriale
top related