Сторінка
4

Системи технологій металургії і перспективи поліпшення її екологічних характеристик

У кольоровій металургії набув широкого застосування метод електрохімічного відновлення металів. Чим це пояснюється? Чому кольорові метали, такі як алюміній чи цинк, не відновлюються зі своїх оксидів або сульфідів як, наприклад, залізо вуглецем? По-перше, зв’язок кисню, скажімо, з алюмінієм в оксиді Al2O3 значно міцніший, ніж з залізом в оксиді Fe2O3 чи Fe3O4, і вуглець не здатний «відібрати» кисень від таких металів. По-друге, вимоги до рівня хімічної чистоти відновленого алюмінію чи цинку значно вищі, ніж до заліза, тобто їх може задовольнити тільки технологія електролізу.

Як приклад коротко розглянемо технологію електролітичного добування цинку із цинкових руд (сульфідів цинку — ZnS). Для електрохімічного виділення цинку потрібно спочатку приготувати його водорозчинну сіль, наприклад ZnSО4. Проте сульфід цинку погано розчиняється в сірчаній кислоті, тому спочатку руди (ZnS) піддають окисному випалюванню і отриманий оксид цинку ZnО розчиняють в Н2SО4. Розчин сірчанокислого цинку ZnSО4 у воді піддають електролізу у ваннах, де на алюмінієвих катодах виділяється цинк.

На рис. 61 наведено схему основних матеріальних потоків у виробництві цинку (за теоретичними виходами) з розрахунку на 1 тонну ZnS вихідної руди. Реальні маси матеріальних потоків від цинкової руди до електролітичного цинку в промисловому виробництві, особливо об’єми споживання повітря і відходів токсичних речовин (SО2, NO та ін.), набагато перевищують наведені в схемі розрахункові (мінімально можливі) за стехіометричними реакціями.

Рис. 61. Схема матеріальних потоків і відходів виробництва цинку

Більш складними і енергоємними є технології отримання металів так званої «нової техніки». Наприклад, технологічна схема отримання титану — металу авіакосмічного будування — включає такі основні стадії:

1) обробка хлором у спеціальних печах (за температури 850°С) шихти з оксиду титану і вуглецю:

TiO2 + 2C + 2Cl2 = 2CO + TiCl4 (газ);

2) відновлення титану в контакті пари TiCl4 з розплавом магнію під тиском в автоклаві:

TiCl4 +2Mg Ti + 2MgCl2.

Слід наголосити на важливій закономірності: що унікальніші властивості нових металів, то складніша технологія їх отримання

Література

1. Колотило Д. М. К 61 Екологія і економіка: Навч. посібник. — К.: КНЕУ, 1999.