Пирометаллургия

Пирометаллургия (от греч. pýr - огонь и металлургия), совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. П.- основная и старейшая область металлургии. С древних времён до конца 19 в. производство металлов базировалось почти исключительно на пирометаллургических процессах. На рубеже 19 и 20 вв. промышленное значение приобрела др. крупная ветвь металлургии - гидрометаллургия, однако П. продолжает сохранять главенствующее положение как по масштабам производства, так и по многообразию процессов. В начале 20 в. наряду с пламенными способами нагрева в металлургии начали применяться различные виды электрического нагрева (дуговой, индукционный и др.); примерно в это же время в промышленность был внедрён электролиз расплавленных химических соединений (производство алюминия и др. цветных металлов). Во 2-й половине 20 в. получили распространение плазменная плавка металлов (см. Плазменная металлургия), зонная плавка и электроннолучевая плавка. Металлургические процессы, основанные на использовании электрического тока, можно выделить в самостоятельную область П.- электрометаллургию. В современной металлургии П. занимает ведущее место в производстве чугуна и стали, свинца, меди, никеля и др. важнейших металлов.

По технологическим признакам выделяют следующие виды пирометаллургических процессов: обжиг, плавка, конвертирование, рафинирование, дистилляция. Обжиг характеризуется тем, что материал сохраняет твёрдое состояние при изменении состава и некотором укрупнении частиц; проводится в кипящего слоя печах (эффективный процесс, широко применяемый в цветной металлургии), многоподовых печах (например, производство меди, ферромолибдена), трубчатых печах (магнетизирующий обжиг железных концентратов), на агломерационных машинах (см. Агломерация), в муфельных печах (металлургия редких металлов). Плавка характеризуется полным расплавлением шихты и разделением расплава обычно на 2 слоя (металл и шлак или металл и штейн); проводится в шахтных печах (например, доменное производство, производство свинца, никеля, меди), отражательных печах (мартеновское производство, отражательная плавка медных концентратов), электропечах (производство стали, ферросплавов, меди, никеля), циклонных камерах (переработка медно-цинкового сырья) и др. агрегатах. В особую группу плавок выделяют так называемые металлотермические процессы (см. Металлотермия), основанные на реакциях восстановления металлов из их соединений химически более активными металлами (реакции протекают с выделением значительного количества тепла). Конвертирование, которое можно рассматривать как разновидность плавки, заключается в продувке воздухом или кислородом расплавленных материалов (чугун, штейн) с присадкой флюсов и небольшого количества сырья (лом, богатые концентраты); конвертирование основано на использовании тепла экзотермических реакций и осуществляется в конвертерах (конвертерное производство, производство меди, никеля). Рафинирование - обработка расплавленных черновых металлов с помощью присадок (солей, щелочей, металлов), наведением специальных шлаков, окислением примесей, вакуумированием расплава и т.д. (иногда рафинирование проводят в процессе кристаллизации жидкого металла); агрегатами для рафинирования могут служить отражательные печи (производство меди, цинка, золота), котлы (производство свинца, олова). Дистилляция заключается в переводе восстанавливаемого металла в парообразное состояние с последующей конденсацией; осуществляется в ретортных печах (производство цинка), шахтных печах (производство свинца, цинка, олова), печах с кипящим слоем (производство титана).

Лит.: Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических процессов, 2 изд., ч. 1-2, Свердловск, 1962- 1966; Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических процессов, М., 1968; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М., 1973.

Н. В. Гудима.