| 11652078 12288 3054 948 1тделения серебра от золота относится уже к 13-14 вв. Процесс амальгамации также был известен в древнем мире, но уверенности в том, что он применялся для извлечения золота из руд и песков, нет. После открытия рус. учёным П. Р. Багратионом в 1843 основ цианирования золотых руд и особенно после работ англ, металлургов Дж. С. Мак-Артура и бр. Р. и У. Форрестов (1887-88) этот процесс занял ведущее место в М. золота; иногда он используется в соединении с амальгамацией. Успешно применяется для извлечения золота флотационное (см. Флотация) и гравитационное обогащение.
Серебро в древности получали главным образом попутно со свинцом из галенита. Начало их совместной выплавки можно отнести к 3-му тыс. до н. э. (М. Азия); широкое распространение процесс получил только через 1500-2000 лет. Можно полагать, что техноло-гич. схема включала в себя обжиг руды, горновую плавку, разделительную плавку (ликвационное рафинирование, зейгерование) и купеляцию. Во 2-й пол. 20 в. свинец получают преим. из полиметал-лич. руд в результате флотационного обогащения, агломерирующего обжига, восстановит, плавки в шахтных печах и рафинирования продукта этой плавки -чернового свинца (веркблея). При рафинировании извлекается также серебро (и золото, если оно есть).
Массовое произ-во меди началось после изобретения В. А. Семенниковым в 1866 конвертирования штейна. Большую роль в развитии конвертерной переработки штейна сыграла предложенная в 1880 продувка расплава сбоку (а не снизу, как в бессемеровском способе получения стали из чугуна). При боковой продувке воздух поступает непосредственно в рафинируемый расплав, минуя легко затвердевающую медь, к-рая собирается на дне конвертера. Огромное значение для массового произ-ва меди имело изобретённое на рубеже 20 в. флотационное обогащение, позволившее успешно перерабатывать руды с содержанием меди менее 1 %. Нефлотирую-щиеся бедные окисленные руды (менее 0,7% Си) обрабатывают гидрометаллур-гич. способом (путём выщелачивания). Сульфидные руды можно выщелачивать в самом месторождении (без добычи руды), используя способ интенсификации выщелачивания с применением бактерий (см. Бактериальное выщелачивание).
Олово в древности выплавляли в простейших шахтных печах, а затем очищали от посторонних примесей посредством ликвационных и окислит, процессов. Коренные оловянные руды перед плавкой подвергали дроблению и простейшему обогащению; из россыпей руду добывали промывкой. В совр. М. в связи с необходимостью использования бедных оловянных руд со значит, содержанием примесей (сера, мышьяк, сурьма, висмут, серебро и др.) олово получают по сложным схемам комплексной переработки руд, к-рые включают в себя обогащение, обжиг, выщелачивание примесей из рудных концентратов, магнитную сепарацию их, восстановит, плавку в отражат., шахтных или электрич. (лучший способ) печах с получением чернового олова и рафинирование его гл. обр. пирометаллургич. (иногда электро-литич.) методом.
Первые способы произ-ва ртути сводились, по-видимому, к обжигу руды в кучах; ртуть конденсировалась при этом на холодных предметах. Позднее появилась керамич. реторта. Методы получения ртути, описанные нем. учёным Г. Агриколой (16 в.), сводятся к обжигу руды в керамич. сосудах с различными конденсаторами. Железные реторты появились в 17 в. (1641). Затем по мере роста спроса на ртуть получили применение более производит, шахтные печи (периодич., а позднее и непрерывного действия), отражат. печи (с 1842), трубчатые вращающиеся печи (с нач. 20 в.), к-рые служат осн. агрегатом для переработки ртутных руд. Перспективный способ получения ртути - переработка руд в кипящего слоя печах, успешно освоенная в СССР.
Технологич. схемы процессов получения остальных металлов, произ-во к-рых достигло значит, уровня только в течение последних столетий (а иногда и лет), освещаются в соответствующих статьях (см. Алюминий, Цинк, Марганец, Хром, Никель, Магний и др.).
Совр. М. как совокупность осн. технологич. операций произ-ва металлов и сплавов включает в себя: 1) подготовку руд к извлечению металлов (в т. ч. обогащение); 2) процессы извлечения и рафинирования металлов: пирометаллургические, гидрометаллургические, электролитические; 3) процессы получения изделий из металлич. порошков путём спекания; 4) кристаллофизические методы рафинирования металлов и сплавов; 5) процессы разливки металлов и сплавов (с получением слитков или отливок); 6) обработку металлов давлением; 7) термическую, термомеханическую, химико-термическую и др. виды обработки металлов для придания им соответствующих свойств; 8) процессы нанесения защитных покрытий.
С М. тесно связаны коксохимическая промышленность, производство огнеупоров и ряд др. отраслей пром-сти.
Подготовка руд к извлечению металлов начинается с дробления, измельчения, грохочения и классификации (см. Классификатор). Следующая стадия обработки - обогащение (см. Обогащение полезных ископаемых). В процессе обогащения или после него материалы подвергают обычно обжигу или сушке. Весьма перспективен обжиг в кипящем слое. Наибольшее применение в обогатительной технике имеют флотационные, гравитационные, магнитные и электрич. методы. Флотационными процессами перерабатывают более 90% всех обогащаемых руд цветных и редких металлов. Из гравитац. процессов распространены обогащение в тяжёлых средах, отсадка, концентрация на столах и др. методы.
Большое значение обогатит, процессов в совр. М. обусловлено стремлением к повышению эффективности металлургич. произ-ва, а также тем, что по мере роста выплавки металлов приходится использовать всё более бедные руды. Непосредств. металлургич. переработка таких руд (без обогащения), как правило, неэкономична, а в нек-рых случаях даже невозможна.
Заключит, операциями подготовки руд являются обычно их усреднение, смешение, а также окускование посредством агломерации, окатывания (окомкования) или брикетирования. Необходимость окускования обусловлена тем, что в процессе обогащения руды подвергаются измельчению, а применение в плавке мелко измельчённых материалов в нек-рых металлургич. произ-вах нежелательно или недопустимо.
Пирометаллургические (высокотемпературные) методы извлечения и рафинирования металлов весьма многообразны (см. Пирометаллургия). Они осуществляются в шахтных, отражат. или электрич. печах, конвертерах и др. агрегатах. В пирометаллургич. процессах происходит концентрирование металлов и удаляемых примесей в различных фазах системы, образующейся при нагреве или расплавлении перерабатываемых материалов. Такими фазами могут служить газ, жидкие металлы, шлак, штейн и твёрдые вещества. После разделения одна или неск. из этих фаз направляются на дальнейшую переработку. Для осуществления необходимых операций в пирометаллургии применяют окислит., восстановит, и др. процессы. С целью интенсификации окисления успешно используют газообразный кислород, а также хлор и селитру. В качестве восстановителей применяют углерод, окись углерода, водород или нек-рые металлы (см. Металлотермия). Примерами восстановит, процессов могут служить доменная плавка, выплавка вторичной меди, олова и свинца в шахтных печах, получение ферросплавов и титанового шлака в рудовосстановит. электропечах. Магнийтермич. восстановлением получают, напр., титан. Окислит, рафинирование является необходимым элементом в мартеновском и конвертерном произ-ве стали, при получении анодной меди, а также свинца.
Весьма широко используются методы извлечения и рафинирования металлов, основанные на образовании сульфидов, хлоридов, иодидов (см. Иодидный метод), карбонилов. Большое значение имеют процессы, базирующиеся на явлениях испарения и конденсации (дистилляция, ректификация, вакуумная сепарация, сублимация). Получили развитие внепеч-ные методы рафинирования стали, а также вакуумная плавка и плавка в аргоне, находящие применение при производстве химически активных металлов (титана, циркония, молибдена и др.) и стали.
Гидрометаллургические методы извлечения и рафинирования металлов, не требующие высоких темп-р, базируются на использовании водных растворов (см. Гидрометаллургия). Чтобы перевести металлы в раствор, применяют выщелачивание с помощью водных растворов кислот, оснований или солей. Для выделения элементов из раствора используют цементацию, кристаллизацию, адсорбцию, осаждение (см. Осадителъная плавка) или гидролиз. Широкое распространение получили сорбция металлов ионообменными веществами (в основном синтетич. смолами) и экстракция (с помощью органич. жидкостей). Совр. сорбционные и экстракционные процессы характеризуются высокой эффективностью. Они позволяют извлекать металлы не только из растворов, но и из пульпы, минуя операции отстаивания, промывки и фильтрации. Из др. гидрометаллургич. процессов следует отметить автоклавную переработку материалов при повыш. темп-pax и давлениях (см. Автоклав), а также очистку растворов от примесей в кипящем слое. В нек-рых произ-вах применяют извлечение металлов (напр., золота) из руд с помощью ртути - амальгамацию.
Большое значение в М. имеет получение или рафинирование цветных металлов электролитическим осаждением (см. Электролиз) как из водных растворов (медь, никель, кобальт, цинк), так и из расплавов (алюминий, магний). Алюминий, напр., получают электролизом крио-литглинозёмного расплава.
Находит применение также п р о и з-водство изделий из металлических порошков, или порошковая металлургия. В ряде случаев этот процесс обеспечивает более высокое качество изделий и лучшие технико-экономич. показатели произ-ва, чем традиционные способы.
Для получения особо чистых металлов и полупроводников применяются к р и-сталлофизические методы рафинирования (зонная плавка, вытягивание монокристаллов из расплава), основанные на различии составов твёрдой и жидкой фаз при кристаллизации металла из расплава.
Процессы получения отливок из расплавл. металлов и сплавов (см. Литейное производство) и слитков, предназнач. для последующей обработки давлением (см. Разливка металла), известны человечеству на протяжении мн. веков. Осн. направления технич. прогресса в этой области связаны с переходом к непрерывной разливке стали и сплавов и к совмещённым процессам литья и обработки заготовок давлением (напр., бесслитковое получение проволоки или листа из расплавл. алюминия, меди, цинка).
Обработка металлов давлением также известна людям очень давно (ковка железа была, напр., необходимым элементом процесса переработки крицы). Кузнечно-штамповочное производство и прессование являются важнейшими составными частями машиностроения. Прокатка - основной способ обработки металлов и сплавов давлением на совр. металлургич. з-дах (см. Прокатное производство). Прокатный стан, впервые предложенный, по-видимому, ещё Леонардо да Винчи (1495), превратился в мощный высокоавтоматизиров. агрегат, производительность к-рого достигает неск. млн. т металла в год. Наряду с листовым и сортовым металлом с помощью прокатных станов получают трубы, гнутые и периодические профили (см. Прокатный профиль), биметалл и др. виды изделий. Для изготовления проволоки в совр. М. широко применяют волочение.
Термическая обработка, обеспечивающая получение наиболее благоприятной структуры металлов и сплавов, также имеет весьма древнее происхождение. Такие процессы, как цементация, закалка, отжиг и отпуск металлов, были известны и хорошо освоены на практике уже в глубокой древности. Науч. основы термической обработки металлов и сплавов были разработаны Д. К. Черновым (см. Металловедение). В совр. технике термич. обработка металлов и сплавов, а также др. виды обработки (см. Термомеханическая обработка, Химико-механическая обработка, Химико-термическая обработка) имеют очень широкое применение. Кроме готовых деталей, к-рые подвергаются обработке на маш.-строит, предприятиях, её проходят мн. виды продукции и на металлургич. з-дах. Это относится, напр., к стальным рельсам (объёмная закалка или закалка головки), к толстым листам и арматурной стали (упрочняющая обработка), к тонкому листу из трансформаторной стали (отжиг для улучшения магнитных свойств) и т. д.
Большое значение в совр. М. приобретают процессы нанесения на металл различных защитных покрытий. К таким пр |
