В ряде случаев перед проведением пробирногоанализа необходимо изменить вид присутствующих а исходном материале минералов, поэтому в пробирном анализе используются следующие пирометаллургические операции.
1. Кальцинирующий обжиг или прокалка, проводя-щаяся с целью изменения физического или химического состояния вещества и выделения некоторых летучих компонентов (Н2О, СО2 и др.); прокаливание амальгам для отгонки ртути; отжиг сплавов золота и серебра с целью повышения ковкости сплава.
2. Окислительный обжиг. Проводится для окисления сульфидов и других природных восстановителей и удаления (частичного или полного) серы, мышьяка, сурьмы и других летучих компонентов. Окислителем служит кислород воздуха. Наиболее важным условием при этом процессе является предотвращение спекания или плавления обжигаемого вещества. Ввиду этого температуру обжига повышают постепенно и дальше 700ºС не идут. Особенно легко плавятся штейны, мышьяковистые и сурьмянистые металлы. Время от времени пробу вынимают, перегребают и в случае образования спекшихся комьев пробу охлаждают, измельчают и тогда продолжают обжиг.
Большинство сульфидов при обжиге переходят в сульфаты, которые при повышении температуры разлагаются на SO3 и соответствующий оксид металла.
Так, например, в случае пирита FeS2 имеем следующий процесс. При нагревании выше 300ºС пирит теряет часть серы:
nFeS2 = FenSn+1 + Sn-1
2 FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
2SO2 + O2 = 2SO3
FeO + SO3 = FeSO4
2FeSО4 = Fe2O3 · SO3 + SO2
Fe2O3 · SO3 → Fe2O3 + SO2 + О.
В то время как сульфаты Fe, Zn, Cu при повышении температуры вполне разлагаются, сульфаты Pb, Ag, Ni и Co весьма постоянны.
Для облегчения разложения образовавшихся сульфатов и обжига намертво (т. е. полного удаления S) охлажденную пробу смешивают с 20% (NH4)2CO3 и обжигают при низкой температуре. Сера легко уходит в виде (NH4)2SO4
Fe2O3 · SO3 + (NH4)2CO3 = Fe2O3 + (NH4)2SO4 + CO2.
В случае присутствия мышьяково-сурьмянокислых солей достигают полного удаления As и Sb, подвергая вещество попеременному окислительному и восстановительному обжигу. Обожженное вещество смешивают с равным объемом древесноугольного порошка и повторяют этот процесс один или два раза до полного удаления As и Sb.
3. Восстановительный обжиг. Применяется для восстановления некоторых химических соединений при использовании, как правило, в качестве восстановителя угля. Например, для восстановления высших оксидов железа
2Fе2О3 + С = 4FeO + СО2;
2Fe3О4 + С = 6FeO + СО2.
Для обжига применяют низкие и широкие шерберы или плоские шамотные и жестяные ящики, которые смазывают внутри взмученной в воде оксидом железа (III) для предупреждения прилипания вещества. Обжиг производят в муфельной печи.
4. Окислительное плавление. Служит для разделения металлов на основе их различного сродства к кислороду: легко окисляемые металлы переходят в оксиды, которые могут ошлаковываться и удаляться из процесса. Окислителем является кислород воздуха или вещества, легко отдающие кислород, как Pb, KNO3. В случае окисления воздухом плавка ведется в открытых чашеобразных сосудах – шерберах, в случае применения твердых окислителей – в закрытых высоких тиглях. Образующиеся оксиды всасываются стенками сосуда или ошлаковываются присадкой флюсов.
5. Восстановительное плавление. Цель его – выделение металлов из их оксидов. Восстановителями служат C, KCN, S. Одновременно с восстановлением металла примеси переводятся в шлак.
6. Растворительное или шлакующее плавление. Служит для перевода примесей и пустой породы в шлак. Флюсами служат бура, стекло, кварц и т. д. Растворительное плавление само по себе применяется редко, обыкновенно оно производится совместно с другими видами плавления.
7. Осадителъное плавление. Основано на свойстве железа и щелочей разлагать металлические сульфиды с получением расплава, содержащего FeS, K2S, Na2S, способного растворяться в сильно основном шлаке.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему