Металлотермия

Металлотерми́я — металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (оксидов, галогенидов, хлоридов, фторидов, комплексных соединений) более активными металлами, протекающие с выделением теплоты. Металлотермические методы используются для получения титана, урана, ниобия, тантала, редкоземельных элементов, безуглеродистых сплавов высокой чистоты. Высокая чистота конечных продуктов после металлотермического восстановления обеспечивает высокую пластичность полученных металлов. Для повышения эффективности процесса используют смеси или сплавы двух или более металлов-восстановителей, что позволяет получить более легкоплавкие и жидкотекучие шлаки.
Восстановление исходного соединения должно сопровождаться значительным тепловыделением. Чаще всего исходным соединением при металлотермии являются оксиды. Хлориды и фториды обычно используют, когда необходимо, чтобы содержание кислорода в получаемом металле было ограничено (например, в титане). Для восстановления редкоземельных металлов также используются фториды и хлориды, так как эти металлы обладают высокой химической активностью. Соответственно, восстановителями могут быть только металлы, образующие термически стойкие соединения с кислородом, хлором, фтором. В качестве восстановителей в металлотермии применяют магний, кальций, натрий. Классифицируют металлотермические процессы по металлу-восстановителю: алюминотермия, магниетермия, силикотермия. Эти процессы более дорогие, чем процесс восстановления на основе углерода — карботермия, и используются для получения безуглеродистых легирующих сплавов высокого качества.
Существуют несколько разновидностей металлотермического процесса: внепечной, электропечной, вакуумный.
Если тепла, выделяющегося за счет экзотермических реакций восстановления, достаточно для получения продуктов реакции в жидком состоянии и хорошего их разделения, плавку проводят в обособленных очагах — футерованных шахтах. Это так называемый внепечной процесс, который используется, в частности, в алюминотермии.
При нехватке тепла для расплавления и необходимого перегрева продуктов плавки процесс проводят в дуговых печах сталеплавильного типа: недостающее тепло восполняют электронагревом. Такой метод получил название электропечного процесса и широко распространен.
При вакуумной металлотермии восстанавливаемый металл переходит в пар, такой метод позволяет получать металлы с пониженным содержанием газов. В отдельных случаях, когда, например, парционное давление паров металла-восстановителя высокое, или когда необходимо защитить продукты реакции от действия кислорода воздуха, металлотермические процессы проводят в герметически закрытых агрегатах.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика