Читать «Металлы - дар небесных богов» онлайн - страница 135
Андрей Скляров
Так бы и остались шеелитовые рудники непонятной загадкой, если бы (уже на стадии работы над данной книгой) мой знакомый из Санкт Петербурга, Сергей Викторович Дигонский, не прислал мне свою монографию под названием «Газофазные процессы синтеза и спекания тугоплавких веществ». Из этой монографии следует, что можно извлекать тугоплавкий вольфрам из шеелита даже… в тех примитивных печах, которые использовались еще в самых древних металлургических центрах!
Дело в том, что в вышеописанных древних металлургических процессах металл получается его восстановлением из оксидов, содержащихся в руде, а в роли восстановителя выступает окись углерода СО, получаемая из древесного угля. Однако и в руде, и даже в древесном угле неизбежно имеется какое-то количество воды. И уже при температурах 700-800оС вода в присутствии углерода начинает разлагаться в соответствии со следующей реакцией:
H2O + C → H2 + CO
А водород – очень сильный восстановитель (более сильный, чем окись углерода СО), и он активно включается в химические реакции с оксидами металлов, в результате чего можно получить чистый металл по реакции:
MeO + H2 → Me + H2O
В такой биреакционной (то есть состоящей из двух реакций) схеме с воды процесс начинается и водой же заканчивается. Образовавшаяся в итоге вода вновь вступает в реакцию с углеродом и так далее…
Суммарно же схему условно можно представить следующей реакцией:
MeO + C → Me + CO
Любопытно, что при такой биреакционной схеме не требуется даже доводить металл до расплавленного состояния – он восстанавливается, оставаясь в твердой фазе. Все необходимое делает мобильный и подвижный водород, передвигаясь в пространстве между частичками шихты.
Но эта мобильность создает и проблему – при обычной тигельной плавке водород быстро покидает зону реакции, улетучиваясь вместе с другими газообразными продуктами. И для того, чтобы восстановление металла проходило по указанной биреакционной схеме, нужно не дать водороду улетучиться.
В опытах, представленных в монографии Дигонского, данная проблема решалась за счет того, что реакция проводилась в закрытой куполообразной печи-реакторе. И опыты дали поразительные результаты.
«…были проведены эксперименты по пирометаллургическому разделению оксидов вольфрама и кальция, связанных в шеелите. Опыты по прямому восстановлению шеелитового концентрата нефтяным коксом осуществлялись при температуре 1100-1150оС в течение 1 часа. Этого …было недостаточно для восстановления оксида вольфрама до металла, но образовавшийся в вышеуказанных условиях спекшийся продукт состоял из двух частей, причем нижняя часть представляла собой спек нерудных оксидов, а верхняя часть была полностью представлена коричнево-бурым WO2, восстановленным по реакции:
