Как получают металл – Способы получения металлов. Виды сплавов. Получение щелочных металлов

Содержание

Производство металла от добычи руды до готового изделия

Большинство металлов представляют собой химические соединения. Такая форма не позволяет получить полноценный материал для дальнейшего производства конечных изделий. Добываемая на месторождениях руда не подходит для данных целей. Чтобы получить из сырья металл, сырье должно подвергаться определенному технологическому процессу.

В какой форме металл встречается в природе?

Всего существует две разновидности, в которой добываются металлы:

  1. Самородная форма. Платина, ртуть, золото, медь, серебро и некоторые другие металлы в природе находятся уже в свободном состоянии. Они не требуют длительной обработки. Чтобы получить сырье для изготовления конечного изделия, такие металлы очищают от примесей механически либо с задействованием реагентов.
  2. В виде руды. Представляют собой соединения, которое находится в горных породах/минералах. Извлечение металла производится исключительно промышленным способам. В руде обычно встречаются либо оксид, либо соли металлов. К последним относятся сульфиды и карбонаты. Одна руда может содержать несколько металлов, то есть являются полиметаллическими, к примеру, медно-цинковые, свинцово-серебряные и другие.

Вторая форма встречается в природе гораздо чаще. Исключение составляют только драгоценные металлы, добыча которых связана с очисткой от посторонних примесей.

Какие способы получения металла существуют?

Руда, в которой содержатся разнообразные соединения металла, бывает разной. Конкретный состав влияет на технологию получения материала:

  • Восстановление из оксидов с задействованием углерода. Относится к основному способу получения многих металлов. Из оловянного камня выплавляют — олово, из железной руды получают чугун. Из других металлов выплавку проводят из оксидов.
  • Обжиг в специальной промышленной печи. Данная технология применяется к сернистой руде. Этот способ предполагает то, что в результате обжига в специальной печи получают сернистое соединение.

Состав руды напрямую влияет на конкретную технологию обработки руды.

Металлургическая промышленность

Представляет собой отрасль производства по получению разнообразных металлов из руды. Металлургией называют не только промышленное производство. Этот термин применяется и к науке, изучающей различные промышленные методы получения металла. Металлургический процесс представляет собой восстановление катионов металла с задействованием самых различных восстановителей.
Металл из руды получают при задействовании определенных восстановителей. Последние подбирают с учетом активной составляющей металла, затратах, соблюдения экологических правил. Обязательно рассматривают и целесообразность выполнения металлургического процесса. Применяют три основных технологии получения металла из различной руды:

  • электрометаллургическую;
  • пирометаллургическую;
  • гидрометаллургическую.

Каждый метод обработки руды имеет свои особенности.

Гидрометаллургия

Заключается в восстановлении металла из солевых водяных растворов. Этот технологический процесс проводится в два этапа:

  1. в правильно подобранном реагенте растворяют рудное соединение, которое позволяет получить раствор соли металла;
  2. из раствора, полученного в первом шаге, вытесняют либо активные металлы, либо проводят электролитическое восстановление.

Чтобы получить чистую медь из руды с содержанием CuO, на сырье воздействуют серной разбавленной кислотой. Из раствора сульфата методом вытеснения железа либо электролизом получают чистую медь. По аналогичной (близкой к данной методике) вырабатывают золото, уран, цинк, молибден, серебро.

Электрометаллургия и пирометаллургия

Технология электрометаллургии представляет собой восстановление металла посредством метода электролиза расплава либо раствора из данных соединений. Подобным образом получают металлы из руды щелочных, щелочноземельных металлов или алюминия. Электролиз применяют для расплавов оксидов, хлоридов металлов, гидроксидов.

Пирометаллургия представляет собой технологию восстановления из руды при высокой температуре, а также с такими восстановителями, как магний, алюминий, двуокись углерода, водорода либо углерода. Олово получают из касситерита, а медь — из куприта путем прокаливания с коксом, то есть углеродом.

Получение металла из сульфидных и карбонатных руд

На первом этапе сульфидные руды подвергают обжигу, когда к сырью поступает воздух. В результате получают оксид, который восстанавливают с помощью угля. Аналогичным способом прокаливают карбонатные руды. Они распадаются под воздействием высоких температур и образуют оксиды, которые затем восстанавливают углем.

Данная процедура позволяет получить цинк, германий, свинец, железо, медь, кадмий и прочие металлы. Они отличаются тем, что не образуют прочные карбиды с углеродом. В качестве восстановителей могут выступать водород и активные металлы. Данный метод позволяет получать довольно чистые металлы. Чаще всего задействуют алюминий, который имеет высокую теплоту образования оксида.

Как получают щелочные металлы?

Массовое получение щелочных металлов считается одним из самых сложных процессов. Это обусловлено высокой активностью данного соединения, поскольку в природе оно встречается исключительно в связанном виде. Сильные восстановители требуют больших энергетических затрат. Они могут быть полученны четырьмя способами:

  1. Литий производят из оксида в вакууме либо посредством электролиза хлорида этой руды, который получают путем переработки сподумена.
  2. Натрий получают путем прокаливания соды и угля в закрытом плотно тигле. Еще одним способом получения данного металла является электролиз расплава хлорида натрия с задействованием кальция.
  3. Рубидий и цезий получают восстановлением хлоридов, соединением с помощью кальция при температуре от 700 и до 800 градусов. Если задействуют цирконий, температура может опускаться до 650 градусов. Такая технология получения металла из руды является энергозатратной и дорогой. 
  4. Калий производят при выполнении электролиза расплава солей либо пропусканием паров натрия через хлорид данного соединения. Этот металл получают при вступлении в реакцию гидроксида калия и жидкого натрия при температуре 440 градусов.
>

В чем заключаются отличия сплавов от металлов?

Никакой принципиальной разницы между этими двумя понятиями не существует. Это обусловлено тем, что даже металлы, которые считаются чистейшими, содержат в себе даже небольшое количество примесей. Любые используемые в промышленности и других отраслях металлы являются сплавами по своей сути. Их получают в результате целенаправленного добавления к металлу соединений или элементов для улучшения физических свойств и достижения необходимых эксплуатационных показателей.

Почему используют именно сплавы?

Технику производят из металлических материалов с многочисленными свойствами. Чистейшие и полученные различные способами металлы содержат в себе небольшие следы примесей, но не обладают нужными характеристиками. Чтобы добиться необходимых эксплуатационных свойств, используют сплавы.
Они обладают необходимыми физическими свойствами и позволяют производить огромное количество разнообразных изделий. Сплавами называют однородные макроскопические материалы, которые являются двух- и многокомпонентными. Основная доля химических элементов приходится именно на металлы.

Сплавы отличаются собственной структурой. Все сплавы состоят из следующих компонентов:

  • основы — один либо большее количество металлов;
  • добавки — модифицирующие либо легирующие в небольшом количестве;
  • примеси — остаточные вещества природного, случайного либо технологического характера.

Конкретный состав уже обусловлен сплавом и конкретным производимым конечным изделием.

Подведение итогов

Металлы, которые используются в производстве различных изделий, не являются чистыми. Большинство добывают в виде руды. Она изымается в карьеры чаще всего подрывным способом и доставляется на перерабатывающий металлургический комбинат. Конкретный метод обработки зависит от разновидности руды.
Получаемый в результате металл может быть условно чистейшим, поскольку содержит некоторое количество примесей. Это не делает его пригодным для производства конечных изделий, поскольку материал еще не обладает всеми необходимыми эксплуатационными свойствами. Для изготовления металлической продукции используют сплавы.

superarch.ru

Способы получения металлов из руд — журнал «Рутвет»

Оглавление:

  1. Природные формы металлов
  2. Способы получения разных металлов
  3. Металлургия
  4. Разница между металлами и сплавами

В природе большинство металлов существует в виде химических соединений. Поэтому чтобы иметь возможность использовать их в дальнейшем, человек должен был найти способы получения металлов из руд.

  • Самородные металлы – те, которые существуют в свободном состоянии в природе (медь, ртуть, серебро, золото, платина и другие). Для добычи золота применяется либо механическое отделение от примесей, либо извлечение с помощью реагентов.
  • Остальные металлы представлены в виде руд – минералов или различных горных пород, в составе которых имеются соединения металлов, из которых их можно извлечь промышленным способом. Чаще всего руды содержат оксиды металлов или их соли (карбонаты, сульфиды и т. д.). Часто в рудах находятся соединения нескольких металлов, тогда их называют полиметаллическими (свинцово-серебряные, медно-цинковые и т. д.).

  • Основные способы получения металлов из руд связаны с восстановлением их из оксидов с помощью углерода: из железной руды выплавляется чугун, из оловянного камня – олово, а других металлов – из их оксидов.
  • При получении металла из сернистой руды она вначале преобразуется в сернистое соединение обжигом в специальной печи.

Металлургия

Получение металлов из руд является задачей металлургии. Этим термином называется как наука о промышленных методах получения металлов, так и непосредственно посвящённая этому отрасль индустрии.

Любой металлургический процесс сводится к восстановлению катионов металлов различными восстановителями. Чтобы осуществить процесс получения металла из руды, нужно подобрать восстановитель в соответствии с активностью металла, учесть экологические и экономические факторы, а также технологическую целесообразность процесса.

Технологии получения металлов:

  • пирометаллургическая;
  • гидрометаллургическая;
  • электрометаллургическая.

В пирометаллургии восстановление из руды металла происходит при высоких температурах и восстановителей (углерода, водорода, двуокиси углерода, магния или алюминия). Например, медь получают из куприта Cu2O, а олово – из касситерита SnO2, прокаливая их с коксом (углеродом). Важно также отличать металл от неметалла.

Видео о способах получения металлов из руд

Сульфидные руды подвергаются вначале обжигу с доступом воздуха, а получившийся в результате оксид восстанавливают углём. Карбонатные руды также прокаливают с углем: при высокой температуре карбонаты распадаются, образуя оксиды, которые уже восстанавливаются углём. С помощью восстановления углеродом можно получить такие элементы как железо, цинк, медь, кадмий, свинец, олово, германий и другие металлы, не образующие с углеродом прочных карбидов. Восстановителями могут выступать также активные металлы и водород. С помощью этого метода можно выделить довольно чистый металл. Обычно используется алюминий, имеющий очень большую теплоту образования оксида.

Гидрометаллургия

Она занимается восстановлением металлов из их водных солевых растворов. Данный процесс разделён на два этапа:

  • рудное соединение растворяется в соответствующем реагенте, в результате получается раствор соли металла;
  • металл из полученного раствора вытесняется более активным металлом либо происходит электролитическое восстановление.

Например, чтобы из руды, содержащей CuO, получить чистую медь, на первую воздействуют разбавленной серной кислотой. Затем из раствора сульфата электролизом или вытеснением железом получается чистая медь. По близкой технологии получают цинк, серебро, молибден, уран и золото.

Электрометаллургия

Так называется восстановление металлов путём электролиза расплава или раствора их соединений. Так, возможно получение металлов из руд щелочных и щелочноземельных металлов и алюминия. Электролизу подвергаются расплавы гидроксидов, оксидов или хлоридов металлов.

Получение щелочных металлов

Более сложным является процесс массового получения щелочных металлов, которые из-за высокой активности существуют в природе только в связанном виде. Это сильные восстановители, поэтому их восстановление требует больших затрат энергии. Их получают несколькими способами.

  • Литий получают в вакууме из оксида или электролизом его хлорида, который получается при переработке сподумена.
  • Прокаливая соду и уголь в плотно закрытом тигле, получают натрий. Менее трудоёмкий способ – электролиз расплава хлорида натрия в присутствии кальция.
  • Калий также получается при электролизе расплавов солей или пропусканием сквозь его хлорид паров натрия. Можно его также получить при контакте жидкого натрия и расплава гидроксида калия при 440 градусах.
  • Ещё более активные рубидий и цезий получают путём восстановления их хлоридов при 700-800 градусах кальцием, или при 650 градусах цирконием. Такое получение металлов из руд при высоких температурах оказывается крайне дорого и энергозатратно.

Разница между металлами и сплавами

Чёткой и принципиальной границы между ними не существует, ведь даже чистейшие металлы содержат хотя бы следы примесей. Фактически все используемые промышленностью и любыми другими отраслями человеческой деятельности металлы представляют собой сплавы, которые получаются целенаправленным добавлением к основному металлу других элементов или соединений.

Для техники нужны металлические материалы с многочисленными свойствами. Чистые металлы практически не находят применения, поскольку не обладают нужными нам свойствами. Поэтому люди и разработали огромное количество металлических сплавов, которые стали основным конструкционным материалом для всевозможных изделий. Под сплавом понимается макроскопически однородный материал, состоящий из двух или более химических элементов, основная доля которых приходится на металлы. У сплавов есть собственная структура. Вот компоненты, из которых состоят любые сплавы:

  • основа, включающая один или более металлов;
  • небольшие легирующие или модифицирующие добавки;
  • остаточные примеси (природные, технологические, случайные).

Знаете ли Вы другие способы получения металлов из руды? Расскажите о них в комментариях.

Видео об основных способах получения металлов из руд

www.rutvet.ru

❶ Как получить металл 🚩 Естественные науки

Автор КакПросто!

Металлы – это химические элементы, у которых есть особенные отличия от других элементов, неметаллов. Например, металлы обладают более высокой электропроводимостью в отличие от диэлектриков и полупроводников. Также они обладают хорошей теплопроводностью. За исключением ртути, все металлы — твердые вещества в обыкновенных условиях. Получают металлы различными способами, некоторыми из них можно воспользоваться.

Статьи по теме:

Вам понадобится

  • Двухвалентный оксид меди, соляная кислота, цинк, уголь, пиролюзит, алюминий, магний.

Инструкция

Измельчите двухвалентный оксид меди в порошок и поместите его в пробирку. С помощью спиртовки нагрейте пробирку.

В другую пробирку налейте разбавленную соляную или серную кислоты и положите туда маленький кусочек цинка. Пробирку с кислотой закройте крышкой с газоотводной трубкой. При взаимодействии цинка с разбавленной кислотой будет выделяться водород. Второй конец трубки погрузите в пробирку с нагретым оксидом меди. При реакции водорода и двухвалентного оксида меди образуется вода и чистая медь.

Чтобы получить медь без помощи водорода, необходимо измельченный двухвалентный оксид меди смешать с угольным порошком. Насыпьте смесь в тигель, и неплотно накрыв крышкой, поставьте его в печь или на костер. При нагревании, уголь восстановит оксид до металлической меди, и попутно образуется углекислый газ. После остывания, залейте полученную смесь водой и взболтайте, тяжелая медь в виде бурых камешков осядет на дне, а оставшийся уголь всплывет на поверхность.

Возьмите 12 грамм пиролюзита (оксид марганца) и 4 грамма алюминиевой стружки. Тщательно смешайте эти два компонента и поместите смесь в фарфоровую тару. Посыпьте смесь магниевой пылью и вставьте в нее длинный кусок магниевой фольги.

Находясь на расстоянии, подожгите магниевую фольгу. Реакция произойдет со вспышкой, после окончания реакции вы получите спекшийся металлический марганец, оксид алюминия и не прореагировавшие остатки исходных веществ. Подобный процесс относится к металлотермии.

Видео по теме

Обратите внимание

Пользуясь методом металлотермии, берегите глаза, надевайте темные защитные очки и не забывайте про пожарную безопасность.

Сегодня металлы используются повсеместно. Их роль в промышленном производстве трудно переоценить. Большинство металлов на Земле находятся в связном состоянии — в виде оксидов, гидроксидов, солей. Поэтому промышленное и лабораторное получение чистых металлов, как правило, основано на тех или иных реакциях восстановления.

Вам понадобится

  • — соли, оксиды металлов;
  • — лабораторное оборудование.

Инструкция

Восстановите цветные металлы путем проведения электролиза водных растворов их солей с высоким показателем растворимости. Этот метод применяется в промышленных масштабах для получения некоторых металлов. Также данный процесс можно осуществить в лабораторных условиях на специальном оборудовании. Например, можно восстановить в электролизере медь из раствора ее сульфата CuSO4 (медного купороса). Восстановите металл путем электролиза расплава его соли. Подобным образом можно получать даже щелочные металлы, например, натрий. Этот способ также используется в промышленности. Для восстановления металла из расплава соли необходимо специальное оборудование (расплав имеет высокую температуру, а образующиеся в процессе электролиза газы необходимо эффективно отводить). Осуществите восстановление металлов из солей их и слабых органических кислот путем прокаливания. Например, в лабораторных условиях можно произвести получение железа из его оксалата (FeC2O4 — железо щавелевокислое) путем сильного прогревания в колбе из кварцевого стекла.

Используйте восстановление металла водородом из его оксида. Данный способ имеет в основном промышленное применение, и плохо осуществим в лабораторных условиях.

Получите металл из его оксида или смеси оксидов путем восстановления углеродом или оксидом углерода. При этом оксид углерода может образовываться непосредственно в зоне реакции вследствие неполного окисления углерода кислородом воздуха. Подобный процесс протекает в доменных печах при выплавке железа из руды.

Восстановите металл из его оксида более сильным металлом. Например, можно произвести реакцию восстановления железа алюминием. Для ее осуществления готовится смесь порошка оксида железа и алюминиевой пудры, после чего она поджигается с помощью магниевой ленты. Данная реакция проходит с выделением очень большого количества тепла (из оксида железа и алюминиевого порошка производятся термитные шашки).

Видео по теме

Обратите внимание

Производите реакции восстановления металлов только в лабораторных условиях, на специальном оборудовании и с соблюдением всех правил техники безопасности.

Постепенно золотые изделия теряют свой первоначальный блеск и становятся тусклыми из-за образовавшегося налета. Чтобы вернуть ослепительное мерцание золотым серьгам, их необходимо аккуратно почистить щадящими средствами, не содержащими кислоты, иначе ваше ювелирное изделие придет в негодность.

Инструкция

Возьмите пасту ГОИ и мягкую тряпочку. Почистите серьги со всех сторон, избегая области с камнями и прочим декором. Если на изделие имеются глубокие царапины, то лучше не используйте пасту, так как она забьется в микротрещины и придаст зеленоватый оттенок металлу. Налейте в небольшую, но глубокую емкость воды. Добавьте немного порошка или средства для мытья посуды без хлора. Хорошо перемешайте и погрузите серьги в полученный раствор. Поставьте емкость на плиту на медленный огонь и кипятите около часа. После чего ополосните изделие под холодной проточной водой и протрите мягкой тряпочкой.

Добавьте в 200 мл воды 1 столовую ложку соды. Вскипятите раствор и опустите в него золотое изделие. Будьте осторожны, сода при закипании начинает сильно пениться и может вытечь на плиту. После обработки промойте изделие в холодной воде и протрите тряпочкой, смоченной в нашатырном спирте.

Смешайте перекись водорода с нашатырем (1:1). Поместите серьги в раствор на ночь, а с утра просто ополосните чистой водой. При необходимости почистите мягкой зубной щеткой.

Ополаскиватель для полости рта помогает устранить налет с золотых украшений. Налейте немного средства в стакан и погрузите в него изделие на 2-4 часа. Аналогично действует и раствор из зубной пасты и воды.

Нанесите на щетку немного мятной зубной пасты для чувствительных зубов, не содержащей абразивных частиц. Хорошо прочистите золотое украшение. Промойте в холодной воде и насухо вытрите фланелевой тряпочкой.

Купите специальную жидкость, которая используется для очищения ювелирных изделий. Прежде чем полностью погружать в нее изделие, нанесите небольшое количество раствора на внутреннюю сторону серьги и немного подождите. Если никаких побочных реакций не наблюдается, смело приступайте к очищению золота. Подробные инструкции по применению вы сможете прочитать на упаковке.

www.kakprosto.ru

Как получают и из чего делают железо (сталь)?

Железо и стали на его основе используются повсеместно в промышленности и обыденной жизни человека. Однако мало кто знает, из чего делают железо, вернее, как его добывают и преобразовывают в сплав стали.

Популярное заблуждение

Для начала определимся с понятиями, поскольку люди часто путаются и не совсем понимают, что такое железо вообще. Это химический элемент и простое вещество, которое в чистом виде не встречается и не используется. А вот сталь – это сплав на основе железа. Она богата на различные химические элементы, а также содержит углерод в своем составе, который необходим для придания прочности и твердости.

Следовательно, не совсем правильно рассуждать о том, из чего делают железо, так как оно представляет собой химический элемент, который есть в природе. Человек из него делает сталь, которая в дальнейшем может использоваться для изготовления чего-либо: подшипников, кузовов автомобилей, дверей и т. д. Невозможно перечислить все предметы, которые из нее производятся. Итак, ниже мы не будем разбирать, из чего делают железо. Вместо этого поговорим о преобразовании этого элемента в сталь.

Добыча

В России и мире существует множество карьеров, где добывают железную руду. Это огромные и тяжелые камни, которые достаточно сложно достать из карьера, так как они являются частью одной большой горной породы. Непосредственно на карьерах в горную породу закладывают взрывчатку и взрывают ее, после чего огромные куски камней разлетаются в разные стороны. Затем их собирают, грузят на большие самосвалы (типа БелАЗ) и везут на перерабатывающий завод. Из этой горной породы и будет добываться железо.

Иногда, если руда находится на поверхности, то ее вовсе необязательно подрывать. Ее достаточно расколоть на куски любым другим способом, погрузить на самосвал и увезти.

Производство

Итак, теперь мы понимаем, из чего делают железо. Горная порода является сырьем для его добычи. Ее отвозят на перерабатывающее предприятие, загружают в доменную печь и нагревают до температуры 1400-1500 градусов. Эта температура должна держаться в течение определенного времени. Содержащееся в составе горной породы железо плавится и приобретает жидкую форму. Затем его остается разлить в специальные формы. Образовавшиеся шлаки при этом отделяют, а само железо получается чистым. Затем агломерат подают в бункерные чаши, где он продувается потоком воздуха и охлаждается водой.

Есть и другой способ получения железа: горную породу дробят и подают на специальный магнитный сепаратор. Так как железо имеет способность намагничиваться, то минералы остаются на сепараторе, а вся пустая порода вымывается. Конечно, чтобы железо превратить в металл и придать ему твердую форму, его необходимо легировать с помощью другого компонента – углерода. Его доля в составе очень мала, однако именно благодаря нему металл становится высокопрочным.

Стоит отметить, что в зависимости от объема добавляемого в состав углерода сталь может получаться разной. В частности, она может быть более или менее мягкой. Есть, например, специальная машиностроительная сталь, при изготовлении которой к железу добавляют всего 0,75 % углерода и марганец.

Теперь вы знаете, из чего делают железо и как его преобразовывают в сталь. Конечно, способы описаны весьма поверхностно, но суть они передают. Нужно запомнить, что из горной породы делают железо, из чего далее могут получать сталь.

Производители

На сегодняшний день в разных странах есть крупные месторождения железной руды, которые являются базой для производства мировых запасов стали. В частности, на Россию и Бразилию приходится 18 % мирового производства стали, на Австралию – 14 %, Украину – 11 %. Самыми крупными экспортерами является Индия, Бразилия, Австралия. Отметим, что цены на металл постоянно меняются. Так, в 2011 году стоимость одной тонны металла составляла 180 долларов США, а к 2016 году была зафиксирована цена в 35 долларов США за тонну.

Заключение

Теперь вы знаете, из чего состоит железо (имеется в виду металл) и как его производят. Применение этого материала распространено во всем мире, и его значение практически невозможно переоценить, так как используется он в промышленных и бытовых отраслях. К тому же экономика некоторых стран построена на базе изготовления металла и его последующего экспорта.

Мы рассмотрели, из чего состоит сплав. Железо в его составе смешивается с углеродом, и подобная смесь является основной для изготовления большинства известных металлов.

fb.ru

Как получают металлы из руд » Детская энциклопедия (первое издание)

Месторождения руд черных металлов в СССР Как получают металлы из руд (продолжение)

Значительно раньше железа люди научились добывать медь и золото. Всего 450 лет назад испанцы, высадившиеся в Центральной и Южной Америке, обнаружили там богатые города с огромными общественными сооружениями, дворцами и храмами. Однако оказалось, что индейцы еще не знали железа. Орудия и оружие у них были сделаны только из меди и камня.

Из истории известно, что народы Египта, Месопотамии и Китая за 3-4 тыс. лет до н. э. производили гигантские строительные работы, чтобы обуздать силу могучих рек и направить воды на поля. Для всех этих работ требовалось много орудий — кирок, мотыг, плугов, а для защиты от набегов кочевников много оружия — мечей и стрел. В то же время меди и олова добывалось не так уж много. Поэтому развитие производства требовало нового металла, более распространенного в природе. Поиски этого металла были нелегкими: руды железа мало похожи на металл, и в древности человеку, конечно, трудно было догадаться, что именно в них содержится нужный ему металл. Кроме того, само по себе железо очень мягко, для изготовления орудий труда и оружия оно плохой материал.

Прошло много времени, пока человек научился извлекать железо из руд и делать из него чугун и сталь.

Доменный амбар Звенигородского завода, основанного в 1675 г. (реконструкция).

Возможно, что первые открытия железа как материала для изготовления различных предметов связаны с находками железных метеоритов, состоящих из самородного железа, с примесью никеля. Может быть, наблюдая, как метеоритное железо ржавеет, люди догадались, что железо содержится в желтых землистых охрах, встречающихся часто на поверхности земли, а затем открыли способы выплавки железа.

По историческим данным, приблизительно за тысячу лет до н. э. в Ассирии, Индии, Урарту и некоторых других странах уже умели добывать и обрабатывать железо. Из него изготовляли орудия труда и разнообразное оружие. В VII в. до н. э. земледельческое население, жившее по Днепру и в причерноморских степях, также умело добывать железо. Из него скифы изготовляли ножи, мечи, наконечники для стрел и копий и другие предметы военного и домашнего обихода.

Добыча и искусство обработки железа были широко распространены по всей Древней Руси.

Кузнецы, называемые в народе «хитрецами», в те времена не только обрабатывали, но обычно сами и добывали железо из руд. Их очень уважали. В народных сказаниях кузнец побеждает Змея Горыныча, олицетворявшего злые силы, и совершает много других героических подвигов.

Железо — мягкий металл, хорошо поддающийся ковке, но в чистом виде непригодный для изготовления инструмента. Только сплавы железа с другими веществами сообщают ему необходимые свойства, в том числе и твердость.

Погрузка породы на руднике.

Наиболее важны для народного хозяйства два сплава железа с углеродом — чугун, содержащий более 2 % (до 6%) углерода, и сталь, содержащая от 0,04 до 2 % углерода.

В древности люди не имели понятия о чугуне, но научились изготовлять сталь из железа. Железо они выплавляли в примитивных горнах, смешивая железную руду с древесным углем. Высокую температуру, необходимую для выплавления железа из руды, они получали, применяя обыкновенные воздуходувные мехи. Их приводили в движение руками, а позднее — силой воды, ставя водяные мельницы. После плавки железной руды получалась спекшаяся масса зернистого железа, которая затем ковалась на наковальнях.

Чтобы получить из железа сталь, тонкие полоски откованного железа обкладывались древесным углем и прокаливались вместе с углем несколько дней. Конечно, таким способом получали мало стали, и она стоила дорого. Секреты изготовления стали хранились строжайшим образом. Особенно знаменитой была дамасская сталь — булат, — способ получения которой был разработан, по-видимому, древнеиндийскими мастерами, а затем освоен арабскими мастерами.

Однако все эти способы обработки железной руды и получения стали давали мало металла. Все увеличивавшаяся потребность в нем заставляла людей искать новые способы получения значительно больших количеств металла. В конце XIV или начале XV столетия горновые печи для плавки железа стали строить уже высотой в 2-3 м, чтобы получить больше металла. Мастера, производившие плавку в этих печах, заметили, что некоторые плавки выходят неудачными. Вместо железа в печи образовывалась похожая на железо масса, которая, остывая, давала хрупкое, не поддающееся ковке вещество. Но, в отличие от железа и стали, эта масса обладала замечательным свойством: она получалась в печи в расплавленном состоянии в виде жидкости, ее можно было выпускать через отверстия из печи и делать из нее отливки разной формы. Это и был чугун.

Конечно, в старину металлурги не умели объяснить, почему в одних случаях в печи оказывалось спекшееся ковкое железо, а в других — жидкий чугун. Химии как науки в те времена не существовало, и никто из мастеров, изготовлявших железо, не мог знать, что все дело заключалось в пропорции между рудой, углем и воздухом, поступавшим в печь при плавке. Чем больше подается в печь воздуха (точнее — кислорода), тем больше углерода выгорит и он превратится в углекислый газ, который улетучится, и в железе останется мало углерода: так получается сталь. Если же воздуха меньше, то много углерода растворяется в железе: образуется чугун.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Месторождения руд черных металлов в СССР Как получают металлы из руд (продолжение)

.

de-ussr.ru

Как получают металлы — Справочник химика 21

    В металлургической промышленности электролизом расплавленных соединений и водных растворов получают металлы, а также производят электролитическое рафинирование — очистку металлов от вредных примесей и извлечение ценных компонентов. [c.299]

    Электролизом расплавов получают металлы, имеющие сильно отрицательные электродные потенциалы, и некоторые их сплавы. [c.299]


    В результате протекания той или иной начальной реакции металл и раствор приобретают электрический заряд. В процессе (I) металл получает отрицательный, а раствор — положительный заряд, в процессе (II) —наоборот. Заряжение металла и раствора сопровождается изменением и и переходом системы в равновесное состояние. Этот процесс можно проследить на примере системы (I) ( /50 > > Ум). Отрицательный заряд, который получает металл за счет начавшейся реакции (I), приводит к понижению энергии катионов на металле точка а и вместе с ней вся кривая а ак (рис. 170, диаграмма [c.471]

    Восстановленный фосфор растворяется в железе и полностью переходит в чугун. Поэтому получить металл с низким содержанием фосфора можно только на основе низкофосфористой шихты. [c.66]

    Основные виды цветных металлов, применяемых в машиностроении,— алюминий, медь, цинк, олово, свинец и их сплавы. Заводы цветного литья получают металлы, как правило, в виде слитков (за исключением меди, которая поставляется в виде плоских электролитически очищенных катодов). В зависимости от масштабов производства и размеров слитков используется самая разнообразная техника литья. [c.313]

    Тщательным восстановлением окислов могут быть получены металлы, обладающие весьма чистой поверхностью. Однако не исключена возможность, что эти металлы содержат значительные количества растворенных примесей (например, атомов газа-восстановителя, в частности водорода), которые могут [c.142]

    В гидроэлектрометаллургии установились два понятия плотности тока технологическая и экономическая плотности тока. Технологическую плотность тока можно изменять в широких пределах, одновременно изменяя другие параметры (например, кислотность, температуру, концентрацию), что позволяет при разных плотностях тока получать металл высокого качества с сопоставимыми выходами по току. Поэтому необходимо решать, какую из возможных технологических плотностей тока слеДует выбрать для наиболее экономичного проведения процесса. Этот вопрос рассматривается в комплексе с другими факторами, связанными с изменением плотности, тока расходом электроэнергии, расходом воды на охлаждение, капитальными затратами. Так определяется экономическая плотность тока. При повышении плотности тока растет производительность, т. е. уменьшаются капитальные затраты на единицу продукции, но увеличиваются потери электроэнергии и расход воды на охлаждение. [c.253]

    Получение металлов электролизом расплавленных солей может быть осуществлено при температурах электролиза выше температуры плавления катодного металла или ниже ее. Легкие металлы на практике получают при температурах выше температуры плавления. В случае проведения электролиза при температурах, ниже температуры плавления металла, на катоде образуется твердый кристаллический осадок. Существенно, что при электролизе расплавленных солей электрокристаллизация протекает без тех затруднений, которые обычны в водных растворах. Поэтому металл кристаллизуется в условиях, более близких к равновесным, чем при кристаллизации из водных растворов. Это приводит к образованию хорошо формирующихся кристаллов и дендритов. При определенных условиях (высокая чистота электролита, пониженные температуры, низкие плотности тока и др.) удается получать металлы и в виде плотных осадков. [c.475]

    В результате окислительной плавки получается металл Доре (95—97% kg, 2—5% Аи, 2—3% Си), поступающий на электролитическое рафинирование серебра. Первый шлак поступает в печь для плавки анодов, второй — содовый шлак идет на извлечение селена -и теллура. [c.218]

    В большинстве случаев ртуть рафинируют дистилляцией в вакууме с применением железной или кварцевой аппаратуры, при этом удается получить металл, содержащий около 1 10 % меди и серебра.  [c.278]

    Из сравнения состава электролитического никеля с данными табл. 85 видно, что обычно получается металл марки Н-1. Получение никеля того или иного сорта зависит не только от режима электролиза и ухода за ним, но в основном От глубины очистки раствора. [c.380]

    Для получения более чистого индия осуществляют повторный электролиз в свежем растворе. Получается металл с 99,99% 1п с выходом 60% от количества первичного металла. [c.559]

    Электролитический таллий дополнительно очищают зонной плавкой. После 160 проходов получается металл с содержанием 99,9964% Т1 и, наконец, в сочетании с предварительным двухступенчатым электролизом удается получить металл чистотою 99,9995%. [c.563]

    Очищенную азотнокислую соль таллия подвергают электролизу с применением платиновых электродов. Анодное и катодное пространства разделяют. Анод заключен в керамиковую или пластмассовую диафрагму, и в нее заливают раствор с 0,1-н. НЫОз. В катодное пространство подают раствор 90 г/л ТШОз. Плотность тока поддерживают 1000 а/м . При этом получают металл очень высокой чистоты. [c.564]

    Металлургическим путем может быть получен металл с содержанием 99,95% Т1, электролитически можно получить металл, содержащий 99,999% Т1. Таллий и его соединения применяют во многих отраслях народного хозяйства. Окись таллия используют для изготовления оптических стекол с высоким коэффициентом преломления. [c.564]

    Как получают металлы из их оксидов  [c.154]

    При восстановлении оксида металла (II) водородом получают металл и воду  [c.145]

    В результате протекания той или иной начальной реакции металл и раствор приобретают электрический заряд. В процессе (I) металл получает отрицательный, а раствор —положительный заряд, в процессе (II) —наоборот. Заряжение металла и раствора сопровождается изменением и и переходом системы в

www.chem21.info

Персональный сайт — Каталог статей


Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей средыКоррозию металлов и сплавов вызывают такиекомпоненты окружающей среды как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, морская вода и грунтовые воды.

По типу агрессивных сред, в которых протекает коррозия, она может быть следующих видов:

— Газовая коррозия

— Атмосферная коррозия

— Коррозия в не электролитах

— Коррозия в электролитах

— Подземная коррозия

— Биокоррозия

Рис. 2

Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Рис.2.

Особенно сильно коррозируют металлы во влажном воздухе и в воде. В повседневной жизни для сплавов железа чаще всего использую термин « ржавление». Химически чистое железо ржавеет медленно, техническое железо, содержащее различные примеси ржавеет быстро. Коррозия зависит не только от химического состава объекта, но и от того какие примеси и в каком количестве этот объект содержит.

Способы борьбы с коррозией.

1. Нанесение различных покрытий на поверхность металла (краски, эмали, другой металл). Рис.3.

Рис. 3

2. Использование нержавеющих сплавов, добавки к железу Cr. Ni. Ti.Рис.4.

Рис. 4

3. Введение ингибиторов коррозии.

4.Контакт с более активным металлом, протектором. Сначала будет корродировать протектор, потом защищаемый металл.

himi4ok.ucoz.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.