Пирометаллургия

Щелочные металлы

Массовое получение щелочных металлов – более сложный процесс. Это обусловлено тем, что они встречаются в природе только в виде химических соединений. Поскольку они являются восстановителями, их получение сопровождается высокими энергетическими затратами. Существует несколько способов добывания щелочных металлов:

• Литий можно получить из его оксида в вакууме или путем электролиза расплава его хлорида, образующегося при переработке сподумена.

• Натрий добывают путем прокаливания соды с углем в плотно закрытых тиглях или электролизом расплава хлорида с добавлением кальция. Первый способ наиболее трудоемкий.

• Калий получают электролизом расплава его солей либо, пропуская пары натрия через его хлорид. Также он образуется при взаимодействии расплавленного гидроксида калия и жидкого натрия при температуре 440°С.

• Цезий и рубидий добывают при помощи восстановления их хлоридов кальцием при 700–800 °С или цирконием при 650 °С. Получение щелочных металлов таким способом является крайне энергоемким и дорогостоящим.

Коррозия

Коррозия — процесс самопроизвольного разрушения сплавов, металлов, который происходит под воздействием окружающей среды. Ржавчина начинает появляться при воздействии кислорода, воды, оксидов серы, углерода.

Виды коррозиии:

атмосферная.
электролитическая;
газовая;
подъемная;
биологическая.

Без металлов невозможно представить жизнь человека. Они применяются в разных сферах деятельности. Процесс добычи металлической руды для изготовления однородных материалов или сплавов практически не изменился с сотнями лет. Появилось новое оборудование, техника, но суть процесса осталась прежней.

Пирометаллургический метод

Пирометаллургический метод – восстановление металлов из руд при повышенной температуре с помощью угля, оксида углерода ( II), алюминия или водорода.

Пирометаллургический метод – шлам расплавляется в печи и расплав подвергается продувке воздухом; при этом все металлы, кроме Ag и Аи, переходят в шлак, а окислы селена теллура улетучиваются и улавливаются.

Пирометаллургический метод – восстановление металла из руд при повышенной температуре с помощью угля, окиси углерода, алюминия или водорода.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании металлов применяются гидро металлургические методы. Они представляют собою извлечение металлов из руд в виде их соединений водными растворами различных реагентов с последующим выделением металла из раствора.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании металлов применяются гидрометаллургические методы. Они представляют собою извлечение металлов из руд в виде их соединений водными растворами различных реагентов с последующим выделением металла из раствора.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании металлов применяются гид ро металлургические методы. Они представляют собою извлечение металлов из руд в виде их соединений водными растворами различных реагентов с последующим выделением металла из раствора.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании металлов применяются гидрометаллургические методы. Они представляют собою извлечение металлов из руд в виде их соединений водными растворами различных реагентов с последующим выделением металла из раствора.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании металлов применяются гидрометаллургические методы. Они представляют собою извлечение металлов из руд в виде их соединений водными растворами различных реагентов с последующим выделением металла из раствора. Гидрометаллургическим путем получают, например, золото ( см. разд.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании металлов применяются гидрометаллургические методы. Они представляют собою извлечение металлов из руд в виде их соединений водными растворами различных реагентов с последующим выделением металла из раствора.

Кроме пирометаллургических методов, при добывании метал-эв применяются гидрометаллургические методы. Они редставляют собою извлечение металлов из руд в виде их соеди-ний водными растворами различных реагентов с последующим делением металла из раствора.

Получаемая пирометаллургическим методом медь обычно содержит 95 – 98 % Си. Для получения меди высокой степени чистоты проводится электролитическое рафинирование электролизом CuSO4 с медным анодом. При этом сопутствующие меди благородные металлы, селен, теллур и другие ценные примеси концентрируются в анодном шламе, откуда их извлекают специальной переработкой.

По устаревшему пирометаллургическому методу частичный. Из сернистого газа получают серную кислоту.

Медь, получаемая пирометаллургическим методом, содержит около 1 % примесей посторонних металлов, в том числе золото и серебро. Для получения чистой меди ( содержание примесей не более 0 05 %) и попутного извлечения благородных металлов пирометал-лургическую медь подвергают электролитическому рафинированию.

Свойство меди легко соединяться с серой используется в пирометаллургическом методе получения меди, при очистке свинца от меди, в аналитической химии меди для отделения ее от сопутствующих элементов.

Пирометаллургические методы

Основными методами (способам) такого извлечения металлов является восстановление. К ним относятся:

металлотермия;
силикатотермия;
восстановление различными элементами или химическими соединениями.

Любой пирометаллургический метод предполагает высокотемпературное протекание процесса. Первый из перечисленных пирометаллургических способов предполагает ускорение реакции восстановления за счёт свойств более активных металлов. Например, алюминия, магния, натрия.

Второй метод пирометаллургии – это восстановление необходимого элемента с помощью кремния. Остальные способы реализовываются за счёт применения различных химических элементов (например, водорода,углерода) или соединениями (например, гидритами различных металлов, монооксидом углерода).

Применение углерода и его монооксида в пирометаллургии считается целесообразным, когда отсутствуют высокие требования к чистоте получаемого материала и не допускаются высокие затраты на проведение реакции.

Обычно углеродом восстанавливают следующие элементы:

железо из двух его соединений с кислородом: оксид железа (III) и четырёхмерного оксида железа (магнетита);
олова из касситерита;
меди из куприта.

Методы с применением углерода объединяются одним термином – карбометрия. Кроме перечисленных технологий к современной пирометаллургии относят так называемую хлорную металлургию. Она обеспечивает выделение материала при хлорировании сырья с добавлением, так называемого восстановителя. На завершающем этапе производят переработку полученных хлоридов. Этот метод обладает определёнными преимуществами перед классической пирометаллургией. К ним относятся: практически полное извлечение необходимого содержимого, более высокая скорость реакции.

Основные способы получения металлов

Одним из основных способов получения металлов является их восстановление из оксидов. Это одно из самых распространенных соединений металлов, которые встречаются в природе. Процесс восстановления протекает в доменных печах под воздействием высоких температур и при участии металлических или неметаллических восстановителей. Из металлов используют элементы с высокой химической активностью, например, кальций, магний, алюминий.

Среди неметаллических веществ применяются оксид углерода, водород и коксующиеся угли. Суть процедуры восстановления заключается в том, что более активный химический элемент или соединение вытесняет металл из оксида и вступает в реакцию с кислородом. Таким образом, на выходе образуется новый оксид и чистый металл. Это самый распространенный способ получения металлов в современной металлургии.

Обжиг является лишь промежуточным методом получения чистого элемента. Он предполагает сжигание сульфида металла в кислородной среде, в результате чего образуется оксид, который затем подвергается процедуре восстановления. Этот метод также применяется довольно часто, так как сульфидные соединения широко распространены в природе. Прямое получение чистого металла из его соединений серой не используют по причине сложности и дороговизны технологического процесса. Гораздо проще и быстрее провести двойную обработку, как было указано выше.

Электролиз, как способ получения металлов подразумевает пропускание тока через расплав металлического соединения. В результате процедуры чистый металл оседает на катоде, а остальные вещества – на аноде. Такой способ применим к солям металлов. Но он не является универсальным для всех элементов. Подходит способ для получения щелочных металлов и алюминия. Это связано с их высокой химической активностью, которая под воздействием электрического тока позволяет с легкостью нарушать установленные в соединениях связи. Иногда электролитический способ получения металлов применяют к щелочноземельным элементам, но они уже не так хорошо поддаются данной обработке, а некоторые и вовсе не разрывают полностью связь с неметаллом.

Последний способ – разложение происходит под воздействием высоких температур, которые позволяют разорвать связи между элементами на молекулярном уровне. Для каждого соединения потребуется свой температурный уровень, но в целом метод не содержит каких-либо хитростей или особенностей. Единственный момент: полученный в результате обработки металл, может потребовать проведения процедуры спекания. Но этот способ позволяет получить практически на 100% чистый продукт, так как для его проведения не применяются катализаторы и другие химические вещества. В металлургии способы получения металлов называют пирометаллургическим, гидрометаллургическим, электрометаллургическим и термическим разложением. Это четыре приведенных выше способа, только названные не по химической, а по промышленной терминологии.

Способы получения и добычи

Добыча и обработка проводится на природных рудниках. Потом расходное сырье доставляется до литейного предприятия, где происходит его переработка в конечный материал. Способы получения:

Порошковый. При изготовлении сплавов используются порошки — смесь основных компонентов сплава по ГОСТу. С помощью специального оборудования порошок спрессовывается, ему придают определенную форму. После этого расходный материал спекают в промышленной печи.
Литейный способ. Все компоненты будущего сплава сначала расплавляются, а потом перемешиваются. Смесь должна застыть.

Природные источники

Самое большое количество металлов содержится в земной коре. Их соединения можно найти в разных продуктах питания, воде, воздухе, химических веществах.

Природные соединения

Природные соединения:

сульфиды — киноварь, цинковая обманка, серный колчедан;
хлориды — каменная соль, сильвинит;
сульфаты — гипс, глауберова соль;
карбонаты — магнезит, доломит, известняк, мрамор, мел;
оксиды — красный, магнитный, бурый железняк;
нитраты — чилийская селитра.

Добыча руды (Фото: Instagram / dikomnw)

Способы добычи

Существует два способа добычи металлических руд:

Открытый. Подразумевает разработку огромного карьера, который углубляется к центру. С его глубины на карьерных самосвалах руда вывозится наверх, где проходит дальнейшую переработку. Средняя глубина карьеров — 300 метров. Для разработки применяются крупные экскаваторы, земснаряды, карьерная техника. Карьерный метод добычи металлической руды применяется только, если после проверки почвы в ней было обнаружено более 57% руды. Главный недостаток карьера — малая глубина разработки.
Закрытый. Подразумевает разработку шахт, которые могут уходить вниз на глубину нескольких сотен метров. Применяется, когда на поверхности после проверки было обнаружено менее 57% полезных руд. Внешне шахта напоминает колодец, который разветвляется в стороны на большой глубине. Главный недостаток — опасность для рабочих (частые обвалы, взрывы газов, большая вредность для здоровья).

Один из современных способов добычи металлической руды — СГД. Представляет собой гидромеханических метод добычи руды, который подразумевает создание глубокой шахты, снабженной трубопроводом с гидромонитором. Струя воды под большим напором подается в трубопровод. С ее помощью откалываются горные породы, которые всплывают наверх шахты. Эффективность данного способа небольшая, но он полностью безопасен для людей.

Шахта (Фото: Instagram / subcities)

Богатые рудники

Богатые железные рудники:

Бакчарское железорудное месторождение.
Абаканское железорудное месторождение.
Абагасское железорудное месторождение.
Курская магнитная аномалия.

Самые богатые месторождения алюминиевых руд находятся в

Венгрии;
Франции;
Индии;
Южной Африке;
Казахстане;
России;
Югославии;
Кольском полуострове;
Сибири.

Богатые месторождения медной руды расположены в США, Швеции, Канаде, России, Финляндии, ЮАР.

Медная руда (Фото: Instagram / alex_tango1910)

Гидрометаллургия

Методика, которая основана на проведении химических реакциях. Они протекают в различных растворах. Наиболее распространенные материалы, которые получаются подобным способом — никель, цинк, золото.

Из расходного сырья металл извлекается под воздействием высоких температур. Для проведения данного способа применяются печи, плавильни. Этим методом получают чугун, свинец, сталь, никель, медь, хром

Для изготовления активных металлов важно использовать восстановители

Электрометаллургия

Подразумевает обработку расходного сырья электрическим током. Сила тока изменяется зависимо от преобладающих в составе руды компонентов. С помощью электрометаллургии получаются разные металлы — щелочноземельные, щелочные. Основные из них — алюминий, магний.

С помощью металлов. Этот процесс называют металлотермией.
С помощью водорода. С помощью этой методики можно получить материал с наименьшим количеством посторонних вкраплений.
С помощью углерода или оксида углерода. Эта методика называется карботермией.

Что такое гидрометаллургия?

Гидрометаллургия – это отрасль промышленной химии, в которой мы используем водный раствор для извлечения металла из руды, концентратов, переработанного или остаточного материала и т. Д. В гидрометаллургии есть три основных области: выщелачивание, концентрирование и очистка, а также извлечение металла.

Процесс выщелачивания можно проводить разными способами, например: на месте выщелачивание, кучное выщелачивание, чановое выщелачивание, выщелачивание в резервуаре и выщелачивание в автоклаве. Это пять основных типов выщелачивания. В процессе выщелачивания используется водный раствор для извлечения металла из руды. Раствор, который используется специально в гидрометаллургии, называется выщелачивающим раствором. Он может иметь разные значения pH, окислительно-восстановительный потенциал, состав хелатирующего агента, температуру и другие свойства в зависимости от типа металла, который мы собираемся извлечь. Эти условия реакции меняются в зависимости от необходимости оптимизации скорости реакции, степени и селективности растворения и т. Д.

Следующий этап гидрометаллургии – это концентрирование и очистка раствора. Эта стадия включает концентрацию иона металла в выщелачиваемой жидкости и удаление нежелательных ионов металлов. Основными этапами, включенными в этот этап, являются осаждение, цементация, экстракция растворителем, ионный обмен и электрохимическое извлечение.

Стадия извлечения металла – заключительный этап гидрометаллургии. Металл, полученный на этом этапе, подходит для прямой продажи. Однако, когда нам нужен металл сверхвысокой чистоты, необходима дополнительная очистка. Извлечение металла может осуществляться двумя способами: электролизом и осаждением.

Медь и полезные диеты.

Потребности организма во всех необходимых ему веществах должны восполняться, главным образом, из продуктов в процессе питания. Пища в питательных формах содержит все, что необходимо, включая: витамины, минералы, пищевые волокна и другие природные вещества, оказывающие положительное влияние на здоровье человека.

В некоторых случаях обогащенные продукты питания и пищевые добавки могут быть полезны для обеспечения необходимого количества одного или нескольких питательных веществ.

Диетические рекомендации включают:

Потребление различных овощей и фруктов, цельного зерна, мало жирных или обезжиренных молока и молочных продуктов, а также масла.

Некоторые овощи, фрукты, зерновые и молочные продукты содержат медь.

Употребление разнообразных белковых продуктов, включая морепродукты, постное мясо и птицу, яйца, бобовые, орехи, семена и соевые продукты.

Некоторые мясные продукты, морепродукты, а также орехи и семена богаты медью

Ограничение в рационе насыщенных и трансжиров, добавленных сахаров и соли.

Соблюдение плана по своему ежедневному планы потребления калорий.

, за сегодня 1

Общие способы получения металлов

Природные соединения металлов:

хлориды	сильвинит КСl ∙ NaCl, каменная соль NaCl;
сульфиды	серный колчедан FeS2, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;
карбонаты	мел, мрамор, известняк СаСО3, магнезит MgCO3, доломит CaCO3 ∙ MgCO3;
сульфаты	глауберова соль Na2SO4 ∙ 10 H2O, гипс CaSO4 ∙ 2Н2О;
оксиды	магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк Fe2O3 ∙ Н2О.
нитраты	чилийская селитра NaNO3;

Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.
Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд, называется металлургией.
Способы получения металлов из руд.

1. Электрометаллургический способ — это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза). Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы.

При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:
NaCl (расплав) D Na+ + Cl-
катод Na+ + e à Na0 ¦ 2
анод 2Cl — — 2e à Cl20 ¦ 1

суммарное уравнение: 2NaCl (распл.) – (э. ток)à 2Na + Cl2

Современный способ получения алюминия был изобретен в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит растворяет Al2O3, как вода растворяет сахар.

Al2O3 (расплав) D Al3+ + AlO33–
катод Al3+ +3e à Al 0 ¦ 4
анод 4AlO33– –12 e à 2Al2O3 +3O2 ¦ 1

суммарное уравнение: 2Al2O3(распл.) – (э. ток)à 4Al + 3O2 .

2. Пирометаллургический способ — это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей: неметаллических: кокс, оксид углерода (II), водород; металлических: алюминий, магний, кальций.

Алюмотермия Fe+32O3 +2Al = 2Fe0 + Al2O3	Получают железо, хром.
Восстановление оксидов металлов водородом (водородотермия): Cu +2O + H2 –(t)à Cu0 + H2O	Получают малоактивные металлы – медь, вольфрам.
Получение чугуна: В вертикальной печи кокс окисляется до СО, затем происходит постепенное восстановление железа из руды:	3Fe2O3 + CO –(t)à 2Fe3O4 + CO2 , Fe3O4 + 4CO –(t)à 3FeО + 4CO2 FeO + CO –(t)à Fe+ CO2
Восстановление углём (коксом): ZnO + C –(t)à Zn + CO	Получают цинк, никель.

3. Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O, затем проводят реакцию замещения:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.
Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, ванадий.
Если для восстановления требуется оксид металла, то в процессе переработки сначала получают оксид:
а) из сульфида – обжигом в кислороде: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2
б) из карбоната – разложением: СаСО3 –(t)à СаО + СО2
Чугун и сталь.

Производство железа основано на карботермическом восстановлении оксидных металлсодержащих руд.
1) Сульфидные и другие руды вначале подвергают окислительному обжигу: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
2)Восстановление оксидных руд осуществляется в доменных печах, при этом протекают следующие реакции:
3Fe2O3 + CO –(t)àCO2 + 2Fe3O4, Fe3O4 + CO–(t)àCO2 + 3FeO, FeO + CO–(t)àCO2 + Feили FeO + C –(t)àCO + Fe.

Полученное железо насыщено углеродом. 3)Затем происходит «выжигание» углерода в сталеплавильных или конверторных печах с образованием стали.

Свойства руд

Отвечать на вопрос: какими свойствами обладает железная руда, не совсем просто. Хотя бы потому, что перечень свойств зависит от процента данного металла в руде и количества посторонних примесей. К примеру, красный железняк, содержащий гематит (Fe2O3), содержит в себе целых 70% железа от общего количества.

В общем и целом, кстати, целесообразной добычей железа считается только та, где в рудах содержится от 40% железа и выше. Данная цифра действительно дает понять, что железо распространено в окружающем мире многократно больше других элементов. К примеру, для того же урана, содержание его в руде в количестве 2% считалось бы небывалой удачей…

Но вернемся к нашему красному железняку. Давая характеристику железной руде, можно сказать, что красный железняк представляет собой диапазон от порошкового вещества до плотного.

Лимонит (он же – бурый железняк), также является рудой железа, однако она представляет собой пористую и рыхлую породу, содержащую весомые доли фосфора и марганца. Пустой породой у него часто выступает глина. В силу чего, кстати, довольно легко поддается извлечению железа. Потому из него часто делают чугун.

Коррозия

Виды коррозиии:

атмосферная.
электролитическая;
газовая;
подъемная;
биологическая.