...
Hacki życiowe, przydatne wskazówki, zalecenia. Artykuły dla mężczyzn i kobiet. Piszemy o technologii i o wszystkim, co ciekawe.

Metody otrzymywania metali z rud

4

W naturze większość metali występuje w postaci związków chemicznych. Dlatego, aby móc z nich korzystać w przyszłości, człowiek musiał znaleźć sposoby pozyskiwania metali z rud.

  • Metale rodzime to te, które występują w naturze w stanie wolnym (miedź, rtęć, srebro, złoto, platyna i inne). W przypadku wydobycia złota stosuje się mechaniczne oddzielanie od zanieczyszczeń lub ekstrakcję za pomocą odczynników.

  • Pozostałe metale występują w postaci rud – minerałów lub różnych skał, które zawierają związki metali, z których można je wydobywać przemysłowo. Najczęściej rudy zawierają tlenki metali lub ich sole (węglany, siarczki itp.). Często rudy zawierają związki kilku metali, wtedy nazywane są polimetalicznymi (ołów-srebro, miedź-cynk itp.).

  • Główne metody otrzymywania metali z rud są związane z ich redukcją z tlenków za pomocą węgla: żeliwo jest wytapiane z rudy żelaza, cyna z kamienia cyny i inne metale z ich tlenków.

  • Kiedy metal jest otrzymywany z rudy siarki, jest najpierw przekształcany w związek siarki poprzez wypalanie w specjalnym piecu.

Metalurgia

Pozyskiwanie metali z rud jest zadaniem metalurgii. Termin ten odnosi się zarówno do nauki o przemysłowych metodach wytwarzania metali, jak i bezpośrednio poświęconej tej gałęzi przemysłu.

Każdy proces metalurgiczny sprowadza się do redukcji kationów metali za pomocą różnych czynników redukujących. Do przeprowadzenia procesu otrzymywania metalu z rudy niezbędny jest dobór reduktora zgodnie z aktywnością metalu, uwzględnienie czynników środowiskowych i ekonomicznych oraz technologicznej wykonalności procesu.

Technologie pozyskiwania metali:

  • pirometalurgiczny;
  • hydrometalurgiczny;
  • elektrometalurgiczny.

W pirometalurgii odzysk z rud metali następuje przy wysokich temperaturach i środkach redukujących (węgiel, wodór, dwutlenek węgla, magnez lub glin). Na przykład miedź otrzymuje się z kuprytu Cu2O, a cynę z kasyterytu SnO2 przez kalcynowanie ich koksem (węglem). Ważne jest również odróżnienie metalu od niemetalu.

Film o metodach pozyskiwania metali z rud

Rudy siarczkowe są najpierw prażone powietrzem, a powstały tlenek jest redukowany węglem. Rudy węglanowe są również kalcynowane węglem: w wysokich temperaturach węglany rozkładają się, tworząc tlenki, które są już redukowane przez węgiel. Za pomocą redukcji węgla możliwe jest uzyskanie takich pierwiastków jak żelazo, cynk, miedź, kadm, ołów, cyna, german i inne metale, które nie tworzą mocnych węglików z węglem. Aktywne metale i wodór mogą również działać jako czynniki redukujące. Za pomocą tej metody można wyizolować dość czysty metal. Zwykle stosuje się aluminium, które ma bardzo wysokie ciepło tworzenia się tlenków.

Hydrometalurgia

Zajmuje się odzyskiwaniem metali z ich wodnych roztworów soli. Proces ten dzieli się na dwa etapy:

  • związek rudy rozpuszcza się w odpowiednim odczynniku, otrzymując roztwór soli metalu;
  • metal z powstałego roztworu jest wypierany przez bardziej aktywny metal lub następuje redukcja elektrolityczna.

Na przykład, aby otrzymać czystą miedź z rudy zawierającej CuO, tę pierwszą traktuje się rozcieńczonym kwasem siarkowym. Następnie z roztworu siarczanu otrzymuje się czystą miedź przez elektrolizę lub wypieranie żelazem. Cynk, srebro, molibden, uran i złoto pozyskiwane są podobną technologią.

Elektrometalurgia

Tak nazywa się odzyskiwanie metali przez elektrolizę stopu lub roztworu ich związków. Możliwe jest więc otrzymywanie metali z rud metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych oraz aluminium. Stopy wodorotlenków, tlenków lub chlorków metali ulegają elektrolizie.

Otrzymywanie metali alkalicznych

Metody otrzymywania metali z rudBardziej złożony jest proces masowej produkcji metali alkalicznych, które ze względu na swoją wysoką aktywność występują w przyrodzie tylko w postaci związanej. Są to silne reduktory, więc ich odzyskanie wymaga dużo energii. Uzyskuje się je na kilka sposobów.

  • Lit otrzymuje się w próżni z tlenku lub przez elektrolizę jego chlorku, który otrzymuje się przez przetwarzanie spodumenu.
  • Poprzez kalcynowanie sody i węgla w szczelnie zamkniętym tyglu uzyskuje się sód. Mniej czasochłonną metodą jest elektroliza stopionego chlorku sodu w obecności wapnia.
  • Potas otrzymuje się również przez elektrolizę stopionych soli lub przepuszczanie pary sodu przez jego chlorek. Można go również uzyskać przez kontaktowanie ciekłego sodu i stopionego wodorotlenku potasu w temperaturze 440 stopni.
  • Jeszcze bardziej aktywny rubid i cez uzyskuje się przez redukcję ich chlorków w temperaturze 700-800 stopni wapniem lub w temperaturze 650 stopni cyrkonem. Takie otrzymywanie metali z rud w wysokich temperaturach okazuje się niezwykle kosztowne i energochłonne.

Różnica między metalami a stopami

Nie ma między nimi wyraźnej i fundamentalnej granicy, ponieważ nawet najczystsze metale zawierają przynajmniej śladowe ilości zanieczyszczeń. W rzeczywistości wszystkie metale wykorzystywane przez przemysł i wszelkie inne gałęzie działalności człowieka są stopami, które otrzymuje się przez celowe dodawanie innych pierwiastków lub związków do metalu nieszlachetnego.

Metody otrzymywania metali z rudInżynieria wymaga materiałów metalicznych o wielu właściwościach. Czyste metale praktycznie nie są używane, ponieważ nie mają potrzebnych nam właściwości. Dlatego ludzie opracowali ogromną liczbę stopów metali, które stały się głównym materiałem konstrukcyjnym dla wszelkiego rodzaju produktów. Stop jest rozumiany jako makroskopowo jednorodny materiał składający się z dwóch lub więcej pierwiastków chemicznych, którego głównym udziałem jest metal. Stopy mają swoją własną strukturę. Oto składniki, z których składa się dowolny stop:

  • zasadę zawierającą jeden lub więcej metali;
  • drobne dodatki stopowe lub modyfikujące;
  • zanieczyszczenia szczątkowe (naturalne, technologiczne, przypadkowe).

Ta strona korzysta z plików cookie, aby poprawić Twoje wrażenia. Zakładamy, że nie masz nic przeciwko, ale możesz zrezygnować, jeśli chcesz. Akceptuję Więcej szczegółów