Цветные металлы и их сплавы активно используются в промышленности. Из них изготовляют технику, рабочие инструменты, строительные делали и материалы. Применение они находят даже в искусстве, например для сооружения памятников и скульптур. Что представляют собой цветные металлы? Какими особенностями они обладают?
Давайте узнаем это.
Какими бывают металлы?
В самом начале изучения название «металл» включало в себя также минералы и руду, разделять понятия стали только в XVI веке. Металлы – это простые вещества, которые обладают определенными качествами. Главными характеристиками являются теплопроводность и электропроводность, ковкость, металлический блеск, высокая пластичность и прочность одновременно.
В таблице Менделеева к ним относят 94 элемента. По химическим свойствам они разделяются на щелочные, переходные, легкие, лантаноиды, актиноиды, полуметаллы и т. д. В нормальных условиях все они изначально находятся в твердом состоянии.
Получение цветных металлов
Один из самых популярных металлов в использовании – железо. Сплавы, содержащие железо, называются черными металлами, в промышленности они занимают отдельную нишу металлургии. Они включают такие сплавы, как чугун и сталь. К черным металлам иногда относят хром и марганец. Остальные являются цветными.
Цветные металлы
Этот вид часто называют «нежелезными» металлами. По сравнению с черными, они не так сильно подвержены износу, обладают высоким сопротивлением и огнеупорностью. Цветные металлы более пластичны и легко поддаются обработке. Они могут образовывать стойкие к кислотам сплавы.
Они подразделяются на несколько групп, в зависимости от физических свойств и распространенности. Так, существуют тяжелые и легкие металлы. К первым принадлежит свинец, олово, ртуть, цинк, ко вторым – магний, бериллий, литий, алюминий. Титан, ванадий, молибден, вольфрам характеризуются как тугоплавкие.
Выделяют также редкие и благородные металлы. К редким относится тантал, молибден, радий, торий. Они не очень распространены в земной коре, а их переработка затруднительна. Благородные или драгоценные металлы абсолютно не ржавеют и обладают особым блеском. Они представлены золотом, платиной, серебром, рутением, осмием, паладием, иридием.
Обработка и производство
Далее она подвергается различным процессам для изменения размеров, форм, качеств. Этапы и способы обработки зависят от цели применения. Производство цветных металлов может включать их литье, прессование, ковку, сварку и т. д. Для получения определенных качеств их смешивают друг с другом. Наиболее известными сплавами являются дюралюминий, баббит, бронза, силумин, латунь.
Самые востребованные в промышленности цветные металлы – алюминий и медь. Их производит Россия, США, Италия, Германия, Япония, Австралия, страны Латинской Америки. Больше всего меди добывает Чили. На мировом рынке Гвинея лидирует в производстве бокситов, в добыче свинца – Австрия, олова – Индонезия. Южноафриканская Республика занимает первое место по производству золота, серебро добывают в Мексике.
Галилео. Металлургия (часть 1)
Использование металлов
Цветные металлы и их сплавы являются универсальными материалами. В повседневной жизни мы каждый день имеем с ними дело. Из них сделаны дверные ручки, кастрюли, чайники, цифровая и бытовая техника, мебель, светильники и многое другое.
Они широко применяются в строительстве в виде различных деталей и инструментов. Из них изготавливают проволоки, шурупы, гайки, винтики, гвозди, делают фольгу, различных размеров пластины, ленты, листы и трубки.
Цветные металлы подходят для изготовления крупной техники, поэтому используются в военной промышленности. Они намного легче железа, поэтому используются там, где нужна прочность и легкость одновременно, например для автомобилей, кораблей, подводных лодок, самолетов.
Медь применяют в архитектуре, при изготовлении трубопроводов. Для прочности её добавляют к золоту при изготовлении украшений. Свинец добавляют в краски, его используют для кабелей, для изготовления пуль и взрывчатых веществ. Литий необходим для производства щелочных аккумуляторов, для оптики в радиоэлектронике, для медицинских препаратов.
Особенности и интересные факты
Самый распространенный в земной коре металл – алюминий. Среди всех открытых элементов он является третьим, уступая кислороду и кремнию. В противовес ему существует редчайший в природе металл рений, названный в честь немецкой реки Рейн.
Самым легким является литий. Он обладает небольшой плотностью, поэтому плавает даже в керосине. Литий токсичен и вызывает ожоги на коже и раздражение. Его хранят в специальных колбах с минеральным маслом или парафином.
Наиболее тугоплавким считается вольфрам. Расплавиться он может при температуре выше 3422 градусов Цельсия, закипеть — при 5555 градусах. Благодаря этой особенности его используют для нити накаливания в электрических лампочках и кинескопах.
Источник: fb.ru
Производство цветных металлов
Разделение металлов на черные и цветные является условным. Обычно к черным металлам относят железо, марганец и хром, а остальные металлы — к цветным. Термин «цветные металлы» не следует понимать буквально. Фактически существуют лишь два цветных металла: розовая медь и желтое золото, в отношении же остальных металлов можно говорить не об их цвете, а об их различных оттенках, чаще всего серебристо-серого или красноватого тонов.
Также условно цветные металлы можно разделить на четыре группы:
- тяжелые металлы — медь, никель, свинец, цинк, олово;
- легкие металлы — алюминий, магний, кальций, калий, натрий, барий, бериллий, литий;
- благородные металлы — золото, серебро, платина и ее природные спутники (родий, иридий, палладий, осмий);
- редкие металлы; к этой группе относятся:
- тугоплавкие металлы — молибден, вольфрам, ванадий, титан, ниобий, тантал и цирконий;
- легкие — стронций, скандий, рубидий и цезий;
- радиоактивные — уран, радий, торий, актиний и протактиний;
- рассеянные и редкоземельные — германий, галлий, гафний, индий, лантан, таллий, церий и рений.
Промышленное значение цветных металлов очень велико и особенно возросло с развитием новой техники, в том числе связанной с реактивной и атомной энергетикой, освоением космического пространства и расцветом радиоэлектроники. Наиболее массовыми металлами являются медь, цинк, свинец, олово, никель, алюминий, магний и титан.
В последние годы все более важное значение начинают приобретать металлы, отнесенные к группе редких. Развитие современной авиации с широким использованием реактивных двигателей потребовало все большего применения не только никеля и хрома, но и молибдена и вольфрама. Расширяется область применения радиоактивных металлов, открывающих огромные энергетические ресурсы атомного распада и позволяющих получать новые элементы.
Сильно возросла роль многих металлов и металлоидов, в том числе полупроводниковых материалов (бора, германия, селена, теллура, кремния), в развитии приборостроения, радиоэлектроники, радиолокации и вычислительной техники.
В связи с развитием квантовой техники и других отраслей промышленности большое значение начинают приобретать металлы, переходящие при температуре 0,5—8 К в сверхпроводящее состояние. К ним относятся алюминий, галлий, ванадий, титан, олово и др.
Выпуск цветных металлов, в том числе высокой чистоты, возрастает из года в год. Совершенствуются прежние и создаются новые способы их производства.
Методы производства цветных металлов очень разнообразны. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, часто в качестве источника тепла и химического реагента используют серу, содержащуюся в рудах. Ряд металлов с успехом получают так называемым гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.
Часто оказывается наиболее приемлемым электролитический процесс водных растворов или расплавленных сред.
Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду. Можно указать еще на такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.
Основы хлоридных методов производства металлов
Хлор обладает большим химическим сродством к металлам и при определенных условиях может вытеснить кислород из оксидов с образованием хлоридов. Процесс значительно облегчается в присутствии углерода, так как в этом случае кислород соединяется с углеродом. Например, применительно к двухвалентному металлу возможны следующие процессы:
При этом Q2 < Q1 (по абсолютному значению), и даже в некоторых случаях процесс, протекающий по второй реакции, экзотермичен. Следует подчеркнуть, что и реакции первого типа протекают при более низких температурах, чем аналогичные реакции восстановления оксидов углеродом. Важным обстоятельством является то, что хлориды обычно образуются в газообразном состоянии, легко уводятся из процесса, а процесс производства карбидообразующих металлов хлоридным методом в отличие от восстановления углеродом обеспечивает получение малоуглеродистого продукта. В некоторых случаях хлориды находятся в недрах земли или в соленых водоемах. Из хлоридов металлы получают восстановлением или же электролизом из расплавов.
Источник: metallurgist.pro
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Получение цветных металлов из руд осуществляется различными способами, причем производится несколько последовательных процессов. Существуют два основных способа — пирометал-лургический и гидрометаллургический. При пирометаллургиче-ском способе металл выплавляется из обогащенной руды в электрических печах. При гидрометаллургическом способе металл получается путем выщелачивания его растворимых соединений и последующим электролизом раствора. [1]
Печи для получения цветных металлов подразделяются следующим образом. [3]
Технологические Методы получения цветных металлов в отдельных агрегатах, например шахтных печах, характеризуются относительно высокими скоростями химических реакций. Диффузионные слон, образующиеся на поверхностях раздела фаз, снижают скорость химических превращений. Поэтому конечную СР определяет главным образом диффузия. Для увеличения производительности металлургического агрегата необходимо ускорить диффузию турбулентной конвекцией. [4]
С целью получения цветных металлов предусматривается раздельная утилизация отработанных медь -, никель -, цинксо-держащих электролитов; хромсодержащие электролиты используются для получения свинцового крона. [5]
С целью получения цветных металлов предусматривается утилизация отработанных медь -, никель -, цинксо-держащих электролитов; хромсодержащие электролиты используются для получения свинцового крона. [6]
С целью получения цветных металлов предусматривается утилизация отработанных медь -, никель -, цинксо-держаищх электролитов; хромсодержащие электролиты исполь — получения свинцового крона. [7]
Технологические методы получения цветных металлов в отдельных агрегатах, например шахтных печах, характеризуются относительно высокими скоростями химических реакций. Диффузионные слои, образующиеся на поверхностях раздела фаз, снижают скорость химических превращений. Поэтому конечную СР определяет главным образом диффузия. Для увеличения производительности металлургического агрегата необходимо ускорить диффузию турбулентной конвекцией. [8]
Технологические Методы получения цветных металлов в отдельных агрегатах, например шахтных печах, характеризуются относительно высокими скоростями химических реакций. Диффузионные слон, образующиеся на поверхностях раздела фаз, снижают скорость химических превращений. Поэтому конечную СР определяет главным образом диффузия. Для увеличения производительности металлургического агрегата необходимо ускорить диффузию турбулентной конвекцией. [9]
Обеззолоченные отходы идут на получение цветных металлов . Золотой шлам после фильтрации направляется на плавку, а осветленный раствор католита возвращается в процесс. [10]
Почти все технологические процессы получения цветных металлов характеризуются образованием пыли, уносимой технологическими и вентиляционными газами. Количество образующейся пылн ( пылевыиос) за-висит от вида металлургического процесса, интенсивности его проведения, количества и скорости движения газов физико-химических свойств перерабатываемого сырья и ряда других факторов. [12]
Очень широко применяется электролитический способ получения цветных металлов в электрометаллургии путем электролиза расплавленных солей этих металлов. [14]
Развитие исследовательских работ по технологическим способам получения редких и цветных металлов высокой чистоты требует более чувствительных и точных методов анализа для ряда примесей, в первую очередь для особо вредных: кислороду, азоту, водороду, углероду, сере, фосфору, мышьяку, висмуту, свинцу, олову и кадмию. [15]
Источник: www.ngpedia.ru