Самородные металлы
Самородные металлы
Особую группу представляют минералы, весьма важные в практическом отношении и в то же время простые по своему составу. Они образуют сборную группу, объединяемую названием — самородных элементов, так как каждый минерал этой группы по своему составу относится к какому-нибудь химическому элементу.
Способы образования минералов этой группы очень разнообразны: их можно вкратце свести к двум главным видам генезиса. Некоторые самородные элементы (платина, осмий, иридий, большая часть железа, алмаз, значительная часть золота, висмута и др.) являются первичными образованиями т. е. они выделяются непосредственно из магмы или ее газовых или водных эманации.
Другие относятся к вторичным образованиям, для выделения которых из их соединений необходимы те или иные химические реакции. Сюда относится медь, серебро, сурьма, ртуть, мышьяк, сера и др.
Есть самородные элементы, для которых известны обе формы генезиса; это относится к золоту, никелю, железу, углероду и др. Вообще в генетическом отношении самородные элементы чрезвычайно различны, причем образование одних (алмаз) еще далеко не ясно, а для других достаточно сложно.
Платина
Химический состав—Pt. Обычна примесь железа, реже — осмия, иридия. Тв. 4—5. Уд. в. 14—19 (при содержании Os и Ir доходит до 21).
Самородная платина имеет стально-серый цвет и металлический блеск.
Диагностика. Платина отличается от других самородных элементов высоким удельным весом и большой твердостью. Типичны формы выделения платины в хромистом железняке.
Обычно встречается в зернах и чешуйках. Кристаллы встречаются редко. Крупные самородки платины также попадаются редко (рис. 2 и 3). При большом содержании железа платина иногда магнитна (действует на магнитную стрелку). Подобии золоту, платина встречается в коренных и россыпных месторождениях.
Коренные месторождения платины до последнего времени бы ли известны на Урале, где они приурочены к выходам темных, богатых оливином и пироксенами, пород, так называемых дунитов, перидотитов или образовавшихся из них змеевиков, содержащих выделения хромистого железняка. Платина рассеяна в хромистом железняке, с которым она обычно связана. Она встречается в виде мельчайших зерен, и лишь изредка образует более или менее крупные вкрапления.
Кроме того, коренная платина обычна в качестве пос тоянной примеси в никелистом пирротине и приурочена к породам группы габбро (месторождения Седбёри в Канаде и др.).
Употребление. Благодаря своей тугоплавкости (температура плавления 1775°) и неизменяемости при действии большинства кислот, платина применяется для изготовления химической посуды и аппаратов; кроме того, употребляется в зубоврачебном и ювелирном деле. Губчатая платина широко применяется в хи мической практике в качестве катализатора, а соли платины — в рентгенотехнике и при химическом анализе.
До 1913 г. 95% всей мировой добычи платины приходилось на Урал, где она добывалась исключительно в россыпях в Исовском и Тагильском округах. Остальная часть добычи приходилась на Колумбию. После мировой войны (1914—1918 гг.) добыча в Колумбии сильно возросла. Из других стран с 1926 г. получила большое значение Южная Африка (Бушвельдский комплекс), где разрабатываются преимущественно коренные месторождения платины, а за последние годы — Канада.
Золото
Химический состав- Аu. Тв. 2,5—3. Уд. в. 15,6—19,3.
Самородное золото редко бывает совершенно чистым; обычно содержит примесь серебра и, реже, меди. Золото имеет ярко желтый цвет и отличается хорошей ковкостью.
Золото в природе легко истирается и превращается в мельчайшую пыль, незаметную для глаза. В таком же виде оно обычно содержится в золотоносных породах. Первичной формой образования золота является его выделение из магм, преимущественно гранитных, а также гидротермальных растворов, генетически с ними связанных.
При циркуляции по трещинам в гранитах, при высоком давлении и температуре, минеральных растворов, содержащих углекислые, сернокислые и мышьяковокислые соли щелочных и щелочноземельных металлов, происходит химическое видоизменение породы; золото выносится подами вместе с растворами кремнезема и сернистых минералов (пирита, мышьякового колчедана и др.) и отлагается вместе с ними в кварцевых рудных жилах, причем оно нередко входит в состав колчеданов. При разрушении на поверхности земли горных пород, содержащих золото, последнее, вследствие высокого удельного веса и химической стойкости, скопляется в песках, образуя золотые россыпи.
В россыпях золото встречается вместе с магнетитом, ильменитом, шеелитом, киноварью, цирконом и другими минералами. Такое золото называется шлиховым в отличие от жильного.
При благоприятных экономических условиях золотые россыпи имеют промышленное значение при содержании золота от 0,1 г и выше на 1 г породы.
Для извлечения золота из жил золотоносный кварц дробится при помощи механизмов и подвергается затем так называемой амальгамации. При этом мелкораздробленный кварц смывается струей воды, а золото медленно движется по наклонной поверхности, обитой медными амальгамированными (покрытыми ртутью) листами (амальгаматорами), которыми и задерживается.
Время от времени амальгама счищается с поверхности листов и нагревается в ретортах; ртуть отгоняется и дистиллируется, а золото остается на дне реторты. Часть золота остается в эфелях, смываемых с амальгаматора струей воды, и извлекается затем посредством цианирования, причем золото переходит в раствор. Из этого раствора золото извлекается цинковыми стружками, на поверхности которых оно оседает из раствора. Затем цинковые стружки с осажденным на поверхности золотом сильно накаливаются в печах, цинк отгоняется и остается золото.
Из россыпей золото извлекается посредством промывки, причем происходит разделение по удельному весу. Тяжелые зерна золота задерживаются на плоском дне желоба и также улавливаются ртутью, а более легкие частички кварца и других минералов смываются струей воды. В СНГ 80% золота добывается из россыпей.
В СНГ важнейшие месторождения золота находятся в Сибири. Ряд месторождений жильного и рассыпного золота находится на Урале, в Казахстане и др.
Мировая добыча золота в 1934 г. (без СНГ) составила 720 т.
Серебро
Химический состав — Ag, нередко с небольшой примесью золота и меди. Тв. 2,5—3. Уд. в. 10—11. Сингония кубическая.
В свежем виде самородное серебро белого цвета с металлическим блеском. Образование на поверхности сернистого серебра вызывает ее почернение или пожелтение.
Диагностика. Для серебра типичны характер агрегатов (волосовидные, проволочные, листовидные формы) и ковкость. Обладает серебряно-белым цветом и сильным металлическим блеском в свежем изломе или на свежеочищенной поверхности. В отличие от платины, не встречается в виде вкраплений в изверженных породах и обладает меньшей твердостью — легко чертится ножом.
Серебро иногда встречается в виде кристаллов и сростков кристаллов, но чаще образует древовидные формы (дендриты), пластины, неправильные куски и листоватые или проволочные массы (рис. 4).
Известны очень крупные самородки серебра. Во Фрейберге (Саксония) в 1875 г. на глубине около 300 м найдена глыба в 5000 кг. В Чили (Южная Америка) были встречены большие пластины самородного серебра весом до 1420 кг.
Происхождение самородного серебра снизано с распадением сернистых его соединений в верхних частях рудных жил. Наибольшее количество самородного серебра образуется при распадении на земной поверхности серебросодержащего свинцового блеска.-
Месторождения самородного серебра обычно не имеют практического значения, так как являются поверхностными образованиями и быстро истощаются.
В СНГ самородное серебро известно на Алтае, в Закавказье (Чираги-Дзор) и других районах.
Большая часть серебра, поступающая на рынок, получается не из самородного серебра, а извлекается попутно при выплавке свинца из серебросодержащего свинцового блеска.
Химический состав — Сu, часто с небольшими примесями. Тв. 2,5. Уд. в. 8,8—8,9. Сингония кубическая.
Самородная медь медно-красного цвета с металлическим блес ком. С поверхности часто бывает покрыта черным и зеленоватым налетом.
Диагностика. Самородную медь трудно смешать с другими минералами. Характерные признаки ее: медно-красный цвет на свежеочищенной поверхности, ковкость, крючковатый излом. От золота медь отличается цветом, меньшим удельным весом и растворимостью в азотной кислоте.
Встречается в сплошных массах, иногда пластинчатых. Реже попадаются кристаллы, обычно соединяющиеся в древовидные сростки. Медь встречается в пластах и жилах вместе с различными медными рудами, главным образом купритом и малахитом.
Самородная медь образуется в природе двумя способами: 1) путем выделения из Горячих водных растворов в верхних частях магматических пород после их застывания, в последних его стадиях; таковы месторождения самородной меди в районе Верхнего озера в Северной Америке; 2) при распадении сернистых медных руд.
В последнем случае процесс идет по схеме CuFeS2 → CuSО4 → Сu, причем попутно образуются куприт, малахит, азурит.
Промышленные месторождения самородной меди находятся только в районе Верхнего озера (в США) и в Боливии.
В СНГ самородная медь известна на Урале — в Турьинских рудниках, в Богословском районе, в Тагиле и в Сысерти, кроме того, в Узбекистане близ Коканда и в Казахстане — в Каркаралинском районе.
Статья на тему Самородные металлы
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Самородные металлы
Смотреть что такое «Самородные металлы» в других словарях:
Самородные элементы — (a. native elements; н. gediegene Elemente; ф. elements natifs; и. elementos nativos) класс минералов, хим. состав к рых отвечает химическим элементам. Cреди C. э. (ок. 80 минералов) различают самородные металлы, полуметаллы и неметаллы.… … Геологическая энциклопедия
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — класс минералов, химический состав которых отвечает отдельным химическим элементам. Структура обычно координационная (алмаз, медь, золото и др.). Среди самородных элементов (ок. 80 минералов) различают самородные металлы (Au, Ag, Сu, Pt, Fe и… … Большой Энциклопедический словарь
самородные элементы — класс минералов, химический состав которых отвечает отдельным химическим элементам. Структура обычно координационная (алмаз, медь, золото и др.). Среди самородных элементов (около 80 минералов) различают самородные металлы (Au, Ag, Cu, Pt, Fe… … Энциклопедический словарь
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — минералы, состав к рых отвечает индивидуальным хим. элементам. Среди С. э. (ок. 80 минералов) различают: самородные металлы (золото, платина, серебро, медь и др.), полуметаллы (мышьяк, сурьма) и неметал лы (алмаз, графит, сера). Большинство С. э … Большой энциклопедический политехнический словарь
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — класс минералов, хим. состав к рых отвечает отд. хим. элементам. Структура обычно координационная (алмаз, медь, золото и др.). Среди С. э. (ок. 80 минералов) различают самородные металлы (Au, Ag, Cu, Pt, Fe и др.) и неметаллы (алмаз, графит, сера … Естествознание. Энциклопедический словарь
МЕТАЛЛЫ САМОРОДНЫЕ — встречающиеся в природе в чистом или почти чистом виде. См. Элементы самородные. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
Самородные элементы — Серебро самородное в кварце. Размер 5 x 3 см Самородные элементы класс единой кристаллохимической классификации минералов (подроб … Википедия
Самородные элементы — химические элементы, встречающиеся в природе в виде более или менее устойчивых минералов. Среди С. э. различают: неметаллы (полиморфные модификации углерода алмаз и графит, самородные S, Se, Te), полуметаллы (самородные As, Sb) и металлы… … Большая советская энциклопедия
самородные элементы — [native elements] химические элементы, встречающиеся в природе в виде более или менее устойчивых минералов. Среди самородных элементов различают: неметаллы (полиморфные модификации С алмаз, графит, самородные S, Se, Те), полуметаллы (самородные… … Энциклопедический словарь по металлургии
МИНЕРАЛ — (от позднелат. minera руда), прир. твердое тело с характерными хим. составом, кристаллич. структурой и св вами. Образуется в результате физ. и хим. процессов (экзогенных, эндогенных и метаморфических; см. Полезные ископаемые )в глубинах и на пов… … Химическая энциклопедия
Самородные элементы
Саморо́дные элеме́нты — класс единой кристаллохимической классификации минералов (подробнее см. Категория:Классификация минералов).
Этот класс объединяет минералы, являющиеся по своему составу несвязанными в химические соединения элементами таблицы Д. И. Менделеева, образующиеся в природных условиях в ходе тех или иных геологических (а также космических) процессов.
Содержание
Нахождение в природе
В самородном состоянии в природе известно около 45 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко. По подсчетам В. И. Вернадского на долю самородных элементов, включая газы атмосферы, приходится не более 0,1% веса земной коры. Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки.
Благородные элементы
Интересные факты
В саксонском Шнеберге в 1477 году нашли самый большой самородок серебра весом в 20 тонн. Из-за удивительно больших размеров и веса самородка, его не удалось транспортировать горными выработками целым. По свидетельствам, на месте обнаружения самородка горняки построили подземную камеру, а глыбе серебра придали форму стола. Саксонский герцог Альбрехт вместе со своей свитой спустились в шахту и отпраздновали за серебряным столом счастливую находку горняков Шнеберга.
Другие металлы
Из самородных металлов несколько чаще других встречается медь Cu.
Самородное железо Fe встречается преимущественно в виде метеоритов, их состав достаточно сложен (содержат никель, благородные металлы и другие элементы)
Такие металлы как свинец Pb, олово Sn, ртуть Hg, алюминий Al, встречаются как самородные элементы гораздо реже.
Неметаллы
Очень часто в самородном состоянии встречаются углерод C (каменный уголь), сера S. Минералы углерода — алмаз и графит также относятся к самородным элементам.
«Полуметаллы»
Реже встречаются так называемые полуметаллы, название которых восходит к химическим традициям девятнадцатого века. К ним относятся: мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi.
Литература
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Самородные элементы» в других словарях:
Самородные элементы — (a. native elements; н. gediegene Elemente; ф. elements natifs; и. elementos nativos) класс минералов, хим. состав к рых отвечает химическим элементам. Cреди C. э. (ок. 80 минералов) различают самородные металлы, полуметаллы и неметаллы.… … Геологическая энциклопедия
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — класс минералов, химический состав которых отвечает отдельным химическим элементам. Структура обычно координационная (алмаз, медь, золото и др.). Среди самородных элементов (ок. 80 минералов) различают самородные металлы (Au, Ag, Сu, Pt, Fe и… … Большой Энциклопедический словарь
самородные элементы — класс минералов, химический состав которых отвечает отдельным химическим элементам. Структура обычно координационная (алмаз, медь, золото и др.). Среди самородных элементов (около 80 минералов) различают самородные металлы (Au, Ag, Cu, Pt, Fe… … Энциклопедический словарь
самородные элементы — [native elements] химические элементы, встречающиеся в природе в виде более или менее устойчивых минералов. Среди самородных элементов различают: неметаллы (полиморфные модификации С алмаз, графит, самородные S, Se, Те), полуметаллы (самородные… … Энциклопедический словарь по металлургии
Самородные элементы — химические элементы, встречающиеся в природе в виде более или менее устойчивых минералов. Среди С. э. различают: неметаллы (полиморфные модификации углерода алмаз и графит, самородные S, Se, Te), полуметаллы (самородные As, Sb) и металлы… … Большая советская энциклопедия
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — минералы, состав к рых отвечает индивидуальным хим. элементам. Среди С. э. (ок. 80 минералов) различают: самородные металлы (золото, платина, серебро, медь и др.), полуметаллы (мышьяк, сурьма) и неметал лы (алмаз, графит, сера). Большинство С. э … Большой энциклопедический политехнический словарь
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — класс минералов, хим. состав к рых отвечает отд. хим. элементам. Структура обычно координационная (алмаз, медь, золото и др.). Среди С. э. (ок. 80 минералов) различают самородные металлы (Au, Ag, Cu, Pt, Fe и др.) и неметаллы (алмаз, графит, сера … Естествознание. Энциклопедический словарь
Элементы химические — [chemical elements] составные части всего многообразия простых и сложных веществ. Каждый химический элемент это совокупность атомов с одинаковым зарядом атомных ядер и одинаковым числом электронов в атомной оболочке. Атомное ядро состоит из… … Энциклопедический словарь по металлургии
ЭЛЕМЕНТЫ САМОРОДНЫЕ — м лы, сложенные одним элементом, а также изоморфными смесями, растворами, сплавами и интерметаллическими соединениями нескольких элементов. В самородном виде в земной коре известны около 50 элементов, из которых только следующие, не считая газов … Геологическая энциклопедия
легирующие элементы — [alloying elements] химические элементы, преимущественно металлы, вводимые в состав сплавов для придания им определенных свойств (Смотри Легирование). Основные легирующие элементы в стали и чугуне Cr, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Ti, Zr, Nb, Co, Al, Cu … Энциклопедический словарь по металлургии
Самородные металлы
Неолитической цивилизации предшествовали длительное формирование и медленное развитие использовавшихся человеком орудий труда и инструментов. История первобытного человеческого общества была неразрывно связана с камнем. Самые примитивные каменные изделия представляли собой обыкновенную речную гальку, оббитую с одного края. Возраст древнейших каменных орудий датируется периодом около 2,5 млн. лет. Важнейшим событием стало освоение кремневых орудий труда.
Предметы из неолитических поселений:
1 – костяной гарпун;2, 4 – кремневые резцы;3, 8 – кремневые наконечники стрел;5, 10 и 11 – кремневые скребки;6, 9 – кремневые «пики»;7 – обломок глиняного сосуда
Именно в процессе поиска камней, подходящих для изготовления новых изделий, человек и обратил внимание на первые самородки
Наблюдение за изменением формы самородков под ударами твердых камней натолкнуло человека на мысль использовать их для изготовления мелких украшений путем холодной ковки. Ковка – древнейший способ обработки металлов давлением. Освоение способа обработки самородного металла ковкой базировалось на навыках и опыте изготовления каменных орудий труда путем «обивки» камня каменным же молотом. Самородная медь, которую первобытные люди сначала тоже считали разновидностью камня, при ударах каменного молота не давала характерных для камня сколов, а изменяла свои размеры и форму без нарушения сплошности материала. Это замечательное технологическое свойство «нового камня» стало мощнейшим стимулом поиска и добычи самородного металла и использования его человеком. Кроме того, было замечено, что ковка повышает твердость и прочность металла.
В качестве молота сначала применяли обычные куски твердого камня. Первобытный умелец, зажав камень в руке, наносил им удары по куску самородного, а впоследствии – выплавленного из руды металла. Эволюция этого простейшего способа ковки привела к созданию прообраза кузнечного молота, снабженного рукояткой. Однако обработка металла холодной ковкой имела ограниченные возможности. Таким способом можно было придать форму лишь малым по величине предметам – булавке, крючку, наконечнику стрелы, шилу. Позднее была освоена технология ковки самородков меди с предварительным нагревом – отжигом.
Большие возможности для развития первых технологий металлообработки давали самородки
При добыче золота из жил были созданы технологии, применявшиеся затем при разработке месторождений других древних металлов. Золото стало первым металлом, из которого научились отливать изделия, получать проволоку и фольгу, золото впервые подвергли рафинированию. По существу, все металлургические технологии, применявшиеся в эпоху Древнего мира к серебру, меди, свинцу, олову, были первоначально отработаны на золоте.
Тем не менее, основой цивилизации вплоть до 3-го тысячелетия до н. э. оставался камень. Характерным признаком ранней неолитической техники стал переход к крупным каменным орудиям. Их появление связано с развитием новых технологических приемов обработки камня – сверления, пиления, шлифования. Были изобретены составные («вкладышевые») орудия, в которых каменный материал использовался только для рабочей части, а рукояти изготовлялись из дерева, рога или кости. Постепенно получил развитие ремонт орудий – их подправка по мере изнашивания рабочей части. Возникли горные разработки, в которых для разрушения горных пород стали использовать огонь. Удивительным техническим достижением людей эпохи неолита является добыча кремней в шахтах с вертикальным стволом глубиной до 10 м и короткими штреками. Таким образом, в начале неолитической революции люди обладали разнообразными знаниями о природных веществах и материалах, методах их обработки.
Получение металлов. Нахождение их в природе
Урок 9. Химия 9 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Получение металлов. Нахождение их в природе»
Получение металлов. Нахождение их в природе
Ребята, сегодня мы побываем с вами в местах, где получают металлы, а также узнаем, где же встречаются металлы.
Ну что ж, начинаем путешествие. Металлы встречаются в природе в свободном состоянии, их называют самородными металлами, так и в виде соединений.
В самородном состоянии в природе встречаются золото, серебро, медь, платина и ртуть. Эти металлы обычно содержатся в небольших количествах в виде зёрен или вкраплений в горных породах. Изредка встречаются и довольно крупные куски металлов – самородки. Одним из самых больших месторождений чистого серебра был так называемый «серебряный тротуар» в Канаде. Он представлял собой глыбу почти чистого серебра длиной тридцать м, уходящую в землю на восемнадцать м. Выработка этого месторождения дала около двадцать т металла. А один из крупнейших самородков серебра весил почти сто девять кг. Самый крупный самородок меди весил четыреста двадцать т, а золота – сто двенадцать кг.
А вот распространённость химических элементов металлов в земной коре различна. К наиболее распространённым металлам относятся алюминий (7,45%), железо (4,20%), кальций (3,25%), натрий (2,40%), калий (2,35%) и магний (2,35%). Содержание других металлов в земной коре может составлять тысячные доли процента и ниже.
Некоторые историки считают, что упадок Римской империи был обусловлен массовым отравлением свинцом. Известно, что водопроводы Древнего Рима были из свинца. В свинцовых чанах хранили воду и вино. Попадая в человеческий организм, свинец вызывает поражение центральной нервной системы, приводит к изменению состава крови.
В земной коре металлы чаще всего встречаются в виде соединений: таких, как оксиды, силикаты, карбонаты, сульфиды и хлориды. Эти соединения входят в состав руд и минералов.
Рудой называют горную породу, получение из которой чистого металла экономически выгодно. В состав руды входят минералы и примеси в виде пустой породы. А минералы – это природные тела, имеющие определённый химический состав. Давайте с вами посмотрим названия и химический состав некоторых минералов.
Красный железняк (гематит)
Магнитный железняк (магнетит)
Железный колчедан (пирит)
Медный колчедан (халькопирит)
Свинцовый блеск (галенит)
К наиболее известным минералам относится пирит, или железный колчедан (FeS2), киноварь (HgS), малахит ((CuOH)2CO3). Пирит и киноварь используют в промышленности для получения соответствующих металлов, то есть железа и ртути, а малахит, как поделочный камень.
А теперь представьте, что на дне водоёмов тоже есть соединения металлов, эти отложения – конкреции – представляют собой грозди, клубни или лепёшки, густо усеивающие дно. Плоские озёрные и болотные конкреции величиной с мелкую монету были известны ещё в средние века, поэтому их и называли «копеечной рудой». В настоящее время железомарганцевые конкреции, покрывающие огромные площади на дне океанов, называют полезными ископаемыми XXI века. Это богатейший источник не только железа и марганца, но и кобальта, никеля, меди и молибдена.
Представьте себя геологом или минералогом, как же это увлекательно. Для этого сравним такие минералы, как красный, бурый и магнитный железняк.
Цвет красного железняка коричнево-красный, сам он прочный, плотный, если провести образцом руды по поверхности фарфоровой ступки, то он оставляет красно-коричневый след, не притягивается магнитом.
Бурый железяк имеет жёлто-коричневую окраску, сам прочный и плотный, не притягивается магнитом, оставляет на фарфоровой ступки жёлто-бурую полосу.
Магнитный железняк чёрного цвета, сам прочный и плотный, притягивается магнитом, оставляет чёрный цвет черты на поверхности фарфоровой ступки, имеет металлический блеск.
Здорово, получается, что минералы отличаются между собой окраской, магнитными свойствами, цветом черты и некоторыми другими показателями.
В современной технике широко используют более 75 металлов и многочисленные сплавы на их основе. Поэтому большое значение придаётся промышленным способам получения металлов из руд. Обычно перед получением металлов из руды её измельчают, потом предварительно обогащают – отделяют пустую породу, примеси. В результате образуется концентрат, служащий сырьём для металлургического производства. Затем обогащённую руду превращают в оксид и только после этого восстанавливают металл.
Металлургия – это наука о методах и процессах производства металлов из руд и других металлосодержащих продуктов, о получении сплавов и обработке металлов. В зависимости от метода получения металла из руды (концентрата) существует несколько видов металлургических производств.
Представьте, что из одной т медной руды можно получить шестнадцать кг концентрата и только четыре кг чистой меди.
Такая отрасль металлургии, как пирометаллургия занимается переработкой руд, она основана на химических реакциях, при чём они проходят при высоких температурах, ведь от греч. пирос, означает огонь.
Пирометаллургические процессы включают обжиг и плавку.
При обжиге сульфиды переводят в оксиды, а сера удаляется в виде оксида серы (IV). А затем из оксида восстанавливают металл. Полученный металл или сплав подвергают механической обработке, придают ему соответствующую форму. В процессе выделения металлов (плавке) из оксидов в качестве восстановителей используют углерод, оксид углерода (II), водород, кремний или более активные металлы.
Например, ещё древние металлурги для получения железа из его руд использовали в качестве восстановителя углерод. Но этот способ неудобен тем, что реакция между твёрдыми веществами идёт только в местах их соприкосновения.
В промышленных масштабах для получения железа, цинка и других цветных металлов из оксидов используют в качестве восстановителя оксид углерода (II).
Углекислый газ поднимается вверх в печи и взаимодействует с новыми порциями раскалённого кокса
с образованием оксида углерода (II).
В результате реакций СО с оксидом железа (III) образуется железо.
В доменном процессе получается железо с относительно большим (более 2%) содержанием углерода – чугун.
Чугун превращают в сталь, удаляя избыточный углерод путём окисления кислородом воздуха в специальных установках – мартеновский печах, конвертерах или электропечах.
Для получения некоторых металлов в качестве восстановителя используют водород.
В роли восстановителей можно также использовать более активные металлы, способные вытеснять другие металлы из их оксидов и солей. Этот способ получения металлов называется металлотермией. Если используют алюминий, то говорят об алюминотермии:
Восстановление железа методом алюминотермии до сих пор применяется при сварке рельсов.
Этот метод получения металлов был предложен русским учёным
Гидрометаллургия – это методы получения металлов, основанные на химических реакциях, происходящих в растворе. Гидрометаллургические процессы включают стадию перевода нерастворимых соединений металлов из руд в растворы, с последующим восстановительным выделением металлов из полученных растворов с помощью других металлов или электрического тока.
Электрометаллургия – методы получения металлов, основанные на электролизе, т.е. выделение металлов из растворов или расплавов их соединений с помощью постоянного электрического тока. Этот метод применяют для получения активных металлов – щелочных и щелочноземельных, алюминия, также для получения легированных сталей. С помощью этого метода, английский химик Г. Дэви впервые получил калий, натрий, барий и кальций.
Большое значение имеет микробиологический метод получения металлов. В этом методе используется жизнедеятельность некоторых бактерий. Так, тионовые бактерии способны переводить нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты. Бактериальный метод применяют для извлечения меди из её сульфидных руд. А затем полученный раствор сульфата меди (II) подаётся на гидрометаллургическую переработку. Кроме этого, учёные обнаружили, что некоторые микроводоросли и бактерии накапливают на своей поверхности отдельные металлы (например, золото) или их оксиды. Микроорганизм постепенно обрастает «шубой» из минеральных частиц, увеличивается в размерах в десятки раз, что позволяет легко выделить частицы из раствора.
При промышленном производстве металлов большое значение имеют вопросы охраны окружающей среды от загрязнений отходами производства. Охрана окружающей среды предусматривает, прежде всего, дезактивацию выбросов, например отходящих газов при выплавке чугуна. Здесь главную опасность представляет образующийся при переработке сернистых руд оксид серы (IV), который, попадая в атмосферу, может вызывать «кислотные дожди». Наряду с комплексным использованием сырья, строительством очистных сооружений, устройством замкнутых циклов водопользования с целью охраны окружающей среды необходимы вывод промышленных предприятий за городскую черту, создание лесозащитных вокруг городов и промышленных центров.
Таким образом, металлы встречаются в природе в виде соединений или в самородном состоянии. В земной коре металлы чаще всего встречаются в виде соединений: оксидов, силикатов, карбонатов, сульфидов, хлоридов. Эти соединения входят в состав руд и минералов. Для получения металлов из руд руду сначала измельчают, обогащают, переводят в оксид и только после этого восстанавливают металл. В качестве восстановителей используют C, CO, H2, Si или более активные металлы. Металлургия занимается получением металлов и их сплавов из руд. В зависимости от метода получения металла из руды существует несколько видов металлургических производств: пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия.
