§ 24. Метали в природі. Загальні способи добування металів

Метали в природі. Більшість металів трапляється в природі переважно у вигляді сполук (чому?). Такі природні сполуки називають мінералами. Наприклад, Ферум міститься в мінералах магнетиті Fe₃O₄, гематиті Fe₂O₃ та ін.

У вільному стані в земній корі є лише малоактивні метали: золото Аu, платина Pt і платинові метали (які?), іноді срібло Ag, ртуть Hg, мідь Сu.

Природні мінеральні утворення, з яких технологічно можливо й економічно доцільно добувати метали, називають рудами.

До складу руди, крім корисних мінералів, увіходить ще пуста порода.

Залежно від того, які сполуки металів містяться в руді, розрізняють:

а) оксидні руди – Fe₃O₄ (магнітний залізняк), Fe₂О₃ (червоний залізняк);

б) сульфідні руди–FeS₂ (пірит), Cu₂S (мідний блиск), ZnS (цинкова обманка) ;

в) хлоридні руди–NaCl, MgCl₂;

г) карбонатні руди – СаСО₃ (вапняк, крейда, мармур), FeCO₃ (шпатовий залізняк).

Металічні руди –це основна сировина металургії, галузі промисловості, яка виробляє метали.

Україна має великі залізорудні басейни–Криворізький і Керченський. Відкрито й нові родовища залізної руди в Полтавській і Запорізькій областях. Є в Україні й родовища кольорових металів, зокрема алюмінію, магнію, титану, цинку, ртуті, золота тощо.

Способи добування металів із руд. Існує чимало різних способів добування металів, але можна назвати кілька найважливіших загальних способів переробки руд на метали.

Здебільшого вміст металів у рудах (крім залізних) невисокий. Це потребує їх попередньої обробки для видалення пустої породи. Обробка руди, внаслідок якої збільшується вміст корисної сполуки металу, називається збагаченням руди. Добутий після збагачення продукт називають концентратом. Метали, що містяться в рудному концентраті, відновлюють різними відновниками, наприклад:

1. Оксидні руди найчастіше відновлюють коксом або карбон (ІІ) оксидом , рідше – воднем:

NiO + С = Ni + CO↑

Fe₃O₄ + 4CO = 3Fe + 4CO₂↑

MоO₃ + 3Н₂, = Mo + 3H₂O

2. Сульфідні руди спочатку випалюють:

2PbS + ЗО₂ = 2РbО + 2SO₂↑,

а потім добутий оксид відновлюють вугіллям (коксом):

РbО + С = Pb + CO↑

3. Метали можна відновлювати з їхніх оксидів (та галогенідів) іншими, активнішими металами за високої темпе ратури – металотермія, і навіть неметалами (наприклад, силіцієм) –силікотермія. Цей спосіб набув значного поширення в разі відновлення металів алюмінієм і тому спочатку його назвали алюмінотермією.

2А1 + Fe₂O₃ = 2Fe

2Mg + UF₄ = 2MgF₂ + U

Si + 2MgO = 2Mg + SiO₂

Завдання для самоконтролю

148. Назвіть відомі вам види металічних руд і напишіть для кожної з них формулу основної речовини.

149. Назвіть найважливіші способи добування металів із руд і обґрунтуйте свою відповідь рівняннями реакцій.

150. Чи можна будь-який мінерал або гірську породу назвати рудою? Відповідь мотивуйте.

151. Важлива руда для добування свинцю –це свинцевий блиск PbS. На випалювання 956 кг сульфіду свинцю, який міститься в руді, витрачається кисень об'ємом (н. у.)

1. 13,44 м³; (3) 67,2 м³;

1. 134,4 м³; (4) 6,72 м³.

152. Якщо відновлювати карбон (ІІ) оксидом концентрат магнітного залізняку Fe₃O₄ масою 58 кг, то можна добути залі зо масою

(1) 42кг; (3) 84 кг;

(2) 4,2 кг; (4) 168 кг.

153*. Із 485 кг цинкової обманки, масова частка основної речовини ZnS в якій становить 80%, можна добути цинк оксид масою

1. 65 кг; (3) 13 кг;

2. 130 кг; (4) 324 кг

і сульфур (ІV) оксид об'ємом (н. у.)

5. 22,4 м³; (7) 89,6 м³;

6. 44,8 м³; (8) 179,2 м³.

154*. Маса сульфатної кислоти, яку можна добути з 242,5 т цинкової обманки ZnS, масова частка пустої породи в якій становить 20%, дорівнює

1. 24,5 т; (3) 98т; ,

2. 49 т; (4) 196 т.