32.2. Производство металлов.

Среди факторов, определяющих возможность и целесообразность практического использования метало и их сплавов, важнейшим является стоимость. Стоимость, в свою очередь, зависит от распространенности металлов в природе, химической устойчивости, определяющей способ производства, масштаба производства, степени совершенства технологии производства, степени совершенства технологии производства, хозяйственной и политической ситуации.

Основным источником добычи металла является земная кора - литосфера.

ожно выделить четыре группы способов производства металлов.

Физические свойства. Простейшим из них является прямое извлечение из природных источников. Примером может служить добыча самородного золота. Некоторые металлы (платину, мышьяк и др.) получают разложением природных соединений при нагревании. Физические способы - наиболее дешевые. Они приемлемы для металлов и соединений, имеющих очень низкую отрицательную энтальпию.

Восстановление неметаллами. Как правило, реакции восстановления идут при высоких температурах. В качестве восстановителей применяют углерод или оксид углерода (для железа, олова и др.), сернистый газ или сульфиды (для меди, ниобия и др.) или водород (для вольфрама, молибдена, рения и др.). способ пригоден дл поучения металлов со сравнительно невысокой энтальпией оксидов и обходиться дороже, чем предыдущий.

Электролиз. Электролиз в водных растворах (меди, хрома, висмута и др.) или в расплавах солей (алюминия, магния и др.) применяется для получения химически активных металлов и стоит еще дороже.

Восстановление металлами (металлотермия). Это способ требует предварительного получения химически чистых метало - восстановителей. Металл восстанавливают из оксидов (титан, бериллий и др.). Это самый дорогой способ.

Металлы, так или иначе используемый в художественном литье, можно разделить по стоимости следующим образом:

дешевые - алюминий, железо, магний, медь, свинец, цинк;

недорогие - (в 2-10 раз дороже дешевых) - титан, никель, хром, кадмий, сурьма;

дорогие - ( в 10 - 100 раз дороже дешевых) - вольфрам, ванадий, кобальт, молибден, ниобий, олово, ртуть, цирконий;

дорогостоящие - ( в 100- 1000 раз дороже дешевых) - серебро, бериллий, тантал;

драгоценные - ( в 1000 - 10 000 раз дороже дешевых) - золото, платина, рений, осмий, иридий.

ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ

1. Сущность процесса

Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода, кремния, марганца, примесей серы и фосфора. Исходные материалы для получения стали — передельный чугун и стальной лом (скрап). Следовательно, сущностью передела чугуна в сталь является уменьшение содержания углерода и других элементов и перевода их в шлак или газы.

В настоящее время сталь получают в кислородных конвертерах, мартеновских и электрических печах.Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий более 2% С.

Освобожденная от пустой породы руда представляет собой химическое соединение металла с другими элементами. Для того чтобы получить металл из руды, нужно осуществить определенные химические реакции. При этом на элементы, соединенные с металлом, воздействуют вещества, имеющие с ним меньшее сродство, чем с другими элементами.

Так как в железных рудах железо обычно находится в соединении с кислородом, для получения этого металла необходимо осуществлять восстановительные процессы. В чистом виде железо в технике применяется в весьма малых количествах. В основном только в машиностроительном производстве требуются сплавы железа с углеродом. Одним из таких сплавов и является чугун.

Алюминий получают из оксида алюминия Al₂O₃ электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al₂O₃ получают переработкой природного боксита.