ХІМІЯ - Комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання

РОЗДІЛ II. НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ

8. Металічні елементи та їхні сполуки. Метали

8.1. Загальні відомості про металічні елементи та метали

8.1.5. Загальні способи добування металів

У вигляді самородних металів трапляється незначна кількість малоактивних металів: золото, платина, срібло. Більшість металічних елементів трапляється в природі у вигляді сполук — оксидів, сульфідів, сульфатів, хлоридів, карбонатів, нітратів, ортофосфатів — руд.

Руда — природна мінеральна сировина, яка містить метали та їхні сполуки в кількостях і вигляді, придатних для їхнього промислового використання (металічна руда). Розрізняють:

• поліметалічні руди, які містять свинець, цинк, зазвичай мідь і як постійні домішки — срібло, золото, іноді кадмій, індій, галій і деякі інші рідкісні метали;

• радіоактивні руди містять метали радіоактивних елементів (уран, радій, торій);

• комплексні руди — складна за вмістом сировина, з якої економічно вигідно добувати декілька металів або інших корисних компонентів. Наприклад, мідно-нікелева руда, з якої, крім нікелю і міді, добувають кобальт, метали платинової групи, золото, срібло, селен, телур, сірку.

Іноді рудою називають також деякі види неметалічної мінеральної сировини: азбестова, баритова, графітова, фосфорна, сірчана, агрономічна руда1.

3а вмістом корисного компонента руди поділяють на:

• природно-багаті — вміст, корисного компонента у 2-3 рази вищий від кондиційного (придатного для безпосереднього використання);

• середні — вміст корисного компонента дорівнює або на 10-50 % вищий від кондиційного;

• бідні (потребують збагачення) — вміст корисного компонента на межі кондиційного.

Із плином часу і розвитком добувної та переробної промисловості зростають і можливості використання бідних джерел сировини. За умов вичерпання ресурсів природно-багатих родовищ бідні руди можуть переходити у розряд середніх.

Вирішенням проблеми добування металів із природних сполук займається наука і промислова галузь — металургія. Розрізняють чорну (металургію заліза) та кольорову металургію (металургію всіх інших металів). Останню умовно поділяють на металургію важких (мідь, свинець, цинк, олово, нікель) і легких (алюміній, титан, магній) металів. Хімізм металургійних процесів полягає у відновленні металічних елементів:

Відновлення здійснюють за допомогою різних відновників, завдяки чому одержують метали в чистому вигляді. Відновлюють метали за допомогою коксу (вуглецю), карбон(ІІ) оксиду, водню, активних металів (алюмінію, магнію), а також постійного електричного струму.

Значна частина металургійних процесів ґрунтується на відновленні оксидів металічних елементів. Якщо ж використовують сульфідні руди, то їх попередньо нагрівають за наявності повітря (випалюють). При цьому сульфід металічного елемента перетворюється на оксид:

Залежно від природи відновника та умов перебігу реакції відновлення, розрізняють:

• пірометалургію;

• гідроелектрометалургію;

• електрометалургію.

Пірометалургія — це галузь металургії, де проводять відновлення металів з руд за дуже високої температури за допомогою різних відновників (С, CO, Н2, Al, Mg):

При здійсненні реакцій за участі активних металів або коксу одержують розплави металів, а при використанні газоподібних відновників (Н2, СО) добувають металічні порошки (порошкова металургія). Іншим різновидом пірометалургії є плазменна металургія, яка дає змогу відновлювати метали безпосередньо з руд. Її вадою є висока енергоємність.

Гідроелектрометалургія. Цей шлях одержання металів за допомогою водних розчинів передбачає здійснення двох процесів:

1) переведення природної сполуки певного металічного елемента (оксиду, солі) у розчин шляхом розчинення в кислоті:

2) відновлення металу з одержаного розчину солі:

• за допомогою більш активного металу:

• електролізом.

Загалом електроліз розчинів використовують для добування з руд значної кількості металів, перш за все кольорових і благородних: Cu, Ві, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Cd, Zn, Mn, Cr. Сьогодні близько 20 % світового виробництва міді, 50-70 % цинку та нікелю, 100 % алюмінію й урану (з їхніх оксидів), кадмію, кобальту тощо базується на гідроелектрометалургії (електроекстракціі).

Електрометалургія — це добування металів електролізом розплавів солей. Так добувають, наприклад, лужні, лужноземельні метали. Власне, це єдиний спосіб їхнього добування, тому щр оксиди цих металічних елементів неможливо відновити коксом, воднем або карбон(ІІ) оксидом.

_____________________________________________________________

1 Використовують для виробництва мінеральних добрив або для покращення ґрунту в агрономічних цілях.



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити