Metode pentru producerea de metale. Tipuri de aliaje. Prepararea metalelor alcaline

Omul modern în viața de zi cu zi este înconjurat de o varietate de metale. Cele mai multe elemente pe care le folosim, aceste substante chimice sunt prezente. Totul sa întâmplat pentru că oamenii au găsit diverse modalități de a produce metal.

Ce este un metal

Aceste substanțe valoroase pentru persoanele angajate în chimie anorganică. Obținerea metalelor permite unei persoane de a crea o tehnică mai perfectă, îmbunătățește viața noastră. Ce reprezintă? Înainte de a analiza metodele comune de producere a metalelor, este necesar să se înțeleagă ceea ce sunt. Metalele sunt un grup de elemente chimice sub formă de substanțe simple, având proprietăți caracteristice:

• termică și conductivitate electrică;

• ductilitate ridicată;

• strălucire.

Un om le poate distinge cu ușurință de alte substanțe. O trăsătură caracteristică a tuturor metalelor este prezența unui luciu special. El vine din reflexia razelor de lumină care cad pe suprafața nu le pierdeți. Gloss - este proprietatea comună a tuturor metalelor, dar este cel mai clar manifestat în argint.

Astăzi, oamenii de știință au descoperit 96 dintre aceste elemente chimice, deși nu toate dintre ele sunt recunoscute de știința oficială. Acestea sunt împărțite în grupe în funcție de proprietățile lor caracteristice inerente. Astfel, metalele sunt următoarele:

• alcalin - 6;

• alcalin - 6;

• tranziție - 38;

• Ușor - 11;

• semimetale - 7;

• lantanidelor - 14;

• actinide - 14.

obținerea metalelor

Pentru a fabrica aliajul trebuie să primească mai întâi metalul din minereu natural. Elemente native - acestea sunt substanțe care se găsesc în natură în stare liberă. Acestea includ platină, aur, cositor și mercur. Ele sunt separate de impurități mecanice sau prin reactivi chimici.

Metalele rămase sunt extrase prin tratament cu compușii. Acestea se găsesc în diverse minerale. Minereul - această minerale și roci, care conțin compuși metalici ca oxizi, carbonați sau sulfuri. Pentru producerea lor folosind un tratament chimic.

Metode de obținere a metalelor:

• recuperarea oxizilor de carbon;

• staniu din piatră de primire staniu;

• Producția de fontă din minereu de fier ;

• arderea compușilor de sulf în cuptoare speciale.

Pentru a facilita obținerea de metale din roci de minereu se adaugă la ele diferite substanțe numite fluxuri. Ele ajuta la eliminarea impurităților nedorite, cum ar fi argila, calcar, nisip. Ca rezultat al acestui proces de compusi fuzibili produși numit zgură.

În prezența unor cantități semnificative de impurități înainte de topirea minereului metalic îmbogățit prin îndepărtarea unei mari părți a componentelor care nu sunt necesare. Cele mai utilizate metode pentru acest tratament - flotație, magnetice și metodă gravitațională.

metale alcaline

primirea de masa de metal alcalin - un proces complex. Acest lucru se datorează faptului că ele se găsesc în natură numai sub formă de compuși chimici. Din moment ce acestea sunt agenți de reducere, de pregătire a acestora însoțită de costuri mari de energie. Există mai multe modalități de obținere a metalelor alcaline:

• Li poate fi preparat din oxidul său în vid sau prin electroliza topiturii clorura sa format în timpul prelucrării spodumene.

• Sodiu extras prin prăjire cu cenușă de cărbune în creuzete de sigilate sau electroliza clorură de topitură cu adaos de calciu. Prima metodă este cea mai consumatoare de timp.

• Potasiu obținut electroliza topiturii sau sărurile sale, cu vapori de sodiu care trece prin clorura sa. De asemenea, este format prin reacția unui hidroxid de potasiu topit și sodiu lichid la o temperatură de 440 ° C.

• Cesiul și rubidiu extras prin restaurarea clorură de calciu, la 700-800 ° C sau zirconiu la 650 ° C Prepararea metalului alcalin în acest fel este foarte consumatoare de energie și costisitoare.

Diferențele dintre metale și aliajele

În principiu, o limită clară între metale și aliajele lor practic inexistente, deoarece chiar și cele, substanțele cele mai pure sunt simple, o fracțiune de impurități. Deci, ce este diferența dintre ele? Aproape toate metalele utilizate în industrie și în alte ramuri ale economiei, sunt utilizate sub formă de aliaje obținute prin adăugarea intenționat principale element chimic alte componente.

aliaje

Tehnologia are nevoie de o varietate de materiale metalice. În acest caz, elementele chimice pure nu sunt folosite, practic, pentru că nu au proprietățile necesare oamenilor. Pentru nevoile lor, am inventat diferite metode pentru producerea aliajelor. Acest termen se referă la un material omogen macroscopic, care constă din două sau mai multe elemente chimice. Care componentele metalice sunt predominante în aliaj. Această substanță are propria structură. În aliaje disting următoarele componente:

• fundație, constând din unul sau mai multe metale;

• adaosuri mici de modificare și elemente de aliere;

• impurități recuperat după ștergere (proces, naturale, aleatoare).

Faptul că aliajele de metal sunt principalul material structural. În tehnologie, există mai mult de 5.000.

tipuri de aliaje

În ciuda acestui varietate de aliaje, cei mai mulți oameni joaca valoare pentru cei care sunt pe bază de fier și aluminiu. Ei sunt cei care sunt cel mai adesea găsite în viața de zi cu zi. Tipuri de aliaje sunt diferite. Mai mult decât atât, acestea sunt împărțite în funcție de mai multe criterii. Deoarece există diferite metode pentru producerea aliajelor. Conform acestui criteriu, acestea sunt împărțite în:

• aliaj, care se obțin prin cristalizarea componentelor amestecate în topitură.

• Pulbere, utilizând comprimarea amestecului de pulberi și sinterizare ulterioară la temperatură ridicată. Și de multe ori componente ale unor astfel de aliaje nu sunt numai elemente chimice simple, dar compușii lor diferite, cum ar fi carburile de titan sau tungsten aliaje din solid. Adăugarea acestora în cantități diferite de schimbare a proprietăților metalice materialelor.

Metode pentru prepararea aliajelor sub forma unui articol finit sau piesa de prelucrat este separat în:

• turnare (silumin, fonta);

• deformabil (oțel);

• pulbere (tungsten titan).

tipuri de aliaje

Metodele de producere a metalelor sunt diferite, și astfel fabricate datorită ei materiale au proprietăți diferite. În aliaje în stare solidă sunt:

• omogenă (uniform), care constă din cristale de același tip. Ele sunt adesea denumite o singură fază.

• Eterogene (heterogen), denumite în mai multe faze. Atunci când sunt primite în baza aliajului este luat ca o soluție solidă (faza de matrice). Compozitie substanțe eterogene ale acestui tip depinde de compoziția elementelor sale chimice. Aceste aliaje pot include următoarele componente: soluțiile solide interstițiale și substitutionali, compuși chimici (carburi, compuși intermetalici, nitruri), cristalitelor substanțe simple.

proprietăți din aliaj

Indiferent de ce se folosesc metode de producere a metalelor și aliajelor, proprietățile lor sunt complet determinate de structura cristalină a fazelor și microstructura acestor materiale. Fiecare dintre ele sunt diferite. Proprietățile macroscopice ale aliajelor depind de microstructura lor. Ele sunt, în orice caz disting prin caracteristicile lor de fază dependente numai pe structura cristalină a materialului. omogenitate macroscopică a aliajelor eterogene (multifazice) obținute prin distribuirea uniformă a fazelor în matricea metalică.

Cele mai importante proprietăți ale aliajului este considerat sudabilitate. În caz contrar, ele sunt metale identice. Astfel, aliajele au o conductivitate termică și electrică, ductilitate și reflectivitate (luciu).

aliaje de soiuri

Diferite metode pentru producerea aliajelor au permis o persoană să conceapă un număr mare de materiale metalice având proprietăți și caracteristici diferite. Conform scopului în care sunt împărțite în următoarele grupe:

• structurale (otel, duraluminiu, fier). Acest grup include, aliaje cu proprietăți speciale. Deci, acestea diferă proprietăți intrinsece sau anti-frecare. Acestea includ alamă și bronz.

• Pentru a umple rulmenți (Babbitt).

• Pentru încălzire electrică și echipamentul de măsurare (nicrom, manganin).

• Pentru producerea de instrumente de tăiere (câștig).

În producția de oameni folosesc alte tipuri de materiale metalice, cum ar fi de topire scăzut, rezistente la căldură, rezistente la coroziune și aliaje amorfe. De asemenea, sunt larg magneți și Thermoelectrics (seleniură teluridy și bismut, plumb, antimoniu și altele) folosite.

feroaliaj

Aproape toate de fier smelted din lume este îndreptată spre producerea de simple și oțeluri aliate. Este, de asemenea, utilizat în producția de fontă. aliaje de fier câștigat popularitatea datorită faptului că posedă proprietăți benefice pentru om. Acestea au fost obținute prin adăugarea la elementul chimic simplu al diferitelor componente. Astfel, în ciuda faptului că diferite aliaje de fier fabricate pe baza unei singure substanțe, oțeluri și fonte au proprietăți diferite. Datorită acestui fapt ele sunt diferite sfere de aplicare. Cele mai multe oțeluri mai greu decât fierul. Diferite metode de preparare a acestor metale permit obținerea de grade diferite (grad) a acestor aliaje de fier.

proprietăți îmbunătățite ale aliajelor

Prin metale de aliere și alte elemente pot obține materiale cu caracteristici îmbunătățite. De exemplu, rezistența la curgere de aluminiu pur este de 35 MPa. La prepararea aliajului metalic cu cupru (1,6%), Zn (5,6%), magneziu (2,5%), indicele depășește 500 MPa.

Datorită compus diferite rapoarte ale diferitelor substanțe chimice se pot obține materiale metalice cu proprietăți magnetice, termice sau electrice îmbunătățite. Rolul principal în acest proces este structura din aliaj care reprezintă o distribuție a cristalelor sale și tipul de legături între atomii.

Oțel și fier

Aceste aliaje sunt produse de compuși de fier și carbon (2%). În producția de materiale adăugate acestora nichel, crom, vanadiu aliat. Toate tipurile uzuale de oțel este împărțit în:

• conținut scăzut de carbon (0,25% carbon) utilizat pentru fabricarea diferitelor construcții;

• carbon (mai mult de 0,55%) este destinată producerii de instrumente de tăiere.

Diferite mărci de oțeluri aliate sunt utilizate în inginerie mecanică, și alte produse.

un aliaj de fier cu carbon, care este procentul de 2-4% se numește fontă. Compoziția acestui material include siliciu. Dintre diferitele produse din fontă cu proprietăți mecanice bune.

Metale neferoase

În plus față de fier și alte elemente folosite pentru a face o varietate de materiale metalice. Ca rezultat al compușilor lor sunt aliaje neferoase. În viață, oamenii au gasit cele mai mari materiale de aplicare pe baza:

• cupru, alama numit. Ele conțin 5-45% zinc. În cazul în care conținutul este de 5-20%, alamă numit roșu, iar în cazul în care 20-36% - galben. Există aliaje de cupru cu siliciu, staniu, beriliu, aluminiu. Acestea sunt numite bronzurile. Există mai multe tipuri de aceste aliaje.

• Plumb reprezentând o lipire convențională (tretnik). In acest aliaj, la 1 parte din piese de tablă pripadaet chimice 2. În producția de rulmenți babite utilizat care este un aliaj de plumb, staniu, arsen și antimoniu.

• aluminiu, titan, magneziu și beriliu, care sunt aliaje neferoase ușoare, cu rezistență ridicată și proprietăți mecanice excelente.

Metodele de preparare

Principalele metode de obținere a metalelor și aliajelor:

• turnătorie la care solidificarea unui amestec omogen de diferite componente topite. Pentru aliajele folosind metode pirometalurgice de obținere a metalelor electrometalurgice. Prima variantă este utilizată pentru a încălzi energia termică brută rezultată în timpul procesului de ardere. Se obține prin oțel de pirometalurgie în cuptoare vetre deschise și fier în furnale. Când materia primă proces electrometalurgic este încălzit în cuptoarele cu arc sau inducție electrice. În acest caz, materialul rasslavlyaetsya prime foarte repede.

• Pulbere, în care pulberile componentelor sale utilizate pentru producerea unui aliaj. Datorită presându-le pentru a da o anumită formă, și apoi sinterizate în cuptoare speciale.