РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ
§ 54. Загальні способи добування металів
Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:
Називати основні способи добування металів із руд;
Формулювати означення металургії;
Характеризувати піро-, гідро – та біометалургію;
Складати рівняння окисно-відновних реакцій і схеми електронного балансу;
висловлювати судження про вплив металургійних процесів на довкілля.
Існування сучасної цивілізації неможливо уявити без металічних матеріалів. У § 54 розглянуто поширення металічних
– Повторіть за § 54 поширеність металічних елементів у природі, форми і назви основних руд металічних елементів.
Металургія – це комплексна галузь промисловості, яка займається виробництвом металів. Оскільки більшість металічних елементів у природі існує у вигляді сполук, то хімізм металургійних процесів полягає у відновленні металів:
Залежно від природи відновника й умов перебігу процесів відновлення розрізняють піро-, гідро-, електро – та біометалургію.
Пірометалургія (від грец. вогонь і металургія) об’єднує хімічні
Як відновники в пірометалургії використовують вугілля (кокс), карбон(ІІ) оксид, водень, активні метали, силіцій.
Найчастіше оксидні руди відновляють коксом або карбон(ІІ) оксидом – це процес карботермії:
Для добування металів пірометалургійним способом із сульфідних руд їх спочатку випалюють:
А потім добутий оксид відновляють коксом:
Тугоплавкі метали – молібден і вольфрам – відновляють воднем:
Якщо відновниками є хімічно активні метали, то цей пірометалургійний спосіб називають металотермією. Залежно від природи металу-відновника розрізняють алюмінотермію, або алюмотермію, – відновлення алюмінієм і магнійтермію – відновлення магнієм. Спосіб металотермії дає змогу відновлювати метали не тільки з оксидів, але й з галогенідів:
Відомий спосіб відновлення силіцієм – силікотермія:
Гідрометалургія полягає у перетворенні природної сполуки металічного елемента в розчинну форму з подальшим відновленням металу із розчину. Про можливість застосування гідрометалургійних процесів для добування металів ще в 1763 р. говорив М. В. Ломоносов. Гідрометалургійними способами добувають благородні (золото, срібло, платину), кольорові (мідь, нікель, цинк, кобальт), рідкісні (цирконій, гафній, тантал) та інші метали:
NiSO4 + Zn = Ni + ZnSO4
– Складіть схеми електронного балансу для наведених рівнянь реакцій.
Серед переваг цього способу – можливість використання сировини з низьким умістом металічного елемента, яку неможливо переробляти традиційними способами; зменшення в багатьох випадках забруднення навколишнього середовища, наприклад, при випалюванні сульфідних руд.
Електрометалургія – це добування металів за допомоги електричного струму (електролізу). Електролізом розплавів добувають найбільш активні метали (від літію до мангану), електролізом водних розчинів – менш активні (цинк, мідь, нікель, хром тощо). Докладніше про електроліз див. § 59.
Біометалургія базується на біохімічних процесах за участю мікроорганізмів. Відомо, що мікроорганізми-літотрофи (з лат. – “ті, що поїдають каміння”) здатні перетворювати нерозчинні сульфіди металічних елементів у розчинні сульфати.
Ще на початку нашої ери римляни добували мідь із “блакитних” струмків, забарвлених мідним купоросом, що витікали з мідних рудників. У ці струмки просто кидали залізний брухт і через певний час мали чисту мідь.
– Напишіть рівняння реакції, складіть електронний баланс.
У такий спосіб добували мідь у різних країнах Європи з XVII ст. Нині за допомоги мікроорганізмів добувають мідь (у США 10 % загального виробництва), уран, реній, срібло, нікель, свинець, деякі рідкісні метали. Учені та інженери працюють над створенням промислових установок для добування інших металів. Переваги біометалургії полягають в її рентабельності (собівартість металу зменшується в 1,5 – 2 рази) і гідрометалургії – в зменшенні екологічного навантаження на довкілля і використанні дуже бідних руд.
Коротко про головне
Металургія – це комплексна галузь промисловості з виробництва металів. Хімізм металургійних процесів полягає у відновленні металічних елементів з їх сполук.
Залежно від природи відновника й умов перебігу процесів розрізняють піро-, гідро-, електро – та біометалургію. Пірометалургія – це відновлення металів з руд за високої температури; розрізняють карбо-, метало – та силікотермію. Гідрометалургія – спосіб перетворення природної сполуки металічного елемента в розчинну форму із подальшим відновленням металу з розчину. Електрометалургія – добування металів за допомоги електричного струму (електроліз). Біометалургія базується на біохімічних процесах за участю мікроорганізмів.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)