11клас, презентація до уроку "Метали. Способи добУвання металів"

Способидобування металів

Металургіянаука про промислові способи добування металів з природної сировини Пірометалургія Гідрометалургія Електрометалургія

Пірометалургія. Охоплює способи добування металів з руд за допомогою реакції відновлення, які проводять при високій температуріВідновники, що застосовують:вугілля. Карбон (ІІ) оксидактивні металиводень

Відновлення оксидних руд. Відновлення вугіллям (коксом) здійснюють для міді, заліза, цинку, свинцю, олова ( вони не утворюють стійких карбідів)Cu2 O + C = 2 Cu + CO↑Fe2 O3 + 4 CO = 3 Fe + 4 CO2 ↑При відновленні металів воднем (воднетермія) отримують метали високої чистоти: Мо. O3 + Н2 →V2 O5 + H2 →

Металотермія Як відновники можна застосовувати активні метали: алюміній ,магній,, кальцій, а також кремній. Cr2 O3 + Al →Ti. O2 + Mg →Металотермією найчастіше добувають хром, титан, вольфрам, молибден, марганець

Випалювання сульфідних руд. Zn. S + O2 →Zn. O + C →Сульфідні руди спочатку випалюють, а потім отримані оксиди відновлюють відповідними Відновниками:

Гідрометалургія. Охоплює способи добування металів з розчинів їх солей: Cu. SO4 + Zn →Цим способом добувають 25% всієї міді, срібла, золота, цинк, уран тощо

Електрометалургія. Охоплює способи добування металів за допомогою електролізу Цим способом добувають переважно легкі метали – алюміній, натрій, інші лужні та лужноземельні метали – з їх розплавлених гідроксидів і галогенідів

Чавун - сплав заліза, в якому масова частка Карбону становить від 2 до 4.8%, а сума масових часток Сульфуру, Фосфору, Силіцію та інших елементів не перевищує 8%. Домішки зумовлюють твердість чавуну і надають йому крихкості..

Для добування чавуну використовують залізну руду, кокс і флюси: залізна руда: Fe2 O3 , Fe3 O4 , Fe2 O3 * n. H2 O кокс ( вугілля з 96-98% Карбону) флюси ( вапняк, доломіт)- речовини що взаємодіють з домішками в руді й золою, з утворенням легкоплавких сполук і видаляють їх з метала

Чавун одержують із залізної руди в спеціальних вертикальних печах, які називають доменними печами, або домнами. Доменні печі — це складні споруди з вогнетривкого матеріалу із зовнішньою сталевою обшивкою. Висота сучасних доменних печей сягає 30 м, а внутрішній діаметр — до 6 м. Добова продуктивність потужної домни становить 2000 т чавуну і навіть більше. Доменна піч після її пуску працює безперервно 5—6 років, а інколи навіть і до 10 років. Доменний процес

Етапи доменного процесу1. Горіння коксу та утворення карбон(ІІ) оксиду2. Відновлення оксидів Феруму Карбон(ІІ)оксидом і коксом.3. Відновлення домішок в руді за допомогою коксу. Марганець , силіцій і фосфор розчиняються в залізі, та реагують з ним з утворенням силіциду Fe3 Si та фосфіду Fe3 P . Домішки сполук Сульфуру окиснюються киснем до сірчистого газу , а також перетворюються на сульфіди Ca. S Fe. S .

Сталь отримано з чавуну у II ст. до Р. Х. китайськими металургами. Спосіб отримав назву „сто очищувань” і полягав у багаторазовому інтенсивному обдуванні повітрям розплавленого чавуну при його перемішуванні. Це приводило до зменшення частки вуглецю в металі й наближенні його до властивостей сталі. Винахід сталі згадується у трактаті „Хайнаньцзи” (122 р. до Р. Х.). Виробництво сталі

Виробництво сталіСталь виготовляють із чавуну. Суть цього процесу полягає у видаленні з металу більшої частини домішок – простих речовин ( Карбону, Силіцію) і сполук ( карбіду, сульфіду, фосфіду Феруму) , що роблять його крихким і ламким. Вхідні продукти:чавун;залізний брухт;руда;вапняк.

Залежно від способу окиснення вуглецю існують різні способи переробки чавуну на сталь: конверторний, мартенівський електротермічний. В Україні найбільш поширений мартенівський спосіб, за яким одержують понад 80 % світової виробки сталі.

Сталь містить менш ніж 1,7 % вуглецю. На відміну від чавуну сталь ковка. За призначенням розрізняють машинобудівну (конструкційну) та інструментальну сталі. Неіржавна сталь стійка проти корозії.

Сталь й чавун є найважливішими сплавами сучасної техніки. Обсяги виробництва цих залізовуглецевих сплавів перевищують виробництво всіх інших металів разом узятих більш ніж у десять разів.