Металлы и их рецепты

Понятие о металлургии: общие способы получения металлов

Понятие о металлургии: общие способы получения металлов

Металлургия — это наука о промышленных способах получения металлов. Различают черную и цветную металлургию.

Черная металлургия — это производство железа и его сплавов (сталь, чугун и др.).

Цветная металлургия — производство остальных металлов и их сплавов.

Широкое применение находят сплавы металлов. Наиболее распространенные сплавы железа — чугун и сталь.

Чугун — это сплав железа, в котором содержится 2-4 масс. % углерода, а также кремний, марганец и небольшие количества серы и фосфора.

Сталь — это сплав железа, в котором содержится 0,3-2 масс. % углерода и небольшие примеси других элементов.

Легированные стали — это сплавы железа с хромом, никелем, марганцем, кобальтом, ванадием, титаном и другими металлами. Добавление металлов придает стали дополнительные свойства. Так, добавление хрома придает сплаву прочность, а добавление никеля придает стали пластичность.

Основные стадии металлургических процессов:

1. Нахождение металлов в природе

Большинство металлов встречаются в природе в виде соединений. Наиболее распространенный металл в земной коре — алюминий. Затем железо, кальций, натрий и другие металлы.

2. Получение активных металлов

Активные металлы (щелочные и щелочноземельные) классическими «химическими» методами получить из соединений нельзя. Такие металлы в виде ионов — очень слабые окислители, а в простом виде — очень сильные восстановители, поэтому их очень сложно восстановить из катионов в простые вещества. Чем активнее металл, тем сложнее его получить в чистом виде — ведь он стремится прореагировать с другими веществами.

Получить такие металлы можно, как правило, электролизом расплавов солей, либо вытеснением из солей другими металлами в жестких условиях.

Натрий в промышленности получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:

2NaCl = 2Na + Cl₂

Калий получают пропусканием паров натрия через расплав хлорида калия при 800°С:

KCl + Na = K↑ + NaCl

Литий можно получить электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl₂ (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl₂

Цезий можно получить нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:

Са + 2CsCl = 2Cs + CaCl₂

Магний получают электролизом расплавленного карналлита или хлорида магния с добавками хлорида натрия при 720–750°С:

Кальций получают электролизом расплавленного хлорида кальция с добавками фторида кальция:

Барий получают из оксида восстановлением алюминием в вакууме при 1200 °C:

4BaO+ 2Al = 3Ba + Ba(AlO₂)₂

Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия Al₂O₃ в криолите Na₃AlF₆:

3. Получение малоактивных и неактивных металлов

Металлы малоактивные и неактивные восстанавливают из оксидов углем, оксидом углерода (II) СО или более активным металлом. Сульфиды металлов сначала обжигают.

3.1. Обжиг сульфидов

При обжиге сульфидов металлов образуются оксиды:

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

Металлы получают дальнейшим восстановлением оксидов.

3.2. Восстановление металлов углем

Чистые металлы можно получить восстановлением из оксидов углем. При этом до металлов восстанавливаются только оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.

2Fe₂O₃ + 6C → 2Fe + 6CO

ZnO + C → Zn + CO

Оксиды металлов, расположенных в ряду электрохимической активности до алюминия, реагируют с углем с образованием карбидов металлов:

CaO + 3C → CaC₂ + CO

3.3. Восстановление металлов угарным газом

Оксид углерода (II) реагирует с оксидами металлов, расположенных в ряду электрохимической активности после алюминия.

3.4. Восстановление металлов более активными металлами

Более активные металлы вытесняют из оксидов менее активные. Активность металлов можно примерно оценить по электрохимическому ряду металлов:

Восстановление металлов из оксидов другими металлами — распространенный способ получения металлов. Часто для восстановления металлов применяют алюминий и магний. А вот щелочные металлы для этого не очень подходят – они слишком химически активны, что создает сложности при работе с ними.

Алюмотермия – это восстановление металлов из оксидов алюминием.

Например : алюминий восстанавливает оксид меди (II) из оксида:

3CuO + 2Al = Al₂O₃ + 3Cu

Магниетермия – это восстановление металлов из оксидов магнием.

CuO + Mg = Cu + MgO

Железо можно вытеснить из оксида с помощью алюминия:

При алюмотермии образуется очень чистый, свободный от примесей углерода металл.

Активные металлы вытесняют менее активные из растворов их солей.

2AgNO₃ + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Медь покроется белыми кристаллами серебра.

При добавлении железа (Fe) в раствор соли меди (CuSO₄) на железном гвозде появился розовый налет металлической меди:

CuSO₄ + Fe = FeSO₄ + Cu

При добавлении цинка в раствор нитрата свинца (II) на цинке образуется слой металлического свинца:

3.5. Восстановление металлов из оксидов водородом

Водород восстанавливает из оксидов только металлы, расположенные в ряду активности правее алюминия. Как правило, взаимодействие оксидов металлов с водородом протекает в жестких условиях – под давлением или при нагревании.

CuO + H₂ = Cu + H₂O

4. Производство чугуна

Чугун получают из железной руды в доменных печах.

Печь последовательно загружают сверху шихтой, флюсами, коксом, затем снова рудой, коксом и т.д.

1- загрузочное устройство, 2 — колошник, 3 — шахта, 4 — распар, 5 — горн, 6 — регенератор

Доменная печь имеет форму двух усеченных конусов, соединенных основаниями. Верхняя часть доменной печи — колошник, средняя — шахта, а нижняя часть — распар.

В нижней части печи находится горн. Внизу горна скапливается чугун и шлак и отверстия, через которые чугун и шлак покидают горн: чугун через нижнее, а шлак через верхнее.

Наверху печи расположено автоматическое загрузочное устройство. Оно состоит из двух воронок, соединенных друг с другом. Руда и кокс сначала поступают в верхнюю воронку, а затем в нижнюю.

Из нижней воронки руда и кокс поступают в печь. во время загрузки руды и кокса печь остается закрытой, поэтому газы не попадают в атмосферу, а попадают в регенераторы. В регенераторах печной газ сгорает.

Шихта — это железная руда, смешанная с флюсами.

Снизу в печь вдувают нагретый воздух, обогащенный кислородом, кокс сгорает:

Образующийся углекислый газ поднимается вверх и окисляет кокс до оксида углерода (II):

CO₂ + С = 2CO

Оксид углерода (II) (угарный газ) — это основной восстановитель железа из оксидов в данных процессах. Последовательность восстановления железа из оксида железа (III):

Последовательность восстановления оксида железа (III):

FeO + CO → Fe + CO₂

Суммарное уравнение протекающих процессов:

При этом протекает также частичное восстановление примесей оксидов других элементов (кремния, марганца и др.). Эти вещества растворяются в жидком железе.

Чтобы удалить из железной руды тугоплавкие примеси (оксид кремния (IV) и др.). Для их удаления используют флюсы и плавни (как правило, известняк CaCO₃ или доломит CaCO₃·MgCO₃). Флюсы разлагаются при нагревании:

и образуют с тугоплавкими примесями легкоплавкие вещества (шлаки), которые легко можно удалить из реакционной смеси:

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Какие бывают виды металлов и сплавов?

Металлы окружают нас повсюду: их них сделаны автомобили, каркасы домов, бытовая техника, смартфоны и многие другие изобретения человечества. Но много ли мы о них знаем? Первое, что нужно знать о металлах — это то, что они делятся на черные и цветные. Из этих разновидностей металлы разделяются еще на несколько больших групп, в зависимости от их свойств. Давайте сразу же перейдем к конкретике. В этом материале мы вкратце разберемся, по каким признакам металлы разделяются по разным группам и в каких отраслях они применяются

На сегодняшний день науке известно более 90 видов металлов и все они используются в самых разных сферах

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды. Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов. Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

Черные металлы

Три главные особенности черных металлов: большая плотность, высокая температура плавления и темная окраска. Так как с черными металлами в чистом виде тяжело работать, в них добавляют легирующие компоненты — примеси для изменения физических и химических свойств основного материала.

Чтобы придать черным металлам форму, их сначала нагревают до высоких температур, а потом прессуют

Черные металлы делятся на 5 подгрупп:

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они применяются как добавки к железу — чаще всего, из сплавов получают прочную сталь, которая используется в изготовлении различных деталей для крупной техники, ножей и других изделий.

Из стали изготавливаются прочные и красивые ножи причем не только кухонные

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства. Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении. Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они окрашены природой в серый цвет и при комнатной температуре всегда остаются в твердом состоянии. В чистом виде они практически нигде не применяются, за исключением атомных реакторов.

Щелочноземельный элемент бериллий используют для изготовления рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу

Цветные металлы

Цветные металлы стоят дороже черных, потому что более востребованы в мире. Они нужны при изготовлении автомобилей, строительстве домов и в области высоких технологий — именно они являются основными материалами при изготовлении смартфонов и другой электроники. В сфере строительства они нужны для изготовления всевозможных арматур, балок, уголков и так далее.

Железо и его сплавы относятся к черным металлам, а все остальное — это цветные металлы

Цветные металлы принято разделять на три группы:

Тяжелые металлы

Самыми яркими представителями этой категории цветных металлов считаются медь, латунь и бронза. Наибольшим спросом среди них пользуется медь, потому что она — отличный проводник электрического тока и широко применяется в электронике. Из латуни изготавливают различные проволоки, подшипники и другие металлические элементы. Из бронзы нередко делают памятники, потому что она не боится дождя, снега и механических повреждений.

Легкие металлы

Самые популярные легкие металлы, это алюминий, магний и титан. Их довольно легко расплавить, а также они легче черных металлов. Благодаря устойчивости к коррозии, высокой пластичности и небольшой массе, алюминий активно используется в строительстве самолетов и автомобилей. Магний широко применяется в изготовлении корпусов для различной техники, начиная с фотоаппаратов и заканчивая двигателями. Титан отличается высокой прочностью и небольшой массой, поэтому применяется при изготовлении космических ракет.

В воздухе алюминий мгновенно покрывается пленкой, которая защищает ее от возникновения ржавчины

Благородные металлы

К благородным металлам относятся золото, серебро и платина. Из-за сложности добычи и своей красоты, они считаются самыми дорогими разновидностями металлов. Их стоимость постоянно меняется и их можно купить в банках, тем самым вложив в них свои деньги. Также благородные металлы широко используются в ювелирном деле. Из них изготавливаются кольца, браслеты и прочие украшения.

Про алюминий можно почитать в материале про самые ценные металлы в мире

Виды сплавов

Сплавами называют материалы, которые состоят из двух и более металлических компонентов. Как правило, сплавы состоят из основы, в которую входят несколько металлов, и так называемых легирующих элементов — они необходимы, чтобы придать сплаву мягкость, эластичность и другие свойства. Чаще всего в промышленности применяются смеси с использованием железа и алюминия, но вообще существует более 5 тысяч разновидностей сплавов.

В большинстве своем металлы, с которыми мы взаимодействуем — это сплавы

Сплавы делятся на два вида: литые и порошковые. Литые сплавы получаются путем смешивания расплавленных компонентов. А порошковый метод получения сплавов подразумевает прессование порошков нескольких металлов и их последующее спекания при высоких температурах.

Из металлических сплавов сегодня изготавливается практически все, вплоть до скамеек

По назначению сплавы делятся на конструкционные, инструментальные и специальные. Конструкционные сплавы предназначены для изготовления деталей автомобилей. Из инструментальных сплавов, как можно понять из названия, изготавливают инструменты — например, различные молотки и ножи. А специальные сплавы используются для изготовления деталей специального назначения — например, для предотвращения трения.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

Как видно, металлов очень много и они сильно друг от друга отличаются. На тему металлов также рекомендую почитать материал, в котором я рассказал о самых интересных разновидностях этого материала. Вот знаете ли вы, как называется самый редкий металл на нашей планете и как его добывают?

Источник

Лечение металлами

небесных тел, оказывая кристаллизующее
различными элементами. Из занятий
отожествления металлов с костями
согласно Манефону, рассматривали железо
Гора. Свинец должен быть скелетом
Меркурия, золото — Солнца, серебро —
уран оказался бы металлом Урана, а

Элифас Леви говорит о таких регламентациях:
держать в руках золотой Жезл,

носить три нитки: жемчуга, хрусталя и

стальной жезл и кольцо «з того же
магнитным, а коль-Чо с аметистом;
носить ожерелье из жемчуга или
агатом;
иметь резиновый жезл и кольцо с

полированный медный жезл, бирюзовое

иметь жезл из оникса, кольцо из этого

к шаманскому одеянию, составляют
Они считаются вспомогательными духами
или железа, колокольчики, полоски кожи
д. Каждый из этих предметов имеет
душу, которая переносится на шамана.
символ сближения, совершенства и
кольцо из драгоценного металла не имеет
означало, что тот, кто его носит, будет
достигнет своих целей. Кольцо мужчины
— из золота.
XVI в. Парацельс писал: «Многим кажется
которые являются мертвыми, могут
людей. И все же никто не доказал, что
мертвые, на самом деле мертвы: ведь
являются высшими охранителями
гораздо более высоком месте, нежели

металлы в лечении, но не одобряли
употребления.
травы. Подобно металлам, каждая трава и
определенной планете. Диагностировав по
лечение травами.
минералами, принимаемыми внутрь) широко
настоящее время утратила свое значение:
человека богатый арсенал синтетических
включающих многообразные микроэлементы
селен), необходимые для нормализации

дождю, и девицы при первой весенней
водою с серебра и золота и утирались

грамота 1648 г.: «И в гром-ное
чают себе от этого здравия, и с серебра

металлов, соответствующих планетным
целительной силой. По мнению
Солнцу, серебро — Луне, ртуть —
Марсу, олово — Юпитеру, свинец —

воздействие на медицину. Парацельс
в которой протекают сложные химические
минералы безжизненны, — отмечал он, —
жизнь человеческую поддерживают».
болезням, Парацельс ввел Метод лечения
просуществовал до нашего времени.
из астрологического противостояния
(в европейских языках Меркурий —

с железом (оружие) и кровью. Алхимики,
включающем в себя атомы железа, знали о
предложенных ими рецептов применяется
стальным ножом, оно окрашивается в
железистая соль яблочной кислоты,
средством для нормализации состава
инфекционной болезни. Такие яблоки
железодефицитной анемией.
железо, которое можно вводить в
железных (не стальных), чисто вымытых
положить на сутки; затем гвозди
нужно съедать до трех яблок. Если яблок
положить в стакан с водой на сутки и
день по одной столовой ложке,
этого обязательно хорошо прополоскать,

народе используется такое симпатическое
маленький железный ключик между
остановится. Если кровотечение
день, то ключик носить на себе по 10 —
больше не идет. Если же снимешь и кровь
надеть и носить до тех пор, пока она
ключа».
руку палочку сургуча, и судорога через
также помогает, если взять в руку кусок

уксусной эссенцией (100 мл) всыпать
(1,5 шт.) и настаивать 2 недели или до
в уксусной эссенции. Иногда бывает
(все зависит от крепости эссенции).
Нужно не растирать, а слегка смазывать,
процедуру обычно не приходится, так как
Это при употреблении крепкого настоя.
смазывания 2 — 3 раза.
раньше употребляли красное вино,
малокровии; наскобленную железную руду
при желудочных болезнях.
прижигали нервы больных зубов.
животных лечили прижиганием раны
также загноивш и вся раны.
держали в квасной гуще в течение десяти
кипятили и купали в ней золотушных

считалось в народе и серебро.
делают невесомую серебряную фольгу, из
Многие индусы прямо на улице с
серебряную паутину — прекрасное
выпекают цыплят, убивая заодно
вибрион.
носили в ушах больные золотухой.
нашим предкам, которые «едали на

долгое время, о чем известно
вероисповеданий.
серебра) врачуют многие кожные заболевания.
Китае, помогают от головной боли,
алкоголя.
безвредное средство, нежели медь —

синдром, но там, где самой природой ей
соперников. Радикулиты, люмбаго,
исцеляют, проникая в кожу.
писал, что прикладывание меди на ушиб
отечность, а медные пластинки помогают
собственно меди, здесь действуют еще

лечения глухоты И при воспалении миндалин.
лечат медью расстройство слуха.
при переломах. Для этого стружки от
хлебом.
принимали внутрь с хлебом для
костей; кроме того, наскобленную ножом

изучению действия металлов на организм
меди, золота, цинка, свинца с кожей
При контакте серебра и олова ток идет в
металлу.
что при лечении кожных болезней,
Организм в больном месте притягивает
он отторгает металл.
тщательно устанавливают диагноз, причем
поводу вторичного заболевания
должен найти первичное заболевание

дня для проверки. Если сцепления с
насильственно.
важно выявление первичного очага, если
прикладывание меди на вторичный очаг
основного заболевания. При
обнаружить первичный очаг.
результате ушиба нужно повторять время
дисков, так как центральная нервная
в данном месте.
снижает температуру, снимает боль,
сильным бактерицидным средством,
обмен, улучшает сон, успокаивает
активизирует действие инсулина в крови.
доброкачественные опухоли (уплотнение
и др.), излечивает туберкулез, все
(хронический отит, хронический бронхит,
пузыря, воспаление почек и легких,
и др.).
различного происхождения, улучшает

проекцию больного органа на коже.
надевать тонкие варежки, положив в них
или по куску настоящей меди, или сжатой
день боли успокаиваются.
легких наложить монеты на ночь, к утру

в почках имеются ок-салатные камни.
подключичную ямку и проверяют, есть ли

круглосуточно (закрыв пластырем) 10

тромбофлебит. Для его предупреждения в
монету.
вен. Монета должна как бы приклеиться к
пока она не станет скатываться под

монеты нужно прикладывать к низу живота.
этом монету нужно класть ребром
а вторую монету зажать выше ягодичными
соприкасались друг с другом.
копеечные монеты на глаза на ночь.
2-копеечную монету нужно прикрепить к
со стороны лица. При лечении монеты
кожей.
прикладывают сзади на шею.
инсулина, при лечении диабета можно

можно приложить медную монету выпуска
Участвующий в построении соединительной

может временно Усилиться, но потом все

мин. после приложения на лоб, виски,
от того, где болит.
состояние, а при инфаркте медные монеты
(ямку). При ишемической болезни сердца
воротниковую область в течение 4 дней.
использован при лечении людей любого
женщин, маленьких детей, стариков.
дней, затем делается перерыв до двух
металл.
использовать другой металл. В среднем
3-5 суток. Накладывать монеты или
кожного покрова, где ощущается
данном заболевании.
нежелательно, применять медь, так как
затрудняет диагностирование.
болезни положительного типа
отрицательного типа (хронические и
Золото и серебро могут лечить болезни
положительного.
выпущенные до 1961 г., медные пластины
соотношении 1:10. Медь применяется
MB, но листовая, а не пруток. Размер
чтобы металл плотно прилегал к коже.
его периодически обжигают или смачивают

суставные и мышечные боли в руках,
собственной мерке из листовой меди
дают и ножные браслеты. Особенно
электролитическая медь, но годится и
тем лучше. Обернутая одним-двумя
поясницы, она избавит от страданий,
и радикулит.
для приготовления которой следует
свечного сала и оставить на трое суток.
зеленая мазь. Ее накладывают на мозоли

держали на пасеках кусок меди, отбитый
говорили знахари, если кусок этот будет
во время звона к заутрене. Эта легенда
предлагаемым рецептом. Она говорят лишь
свойства меди, да к тому же освященной.
встречаем упоминания о металлах:

или молоком и приговаривают: «Аиска
медь поставь у рабы Ъожьей (имя)».

болит, не щипит, не пухнет, не брюхнет,
болело, кости не ломило, жилы не

Источник