Способы производства металлов (Ме)

Большинство металлов находится в природе в виде соединений с другими элементами. Минералы и горные породы, содержащие соединения металлов и пригодные для получения металлов промышленным путем, называются рудами. Главнейшие руды содержат металлы в виде оксидов, сульфидов и карбонатов.

Важнейший способ получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углём или оксидом углерода (II), т.е. СО.

Для получения металлов, не восстанавливаемых углём и оксидом углерода (II), применяются более сильные, чем углерод, восстановители: водород, магний, алюминий, кремний. Восстановление металла из его оксида с помощью другого металла называется металлотермúей.

Изучение процессов получения металлов из руд и промышленная реализация этих процессов являются задачей металлургии.

Металлургия – область науки и техники и отрасль тяжелой промышленности, объединяющая процессы получения металлов из руд (и других материалов) и придания металлам определенной формы.

По типу получаемых металлов металлургия делится на черную и цветную.

По характеру процессов, лежащих в основе производства Ме, различают пирометаллургию, гидрометаллургию и порошковую металлургию.

Пирометаллургия – совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах (обжиг, плавка, конвертирование, рафинирование и др.); является основой производства чугуна, сталей и ряда других Ме.

Гидрометаллургия – извлечение Ме из руд, концентратов и отходов при помощи водных растворов химических реагентов (путем выщелачивания) с последующим выделением Ме из растворов (например, цементацией или электролизом). Цементация – один их технологических процессов цветной металлургии. Это процесс извлечения Ме из растворов химическим восстановлением более электроотрицательными Ме. Применяется главным образом для извлечения Cu, Ag, Au (например, осаждением Au из цианистых растворов).

Порошковая металлургия – производство металлических порошков и спеченных изделий из них и из смесей металлических и неметаллических порошков. Основные стадии технологического процесса:

o производство порошков и составление шихт;

o формование брикетов;

o спекание;

o обработка спеченных заготовок с превращением в изделия.

1.3.1.1. Материалы и изделия, получаемые методами
порошковой металлургии

А. Тугоплавкие металлы: W, Mo, Ta, Nb и др.

Б. Карбиды тугоплавких металлов (карбидные твердые сплавы): WC, WС+TiC, WC+TaC и др.

В. Пористые материалы (для производства пористых подшипников, металлических фильтров и т.д.).

Г. Фрикционные материалы.

Д. Электрические контакты. Наиболее известный пример – медно-графитовые (или бронзово-графитовые) скользящие контакты для электрических машин (электрощетки).

Е. Магнитные материалы: постоянные магниты (Al-Fe-Ni-Co: “алнико”; Al-Si-Fe: “алсифер”), магнитомягкие материалы, магнитодиэлектрики.

Ж. Металлы, упрочненные дисперсными твердыми включениями. Пример: производство САП (спеченного алюминиевого порошка).

З. Плотные конструкционные металлические детали. Мелкие детали сложной формы (шестерни, эксцентрики, сепараторы подшипников, скобы и т.п.).

И. Керметы – спеченные композиции из Ме с тугоплавкими неметаллами с преобладанием доли последних. Жаропрочные и огнеупорные материалы. По составу различают:

· оксидные керметы (оксиды Al, Be, Mg, Zr, Th и др.);

· карбидные керметы (карбиды W, Ti, Ta, Nb, Cr и др.);

· боридные керметы (бориды Zr, Ti и др.).