post

Методи за получаване на метали

Три са общите методи за получаване на метали: пирометалургичен метод, електрохимичен метод и биотехнологичен метод.

Изходният материал за получаване на металите са рудите. Рудата е суровина, която е съставена от два основни компонента  – метална част и примеси. Металната част са химичните съединения на металите, които след химична преработка дават чистия метал. Такива вещества най-често са карбонатите, оксидите, хлоридите, сулфидите, сулфатите, комплексните съединения и др. Примесите обикновенно са скален компонент, глина, пясък, различни онечиствания и др.

Окислително-редукционните процеси стоят и зад трите вида методи за получаване на метали. Преди да започне извличането, рудата се обогатява, като част от примесите и инертните материали се отстраняват.

Пирометалургичен метод за получаване на метали

Пирометалургичният метод за получаване на метали е един от най-древните и е познат още от зората на човечеството – преди повече от 5000 години. Той поставят началото на металургията. При него получаването става в следствие на редукцията на металната част на рудата при високи температури.

пирометалургия, получаване на метали

пирометалургични методи за получаване на метали

В ролята на редуктор може да се използва кокс, водород, въглероден оксид, друг по-активен метал и пр. За да се използва въглерод, то той не трябва да реагира с метала. А ако ли това е допустим сценарий, тогава получените карбиди следва да бъдат нетрайни и лесно разложими.

 Пирометалургичните процеси могат да се групират в четири категории:

  1. калциниране
  2. изпичане
  3. стопяване
  4. пречистване (рафиниране)

Калцинирането включва процесите на продължително нагряване на материалите във специални фурни и тяхното термично разлагане. Прримери за калциниране могат да бъдат дадени с железният хидроксид, железният карбонат или пък калциевия карбонат:

CaCO3 → CaO + CO2

Изпичането е термичен процес в присъствие на газ, при който метална съставка на рудата се превърне в друго химично съединение. Например сулфидната руда (оловен сулфид, цинков сулфид и пр.) трябва предварително да се превърне в метален оксид.

Стапянето е термичен процес, който превръща поне една от съставките в стопилка. Пример за този процес е стапянето на калаения диоксид, който впоследствие се подлага на редукция с  въглерод, за да се получи чист калай:

SnO2 + 2C→ Sn + 2CO

При получаването на молибден за редуктор се използва водород:

MoO3 + 3H→ 3HO + Mo

При получаването на хром се използва алуминий за редуктор, за да се избегне получаването на карбид:

CrO3 + 2Al → AlO3 + 2Cr

Рафинирането е термичен процес, при който се отстраняват онечистванията и се получава пречистен метал.

Електрохимичен метод

При електрохимичния метод за получаване на метали се използва явлението електролиза, което по своята същност е окислително-редукционен процес, осъществяван под действието на електричен ток. Процесът протича във воден разтвор  или в стопилка на съответните метални соли, а металът се натрупва върху катода. От солеви разтвори се получава мед, цинк, кадмий, сребро и др. При електролиза на стопилки се получават предимно активните метали – натрий, калий, калций, магнезий и др. Чистотата на получените чрез електролиза метали е близо 99,99%.

Отделно от електрохимичните методи, съществуват и чисто хидрометалургични, при които в следствие на химични реакции в присъствие на вода се извлича металният компонент от рудата.

Биотехнологични методи за получаване на метали

Съвременните биотехнологии използват микроорганизми подобно на древните хора, които за първи път са открили ферментационните процеси. Но модерните технологии предлагат научен подход към тези методи. Чрез тях могат да се произвеждат както алкохол и лекарства, така и да се получават простите вещества на металите.

Микрорганизмите имат способността да се размножават бързо и същевременно с това, някои видове могат да натрупват метали в себе си. При изгарянето на биомасата им  металите остават. Така може да се получават например желязо и злато.

При всички изброени методи за получаване на метали, тяхната чистота варира макар и в малки граници. Свръхчисти метали могат да се получават при дестилацията на пари от кипящия метал във вакуум или инертна среда.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Leave the field below empty!