Презентация по химии Способы получения металлов и сплавов

Способы получения металлов и сплавов. Распространенность металлов в природе Содержание некоторых металлов в земной коре:Алюминий 8,2%Железо 5,0%Кальций 4,1%Натрий 2,3%Магний 2,3%Калий 2,1% В природе металлы могут встречаться Только в свободном (самородном) виде (благородные металлы - золото, платина);В самородном виде и в виде соединений (металлы малой активности – серебро, медь, ртуть, олово);Только в виде соединений (металлы, стоящие в ряду напряжений до олова). Железный метеорит Сульфиды Галенит PbS Киноварь HgSПирит FeS2И др. Хлориды Сильвин KClГалит NaClСильвинит KCl • NaClКарналлит KCl • MgCl2 • 6H2OИ др. Сульфаты, фосфаты, карбонаты Барит BaSO4Апатит Ca5(PO4)3(F,CI) Мрамор CaCO3Магнезит MgCO3Малахит Cu2(OH)2CO3И др. Оксиды Магнетит Fe3O4Гематит Fe2O3Каолин Al2O3 • 2SiO2 • 2H2OИ др. Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.Отрасль промышленности, занимающаяся получением металлов из руд, называется металлургией. Способы получения металлов Важнейший способ получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем.Если, например, смешать красную медную руду (куприт) Cu2O с углем и подвергнуть сильному накаливанию, то уголь, восстанавливая медь, превратится в оксид углерода(II), а медь выделится в расплавленном состоянии:Cu2O + C = 2Cu + COПодобным же образом производится выплавка чугуна из железных руд, получение олова из оловянного камня SnO2 и восстановление других металлов из оксидов. Способы получения металлов При переработке сернистых руд сначала переводят сернистые соединения в кислородные путем обжигания в особых печах, а затем уже восстанавливают полученные оксиды углем. Например:2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 ZnO + C = Zn + CO Способы получения металлов Способы получения металлов Металлургия различает руды чёрных металлов (на основе железа) и цветных (в их состав не входит железо, всего около 70 элементов). Золото, серебро и платина относятся также к драгоценным металлам. Кроме того, в малых количествах они присутствуют в морской воде, растениях, живых организмах (играя при этом важную роль). Металлургия. Металлургия – наука о промышленных способах получения металлов из природного сырья.Металлургия делится на три отрасли: пирометаллургию, гидрометаллургию и электрометаллургию. Металлургия Черная- получение железа и егосплавов (сталь, чугун) Цветная- получение остальных металлови их сплавов Металлургические процессы Соколова О.Е. Пирометаллургия. Пирометаллургия – это получение металлов из природных руд реакциями восстановления при высокой температуре. Получение из оксидов. 1) Восстановление углеродом. ZnO + C Zn + CO2) Восстановление угарным газом. Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2Такими способами получают металлы средней активности и неактивные. Получение из оксидов. 3) Восстановление водородом. WO3 + 3H2 W + 3H2O Таким способом получают редкоземельные металлы. Алюмотермия 4) 3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3 Таким способом получают Mn, Cr, Ti, Mo, W Получение из сульфидов. Получение происходит по схеме: сульфиды оксиды металлы Получение из сульфидов. а) 2ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2 б) ZnO + C Zn + CO Гидрометаллургия. Гидрометаллургия – получение металлов из растворов их солей. Получение происходит по схеме: Руда раствор соли металл Гидрометаллургия. а) CuO + H2SO4(р-р) CuSO4 + H2Oб)CuSO4 + Fe FeSO4 + Cu Таким способом получают Cu, Ag, Au, Zn, Mo, U и другие металлы. Электрометаллургия. Электрометаллургия – получение металлов с помощью электрического тока (электролиз). 2Na+Cl- Na0 + Cl20 Таким способом получают только самые активные металлы. Сплавы- это макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов с характерными металлическими свойствами. Например: металлический блеск, высокие электропроводность и теплопроводность. Иногда компонентами сплава могут быть не только химические элементы, но и химические соединения, обладающие металлическими свойствами. Сплавы - Al Северное золото: Северное золото — медно-алюминиевый сплав золотистого цвета, из которого сделаны монеты. В нём не содержится золота, и его названием очень трудно ввести в заблуждение, так как по цвету и весу «северное золото» совсем не похоже на настоящее. Сплавы-меди(cu) Латунь — это двойной или многокомпонентный сплав на основе меди, где основным легирующим элементом является цинк иногда с добавлением олова, никеля, свинца, марганца, железа и других элементов. Победит — металлокерамический твердый сплав. Твёрдый сплав карбида вольфрама WC и кобальта в соотношении 90% и 10% масс, соответственно. Он по твердости  близок к алмазу, применяется при бурении горных пород.Разработан в 1929 году в СССР где в основном использовался для режущих инструментов. Сейчас сплав применяется для оснащения волочильного инструмента, в качестве резцов и т.д. При создании используются методы порошковой металлургии.Металлокерамические сплавы обладают особенно высокой твердостью. Победит изготовляется в виде пластинок различной формы и размера. Процесс изготовления сводится к следующему: мелкий порошок карбида вольфрама или другого тугоплавкого карбида и мелкий порошок связующего металла кобальта или никеля перемешиваются и затем прессуются в соответствующих формах. Спрессованные пластины спекаются при температуре, близкой к температуре плавления связующего металла, что дает очень плотный и твердый сплав. Пластинки из этого сверхтвердого сплава применяются для изготовления металлорежущего и бурового инструмента. Пластинки напаиваются на державки режущего инструмента медью. Термообработка не требуется.В настоящее время разработаны и другие вольфрамокобальтовые сплавы, однако для них продолжают использовать название «победит». Победит Нихром Нихром — общее название группы сплавов, состоящих, в зависимости от марки сплава, из 55—78 % никеля, 15—23 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия.Первый нихромовый сплав разработан в США в 1905 году А. Маршем.Основными достоинствами нихромовых сплавов являются высокая жаростойкость в окислительной атмосфере (до 1250 °C), высокоеэлектрическое сопротивление (1,05—1,4 Ом/ммІ·м). Нихром применяется для изготовления нагревательных элементов электропечей, бытовых приборов. Из нихрома изготавливают детали, работающие при высокой температуре, резисторные элементы, реостаты.Основные применяемые марки сплава — Х20Н80, Х15Н60, ХН70Ю.Физические свойства нихромаудельное электрическое сопротивление — 1ч1,1 Ом·ммІ/м (в зависимости от марки сплава)плотность — 8200—8500 кг/мітемпература плавления — 1100—1400 °Cрабочая температура — 800—1100 °Cудельная теплоемкость — 0,45 кДж/(кг*К) при 25 °Cпредел прочности при растяжении — 0,65—0,70 ГПа  Манганин Манганин — термостабильный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5—13,5 %) и никеля (Ni) (2,5—3,5 %). Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур. Впервые предложен Манганин — основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений — эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура — 300 °C.Существенное преимущество манганина перед константаном заключается втом, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1°С), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха. Спасибо за внимание.