Цветные металлы

Первоначально руда очищалась от серы, что осуществлялось с помощью метода «обмена»: на некоторое время серу должен быть заместить другой элемент. В большинстве случаев роль замещающего элемента выполнял кислород. Осуществляется данная процедура в процессе обжига руды: воздействие на металлы высокой температурой приводит к тому, что они «дают согласие» отдать серу, а на ее место пустить кислород.

Так металлурги получают новое соединение - оксид: соединение металла с кислородом. В некоторых ситуациях в качестве замещающего серу элемента может использоваться хлор. В этом случае концентрат подвергается не обжиганию, а хлорированию. После этого у металла нужно забрать обратно замещающий элемент - кислород либо хлор. Получить более подробное представление о процессе восстановления металла вы можете, прочитав статью доменная печь. В условиях повышенных температур в расплав добавляют углерод, водород либо кремний. Это приводит к освобождению металла от кислорода, после чего происходит его соединение с данными элементами. Подобным образом и для хлора осуществляется подбор совместимых с ним элементов: так, для того, чтобы хлор покинул титан либо цирконий, в них вводят магний.

Проследить, насколько сложным является процесс получения цветных металлов, можно на примере меди. Вначале она подвергается плавлению в печах, имеющих немало схожих черт с мартеновскими. Однако конечным продуктом, получаемым в печах, выступает не чистая медь, а штейн - сплав меди с железом, серой, серебром, золотом, цинком и рядом иных элементов. Весь этот лом металлов является весьма ценным. Доля данных примесей в составе штейна составляет 70-80%. После этого штейн заливается в конвертор, где он подвергается продуванию воздухом. Данными действиями удается добиться выжигания остатков серы и удаления железа. Для проведения данного процесса требуется несколько часов, другое дело - переработка чугуна, проводимая в конверторе, которая занимает лишь пару минут.


В конечном итоге вместо штейна получается черновая медь, в составе которой примеси занимают лишь 1-2%. Однако это все равно довольно много.
Следующим этапом является проведение огневого рафинирования, что позволяет удалить из состава меди примеси. Благодаря данной процедуре происходит выжигание последних остатков серы и ряда иных элементов. Зато часть меди подвергается повторному окислению. Выделить из меди кислород можно путем погружения в ванну с расплавом деревянных жердей, которые будто начинают «дразнить» медь. Затем печь заполняют древесным углем, удаляющим из меди последние остатки кислорода. Теперь доля примесей в меди составляет лишь пару десятых процента, в числе которых присутствуют золото и серебро. металлолом же не заслуживает внимания, чтобы проводить его очистку от примесей.

На этом можно было бы и остановиться. Однако для электротехники годится лишь очень чистая медь. Добиться этого помогает электролиз. Вначале берется пластина очищаемой меди, именуемая анодом, которую помещают в электролитическую ванну, содержащую раствор серной кислоты и медного купороса. Роль катода выполняет лист чистой меди. В результате прохождения электрического тока на катоде остается лишь медь. Золото, платина и серебро оседают на дне ванны, остальные примеси продолжают находиться в растворе. Метод электролиза применяют для получения и множества иных цветных металлов, прежде всего, алюминия.

Процесс получения алюминия также является сложной процедурой. Стоит сказать, что этим не занимаются с целью сдать цветной металл в Москве. Плавление его рудного концентрата - глинозема (оксида алюминия) происходит при температуре 2050° С, что вдвое превышает температуру, при которой плавится медь. Да к тому же углерод не может забрать у него кислород.