Общие способы получения металлов

3 Фев

Общие способы получения металлов.

Природные соединения металлов:

хлориды сильвинит КСl ∙ NaCl, каменная соль NaCl;
сульфиды серный колчедан FeS2, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;
карбонаты мел, мрамор, известняк СаСО3, магнезит MgCO3,

доломит CaCO3 ∙ MgCO3;

сульфаты глауберова соль Na2SO4 ∙ 10 H2O, гипс CaSO4 ∙ 2Н2О;
оксиды магнитный железняк Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк Fe2O3 ∙ Н2О.
нитраты чилийская селитра NaNO3;

  

     Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.

        Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд, называется металлургией.

Способы получения металлов из руд.

  1. 1. Электрометаллургический способ — это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза). Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы.

При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:

NaCl (расплав) Na+ + Cl

катод  Na+ +  e → Na0     ¦ 2

анод    2Cl—  — 2e  → Cl20 ¦ 1

суммарное уравнение: 2NaCl (распл.) – (э.ток) 2Na + Cl2

Современный  способ получения алюминия был изобретен в 1886 году. Он заключается в электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном криолите. Расплавленный криолит растворяет Al2O3, как вода растворяет сахар.

Al2O3 (расплав) Al3+ + AlO33–

катод                   Al3+ +3e → Al 0              ¦ 4

анод    4AlO33– –12 e → 2Al2O3 +3O2  ¦ 1

суммарное уравнение: 2Al2O3(распл.) – (э.ток) 4Al + 3O2 .

 

  1. Пирометаллургический способ — это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей: неметаллических: кокс, оксид углерода (II), водород; металлических: алюминий, магний, кальций.
Алюмотермия:

Fe+32O3 +2Al = 2Fe0 + Al2O3

Получают железо, хром.
Восстановление оксидов металлов водородом (водородотермия):

Cu +2O + H2 (t)→   Cu0 + H2O

Получают малоактивные металлы – медь, вольфрам.
Получение чугуна:

В вертикальной печи кокс окисляется до СО, затем происходит постепенное восстановление железа из руды:

3Fe2O3 + CO (t)→   2Fe3O4 + CO2 ,

Fe3O4 + 4CO (t)→ 3FeО + 4CO2

FeO + CO  (t)→ Fe+ CO2

 

Восстановление углём (коксом):

ZnO + C (t)→   Zn + CO

Получают цинк, никель.

 

  1. Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O, затем проводят реакцию замещения:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Таким способом получают серебро, цинк, молибден, золото, ванадий.

Если для восстановления требуется оксид металла, то в процессе переработки сначала получают оксид:

а) из сульфида – обжигом в кислороде: 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

б) из карбоната – разложением: СаСО3 (t)→ СаО + СО2

 

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: