К рудам цветных металлов относятся

Основным отличием руд цветных металлов от железных руд является бедность их содержания металлом и присутствие в руде одновременно нескольких разных металлов. Содержание цветного металла в руде редко превышает 5—10%. Поэтому руды цветных металлов подвергаются обогащению для получения так называемого концентрата, из которого и выплавляется металл. Обогащение производится мокрым и флотационным способами. И в том и в другом случаях руда измельчается на специальных дробилках. После измельчения руды производится процесс ее обогащения, заключающийся в отделении частиц металла от пустой породы.

Получение цветных металлов из руд осуществляется различными способами, причем производится несколько последовательных процессов. Существуют два основных способа — пирометал-лургический и гидрометаллургический. При пирометаллургиче-ском способе металл выплавляется из обогащенной руды в электрических печах. При гидрометаллургическом способе металл получается путем выщелачивания его растворимых соединений и последующим электролизом раствора.

Олово — металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком.’ Обладает высокой пластичностью, благодаря чему очень легко прокатывается в тончайшие листики толщиной до 0,008 мм (станиоль). Олово очень устойчиво в отношении атмосферных воздействий; в отношении кислот неустойчиво. Добывается олово из коренных и рассыпных руд, в которых содержится в виде оловянного камня. Руда предварительно подвергается обогащению цля получения концентрата. Процесс получения олова из концентрата состоит из ряда последовательных операций: обжига, выщелачивания и др., после чего производится восстановительная плавка подготовленного концентрата в специальных печах на черновое олово и затем очищение чернового олова с помощью огневого рафинирования или электролиза.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Готовое олово выпускается металлургическими заводами в виде чушек и прутков. Согласно ГОСТ 860-41, олово подразделяется на четыре марки: 0-1, 0-2, 0-3, 0-4. Олово с наименьшим содержанием примесей (0,Wo) имеет марку 0-1. Олово 0-4 имеет примесей 3,75%. Олово в автомобилестроении применяется главным образом в виде различных сплавов (припои, бронзы, баббиты и т. д.).

Свинец — металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Очень мягкий, хорошо куется; быстро окисляется, покрываясь с поверхности тонкой пленкой окисла. Свинец хорошо сопротивляется действию серной и соляной кислот, щелочей и органических кислот. Окислы свинца ядовиты.

Основными рудами, содержащими свинец, являются свинцовый блеск и церрусит. Получение свинца из руд осуществляется в настоящее время главным образом восстановительной плавкой в особых шахтных печах, называемых ватержакетами. Процесс плавки состоит из следующих последовательных операций: обжига и спекания руды, плавки в ватержакете и рафинирования.

Свинец имеет разнообразное применение в автомобильной промышленности. Он является основным материалом для изготовления аккумуляторных пластин, анодов электролитных ванн при хромировании. Из свинца делаются свинцовые белила, сурик, глет. Кроме того, он входит в состав припоев, свинцовистой бронзы, баббитов. Марки свинца обозначаются буквой С с добавлением после нее цифры. Согласно общесоюзному стандарту на свинец ОСТ/ЦМ 36-40, он разделяется на шесть марок: СВ; С-0; С-1; С-2; С-3; С-4.

Чистый свинец с наличием примесей не более 0,006% имеет марку СВ, свинец С-4 имеет примесей 0,5%.

Цинк — металл серебристо-белого цвета с голубоватым оттенком. При воздействии атмосферного воздуха цинк окисляется, покрываясь с поверхности пленкой окиси, которая предохраняет его от дальнейшей коррозии. Цинк при нормальной температуре хрупкий металл. При нагревании до температуры 100—150° он приобретает пластичность и легко поддается прокатке в тонкие листы и волочению в проволоку. При температуре выше 200° он вновь становится хрупким.

Основной цинковой рудой является цинковая обманка. Руда путем обогащения превращается в концентрат. Получение цинка из концентрата производится пирометаллургическим или гидрометаллургическим способами. При пирометаллургическом способе обогащенную руду подвергают нагреву в особых ретортах до высокой температуры в присутствии каменного угля. Восстановленный цинк из его окиси рафинируется.

Гидрометаллургический способ состоит в том, что концентрат после обжига выщелачивается раствором серной кислоты, после чего производится очистка раствора от примесей. Очищенный раствор подвергается электролизу, в результате чего получается электролитический цинк.

Цинк выпускается заводами в плитках чушках и слитках.-ГОСТ предусматривает шесть марок цинка: ЦВ, Ц-0, Ц-1, Ц-2, Ц-3 и Ц-4. Марка ЦВ означает наиболее чистый цинк с содержанием посторонних примесей не более 0,01%. В автомобилестроении цинк применяется в виде сплавов с медью для изготовления различных деталей.

Сурьма — очень твердый, хрупкий металл серебристо-белого цвета. Благодаря хрупкости сурьма в чистом виде не может быть использована как конструкционный материал и применяется только в виде сплавов с другими металлами. Добывается сурьма из руды, которая носит название сурьмяного блеска. Процесс получения чистой сурьмы заключается в обжиге руды на воздухе, в результате чего получается окись сурьмы, из которой процессом восстановления с помощью угля получают чистую сурьму. Сурьма поступает в продажу в виде чушек разного размера и формы. Общесоюзным стандартом установлено пять марок сурьмы: Су-0, Су-1, Су-2, Су-3, Су-4.

В автомобилестроении сурьма применяется в сплавах (баббита и в аккумуляторных пластинах).

Алюминий — металл серебристо-белого цвета с матовым оттенком, ковкий, пластичный, хорошо прокатывается в тончайшие листы (фольга), хорошо проводит тепло и электрический ток. На воздухе окисляется, покрываясь тонкой, очень прочной и тугоплавкой пленкой окиси, которая плавится при температуре 2000°. Очень неустойчив в отношении действия щелочей, серной и соляной кислот. Органические и азотная кислоты на алюминий не действуют. Алюминий имеет широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своим ценным свойствам.

Главными рудами, в которых содержится алюминий, являются бокситы, алуниты, нефелины. Получение алюминия из руд заключается в том, что путем прокаливания руды из нее получают вначале глинозем (окись алюминия). Расплавленный глинозем подвергают электролизу, в результате чего получается чистый алюминий.

Алюминий выпускается в виде чушек и болванок. Общесоюзным стандартом (ГОСТ 3549-47) установлены следующие марки алюминия: АВ-1 (99,9% Al), АВ-2 (99,85% Al), А-00 (99,75% Al), А-0 (99,65% Al), А-1 (99,5% Al), А-2 (99% А1), А-3 (98% А1).

В автомобильной промышленности из алюминия изготовляют обкладки конденсаторов, заклепки для фрикционных накладок; кроме того, он имеет большое применение в различных сплавах.

Медь — металл розово-красного цвета, обладающий высокой вязкостью и прочностью. Медь легко поддается ковке и прокатке в листы различной толщины в холодном состоянии. Медь обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью. На воздухе медь окисляется, покрываясь пленкой окиси, предохраняющей ее от дальнейшего окисления. Окислы меди ядовиты. Литейные качества меди плохие.

Медные руды имеют много разновидностей, из которых наиболее важное промышленное значение имеют сульфидные руды (медный колчедан и медный блеск). Получение меди из руды производится пирометаллургическим либо гидрометаллургическим способом. Для получения высококачественной меди (электролитической) очищенную черновую медь подвергают электролитическому рафинированию.

Медь имеет большое применение в промышленности как в чистом виде, так и в различных сплавах.

В автомобильной промышленности медь применяется для изготовления электропроводов, деталей приборов электрооборудования, паяльников и т. п.

Никель — металл, серебристо-белого цвета с желтоватьш оттенком, вязкий, хорошо поддается механической обработке и полировке. Никель обладает магнитными свойствами, на воздухе не окисляется, устойчив в отношении действия разбавленных кислот. Добывается он из никелевых руд пирометаллургическим или гидрометаллургическим способом. В зависимости от химического состава никель разделяется, согласно ГОСТ 849-49, на пять марок: Н-0 (99,8% никеля), Н-1 (99,7%), Н-2 (98,9%), Н-3 (98,6%), Н-4 (97,6%).

В автомобильной промышленности никель применяется главным образом в различных сплавах и в качестве присадок в легированных сталях. Из сплавов никеля изготовляются: электроды свечей, биметаллические пластинки в приборах электрооборудования, провода сопротивления и др.

Хром — очень твердый металл, блестящего белого цвета с синеватым оттенком, обладает высокой устойчивостью в отношении действия атмосферного воздуха и воды. Хром содержится в руде (хромистый железняк), из которой путем восстановительного процесса с помощью угля в электрических печах получают феррохром (сплав железа с хромом). Последующими операциями феррохром превращается в окись хрома, из которой восстанавливается чистый хром. В автомобильной промышленности хром имеет большое применение в качестве присадок в легированные стали в различных сплавах, для наращивания поверхностей изношенных деталей. Кроме того, хром применяется для антикоррозийного и декоративного покрытия поверхностей деталей автомобилей и арматуры.

Вольфрам — металл белого цвета со стальным оттенком, очень тяжелый, чрезвычайно тугоплавкий, обладает высокой устойчивостью в отношении действия атмосферного воздуха и различных кислот. В природе вольфрам встречается в руде, называемой вольфрамитом; применяется преимущественно в качестве присадок к легированным сталям и в сплавах.

Серебро представляет собой мягкий, тягучий металл, обладающий высокой теплопроводностью и электропроводностью, устойчив в отношении действия кислот и водорода. В автомобильной промышленности оно применяется для изготовления контактов в приборах электрооборудования, для серебрения рефлекторов фар некоторых автомобилей, для покрытия стекол зеркал.

В природе серебро встречается в виде самородков и в различных рудах. Основными рудами являются серебряный блеск и роговое серебро. Применяется серебро в технике главным образом в качестве компонента сплавов (припои).

Металлы окружают нас всегда и везде. Сегодня это неотъемлемая часть многих вещей, которыми мы пользуемся ежедневно. Достаточно просто окинуть взглядом комнату, в которой вы находитесь, чтобы понять, что это действительно так.

Еще со школьной скамьи мы знаем, что все эти полезные ископаемые материалы делятся на две большие группы – чёрные и цветные металлы. Какие из них к какой группе относятся, нам и предстоит выяснить. Какие цветные металлы существуют на нашей планете?

Что такое черный металл

К категории «черные металлы» относится железо и все его сплавы, которые ныне существуют. В чистом виде железо встречается разве что только в исследовательских лабораториях. Главным образом это стали.

Такой тип металлов образуется путем соединения железа с углеродом и добавления дополнительных элементов, которые придают полученному металлу те или иные свойства, необходимые в конкретном производстве (например, магнитные).

Чугун и сталь

Как правило, в производстве черные металлы проходят несколько стандартных фаз: добыча руды и её обработка в доменной печи. После этого получается чугун, из которого впоследствии получают любые виды стали и железных сплавов. Последние чаще используются в тяжелой промышленности. В отличие от них, цветные металлы —это более мягкое вещество, обладающее несколько другими свойствами, они используются в другой сфере.

В состав чугуна входит 93% железа и около 3-5% углерода, плюс остаточные элементы в незначительном количестве. Этот материал редко используется для производства, поскольку обладает хрупкостью. Его можно встретить при изготовлении некоторых видов труб, вентилей или же клапанов. Но большинство производимого объема чугуна (более 90%) перерабатывается в сталь.

Основные виды стали, которые изготавливаются из железа, это: углеродистая и низкоуглеродистая (закалённая) сталь, нержавеющая, феррито-хромовая, хромовая, мартенситно-хромовая, хром-ванадиевая, легированная, никелевая, вольфрамовая, молибденовая и марганцевая сталь.

Железные руды

В чистом виде данный элемент таблицы Менделеева в земной коре содержится в довольно малых количествах (всего 5,5%). Но его очень много в составе различных железных руд.

Наиболее значительными месторождениями (запас составляет более 30 триллионов тонн) являются пласты железистых кварцитов, возраст которых составляет более двух миллиардов лет. Распространены они главным образом в таких местах, как Южная и Северная Америка, Африка, Индия и запад Австралии.

Что такое цветные металлы

Другая большая группа металлов, в отличие от предыдущей, обладает более мягкими свойствами, они более пластичны, обладают тепло- и электропроводностью, устойчивостью к коррозии и многими другими.

Цветные металлы — это объединенное название всех металлов и их сплавов, за исключением железа. Их еще можно назвать «нежелезные металлы», что будет вполне справедливо.

Цветными металлами являются:

— золото, серебро, платина (драгоценные металлы);

— алюминий, титан, магний, литий, бериллий (легкие);

— медь, олово, свинец, цинк, кобальт, никель (тяжелые);

— ниобий, молибден, цирконий, хром, вольфрам (тугоплавкие);

— индий, галлий, таллий (рассеянные);

— скандий, иттрий и все лантаноиды (редкоземельные);

— радий, технеций, актиний, полоний, торий, франций, уран и трансурановые элементы (радиоактивные).

История цветной металлургии

Цветные металлы сегодня активно используются в машиностроении, химической промышленности, строительстве и многих других областях производства. Благодаря научно-техническому прогрессу сфера применения этого материала постоянно расширяется, а технологии добычи металлов продолжают совершенствоваться.

Со временем использование цветных металлов росло, что стало причиной открытия новых элементов и названий. Все больше металлов начинало использоваться в производстве. В начале 20 столетия применялось около 15 наименований, а уже через 50 лет – в два раз больше. На сегодняшний день используется более 70 различных металлов, что является большинством среди ныне известных.

Рост уровня спроса на тяжелые цветные металлы был обусловлен растущими потребностями военной промышленности (для производства боеприпасов), а вот группа легких использовались в авиаракетно-космической промышленности.

Группа благородных издревле массово используется для изготовления ювелирных изделий и украшений. В 90-х годах 20 столетия 78% золота, 36% платины и 15% серебра использовались именно для этих целей. Если брать другие сферы, где используются благородные цветные металлы, — это электронное производство (золотые контакты в приборах), производство автомобилей (около 43% платины), а серебро использовалось для изготовления кино- и фотоматериалов.

Особенности цветных металлов

Каждый из металлов этой группы обладает свойствами, которые и определяют в большинстве его принадлежность к ней. Это также обусловливает применение цветных металлов во многих областях промышленности.

Так, к примеру, большинству из них присуща высокая теплоёмкость и теплопроводность, что даёт им способность быстро охлаждаться после сварки. Есть и обратная сторона этого: при работе с такими металлами, как магний и медь, необходимо разогревать их непосредственно перед сваркой, а в течение самого процесса нужно применять сильные источники тепла, чтобы они не охлаждались.

Еще одним характерным свойством является снижение механических свойств. Ввиду этого необходимо аккуратно работать с ними, чтобы избежать деформации.

Цветные металлы в процессе нагревания активно вступают в реакцию с газами. Наглядно демонстрируют это свойство титан, молибден и тантал.

Эта группа металлов способны долго находиться в эксплуатации, но их нужно защищать от кислорода, который разрушает металлы. Для этого проводники, к примеру, покрываются защитным лаком. Предварительно металл поддается процедуре грунтования в два слоя.

Медные руды

Такой тип руд является наиболее распространенным в категории «цветных». Этот металл также имеет самую широкую область использования: строительство, промышленная энергетика, авиастроение, медицина, производство эффективных теплообменников и многие другие.

Места залежей меди также разнообразны. Сегодня большое значение придаётся бедным вкрапленным рудам (порфированного типа), которые добываются в жерлах вулканов. Образовался химический элемент из горячего раствора, который поступал из магматических очагов. Большой запас такой руды расположен на территории Северной и Южной Америки.

Другой тип медных руд – колчеданный, добывается со дна морей и океанов. Источник – земли на Урале.

И еще одним огромным источником таких руд является медистый песчаник (Читинская область в России, Катанга в Африке).

Таким образом, цветные металлы – это незаменимый материал для изготовления многих вещей, что нас окружают.

Руды черных металлов

Чтобы получить металл, нужна руда. Неудивительно, что одно из самых древних занятий человека — горнорудное производство, т.е. поиск, разведка, добыча и переработка руд.

К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Руду недостаточно добыть, из неё ещё нужно извлечь полезный компонент, чтобы выплавить металл. В результате неизбежно происходит загрязнение окружающей среды. Если в Средние века добыча чёрных металлов была залогом экономического процветания для многих стран, то сегодня, оберегая и охраняя природу, многие государства уже отказываются от добычи руды открытым способом, как на Курской магнитной аномалии, предпочитая закрытый шахтовый метод добычи. Ведь ежегодно из земли извлекается почти миллиард тонн руды. Пустая порода, извлечённая из недр при добыче руды, — это большая экологическая проблема для районов, где идет активная добыча полезных ископаемых — прим. от geoglobus.ru. Металлургические комбинаты тратят огромные средства на установку очистительных фильтров, не позволяющих всем вредным отходам производства попадать в окружающую среду. Однако без добычи руд чёрных металлов не было бы прогресса в развитии цивилизации.

Благородные металлы — золото, серебро, платина ценились всегда благодаря изысканному виду, мягкости и уникальным свойствам (золото, например, очень стойкое; серебро обладает дезинфицирующим свойством).

Едва прослышав о находках золота, тысячи людей теряли покой, заболевали «золотой лихорадкой» и устремлялись в глухие и дикие края в надежде разбогатеть. Одна из самых известных «лихорадок» связана с освоением золотых россыпных месторождений Аляски. Золото в природе может находиться в коренных месторождениях (жилах — прим. от geoglobus.ru) либо в виде россыпей, когда драгоценный металл вместе с речным песком из разрушенной жилы перемещается водой и складируется по берегам рек и ручьёв. Реки впоследствии могут поменять своё русло, уйти от своего прежнего места, а россыпь останется.

Среди золотого песка могут попасться и самородки — достаточно крупные куски металла. В 1896 году Америку облетела весть о богатейших россыпных месторождениях, найденных старателями в долине ручья Клондайк. На поиски золота устремились многочисленные золотоискатели, многие из которых были совершенно не подготовлены к тяготам старательского быта. Об эпопее добычи клондайкских россыпей красочно рассказал Джек Лондон. Но россыпные месторождения быстро истощаются. Самые богатые россыпи были выработаны за несколько десятилетий.

Крупнейшее месторождение золота находится в Южной Африке в провинции Витватерсранд. Отсюда получают до 50% от всего объёма добычи этого металла в мире.

К рудам цветных металлов относятся известные с древности медь, олово, свинец, ртуть, цинк. Они были востребованы на всем протяжении человеческой истории. Но в последние десятилетия, когда структура экономики стала более прогрессивной, без них просто не обойтись. Цветные металлы — это электротехническая, авиационная, космическая промышленность, производство полупроводников, катализаторов, автомобильных фильтров и др.

Радиоактивность — свойство металлов, о котором стало известно только в XX веке. Оно связано со способностью некоторых элементов — урана, тория, радия, циркония — излучать энергию особого типа — прим. от geoglobus.ru. Это свойство используется в атомной энергетике. Однако выяснилось также, что отходы такого производства обладают смертоносными свойствами. Пока проблема ядерных отходов остаётся нерешённой.

Магнетит

Железо

Вторичное использование месторождений

Добыча руды с древности и до недавнего времени не обходилась без отходов — отвалов пустой породы. Современные методы дают возможность извлекать руду и из этих отвалов. Как правило, получают не очень большое количество, но в современном мире, когда недра Земли постепенно истощаются, вторичное использование месторождений приобретает всё большее значение.

Крупнейшие рудные районы мира