Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Оксидные руды. В соединениях с кислородом встречаются многие металлы — железо, алюминий, хром, вольфрам, 'марганец, олово и ряд других. Оксиды металлов могут образовать соединения между собой, если они находятся в различных степенях окисления, или с оксидами неметаллов, образуя соли. Примером простых оксидных руд могут служить Р е2Оа — гематит, Р е203 • Н20 — гетит, А1203 — боксит, Т! 02 — рутил, Мп02 — пиролюзит, Мп203 — браунит, Бп02 — касситерит и многие другие.
Сложными оксидными рудами являются соединения двух оксидов, из которых один обладает основным характером, а другой — амфотерным или кислотным. В общем случае это могут быть оксиды одного и того же металла. Например, основный оксид железа ? еО может давать соль с амфотерным оксидом Ре203:
РеО + Ге,0:1 -> Ре (РеО,)2 -к Реа04
Р е304 — магнетит — «смешанный» оксид или соль двух оксидов железа различной степени окисления. Соединения типа Ю • &03— шпинели — встречаются довольно часто (Р еО • Сг 203 —¦ хромистый железняк; Мор • А1203 -— магнезиальная шпинель), причем все они обладают сходной кристаллической структурой.
Могут быть и другие сочетания: Мп304 — гаусманит — имеет структуру соли другого типа Мп2Мп04 или 2МпО- МпОг; РЬСЮ4 — желтая хромовая руда; РеТ103— ильменит и т. д. Соединения оксидов металлов с оксидами неметаллов также следует рассматривать как соли определенных кислот.
Карбонатные руды МеС03 легко переходят в оксидные, разлагаясь при нагревании. Рудами такого типа являются СаС03 — мрамор, мел, известняк; Мо?03— магнезит; РеС03 — шпатовый железняк или сидерит; СиС03 • Си(ОН)2 — малахит.
284
Сульфатные и фосфатные руды практически не используют для получения металлов, так как в этом случае очень трудно избавиться от серы и фосфора, являющи-хся вредными примесями в любом металле. Сульфаты меди и цинка используют для получения вторичных металлов, т. е. при переработке вторичного сырья и отходов цветных металлов.
Силикатные и алюмосиликатные руды очень трудно поддаются переработке ввиду их большой устойчивости. Например-, полевой шпат ортоклаз К.>0- А120з- 68Ю2 имеет очень сложное строение. Продукты «выветривания» ортоклаза — каолинит, А1203- 2SiCV 2НаО, кварцевый песок и поташ К2СО;). Из адюмосиликатных руд-добывают только те металлы, которые в других соединениях не встречаются. Например, бериллий получают из-_ минерала берилл ЗВеО • Al 203 • 6Si 02; переводят алюмосиликаты в. галиды, затем разделяют их и, наконец, выделяют металл.-
Сульфидные руды образуют очень многие металлы, так как сера является довольно сильным элементарным окислителем (ЭО 2,58). Сульфидные руды: F eS2 — железный колчедан; Cu2S • F eS2 — медный колчедан; MoS2 -.....дисульфид молибдена (молибденит); ZnS —
цинковая обманка; PbS — свинцовый блеск и др. Обычно сульфидные руды полиметалличны, т. е. содержат несколько металлов одновременно, поэтому получение металлов из них всегда связано с разделением (обогащение).
Сульфидные руды часто загрязнены мышьяком, образующим с металлами арсениды (Ni As; CoAsS).
Г алидные руды: NaCI — каменная, или поваренная, соль; KCl -- сильвин; KCl • MgCl 2 • 6 Hg О — карналлит — двойная соль калия и магния. Они используются главным образом для получения легких активных металлов.
Вообще же с галогенами дают соединения все металлы, включая и самые пассивные (AuCl 3, РtС1 4); галиды различных металлов используются в металлургии в качестве промежуточных продуктов (выделение титана из рутила).
Прогрессирующая добыча металлов, особенно в последние десятилетия XX в., существенно сказалась на природных ресурсах сырья. Богатые металлом руды, расположенные вблизи металлургических центров, оказались выработанными, новые месторождения руд, разведанные геологами, находятся обычно далеко от места их переработки. Поэтому в переработку идут руды с. пониженным содержанием металла и с нежелательными примесями, что' сильно удорожает получаемый металл. Уже сейчас резко ощущается дефицит некоторых руд, например бокситов, для получения алюминия и высококачественных железных руд, не говоря уже о медных, цинковых и никелевых рудах. Таким образом, перед металлургами возникает задача разработки технологии извлечения металлов из более бедных руд (убогих), что, в свою очередь, связано с. большей энергоемкостью металлургических процессов.
Так, например, алюминий получают из бокситов, после их тщательной химической очистки, путем электролиза, а если его
285
получать из алюмосиликатов (глин), то сначала нужно разрушить эти чрезвычайно прочные соединения, разделить компоненты, переведя их в галиды, и только потом применить электролиз. Это увеличит энергоемкость в несколько раз и удорожит конечный продукт— алюминий. Нельзя осуществить классический доменный процесс на бедных железных рудах, загрязненных рядом нежелательных примесей, и получить высококачественный чугун, из которого производится .в настоящее время сталь. Поэтому в решениях XXVI съезда КПСС обращено особое внимание на развитие бездоменного получения железа и стали.
Общие методы получения свободных металлов. Все' методы получения металлов сводятся к процессу восстановления их из ионного состояния:
