금속은 어떻게 얻을 수 없나요? 금속을 얻는 일반적인 방법. 자연 속의 금속
금속은 자연에서 주로 화합물의 형태로 발견됩니다. 화학적 활성이 낮은 금속(귀금속)만이 자연에서 자유 상태(백금 금속, 금, 구리, 은, 수은)로 발견됩니다. 구조용 금속 중에서 철, 알루미늄, 마그네슘만이 자연계에서 화합물 형태로 충분한 양으로 발견됩니다. 그들은 상대적으로 풍부한 광석의 두꺼운 퇴적물을 형성합니다. 이렇게 하면 대규모로 수확하기가 더 쉬워집니다.
화합물의 금속은 산화된 상태(양의 산화 상태)에 있으므로 자유 상태에서 금속을 얻는 것은 환원 공정으로 귀결됩니다.
이 과정은 화학적으로 또는 전기화학적으로 수행될 수 있습니다.
화학적 환원에서는 환원제로는 탄소나 일산화탄소(II)가 가장 많이 사용되며, 수소, 활성금속, 규소도 사용된다. 일산화탄소(II)의 도움으로 철(고로 공정에서)과 많은 비철 금속(주석, 납, 아연 등)이 생성됩니다.
예를 들어, 수소 환원은 텅스텐(VI) 산화물로부터 텅스텐을 생산하는 데 사용됩니다.
환원제로 수소를 사용하면 생성된 금속의 최고 순도가 보장됩니다. 수소는 매우 순수한 철, 구리, 니켈 및 기타 금속을 생산하는 데 사용됩니다.
금속을 환원제로 사용하는 금속제조방법을 말한다. 금속열의 . 이 방법에서는 활성 금속을 환원제로 사용합니다. 금속열 반응의 예:
알루미늄분해요법:
Magniethermy:
금속 생산에 대한 금속열 실험은 19세기 러시아 과학자 N. N. Beketov에 의해 처음 수행되었습니다.
금속은 대부분 산화물의 환원을 통해 얻어지며, 이는 해당 천연 광석에서 분리됩니다. 소스 광석이 황화물 광물인 경우 후자는 산화 로스팅을 거치게 됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
금속의 전기화학적 생산은 해당 화합물의 용융물을 전기분해하여 수행됩니다. 이러한 방식으로 가장 활동적인 금속, 알칼리 및 알칼리 토금속, 알루미늄 및 마그네슘이 얻어집니다.
전기화학적 환원은 다음에도 사용됩니다. 정제 다른 방법으로 얻은 "원료" 금속(구리, 니켈, 아연 등)의 (정제). 전해 정제 중에 불순물이 포함된 "거친" 금속이 양극으로 사용되며 이 금속 화합물의 용액이 전해질로 사용됩니다.
다음을 사용하여 수행되는 금속을 얻는 방법 고온아, 그 사람들이 전화해 건식야금의 (그리스어 pyr - 불). 이러한 방법 중 다수는 고대부터 알려져 왔습니다. XIX-XX 세기의 전환기에. 발전하기 시작하다 습식 야금술의 금속을 얻는 방법 (그리스어 hydor - 물). 이러한 방법을 사용하면 광석의 구성 요소가 수용액으로 옮겨지고 금속은 전해 또는 화학적 환원을 통해 분리됩니다. 예를 들어 이것이 구리를 얻는 방법입니다. 산화 구리(II) CuO를 함유한 구리 광석은 묽은 황산으로 처리됩니다.
구리를 환원시키기 위해, 생성된 황산구리(II) 용액을 전기분해하거나 용액을 철 분말에 노출시킵니다.
습식 야금법은 땅에서 광석을 추출하지 않고도 제품을 얻을 수 있기 때문에 큰 미래를 가지고 있습니다. (석탄의 지하 가스화를 통해 금속을 얻는 습식 야금 방법의 장점을 비교하십시오.)
그의 일상 생활다양한 금속으로 둘러싸여 있습니다. 우리가 사용하는 대부분의 품목에는 이러한 화학 물질이 포함되어 있습니다. 이 모든 일은 사람들이 다른 것을 발견했기 때문에 일어났습니다. 다른 방법들금속 획득.
금속이란 무엇입니까?
무기화학은 이러한 인간에게 귀중한 물질을 다루고 있습니다. 금속 생산을 통해 인간은 우리의 삶을 개선하는 더욱 진보된 기술을 개발할 수 있습니다. 그들은 무엇인가? 금속을 얻는 일반적인 방법을 고려하기 전에 그것이 무엇인지 이해하는 것이 필요합니다. 금속은 다음과 같은 특성을 지닌 단순 물질 형태의 화학 원소 그룹입니다.
열 및 전기 전도성;
높은 가소성;
빛나는.
사람은 다른 물질과 쉽게 구별할 수 있습니다. 모든 금속의 특징은 특별한 광택이 있다는 것입니다. 입사광선을 투과하지 않는 표면에 반사시켜 얻습니다. 광택은 모든 금속의 공통 특성이지만 은에서 가장 두드러집니다.
현재까지 과학자들은 96개의 그러한 화학 원소를 발견했지만, 아직 공식 과학에서는 이들 모두를 인정하지 않습니다. 그들은 특징적인 특성에 따라 그룹으로 나뉩니다. 다음 금속이 구별됩니다.
알칼리성 - 6;
알칼리성 지구 - 6;
과도기적 - 38;
폐 - 11;
반금속 - 7;
란타넘족 - 14;
악티노이드 - 14.
금속 획득
합금을 만들기 위해서는 먼저 천연광석에서 금속을 얻어야 합니다. 기본 요소는 자연에서 자유 상태로 발견되는 물질입니다. 여기에는 백금, 금, 주석, 수은이 포함됩니다. 기계적으로 또는 화학 시약을 사용하여 불순물로부터 분리됩니다.
다른 금속은 해당 화합물을 처리하여 추출됩니다. 그들은 다양한 화석에서 발견됩니다. 광석은 광물이고 바위, 산화물, 탄산염 또는 황화물 형태의 금속 화합물을 포함합니다. 이를 얻기 위해 화학 처리가 사용됩니다.
석탄을 이용한 산화물 환원;
주석석에서 주석을 얻습니다.
특수 용광로에서 황 화합물을 연소합니다.
광석 암석에서 금속을 쉽게 추출하기 위해 플럭스라고 불리는 다양한 물질이 첨가됩니다. 점토, 석회석, 모래와 같은 원치 않는 불순물을 제거하는 데 도움이 됩니다. 이 과정의 결과로 슬래그라고 불리는 저융점 화합물이 생성됩니다.
상당한 양의 불순물이 있는 경우 금속을 제련하기 전에 불필요한 성분을 대부분 제거하여 광석을 농축합니다. 이 처리에 가장 널리 사용되는 방법은 부유 방법, 자기 및 중력 방법입니다.
알칼리 금속
알칼리 금속의 대량 생산은 더욱 복잡한 공정입니다. 이는 자연에서 화합물의 형태로만 발생하기 때문입니다. 환원제이기 때문에 생산에는 높은 에너지 비용이 수반됩니다. 알칼리 금속을 추출하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
리튬은 진공 상태에서 또는 스포듀민 처리 중에 형성된 염화물 용융물을 전기분해하여 산화물로부터 얻을 수 있습니다.
나트륨은 단단히 닫힌 도가니에서 석탄과 함께 소다를 소성하거나 칼슘을 첨가하여 염화물 용융물을 전기 분해하여 얻습니다. 첫 번째 방법은 가장 노동 집약적입니다.
칼륨은 염의 용융물을 전기분해하거나 염화물에 나트륨 증기를 통과시켜 얻습니다. 또한 440°C의 온도에서 용융된 수산화칼륨과 액체 나트륨의 상호작용에 의해 형성됩니다.
세슘과 루비듐은 700-800 °C에서 칼슘으로 염화물을 환원하거나 650 °C에서 지르코늄으로 환원하여 채굴됩니다. 이러한 방식으로 알칼리 금속을 생산하는 것은 에너지 집약적이고 비용이 많이 듭니다.
금속과 합금의 차이점
가장 순수하고 단순한 물질이라도 일정량의 불순물을 함유하고 있기 때문에 금속과 그 합금 사이에는 기본적으로 명확한 경계가 거의 없습니다. 그렇다면 그들 사이의 차이점은 무엇입니까? 산업 및 국가 경제의 기타 부문에서 사용되는 거의 모든 금속은 의도적으로 주요 화학 원소에 다른 구성 요소를 추가하여 얻은 합금 형태로 사용됩니다.
합금
장비에는 다양한 금속 재료가 필요합니다. 동시에 순수한 화학 원소는 사람에게 필요한 특성이 없기 때문에 실제로 사용되지 않습니다. 우리의 필요에 따라 우리는 합금을 생산하는 다양한 방법을 발명했습니다. 이 용어는 2개 이상의 화학 원소로 구성된 거시적으로 균질한 물질을 의미합니다. 이 경우 합금에서는 금속 성분이 우세합니다. 이 물질은 자체 구조를 가지고 있습니다. 합금에서는 다음 구성 요소가 구별됩니다.
하나 이상의 금속으로 구성된 베이스;
수정 및 합금 요소의 작은 추가;
제거되지 않은 불순물(기술적, 자연적, 우발적)
금속 합금은 주요 구조 재료입니다. 기술 분야에는 5,000개 이상이 있습니다.
이러한 다양한 합금에도 불구하고 철과 알루미늄을 기반으로 하는 합금은 사람들에게 가장 중요합니다. 일상생활에서 가장 자주 접하게 되는 것들입니다. 합금에는 다양한 유형이 있습니다. 또한 여러 기준에 따라 구분됩니다. 따라서 합금을 생산하는 다양한 방법이 사용됩니다. 이 기준에 따르면 다음과 같이 나뉩니다.
혼합된 성분을 용융 결정화하여 얻은 주조물입니다.
분말 혼합물을 압축한 후 고온에서 소결하여 만든 분말입니다. 또한 이러한 합금의 구성 요소는 단순한 화학 원소일 뿐만 아니라 경질 합금의 티타늄이나 탄화 텅스텐과 같은 다양한 화합물이기도 합니다. 특정 수량을 추가하면 재료가 변경됩니다.
형태의 합금을 생산하는 방법 완제품또는 공백은 다음과 같이 나뉩니다.
주조소(실루민, 주철);
변형 가능(강철);
분말(티타늄, 텅스텐).
합금 종류
금속을 생산하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 이를 통해 생산되는 재료는 다양한 특성을 가지고 있습니다. 고체 응집 상태에서 합금은 다음과 같습니다.
동일한 유형의 결정으로 구성된 균질 (균질). 그들은 종종 단상이라고 불립니다.
다상이라고 불리는 이질적(비균일). 이를 생산할 때 고용체(매트릭스 상)가 합금의 기본으로 사용됩니다. 이 유형의 이종 물질의 구성은 화학 원소의 구성에 따라 달라집니다. 이러한 합금에는 격자간 및 치환 고용체, 화학 화합물(탄화물, 금속간 화합물, 질화물), 단순 물질의 미결정 등의 구성 요소가 포함될 수 있습니다.
합금의 성질
어떤 금속 및 합금 생산 방법을 사용하든 그 특성은 상 결정 구조와 이러한 재료의 미세 구조에 의해 완전히 결정됩니다. 그들 각각은 다릅니다. 합금의 거시적 특성은 미세 구조에 따라 달라집니다. 어쨌든 이들은 물질의 결정 구조에만 의존하는 상의 특성과 다릅니다. 이종(다상) 합금의 거시적 균질성은 금속 매트릭스의 균일한 상 분포의 결과로 얻어집니다.
합금의 가장 중요한 특성은 용접성입니다. 그렇지 않으면 금속과 동일합니다. 따라서 합금은 열 및 전기 전도성, 연성 및 반사성(광택)을 갖습니다.
합금의 종류
합금을 생산하는 다양한 방법을 통해 인간은 다양한 특성과 특성을 지닌 수많은 금속 재료를 발명할 수 있었습니다. 목적에 따라 다음 그룹으로 나뉩니다.
구조용(강철, 두랄루민, 주철). 이 그룹에는 특별한 특성을 지닌 합금도 포함됩니다. 따라서 본질적인 안전이나 마찰 방지 특성이 다릅니다. 여기에는 황동과 청동이 포함됩니다.
베어링 충진용(babbitt).
전기 가열 및 측정 장비용(니크롬, 망가닌).
절삭 공구 생산용(승리 예정).
생산 과정에서 사람들은 용해성, 내열성, 내식성 및 비정질 합금과 같은 다른 유형의 금속 재료도 사용합니다. 자석과 열전소자(비스무트, 납, 안티몬 등의 텔루라이드와 셀레나이드)도 널리 사용됩니다.
철 합금
지구상에서 제련되는 거의 모든 철은 단순철과 주철 생산에 사용됩니다. 철 합금은 인간에게 유익한 특성을 가지고 있기 때문에 인기를 얻었습니다. 단순한 화학 원소에 다양한 성분을 첨가하여 얻은 것입니다. 따라서 동일한 물질을 기반으로 다양한 철 합금이 만들어지더라도 강철과 주철은 서로 다른 특성을 갖습니다. 덕분에 그들은 다양한 적용 분야를 찾습니다. 대부분의 강철은 주철보다 단단합니다. 다양한 방법이러한 금속을 얻으면 다음을 얻을 수 있습니다. 다양한 품종(등급) 이러한 철 합금.
합금의 특성 개선
특정 금속과 기타 화학 원소를 융합하면 향상된 특성을 가진 재료를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 순수 알루미늄은 35MPa입니다. 구리(1.6%), 아연(5.6%), 마그네슘(2.5%)을 사용하여 이 금속 합금을 생산할 때 이 수치는 500MPa를 초과합니다.
다양한 화학물질을 다양한 비율로 결합함으로써 향상된 자기적, 열적, 전기적 특성을 지닌 금속 재료를 얻을 수 있습니다. 주요 역할결정의 분포와 원자 사이의 결합 유형인 합금의 구조가 이 과정에서 중요한 역할을 합니다.
철강 및 주철
이 합금은 탄소(2%)로 얻어집니다. 합금재료를 생산할 때 니켈, 크롬, 바나듐이 첨가됩니다. 모든 일반 철강은 다음과 같은 유형으로 구분됩니다.
저탄소(0.25% 탄소)는 다양한 구조물의 제조에 사용됩니다.
고탄소(0.55% 이상)는 절삭 공구 생산에 사용됩니다.
다양한 등급의 합금강이 기계 공학 및 기타 제품에 사용됩니다.
철과 탄소의 비율이 2-4%인 합금을 주철이라고 합니다. 이 물질에는 실리콘도 포함되어 있습니다. 기계적 성질이 좋은 다양한 제품이 주철로 주조됩니다.
비철금속
철 외에도 다른 화학 원소가 사용되어 다양한 금속 재료를 만듭니다. 이들의 조합으로 인해 비철 합금이 얻어집니다. 사람들의 삶에서 다음을 기반으로 한 자료:
황동이라고 불리는 구리. 아연이 5~45% 함유되어 있습니다. 함량이 5~20%이면 황동이라고 하고, 20~36%이면 노란색이라고 합니다. 구리와 실리콘, 주석, 베릴륨, 알루미늄의 합금이 있습니다. 그들은 청동이라고 불립니다. 이러한 합금에는 여러 유형이 있습니다.
일반 땜납(3차)인 납. 이 합금에서는 이 화학 물질 1부분에 주석 2부분이 포함되어 있습니다. 베어링 생산에는 납, 주석, 비소 및 안티몬의 합금인 Babbitt가 사용됩니다.
알루미늄, 티타늄, 마그네슘, 베릴륨 등은 고강도와 우수한 기계적 특성을 지닌 경량 비철합금입니다.
획득 방법
금속 및 합금을 생산하는 주요 방법:
다양한 용융 성분이 응고되는 주조 공장. 합금을 얻기 위해 금속을 생산하는 건식 야금 및 전기 야금 방법이 사용됩니다. 첫 번째 옵션에서는 연료 연소 중에 얻은 열에너지를 사용하여 원료를 가열합니다. 건식 야금법은 개방형 노에서 강철을 생산하고 용광로에서 주철을 생산합니다. 전기 야금법에서는 원자재를 유도로 또는 전기 아크로에서 가열합니다. 이 경우 원료가 매우 빨리 녹습니다.
합금을 만들기 위해 구성 요소의 분말을 사용하는 분말. 압축 덕분에 특정 모양이 부여된 다음 특수 오븐에서 소결됩니다.
금속 및 합금 생산 기술
금속 및 그 합금 생산 기술을 다음과 같이 부릅니다. 야금 . 야금은 철(철 및 그 합금의 생산)과 비철(기타 금속의 생산)로 구분됩니다.
금속을 얻기 위한 원료는 광석입니다. 루다미 함유된 금속을 추출하기 위해 처리하는 것이 기술적으로 가능하고 경제적으로 실현 가능한 암석입니다.
일반적으로 금속 생산은 두 가지 주요 단계로 이루어집니다.
원료의 예비 준비.
원료의 예비 준비 과정에서 중요한 단계는 광석 농축, 즉 폐석 불순물(예: 석영, 장석 등)을 제거하는 것입니다. 농축 후 광석의 유용한 성분 함량이 증가합니다.
폐석에서 광석을 정제하기 위해 혼합물 구성 요소의 특성 차이를 기반으로 물질 혼합물을 분리하는 물리적 방법이 사용됩니다. 철광석을 선광할 때 자철석(Fe 3 O 4)을 맥석에서 분리하는 방법은 다음과 같습니다. 자석.
일부 광석은 다음 방법을 사용하여 농축될 수 있습니다. 주식 상장, 광석과 폐석의 유용 성분의 습윤성의 차이를 기반으로 합니다.
많은 금속은 자연에서 황화물 광석으로 발생합니다. 그런 다음 첫 번째 단계에서 이러한 원료를 사용합니다. 굽는 데 알맞은. 예를 들어, 황철석을 소성하면 산화철(II)이 형성되어 다음 생산 단계에 들어가고 이산화황: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + +8SO 2
2. 원료로부터 금속 자체의 회수 .
두 번째 단계에서는 산화-환원 반응이 수행되어 결과적으로 금속이 형성됩니다. 석탄(코크스), 일산화탄소(CO), 수소가 환원제로 사용됩니다. 어떤 경우에는 전기 분해에 의해 환원이 수행됩니다.
금속 및 합금 생산 방법
금속 및 합금이 얻어집니다. 다른 방법들. (그리스어 "pyro"- 불과 야금에서 유래).
1. 고온 야금 방법(그리스어 "pyro"에서 유래 - 불과 야금). 이러한 방식으로 금속 및 합금의 생산은 연료 연소 또는 원자재의 화학 반응 발생 중에 방출되는 열 에너지의 사용을 기반으로 합니다. 연료 연소 중에 열에너지가 방출되고 CO가 형성됩니다. 열에너지는 원료를 가열하고 녹이는 데 사용되고, CO는 그 화합물(산화물)로부터 금속을 복원하는 데 사용됩니다. 건식 야금법은 용광로에서 주철, 노로에서 강철 등을 생산합니다.
2. 전기야금법. 전기 야금 공정에서는 아크, 유도 및 기타 유형의 전기로에서 금속 및 합금이 생산됩니다. 전기로에서는 원료가 건식야금 공정보다 더 높은 온도로 가열됩니다. 원료는 매우 빨리 녹습니다.
3. 플라즈마 방식. 플라즈마 야금의 본질은 10,000C의 온도에서 금속 산화물이 어느 정도 이온화되어 플라즈마로 변환된다는 것입니다. 금속 원자의 이온화 에너지는 산소 원자의 이온화 에너지보다 작기 때문에 이러한 플라즈마에서는 금속 원자가 이온화되고 산소 원자는 중성을 유지합니다.
자기장을 사용하여 생성된 혼합물에서 금속 이온이 제거됩니다. 플라즈마로는 텅스텐, 몰리브덴을 생산하고 탄화티타늄 등을 합성합니다. 이 방법은 매우 고품질의 금속 및 합금을 생산하는 데 사용됩니다.
4. 화학 야금 방법. 이 방법은 화학적 공정과 야금 공정을 결합합니다. 티타늄은 이러한 방식으로 생산됩니다. 사염화티타늄(TiCl 4)은 티타늄 광석에서 얻어지며, 이를 마그네슘(Mg)으로 환원합니다.
5. 습식제련법. 이 방법을 사용하면 용제를 사용하여 광석, 정광 및 생산 폐기물에서 금속을 제거합니다. 그런 다음 전기분해를 통해 이러한 용액으로부터 금속을 얻습니다. 이것이 바로 구리, 아연, 니켈, 코발트, 크롬, 은, 금 등 비철금속이 생산되고 정제되는 방식입니다.
습식제련법에 의한 금속 생산은 다음 단계로 구성됩니다: 용해를 위한 광석 준비; 광석을 용해시켜 용매에 농축시키는 단계; 전기분해에 유해한 불순물로부터 생성된 용액을 정제하는 단계; 전기 분해.
6. 분말 야금. 이 방법은 금속과 비금속 화합물의 분말을 생산하는 공정을 결합한 것으로, 이로부터 제품(블랭크, 부품 등)을 압축(모양과 크기 부여)한 후 소결하여 만듭니다.
산업계에서 금속을 얻는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그 사용은 얻은 원소의 화학적 활성과 사용된 원료에 따라 달라집니다. 일부 금속은 자연에서 순수한 형태로 발생하는 반면 다른 금속은 이를 분리하기 위해 복잡한 기술 절차가 필요합니다. 일부 요소를 추출하는 데는 몇 시간이 걸리고 다른 요소는 수년간의 처리가 필요합니다. 특별한 조건. 금속을 얻는 일반적인 방법은 환원, 로스팅, 전기분해, 분해 등의 범주로 나눌 수 있습니다.
희귀한 원소를 얻는 특별한 방법도 있습니다. 특별한 조건처리 환경에서. 여기에는 구조 격자의 이온 비결정화 또는 반대로 특정 동위원소 생성, 방사성 방사선 조사 및 기타 비표준 노출 절차를 허용하는 제어된 다결정화 프로세스가 포함될 수 있습니다. 가격이 비싸고 부족하기 때문에 거의 사용되지 않습니다. 실용적인 응용 프로그램선택한 요소. 그러므로 주요 내용에 대해 더 자세히 설명하겠습니다. 산업적 방법금속 획득. 그것들은 매우 다양하지만 모두 화학 물질이나 화학 물질의 사용을 기반으로 합니다. 물리적 특성특정 물질.
금속을 얻는 주요 방법
금속을 얻는 주요 방법 중 하나는 산화물로부터 금속을 환원시키는 것입니다. 자연에서 발견되는 가장 흔한 금속 화합물 중 하나입니다. 환원 공정은 고온에서 금속 또는 비금속 환원제를 사용하여 용광로에서 발생합니다. 금속에서는 칼슘, 마그네슘, 알루미늄과 같이 화학적 활성이 높은 원소가 사용됩니다.
비금속 물질에는 일산화탄소, 수소 및 원료탄이 포함됩니다. 환원 절차의 핵심은 보다 활동적인 화학 원소 또는 화합물이 산화물에서 금속을 대체하고 산소와 반응한다는 것입니다. 따라서 출력은 새로운 산화물과 순수 금속입니다. 이것은 현대 야금학에서 금속을 생산하는 가장 일반적인 방법입니다.
로스팅은 순수한 요소를 얻는 중간 방법일 뿐입니다. 여기에는 산소 환경에서 금속 황화물을 연소시켜 산화물을 형성한 후 환원 절차를 거치는 과정이 포함됩니다. 이 방법은 황화물 화합물이 자연적으로 널리 퍼져 있기 때문에 자주 사용됩니다. 황 화합물로부터 순수 금속을 직접 생산하는 방법은 기술 공정의 복잡성과 높은 비용으로 인해 사용되지 않습니다. 위에서 설명한 것처럼 이중 처리를 수행하는 것이 훨씬 쉽고 빠릅니다.
금속을 생산하는 방법인 전기분해는 용융된 금속 화합물에 전류를 통과시키는 과정을 포함합니다. 과정의 결과, 음극에는 순수한 금속이 침전되고, 양극에는 다른 물질이 침전된다. 이 방법은 금속염에 적용 가능합니다. 그러나 모든 요소에 대해 보편적인 것은 아닙니다. 이 방법은 알칼리 금속 및 알루미늄 생산에 적합합니다. 이는 전류의 영향으로 연결에 설정된 결합이 쉽게 끊어지는 높은 화학적 활성 때문입니다. 때로는 금속을 얻기 위한 전해 방법이 알칼리 토류 원소에 사용되지만 더 이상 이 처리에 적합하지 않으며 일부는 비금속과의 결합을 완전히 끊지 못합니다.
마지막 방법 - 분해는 고온의 영향으로 발생하여 분자 수준에서 요소 간의 결합을 끊을 수 있습니다. 각 연결에는 고유한 온도 수준이 필요하지만 일반적으로 이 방법에는 트릭이나 기능이 포함되어 있지 않습니다. 유일한 요점은 가공 결과 얻은 금속에는 소결 절차가 필요할 수 있다는 것입니다. 그러나 이 방법을 사용하면 구현에 촉매 및 기타 화학 물질을 사용하지 않기 때문에 거의 100% 순수한 제품을 얻을 수 있습니다. 야금학에서는 금속을 생산하는 방법을 건식 야금법, 습식 야금법, 전기 야금법 및 열분해라고 합니다. 이는 위에 제시된 네 가지 방법으로, 화학 용어가 아닌 산업 용어에 따라 명명되었습니다.
산업에서 금속을 얻는 방법
금속 생산 방법은 주로 지구의 장내 분포에 따라 달라집니다. 채굴은 주로 특정 비율의 원소를 함유한 광석 형태로 발생합니다. 고급 광석에는 최대 90%의 금속이 포함될 수 있습니다. 물질 함량이 20~30%에 불과한 저등급 광석은 가공 전에 가공 공장으로 보내집니다.
귀금속만이 자연에서 순수한 형태로 발견되며 너겟 형태로 채굴됩니다. 다양한 크기. 화학적 활성 원소는 단순한 염의 형태나 매우 복잡한 화학 구조를 갖고 있는 다원소 화합물의 형태로 발견되지만 일반적으로 특정 영향을 받으면 그 구성 요소로 매우 간단하게 분해됩니다. 자연 조건에서 중간 및 낮은 활성의 금속은 산화물과 황화물을 형성합니다. 덜 일반적으로 복잡한 산-금속 화합물에서 발견될 수 있습니다.
순수한 금속을 얻기 전에 복잡한 물질을 더 단순한 물질로 분해하기 위해 하나 이상의 절차를 수행하는 경우가 많습니다. 다중 원소 복합체 형성보다 2원소 화합물에서 하나의 생성물을 분리하는 것이 훨씬 쉽습니다. 게다가 기술적 과정세심한 통제가 필요하며, 이는 달성하기 매우 어렵습니다. 우리 얘기 중이야영형 대량다양한 특성을 지닌 불순물.
문제의 환경적 측면에서는 금속을 생산하는 전기화학적 방법이 가장 깨끗한 것으로 간주될 수 있습니다. 그 이유는 구현 중에 물질이 대기로 방출되지 않기 때문입니다. 그렇지 않으면 야금은 자연에 가장 해로운 산업 중 하나입니다. 현대 세계폐기물 없는 장비를 만드는 문제에 많은 관심이 쏠리고 있습니다.
이미 많은 공장에서는 보다 현대적인 전기 모델을 선호하여 개방형 난로 사용을 포기했습니다. 그들은 훨씬 더 많은 에너지를 소비하지만 연료 연소 생성물을 대기 중으로 방출하지 않습니다. 금속을 재활용하는 것도 매우 중요합니다. 이를 위해 모든 국가에는 철 및 비철 금속으로 만들어진 중고 부품을 넘겨 재활용할 수 있는 특별 수거 지점이 마련되어 있습니다. 미래에는 다음으로 만들어질 것이다. 신제품, 의도된 목적에 따라 사용될 수 있습니다.
금속을 얻는 방법은 일반적으로 세 가지 유형으로 나뉩니다.
- 건식야금(고온에서의 환원);
- 습식 야금술(용액의 염으로부터 환원);
- 전기 야금술(용액 또는 용융물의 전기분해).
건식야금법으로 얻은(고온의 광석에서 금속을 추출하는 방법. 산화물 광석 및 산화물은 석탄, 일산화탄소(II) 등으로 환원됩니다. 활성 금속(알루미늄, 마그네슘)): 주철, 강철, 구리, 납, 니켈, 크롬 및 기타 금속.
FeO + C –> Fe + CO
Fe2O3 + 2Al –> 2Fe + Al2O3
습식 야금법으로 얻은(용액에서 일어나는 화학 반응을 기반으로 금속을 얻는 방법 ) : 금, 아연, 니켈 및 기타 금속.
CuSO4 + Fe –> FeSO4 + Cu
전기야금학적으로 획득(전류의 영향으로 염과 산화물로부터 금속을 분리하는 것 ) : 알칼리 및 알칼리 토금속, 알루미늄, 마그네슘 및 기타 금속.
화학물질을 생산하는 기술을 개발할 때에는 당연히 열역학, 동역학, 열공학, 물리화학적 분석법칙 등이 활용됩니다. 경제 상황. 반응이 가역적이면 적용 르 샤틀리에의 원리:
평형 상태의 시스템이 외부의 영향을 받으면 시스템의 평형은 이 영향을 부분적으로 보상하는 반응(직접 또는 역방향)으로 이동합니다.
배출물을 정화하는 데에도 화학적 방법이 사용됩니다. 폐수화학 생산
금속을 얻는 일반적인 방법
1. 석탄이나 일산화탄소를 이용한 산화물의 금속 환원
Me x O y + C = CO 2 + Me,
나 x O y + C = CO + 나,
나 x O y + CO = CO 2 + 나
예를 들어,
ZnO y + Ct = CO + Zn
Fe 3 O 4 + 4CO t = 4CO 2 + 3Fe
MgO + 씨 티= 마그네슘 + 콜로라도
2. 황화물의 로스팅 후 환원 (금속이 염이나 염기 형태로 광석에 있는 경우 후자가 먼저 산화물로 변환됩니다)
1 단계– Me x S y +O 2 =Me x O y +SO 2
2 단계- Me x O y + C = CO 2 + Me또는나 x O y + CO = CO 2 + 나
예를 들어,
2 ZnS + 3 영형 2 티= 2 ZnO + 2 그래서 2
MgCO 3 t = MgO + CO 2
3 알루미늄분해요법 (탄화물이나 수소화물이 생성되어 석탄이나 일산화탄소로 환원이 불가능한 경우)
Me x O y + Al = Al 2 O 3 + Me
예를 들어,
4SrO + 2Alt = Sr(AlO2) 2 + 3Sr
3MnO 2 + 4Al t = 3Mn + 2Al 2 O 3
2 알 + 3 바오 티= 3 바 + 알 2 영형 3 (고순도 바륨 획득)
4. 수열요법 - 고순도 금속 생산을 위한
나 x O y + H 2 = H 2 O + 나
예를 들어,
WO 3 + 3H 2 t = W + 3H 2 O
MoO 3 + 3H 2 t = Mo + 3H 2 O
5. 금속 회수 전기 충격(전기분해)
ㅏ) 알칼리 및 알칼리 토금속 산업계에서 전기분해로 얻음 용융염 (염화물):
2 NaCl – 용융, 전기 현재의. → 2 Na+Cl2
CaCl2 – 용융, 전기 현재의. → Ca+Cl2
수산화물이 녹는다:
4 NaOH – 용융, 전기 현재의. → 4 Na + O 2 + 2 H 2 O (!!! 가끔 사용 나)
비) 알류미늄 산업계에서는 전기분해로 얻습니다. 산화알루미늄 용융물 빙정석에서 Na 3 AlF 6 (보크사이트에서 유래):
2 알 2 오 3 – 빙정석, 전기로 녹입니다. 현재의. → 4 Al + 3O 2
안에) 염수용액의 전기분해 사용 중간 활성 및 비활성 금속을 얻으려면 다음을 수행하십시오.
2 CuSO4 +2 H 2 O – 솔루션, 전기. 현재의. → 2 Cu + O 2 + 2 H 2 SO 4 3