Как и из чего производят цветные металлы


Производство цветных металлов и сплавов

Производство цветных металлов – это целая отрасль металлургии, позволяющая получать качественные и чистые элементы в соответствии с потребностями промышленности. Поскольку в природе эта группа в чистом виде практически не встречается, то требуется применение химических или физических методов для их получения.

Производство в современных условиях

Цветные металлы образуют большую группу веществ. Сюда входят все металлы, за исключение только железа и его соединений, которое входит в число черных. Несмотря на большое количество элементов, в природе цветные разновидности встречаются намного реже, поэтому производство цветных металлов и сплавов является важной отраслью промышленности.

Разновидности сырья

Самое название «цветной» означает цвет металла. Некоторые виды, например, медь, имеют ярко выраженный цветовой оттенок. Подобные вещества важны из-за своих свойств и качеств, намного отличающихся от обычного железа.

Поэтому производство цветных металлов и сплавов необходимо для получения качественно новых соединений, применяемых во всех отраслях промышленности.

Сплав – это смешанные металлы. При соединении двух или более металлов, находящихся в расплавленном состоянии, образуется новый материал, имеющий практически полный спектр свойств, которым обладают составляющие сплава.

Цветные металлы распределяются на несколько крупных групп:

  • Тяжелые – в эту группу входят медь, цинк, свинец, олово.
  • Легкие – эта группа представлена магнием, титаном, бериллием, кальцием, стронцием, алюминием, натрием, калием, цезием.
  • Благородные – находятся самые дорогие из цветных металлов, которых мало в природе: платина, золото, серебро, осмий, рутений, родий, палладий.
  • Малые – группа веществ, которых также немного в природе. Сюда относятся кобальт, кадмий, сурьма, висмут, ртуть.
  • Тугоплавкие: марганец, вольфрам, хром, ванадий, тантал.
  • Редкоземельные.
  • Рассеянные.
  • Радиоактивные.

Особенности процесса

В промышленности практически не применяются цветные металлы в чистом виде, а больше используются именно сплавы, что позволяет достигать требуемых свойств. При производстве цветных металлов происходит видоизменение их химических, физических и механических свойств, что очень важно для изготовления как бытовых, так и промышленных предметов.

Особенностью цветных металлов является простота обработки. Практически все они подвергаются шлифовке, ковке, штамповке, прессования, резке, сварке или пайке.

При производстве из этих веществ удается получать не только готовые изделия, но также разнообразные полуфабрикаты:

  • прутки;
  • проволока;
  • порошок;
  • фольга.

Производство проволоки из цветного металла

Способы производства

Для производства цветных металлов и сплавов применяется разнообразные методы, основанные на химических свойствах основы, из которой будет получен металл или сплав и реагента.

Пирометаллургия – метод получения цветного металла путем проведения избирательной плавки, которая может быть окислительной или восстановительной. Источником тепла и главным реагентом чаще всего выступает присутствующая в руде сера.

Электролиз – метод, основанный на химической реакции электролиза. Применяется катод и анод. На катоде, которым выступает ванна из огнеупорного материала, происходит осаждение ионов металла в результате диссоциации. Реакция, в отличие от традиционной, описанной в учебниках химии, проводится не в водной среде, а в расплаве. Это обуславливается необходимостью избежать осаждения на катоде ионов водорода, что не позволяет выделять чистый металл.

Металлотермия – метод восстановления хлоридов или оксидов металла под воздействием другого вещества. Преимущественно технология применяется при производстве титана. Параллельно добывается магний, поскольку хлорид магния выступает побочным продуктом.

Сплавление – этот способ заключается в прямом смешивании двух металлов. Дополнительно в жидком состоянии поставляется шихта или легирующий материал. Этот способ относится к наиболее производительным, менее затратным и позволяет получать незагрязненные металлы., имеющие заданные физико-химические свойства.

Литье металла

Производство отдельных видов

Производство меди

Получение подобного цветного металла происходит из медных руд. Его содержание в составе этих соединении составляет от 1 до 6%. При составе меди менее 1% ее извлечение при современном уровне развития технологии не представляется рентабельным.

Получение меди осуществляется двумя способами:

  • гидрометаллургический;
  • пирометаллургический.

Первый способ является менее распространенным, поскольку при его использовании не удается извлекать из руды иные элементы.

Пирометаллургический метод добычи меди состоит из нескольких последовательных этапов:

  • Подготовка руды к плавке посредством обогащения и дальнейшего обжига. Это позволяет получить концентрат меди.
  • Последующий обжиг требуется для сокращения количества серы.
  • Плавка на штейн. Путем плавки концентратов меди удается получить штейн или сульфиды меди и железа.

А также проводится конвертирование штейна. Этот этап заключается путем продувки воздухом внутри специального медеплавильного конвертера полученного штейна, что позволяет выделить железо в шлак и получить черновую медь.

И в заключение – рафинирование. Черновая медь подвергается действию огневого плавления и электролитического рафинирования, что позволяет в итоге получить продукт, чистота которого составляет 99,97–99,99%.

Производство алюминия

Получение алюминия происходит методом электролиза глинозема. Процесс включает несколько этапов.

Получение чистого глинозема или оксида алюминия. Этот процесс заключается в обработке бокситов (руд, содержащих металл) щелочными растворами. Результатом является выпадение в виде осадка гидроксида алюминия.

Получение криолита – его производство заключается в обработке плавикового шпата для получения плавиковой кислоты и дальнейшего выделения фторалюминиевой кислоты. Посредством соды криолит выделяется в виде осадка.

Электролиз глинозема – результатом этого процесса является получения алюминия-сырца.

Рафинирование – посредством продувки расплавленного сырца хлором добывается чистый алюминий.

Производство магния

Магний добывается посредством реакции электролиза. Сырьем служат расплавленные соли металла (карналлит, магнезит, доломит, бишофит). Основу электролита составляет хлористый магний. Дополнительно применяется хлористый натрий, кальций и калий.

После проведения реакции на аноде оседает черновой металл, имеющий до 5% примесей. Их удаление происходит посредство процесса рафинирования с использованием флюсов. Все неметаллические компоненты преобразуются в шлак, а чистый металл разливается в изложницы.

Производство титана

По своим качествам титан и его сплавы во многом превосходят легированные стали. Процесс производства титана затрудняется его повышенной активностью, особенно при повышении температуры.

Его особенностью является способность вступать в реакцию со множеством металлов, что требует соблюдения определенных условий для получения чистого титана.

Метод, применяемый для получения титана, называется магниетермия. Он состоит из следующих операций.

Выделение титанового концентрата путем обогащения руды, содержащей подобный металл.

Изготовление шлака – на этом этапе происходит отделение оксидов железа от оксидов титана.

Получение четыреххлористого титана – чтобы получить металлический титан, требуется применение хлорида титана, получаемый при хлорировании шлака.

Восстановление посредством магния – процесс восстановления протекает при очень высоких температурах – близких к 1 тыс. градусов. Реактор, где расплавляется магний, подается парообразный титан. При металлизации он оседает на стенках, а расплавленный магний удаляется через летку.

Сепарация массы в вакууме – полученный в результате предыдущего шага титан в виде губчатой массы требуется нагреть с использованием вакуума, что позволит выделить чистый металл.

Особенности сырья

Все цветные металлы обладают рядом особенностей, что должно учитываться при обработке или их использовании.

Ряд элементов имеют повышенную теплопроводность и удельную теплоемкость:

  • медь;
  • магний;
  • алюминий.

При сварке место соединения быстро охлаждается, что потребует использования мощных источников, особенно тепла при сварочных работах.

Некоторые элементы при резком нагреве изменяют свои механические свойства. Наблюдается их снижение. При этом сам металл становится легко разрушаемым от ударов или иного механического воздействия.

Все цветные металлы легко вступают во взаимодействие с газами, кроме инертных. Эта особенность характерна для тугоплавких цветных металлов.

Видео по теме: Производство цветных металлов и сплавов

Разница между черными и цветными металлами

На первый взгляд разница между черными и цветными металлами ослепляюще проста. Черные металлы содержат железо, а цветные - нет. Однако это различие - это не просто черно-белое определение. Различные составы и использование черных и цветных металлов огромны.

Черные металлы обещают долговечность

Чугун и многие виды стали являются обычными примерами черных металлов.Как вы понимаете, благодаря долговечности этих композитов черные металлы часто используются в строительстве, трубопроводах и даже при создании инструментов.

Но то, что они прочные, не означает, что черные металлы также не очень ковкие. Например, сталь - это просто смесь железа и углерода. Однако, изменив количество любого ингредиента или добавив несколько других материалов, сталь можно преобразовать в что угодно - от толстых стальных балок, используемых в небоскребах, до блестящей нержавеющей стали.

Примеры черных металлов:

  • Низкоуглеродистая сталь - используется для общестроительных и строительных целей
  • Углеродистая сталь - Используется для создания инструментов
  • Нержавеющая сталь - черный металл, устойчивый к ржавчине из-за присутствия хрома.
  • Чугун - используется для автомобильных двигателей, крышек технических отверстий и приготовления пищи
  • Кованое железо - обычно используется в воротах и ​​заборах

Цветные металлы Гарантия гибкости

Цветные металлы имеют безграничное разнообразие применений.Медь и алюминий используются из-за их способности проводить тепло и электричество. Некоторые цветные металлы составляют основные компоненты большинства смартфонов. Конечно, такие металлы, как золото и серебро, использовались в декоративных целях на протяжении тысячелетий. Цветные металлы принципиально устойчивы как к коррозии, так и к магнетизму, что делает их очевидным выбором для многих применений в различных отраслях промышленности.

Примеры цветных металлов:

  • Свинец - используется в трубах, топливе, красках и батареях
  • Медь - используется для электропроводки, бытовой техники и транспортных средств
  • Серебро - используется для изготовления ювелирных изделий, столовых приборов, электрических контактов и создания зеркал.
  • Алюминий - используется в транспортных средствах, приборах, линиях электропередач и пищевой упаковке
  • Латунь - Используется в винтах, светильниках, дверных ручках, а также в светильниках для ванн и раковин
  • Золото - используется в медицине и используется в компьютерах, электронике и ювелирных изделиях

Главное отличие

Если говорить прямо, главное различие между черными и цветными металлами - это стоимость и доступность.Основные ингредиенты черных металлов - такие минералы, как углерод и железо - многочисленны, легко доступны и часто дешевы.

Между тем, цветные металлы, такие как золото и серебро, очень редки. Это, в сочетании с относительно широким спектром их применения, приводит к удорожанию цветных металлов. Отсюда и термин «драгоценные металлы».

General Kinematics готова открыть для себя новые доходы

Если вы хотите улучшить процесс извлечения цветных металлов, ознакомьтесь с последним применением оборудования для вибрационной обработки на рынке: двойным шлифовальным барабаном VIBRA-DRUM®.Этот революционный шлифовальный барабан занимает меньше места, работает быстрее и потребляет меньше энергии, чем традиционные варианты.

Обладая оборудованием General Kinematics, вы можете быть уверены, что наш вибрационный шлифовальный барабан рассчитан на долговечность и долговечность. Мы понимаем, что когда вам нужно технологическое оборудование, вам нужно решение, на которое можно положиться.

.

Цветные металлы | Группа «Все металлы и кузница»

Цветные металлы обладают широким спектром механических свойств и характеристик материала.

Цветные металлы предназначены для применения в конструкциях, требующих меньшего веса, большей прочности, немагнитных свойств, более высоких температур плавления или устойчивости к химической и атмосферной коррозии. Они также предназначены для электрических и электронных устройств.

Выбор материала для механического или конструкционного применения требует некоторых важных соображений, в том числе того, насколько легко из материала можно придать форму готовой детали и как его свойства могут быть намеренно или непреднамеренно изменены в процессе.В зависимости от конечного использования металлы могут быть просто отлиты в готовую деталь или отлиты в промежуточную форму, такую ​​как слиток, затем обработаны или обработаны путем прокатки, ковки, экструзии или другого процесса деформации. Хотя те же операции используются с черными, а также с цветными металлами и сплавами, реакция цветных металлов на эти процессы формовки часто бывает более жесткой. Следовательно, свойства литой и деформируемой формы одного и того же металла или сплава могут значительно различаться.

Для придания формы цветным и черным металлам конструкторы используют процессы, которые варьируются от литья и порошковой металлургии (P / M) до горячей и холодной обработки. Каждый метод формовки придает конечному компоненту уникальные физические и механические характеристики.

Предоставлено журналом Machine Design Magazine

Разделы о цветных металлах
Алюминий
Бериллий
Медь
Магний
Никель
Тугоплавкие металлы
Титан
Цирконий

.

Исследования - Металлы

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы УКАЗАТЕЛЬ

ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ

Райан В. 2001- 2019

Видео на YouTube - Знакомство с черными и цветными металлами

ЧЕРНЫЕ И ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ

При попытке реализовать проект, основанный на стойких материалах вы должны рассматривать металлы как часть своего исследования.Большой выбор металлов существуют, и они подходят к двум категориям: черные и цветные металлы. Эти металлы можно использовать для создания / производства столь же большого диапазона Предметы. Изучите свойства материалов ниже, вы можете обнаружить, что они полезны для вашего проекта. Возможно, вам потребуется дальнейшее исследование металлов.

ФАЙЛ PDF - НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТИ НА ОСНОВЕ ТАБЛИЦЫ НИЖЕ

ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ - Металлы, содержащие железо.

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ - Металлы, не содержащие железа

НЕКОТОРЫЕ ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СВОЙСТВА

НАИМЕНОВАНИЕ

СПЛАВ

СВОЙСТВА

ИСПОЛЬЗУЕТ

Низкоуглеродистая сталь

Углерод 0.1 - 0,3%

Железо 99,9 - 99,7%

Жесткий. Высоко предел прочности. Может быть закален. Очень легко ржавеет. Наиболее распространенные металл, используемый в школьных мастерских. Используется в общих металлических изделиях и инженерия.
Углеродистая сталь

Углерод 0,6 - 1,4%

Утюг 99.4 - 98,6%

Жесткий. Возможно закаленный и закаленный. Режущие инструменты например дрели.
нержавеющая сталь сталь Железо, никель и хром. Прочный, стойкий ржавчина и пятна. Столовые приборы медицинские инструменты.
Чугун

Углерод 2-6%

Железо 98-94%

Сильный, но хрупкий.Прочность на сжатие очень высокая. Отливки, крышки люков, двигатели.
Кованое железо Почти 100% железо Волокнистый, жесткий, пластичный, устойчивый к ржавчине. Ворота декоративные и перила. Сегодня мало используется.

НЕКОТОРЫЕ НЕ ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СВОЙСТВА

НАИМЕНОВАНИЕ

ЦВЕТ

СПЛАВ;

СВОЙСТВА

ИСПОЛЬЗУЕТ

Алюминий Светло-серый

Алюминий 95%

Медь 4%

Марганец 1%

Пластичный, мягкий, податливая, машинки хорошо.Очень легкий. Оконные рамы, самолет, посуда.
Медь Красновато-коричневый Не сплав Пластичный, может быть прибили в форму. Проводит электричество и тепло. Электрооборудование проводка, трубки, чайники, чаши, трубы.
Латунь Желтый Смесь медь и цинк 65% - наиболее распространенное соотношение 35%. Hard. Броски и машинки ну. Потускнение поверхности. Проводит электричество. Запчасти для электрическая арматура, украшения.
Серебро Беловато-серый в основном серебро но сплавлен с медью для получения чистого серебра. Дуктильный, Ковкий, припой, устойчив к коррозии. Ювелирные изделия, припой, украшения.
Свинец Голубовато-серый Не сплав. Мягкий, тяжелый, пластичный, под давлением теряет форму. Припои, трубы, батареи, кровля.
.

Блок 13: Цветные металлы Dr

Презентация на тему: «Блок 13: Цветные металлы Dr» - стенограмма презентации:

1 Блок 13: Цветные металлы Dr
Блок 13: Цветные металлы Д-р Бэзил Хамед Технический английский Исламский университет Газы Февраль, 2017

2 Словарь Duralumin الدوراليومين مزيج من لمونيوم و نحاس
Ducility ليونة Plating تصفيح, لاء معدني Гальванизация الجلamedفنة مورب

3 Схема A.Обычные цветные металлы
Гальваника цветными металлами Василий Хамед

4 A. Обычные цветные металлы для машиностроения
Эти выдержки с веб-сайта посвящены применению некоторых цветных металлов в машиностроении, то есть металлов, не содержащих железа. Алюминий широко используется, часто в виде сплавов. Примером может служить дюралюминий, сплав, используемый в авиастроении, который также содержит медь (4.4%) и магний (1,5%). Алюминий также можно сплавить с титаном для получения очень прочных и легких металлов. Медь является отличным проводником электричества, что делает ее идеальной для использования в электрических проводах. Хорошая пластичность также делает его пригодным для труб. Медь широко используется в сплавах, особенно в латуни (медь и цинк) и бронзе (медь и олово, а иногда и свинец). Василий Хамед

5 A. Обычные цветные металлы для машиностроения
Серебро - драгоценный металл, что свидетельствует о его высокой стоимости.Это лучший электрический проводник, чем любой другой материал, поэтому его часто используют для электронных соединений. Другой драгоценный металл - золото - также является отличным проводником и обладает высокой устойчивостью к коррозии. Примечания: Подробнее о металлах и сплавах см. Раздел 11. Подробнее о пластичности см. Раздел 18. Химический символ для алюминия = AI, меди = Cu, магния = Mg, титана = Ti, цинка = Zn, олова = Sn, свинец = Pb, серебро = Ag и золото = Au. Василий Хамед


6 Б.Покрытие цветными металлами
Цветные металлы можно использовать для защиты стали от коррозии путем ее металлизации, то есть покрытия ее тонким слоем металла. Пример - гальваника (цинкование). Сталь можно оцинковать горячим способом, поместив ее в расплавленный (жидкий) цинк. Он также может быть гальванизирован, что является одним из видов гальваники. При использовании этого метода стальной компонент помещается в жидкость (часто кислоту), называемую электролитом, и подключается к отрицательной клемме (-) источника питания, чтобы стать катодом (отрицательная сторона).Кусок цинка также помещается в электролит и подключается к положительной клемме (+) источника питания. Затем он становится анодом (положительная сторона). Василий Хамед

7 B. Гальваника цветными металлами
Электрический ток течет между металлическими частями через электролит. Это вызывает химическую реакцию, в результате которой на катоде осаждается цинк, покрывающий компонент. Родственный процесс, называемый анодированием, используется для защиты алюминия.Анодируемый компонент подключается к положительному выводу (чтобы стать анодом) и помещается в электролит с катодом. По мере прохождения электричества на аноде осаждается оксид алюминия. Поскольку он тверже алюминия, он обеспечивает защиту. Василий Хамед

.

Смотрите также