Получение чистых цветных металлов
В частности, по химической реакции
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
на подавляющем большинстве заводов получают титан. А вот рядом с нами в поселке Донском на химико-металлургическом заводе (теперь это химико-металлургическая фабрика комбината им. Ильича) титан получают гораздо более чистым, чем при хлорировании. Для этого вместо хлора используют йод. К сожалению, получаемый очень чистый титан имеет высокую цену, из-за чего его производство сейчас приостановлено, что является дополнительным подтверждением сделанного ранее вывода о необходимости экономического критерия выбора методов очистки.
Но вернемся к электролизу. Он помогает металлургам и в получении алюминия из расплавленного соединения металла с кислородом.
Очень сложную задачу поставил в свое время перед металлургами этот важнейший из цветных металлов. Его рудный концентрат – глинозем (окись алюминия) – плавится при очень высокой температуре – две с лишним тысячи градусов. Почти на 10000 выше точки плавления меди. Чтобы понизить температуру плавления, пришлось искусственно понижать концентрацию алюминия в электролитической ванне – растворять глинозем в расплавленном минерале криолите. Точка плавления раствора чуть ниже 10000С. А это уже устраивает металлургов. Правда, природного криолита на земле так мало, что минерал этот приходится изготовлять искусственно. Но и это все равно дешевле, чем каждый раз нагревать чистый глинозем.
В раскаленном растворе молекулы глинозема распадаются на составные части – атомы алюминия и атомы кислорода. Электрический ток захватывает атомы алюминия и транспортирует их на катод. В данном случае катодом служит дно самой ванны с глиноземно-криолитовым расплавом.
На примере получения чистого алюминия показана решающая роль химии в получении чистого алюминия. В частности, специалистам в области химии пришлось: 1) создать новый материал – криолит; 2) создать новую смесь «глинозем+криолит»; 3)создать новую технологию извлечения алюминия из указанной выше смеси.
Титан и магний, кальций и бериллий, и многие другие металлы часто получают с помощью электролиза, разлагая их расплавленные соли. Но для того, чтобы сделать эти соли жидкими, опять требуются высокие температуры.
Однако металлурги в ряде случаев умеют обходиться без такого сильного нагрева. Кроме пирометаллургии, существует гидрометаллургия. Тут металл также переводится в жидкость, но не огнем, а с помощью химического растворителя. Им могут оказаться и просто вода, и растворы кислот, щелочей, солей, и сложные органические жидкости.
Извлечь чистый металл из раствора его соединения сравнительно легко. В одних случаях пускают в ход электролиз. В других прибегают к обменным химическим реакциям. Вновь основная заслуга в очистке материала принадлежит химии.
Если опустить в жидкий медный купорос кусок железа, хотя бы старое бритвенное лезвие, на нем начнет осаждаться медь. В обмен в раствор уходят ионы железа. Тот же по существу процесс идет в заводских масштабах на многих предприятиях, получающих медь.
Особенно широко применяется гидрометаллургия при переработке комплексных руд. В нашей стране есть комбинаты, которые из одного месторождения добывают 8, 11, 14 химических элементов. А химики Германии на уникальном месторождении – Мандсфельдских нефтяных сланцах – получают даже сразу 25 элементов. Когда в каждом кубическом сантиметре руды есть, скажем, и марганец, и кобальт, и молибден, и еще добрый десяток ценнейших элементов, куда легче отделить металлы в целом от пустой породы, чем друг от друга. И вот рудный концентрат поочередно обрабатывается сильными реактивами. Стремятся к тому, чтобы в каждой жидкости растворились соединения только одного металла, выделить который уже не составляет большого труда.
Что касается гидропроцессов, используемых для очистки и получения чистых материалов, особый интерес представляют ионообменные процессы, осуществляемые с помощью ионообменных смол.
Смотрите также
Ртутно-цинковые элементы
Ртутно-цинковые элементы питания используются
для автономного питания в контрольно-измерительных приборах, дозиметрической
аппаратуре, регистрирующих измерителях напряжения, слуховых аппарат ...
Что такое вода
...
Влияние вида катализатора на параметры синтеза метанола
Метанол известен очень давно, его обнаружили когда перегоняли древесину,
примерно в 17 веке.
Именно процесс сухой перегонки и оставался долгое время единственным
способом его получения.
...