Сейчас к цветным металлам относят металлы, прежде входившие в группу редких, — молибден и вольфрам.
Вольфрам — самый тугоплавкий металл. Он плавится при температуре выше 3400°. Вольфрам входит в состав нержавеющих и быстрорежущих сталей, и сверхтвердых сплавов. Из него изготовляют нити накаливания для электроламп, рентгеновских трубок и детали радиоламп.
Температура плавления молибдена существенно ниже, чем вольфрама, — 2620°. Примеси молибдена, вводимые в состав легированных сталей, повышают их жаропрочность, кислотостойкость и твердость.
Перед обогащением руду подготавливают — дробят на молотковых (а) и конусных (б) дробилках, раздавливают и истирают в порошок на мельницах.
Как видите, цветные металлы нужны в машиностроении, электротехнике, судостроении, измерительной технике и во многих вторых отраслях индустрии. Но запасы цветных металлов в земной коре по сравнению, к примеру, с алюминием и железом ничтожны. Так, тяжелых цветных металлов содержится в земной коре только около 0,03% — в 400 раз меньше, чем алюминия и железа, совместно забранных.
Металлы редко встречаются в природе в самородном состоянии. В большинстве случаев, они находятся в горных породах — рудах в виде разных химических соединений. Приходится их извлекать из руд.
Для получения из руд чистых металлов нужно вначале отделить рудные минералы от безлюдной породы, а после этого эти минералы подвергнуть обработке — плавлению либо действию на них водных растворов.
Содержание цветных металлов в горных породах незначительно. К примеру, содержание меди в рудах редко превышает 1-5%. Такие руды уже выгодно перерабатывать. Но перед тем как направить добытую руду на переплавку, ее обогащают.
Сортировка руды па магнитном сепараторе. Раздробленные куски руды падают на магнитный барабан. Безлюдная порода не задерживается и сходу скатывается в бункер. Полумагнитная порода прилипает к поверхности барабана и лишь под действием центробежных собственной силы и сил тяжести падает в соседний бункер. Магнитная порода удерживается на барабане, пока ее не счистит особое приспособление.
При сортировке по весу через измельченную руду прогоняют воду. Частицы безлюдной породы легкие, они выносятся кверху потоком воды. А куски породы с металлом тяжелые, они оседают на дно.Когда-то, на заре металлургии, руды обогащали вручную. Их отделяли от безлюдной породы по блеску и цвету. Но так как для руд свойственны не только цвет и блеск. Имеется и другие свойства: вес, электрическая и магнитная чувствительность, смачиваемость и т. д. Выяснилось, эти свойства возможно применять при обогащении.
По-различному ведут себя руды в магнитном либо электрическом поле. При электростатическом способе обогащения размельченная руда проходит между заземленным железным барабаном и отрицательно заряженным электродом. Так как в нужных частицах руды содержится металл, они электропроводны. Проходя через электрическое поле, эти частицы приобретают отрицательные заряды и сходу отдают их вращающемуся железному барабану. Ничем не поддерживаемые, они скатываются с барабана в бункер. А частицы с безлюдной породой удерживают отрицательные заряды и исходя из этого притягиваются к барабану. Из этого их счищают особые щетки, и они попадают в второй бункер.
Но самый занимательный и обширно на данный момент используемый метод обогащения флотационный. Основан он на разной степени смачиваемости минералов. Опустите в стакан с газировкой пара виноградин. Сперва они утонут, а после этого, в то время, когда покроются мелкими пузырьками газа, скоро опять всплывут. Это пузырьки газа поднимают их.
При флотационном методе происходит то же самое. В измельченную породу, смешанную с водой, додают особые составы, каковые вызывают усиленное пенообразование и прилипание частиц минералов к пузырькам воздуха. В случае, если сейчас через толщу жидкости продувать воздушное пространство, то на поверхность всплывут пузырьки воздуха с частицами полезной породы. Всплывшую пену сливают, высушивают и приобретают концентрат — обогащенную руду.
В случае, если при обогащении используются механические методы, основанные на физических особенностях руд, то для получения чистых металлов обращаются к химии.
Извлекать цветные металлы из руд тяжело по причине того, что, в большинстве случаев, они находятся в том месте в соединениях с другими металлами (одним, двумя и больше). А их также нельзя терять. Приходится разрабатывать комплексную разработку, в ходе которой металлы из руд получаются понемногу, друг за другом.
Приобретают и очищают металлы при большой температуре в металлургических печах либо при простой температуре, обрабатывая минералы водными растворами. Первый способ именуется пирометаллургическим процессом, второй — гидрометаллургическим. Но при любой металлургической обработке металл максимально концентрируют в каком-либо продукте, легко отделяемом от вторых, содержащих примеси, продуктов.
База пирометаллургического процесса — плавка, обжиг, дистилляция. Их выполняют соответственно в плавильных, обжиговых либо дистилляционных печах.
Плавку выполняют при температуре, достаточной для расплавления всей либо большей массы материала. Наряду с этим масса разделяется по удельным весам на пара слоев. Их последовательно отделяют и перерабатывают.
Схема флотационного метода обогащения руд. Руда из шаровой мельницы поступает в спиральный классификатор. Измельченную в пыль руду смешивают с водой в громадных баках. Тут руды подстерегаются реагентами — веществами, содействующими прилипанию их к пузырькам воздуха. В то время, когда через толщу воды продувается воздушное пространство, на поверхность всплывают пузырьки с частицами полезной породы. Пену, содержащую руду, собирают и обезвоживают. Получается концентрат, что и направляют в плавку.
В шахтные печи руду загружают вместе с горючим. Воздушное пространство, нужный для горения, подают в фурмы, около которых и образуется самая высокая температура. Тёплые газы поднимаются по стволу печи и, пронизывая руду, отдают ей собственный тепло. Руда плавится около фурм и в жидком виде стекает в приемник — гори.
Отражательные печи отапливают распыленным жидким горючим, каменноугольной пылью либо газом. Горючее горит факелом над ванной с металлом.
В дуговых электропечах тепло для плавления металла приобретают от электрической дуги, появляющейся между угольными либо графитовыми электродами. В индукционных печах плавящийся металл является сопротивлением для электрического тока, что появляется за счет явлений индукции.
Руду обжигают чтобы удалить примеси либо придать ей свойства, нужные для процессов. Температура при обжиге должна быть таковой, дабы химические реакции в минералов либо при сотрудничестве их с газами протекали деятельно, но сами минералы не плавились.
Химические реакции, протекающие при плавлении либо обжиге, смогут быть окислительными, восстановительными, хлорирующими и т. с далека.
Но не всегда металл из руды возможно взять плавлением. Кое-какие металлы добывают
дистилляцией. Наряду с этим ходе металлы либо их соединения преобразовываются в пар, а нелетучая безлюдная порода остается. Пары металлов либо соединений металлов охлаждают и конденсируют. Так приобретают цинк, магний, сурьму.
Имеется еще метод получения руд из минералов — гидрометаллургический. Это мокрый метод, при котором руды выщелачивают (см. ст. «Алюминий») и осаждают. При выщелачивании один из составляющих обрабатываемого минерала растворяется. Получается раствор и нерастворимый осадок. После этого руды осаждают из растворов (гидролизом, электролизом либо цементацией), а безлюдная порода остается нерастворенной, и ее удаляют.