Восьмой класс
  1. Введение в химию  1.1. Nature and scope of chemistry  1.2. Важность химии в повседневной жизни  1.3. Химия и ее связь с другими науками  1.4. Роль химии в промышленности, медицине и окружающей среде  1.5. Научные исследования и экспериментальные методы в химии
  2. Материя и ее свойства  2.1. Определение и классификация материи  2.2. Физические и химические свойства вещества  2.3. Закон сохранения материи  2.4. Экстенсивные и интенсивные свойства вещества  2.5. Кинетическая молекулярная теория вещества  2.6. Состояния материи: твердые тела, жидкости, газы, плазмы и конденсаты Бозе-Эйнштейна  2.7. Вовлечены изменения состояния и энергии  2.8. Диффузия и броуновское движение
  3. Элементы, соединения и смеси  3.1. Определение и различия между элементами, соединениями и смесями  3.2. Атомная структура и атомный номер  3.3. Химические символы и формулы  3.4. Тенденции в периодической таблице (группы и периоды)  3.5. Классификация элементов: Металлы, неметаллы и металлоиды  3.6. Редкоземельные элементы и переходные металлы  3.7. Виды смесей: однородные и неоднородные  3.8. Разделение смесей с использованием физических и химических методов
  4. Методы разделения  4.1. Фильтрация, осаждение и декантация  4.2. Испарение и кристаллизация  4.3. Дистилляция и Фракционная Дистилляция  4.4. Хроматография и её применения  4.5. Сублимация при очистке соединений  4.6. Роль центрифугирования в биохимических процессах
  5. Атомная структура  5.1. Атомная теория Дальтона  5.2. Строение атома: протоны, нейтроны и электроны  5.3. Атомная модель Бора  5.4. Введение в квантовомеханическую модель  5.5. Электронная конфигурация и энергетические уровни  5.6. Спектры возбуждения и эмиссии  5.7. Isotopes and their applications
  6. Периодическая таблица и химические тенденции  6.1. История и развитие периодической таблицы  6.2. Современный периодический закон  6.3. Периодичность и тенденции в атомных и ионных размерах  6.4. Энергия ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность  6.5. Введение в Лантаноиды и Актиноиды  6.6. Применение периодических тенденций в химии
  7. Химическая связь и структура молекул  7.1. Типы химических связей: ионные, ковалентные и металлические связи  7.3. Полярные и неполярные молекулы  7.4. Hydrogen bonding and its applications  7.5. Межмолекулярные силы: диполь-диполь, дисперсионная сила Лондона
  8. Химические реакции и стехиометрия  8.1. Химические уравнения и баланс  8.2. Типы химических реакций: соединение, разложение, замещение и окислительно-восстановительные реакции  8.3. Введение в стехиометрию и понятие моля  8.4. Ограничивающий реагент в химических уравнениях  8.5. Скорость реакции, катализатор и факторы, влияющие на скорость реакции
  9. Кислоты, основания и соли  9.1. Определение и свойства кислот и оснований  9.2. Сильные и слабые кислоты и основания  9.3. Шкала рН и расчет рН  9.4. Реакции нейтрализации  9.5. Буферные растворы и их важность  9.6. Применение кислот, оснований и солей в повседневной жизни
  10. Растворы и растворимость  10.1. Определение раствора, растворенного вещества и растворителя  10.2. Факторы, влияющие на растворимость  10.3. Единицы концентрации: молярность и моляльность  10.4. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы  10.5. Концепция осмоса и обратного осмоса  10.6. Концентративные свойства растворов
  11. Газы и законы газов  11.1. Properties of gases  11.2. Введение в идеальные и реальные газы  11.3. Закон Бойля, закон Шарля и закон Авогадро  11.4. Уравнение идеального газа и его применения  11.5. Применение газовых законов в реальной жизни
  12. Термохимия и преобразование энергии  12.1. Энергия в химических реакциях  12.2. Экзотермические и эндотермические реакции  12.3. Тепло и изменение энтальпии  12.4. Калориметрия и теплопередача в реакциях
  13. Металлы и неметаллы  13.1. Физические и химические свойства металлов и неметаллов  13.2. Ряд активности металлов  13.3. Коррозия и ее предотвращение  13.4. Извлечение металлов из руд  13.5. Использование металлов и неметаллов в повседневной жизни
  14. Введение в органическую химию  14.1. Характеристики углерода и органических соединений  14.2. Функциональные группы и их значение  14.3. Простые углеводороды: Алканы, Алкены и Алкины  14.4. Изомерия в органических соединениях  14.5. Введение в полимеры и их использование
  15. Экологическая химия и устойчивость  15.1. Принципы зеленой химии  15.2. Влияние химического загрязнения на экосистемы  15.3. Кислотные дожди и их последствия  15.4. Истощение озонового слоя и глобальное потепление  15.5. Управление отходами и переработка в химии

Восьмой класс → Металлы и неметаллы ↓


Извлечение металлов из руд


Металлы невероятно важны для нашей повседневной жизни; они составляют основу нашего транспорта, строительства, производства и многих других отраслей. Однако эти металлы не просто находятся в готовой форме; большинство из них извлекается из минералов, найденных в коре Земли. В этом комплексном руководстве мы рассмотрим процессы извлечения металлов из руд, сосредоточив внимание на процессах, которые в них входят, и принципах, лежащих в основе этих методов.

Что такое руды?

Руда - это естественное вещество или порода, содержащая металлическое соединение, из которого металл может быть извлечен экономически и с прибылью. Руды часто содержат нежелательные вещества, общим названием которых является пустая порода. Чтобы использовать металл, руды необходимо обработать для разделения металла на форму, которую мы можем использовать.

Пример 1: Боксит - это руда, из которой извлекается алюминий. Она состоит главным образом из оксида алюминия (Al 2 O 3). Другие элементы в боксите включают оксид железа и глинистые минералы.

Этапы извлечения металлов из руд

Извлечение металлов из руд включает несколько основных этапов:

  1. Добыча из земли.
  2. Она дробится и измельчается, чтобы освободить металлический минерал от окружающей пустой породы.
  3. Процесс концентрации для удаления нежелательных материалов.
  4. Процесс восстановления для извлечения чистого металла.

Техники добычи металлов

Добыча осуществляется с использованием различных методов, но в зависимости от глубины руды, ее можно, как правило, классифицировать на два типа:

1. Поверхностная добыча

Поверхностная добыча, также известная как открытая добыча, включает удаление поверхностной растительности, почвы и, возможно, слоев коренной породы для доступа к залежам полезных ископаемых. Этот метод экономичен для мелких залежей.

Пример 2: Железная руда часто добывается с помощью поверхностных методов из-за ее большого количества и относительно небольшой глубины.

2. Подземная добыча

Подземная добыча используется для более глубоких залежей полезных ископаемых, что требует большего количества рабочей силы и также стоит дороже из-за необходимой инфраструктуры, вентиляции и мер безопасности.

Пример 3: Драгоценные металлы, такие как золото и платина, часто извлекаются посредством подземной добычи.

Дробление и измельчение

После добычи руда должна пройти дополнительную обработку в виде дробления и измельчения, чтобы разбить породу, содержащую руду, на более мелкие, более удобные в обращении куски. Это увеличивает площадь поверхности руды, облегчая извлечение металла из нее.

Концентрация руды

Концентрация руды включает в себя вымывание нежелательных веществ (пустой породы) из металлической руды. Часто это включает в себя сочетание различных физических процессов:

Физические процессы

  • Гравитационное разделение: использует разницу в плотности между рудой и отходами.
  • Магнитное разделение: Использует магнитные свойства металла, если они применимы.
  • Флотация пены: Использует различия в поверхностных свойствах для разделения ценных минералов и отходов.
Пример 4: Флотация пены в медной добыче. Тонко измельченная руда смешивается с водой для образования пульпы, в смесь впускается воздух, и медные минералы прилипают к пузырькам и поднимаются на поверхность.

Восстановление: Извлечение чистого металла

Восстановление - это последний шаг, в котором металлическое соединение восстанавливается до собственного металла. Три основных техники используются:

Химическое восстановление

Это включает использование восстановителей, таких как углерод (в виде кокса), водород или алюминий, для восстановления металлического соединения до его металлической формы. Классический пример этого метода - работа доменной печи.

        Fe 2 O 3 + 3C → 2Fe + 3CO

Здесь оксид железа(III) восстанавливается до железа с использованием углерода в качестве восстановителя.

Электролитическое восстановление

В этом процессе используется электричество для осуществления восстановления. Такие металлы, как алюминий и натрий, извлекаются с помощью этой техники, которая делится на две категории:

  • Электролиз плавленных соединений: Используется для извлечения очень реактивных металлов.
  • Электролиз водных растворов: для металлов, которые могут быть осаждены из водных растворов.
        2Al 2 O 3 + 3C → 4Al + 3CO 2

Алюминий производится из бокситовой руды и хризолита фитритическим восстановлением.

Обжиг и выпекание

Эти тепловые процессы используются в зависимости от химической природы металлической руды:

Обжиг

Это включает нагрев руды в присутствии кислорода, где это применимо, для удаления летучих примесей. Сульфидные руды, такие как цинк и свинец, часто подвергаются процессу, называемому обжигом.

        2ZnS + 3O 2 → 2ZnO + 2SO 2

Обжиг

Обжиг включает нагрев руды в отсутствие или ограниченном количестве кислорода, что помогает удалить влагу и летучие вещества. В этом процессе карбонаты часто превращаются в оксиды.

        CaCO 3 → CaO + CO 2

Металлургические методы, используемые для различных металлов

Специфические методы были приняты для извлечения каждого металла в зависимости от его источника, физических и химических свойств и экономической эффективности.

  • Железо: Метод доменной печи для извлечения из железной руды.
  • Алюминий: Электролиз из бокситовой руды.
  • Медь: Флотация пены с последующим обжигом и затем электролизом.

Визуализация извлечения металлов

Чтобы понять эти процессы, представьте компанию, работающую на горе руды. Изначально машины и рабочие удаляют верхний слой почвы и растительность, обнажая тяжелые залежи под поверхностью. Большие грузовики транспортируют эти породы на перерабатывающее предприятие, где породы дробятся на более мелкие куски. Затем измельченная руда промывается, фильтруется и, наконец, подвергается воздействию тепла для получения чистого металла.

Горные работы Обработка руды

Как мы объяснили, извлечение металлов из руд - это многоэтапный процесс, который включает комбинацию механических, химических, а иногда и электрических средств для получения чистых металлов. Несмотря на то, что он часто сложен, понимание процесса извлечения важно для понимания того, как сырьевые материалы превращаются в металлы, которые составляют основу современной цивилизации.


Восьмой класс → 13.4


U
username
0%
завершено в Восьмой класс

← Предыдущий (13.3)
Коррозия и ее предотвращение
Следующий (13.5) →
Использование металлов и неметаллов в повседневной жизни

Комментарии 



Извлечение металлов из руд

https://www.chemistryelite.com/g8/13.4?ceal=ru