طرق لإنتاج المعادن. أنواع من السبائك. إعداد الفلزات القلوية

الإنسان المعاصر ويحيط في حياته اليومية من خلال مجموعة متنوعة من المعادن. معظم الأدوات التي نستخدمها، هذه المواد الكيميائية موجودة. حدث كل ذلك لأن الناس وجدت وسائل مختلفة لإنتاج المعادن.

ما هو معدن

هذه المواد الثمينة للناس تشارك في الكيمياء غير العضوية. الحصول على المعادن يسمح للشخص لخلق المزيد من تقنية مثالية، ويحسن حياتنا. وماذا تمثل؟ قبل أن تنظر في الطرق الشائعة لإنتاج المعادن، فمن الضروري أن نفهم ما هي عليه. المعادن هي مجموعة من العناصر الكيميائية في شكل مواد بسيطة لها خصائص مميزة:

• الحرارية والموصلية الكهربائية؛

• ليونة عالية؛

• تألق.

ويمكن للإنسان أن يميز بسهولة بينها وبين غيرها من المواد. وهناك سمة مميزة لجميع المعادن هي وجود تألق خاص. انه يأتي من انعكاس أشعة الضوء الساقطة على السطح لا تفوت عليها. معان - هو الملكية المشتركة للجميع المعادن، ولكن يتجلى ذلك أكثر وضوحا في الفضة.

اليوم، اكتشف العلماء 96 من هذه العناصر الكيميائية، وإن لم يكن معترف بها كل منهم العلم الرسمي. وهي مقسمة إلى مجموعات اعتمادا على الخصائص المميزة الكامنة. وهكذا المعادن هي التالية:

• قلوية - 6؛

• قلوية - 6؛

• التحول - 38؛

• خفيفة الوزن - 11؛

• semimetals - 7؛

• اللانثانيدات - 14؛

• الأكتينات - 14.

المعادن الحصول على

من أجل افتعال سبيكة يجب أولا الحصول على المعدن من خامات طبيعية. عناصر الأم - وهذه هي المواد التي توجد في الطبيعة في دولة حرة. وتشمل هذه البلاتين والذهب والقصدير والزئبق. ينفصلون من الشوائب ميكانيكيا أو عن طريق الكواشف الكيميائية.

يتم استخراج المعادن المتبقية عن طريق العلاج مع المركبات. وهي توجد في المعادن المختلفة. خام - هذه المعادن والصخور، والتي تحتوي على مركبات المعادن كما أكاسيد والكربونات، أو كبريتيد. لإنتاجها باستخدام المعالجة الكيميائية.

طرق للحصول على المعادن:

• استعادة أكاسيد الكربون؛

• القصدير من حجر القصدير المستقبلة؛

• إنتاج الحديد الزهر من خام الحديد .

• حرق مركبات الكبريت في أفران خاصة.

لتسهيل الحصول على المعادن من الصخور تضاف خام لهم مواد متنوعة تسمى التدفقات. أنها تساعد على إزالة الشوائب غير المرغوب فيها مثل الطين والحجر الجيري والرمال. ونتيجة لهذه العملية تسمى مركبات المخصبة ينتج الخبث.

في وجود كميات كبيرة من الشوائب قبل صهر خامات المعادن التخصيب عن طريق إزالة جزء كبير من المكونات غير الضرورية. الطرق الأكثر استخداما على نطاق واسع لهذا العلاج - التعويم، والمغناطيسية وطريقة الجاذبية.

الفلزات القلوية

تلقي كتلة الفلزات القلوية - وهي عملية معقدة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن وجدوا في الطبيعة إلا في شكل مركبات كيميائية ذلك. لأنها الحد من وكلاء، إعدادها يرافقه ارتفاع تكاليف الطاقة. هناك عدة طرق للحصول على الفلزات القلوية:

• يمكن تحضير لي من أكسيد في الخلاء أو تذوب الكهربائي كلوريد لها تشكلت خلال تجهيز إسبودومين.

• الصوديوم استخراجها من قبل التحميص مع رماد الفحم في بوتقة مختومة أو التحليل الكهربائي كلوريد تذوب مع إضافة الكالسيوم. الطريقة الأولى هي الأكثر استهلاكا للوقت.

• البوتاسيوم الحصول الكهربائي ذوبان أو أملاحه، وبخار الصوديوم كلوريد تمر بها. كما تتشكل عن طريق تفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم المنصهر والصوديوم السائلة عند درجة حرارة 440 درجة مئوية.

• السيزيوم والروبيديوم المستخرج من خلال استعادة كلوريد الكالسيوم بهم في 700-800 درجة مئوية أو الزركونيوم في 650 ° C. إعداد المعدن القلوي في هذه الطريقة هي الطاقة جدا مكثفة ومكلفة.

الاختلافات بين المعادن والسبائك

من حيث المبدأ، على حدود واضحة بين معادن وسبائكها شبه معدومة، لأن حتى والمواد البسيطة الأكثر نقية هي جزء من الشوائب. فما هو الفرق بينهما؟ تقريبا جميع المعادن المستخدمة في الصناعة وفي فروع أخرى من الاقتصاد، وتستخدم في شكل سبائك الحصول عليها عن طريق إضافة هادف إلى المكونات الأخرى الرئيسية عنصر كيميائي.

سبائك

الاحتياجات التكنولوجية مجموعة متنوعة من المواد المعدنية. في هذه الحالة، لا تستخدم العناصر الكيميائية النقية عمليا لأنها لا تملك الخصائص الضرورية للناس. لاحتياجاتهم لقد اخترع أساليب مختلفة لإنتاج السبائك. ويشير هذا المصطلح إلى مادة متجانسة ظاهريا، والذي يتكون من اثنين أو أكثر من العناصر الكيميائية. حيث المكونات المعدنية هي الغالبة في السبيكة. هذه المادة لها هيكلها. في سبائك التمييز بين العناصر التالية:

• الأساس، وتتكون من واحد أو أكثر من المعادن.

• إضافات صغيرة من تعديل وصناعة السبائك العناصر؛

• الشوائب اعيد (عملية، والطبيعية، عشوائي).

أن السبائك المعدنية هي المواد الهيكلية الرئيسية. في مجال التكنولوجيا، وهناك أكثر من 5000.

أنواع من السبائك

وعلى الرغم من هذا التنوع من سبائك، ومعظم الناس تلعب قيمة لتلك التي تقوم على الحديد والألمنيوم. وهي التي غالبا ما وجدت في الحياة اليومية. أنواع من سبائك مختلفة. وعلاوة على ذلك، تم تقسيمها وفقا لعدة معايير. وبما أن هناك أساليب مختلفة لإنتاج السبائك. وفقا لهذا المعيار، فإنها تنقسم إلى:

• سبيكة، والتي يتم الحصول عليها من خلال بلورة مكونات تذوب المخلوطة.

• مسحوق، باستخدام ضغط خليط من مساحيق وتلبد لاحقة في درجة حرارة عالية. وغالبا ما تكون مكونات هذه السبائك ليست فقط على عناصر كيميائية بسيطة، ولكن المركبات المختلفة من مثل كربيد التيتانيوم أو التنغستن السبائك في صلب. إضافتها بكميات مختلفة تغيير خصائص المعدنية المواد.

يتم فصل طرق إعداد الخلائط في شكل المادة المصنعة أو الشغل إلى:

• الصب (silumin والحديد الزهر)؛

• تشوه (الصلب)؛

• مسحوق (التيتانيوم التنغستن).

أنواع من السبائك

طرق لإنتاج المعادن مختلفة، وبالتالي المصنعة المستحقة لهم مواد لها خصائص مختلفة. في سبائك الصلبة هي:

• متجانسة (موحدة)، التي تتكون من بلورات من نفس النوع. وغالبا ما يشار إليها باسم على مرحلة واحدة.

• غير المتجانسة (غير متجانسة)، ويشار إلى متعدد المراحل. عندما ورودها في قاعدة سبيكة يؤخذ كحل الصلبة (المرحلة المصفوفة). تكوين مواد غير متجانسة من هذا النوع يعتمد على تركيبة من العناصر الكيميائية. ويمكن أن تشمل هذه السبائك العناصر التالية: حلول خلالي والتعويضية الصلبة، والمركبات الكيميائية (كربيد، مركبات السبائك، نتريدات)، البلورة من المواد البسيطة.

خصائص سبائك

بغض النظر عن ما يتم استخدام أساليب إنتاج المعادن والسبائك، ويتم تحديد خصائصها تماما من التركيب البلوري للمراحل والمجهرية لهذه المواد. كل واحد منهم مختلفة. تعتمد الخصائص العيانية من السبائك على المجهرية الخاصة بهم. وهي في أي حال تتميز خصائص المرحلة التي تعتمد فقط على التركيب البلوري للمادة. تجانس العيانية من السبائك غير المتجانسة (متعدد المراحل) التي حصلت عليها توزيع موحد للمراحل في المصفوفة المعدنية.

ويعتبر أهم خصائص من سبيكة لحام. خلاف ذلك، فهي المعادن متطابقة. وهكذا، فإن السبائك لها الموصلية الحرارية والكهربائية، ليونة وانعكاسية (معان).

سبائك أصناف

وقد سمحت أساليب مختلفة لإنتاج سبائك شخص إلى ابتكار عدد كبير من المواد المعدنية لها خصائص وسمات مختلفة. وفقا للغرض تم تقسيمها إلى المجموعات التالية:

• الإنشائية (الصلب، الدوراليومين مزيج من ألمونيوم و نحاس، حديد). وتشمل هذه المجموعة، وسبائك مع الممتلكات الخاصة. حتى أنها تختلف خصائص آمنة جوهريا أو المضادة للاحتكاك. وتشمل هذه النحاس والبرونز.

• لملء محامل (البابيت).

• للحصول على التدفئة الكهربائية وأجهزة قياس (نيتشروم، manganin).

• للحصول على إنتاج أدوات القطع (الفوز).

في إنتاج من الناس استخدام أنواع أخرى من المواد المعدنية مثل انخفاض ذوبان، ومقاومة للحرارة، مقاومة للتآكل وسبائك غير متبلور. هي على نطاق واسع أيضا المغناطيس والكهرباء الحرارية (سلينيد teluridy والبزموت والرصاص والأنتيمون وغيرها) المستخدمة.

السبيكة الحديدية

يتم توجيه جميع تقريبا من الحديد المصهور في العالم لإنتاج بسيطة و سبائك الفولاذ. كما انها تستخدم في إنتاج الحديد الخام. ارتفعت سبائك الحديد شعبيتها يرجع ذلك إلى حقيقة أن تمتلك الخصائص المفيدة للبشر. تم الحصول عليها عن طريق إضافة إلى عنصر كيميائي بسيط من المكونات المختلفة. وهكذا، على الرغم من أن العديد من سبائك الحديد المصنعة على أساس مادة واحدة، الفولاذ والحديد الزهر لها خصائص مختلفة. ونتيجة لهذا هم مختلف مجالات التطبيق. معظم الفولاذ أصعب من الحديد. طرق مختلفة لإعداد هذه المعادن تسمح للحصول على درجات مختلفة (الصف) من هذه السبائك الحديدية.

خصائص محسنة من سبائك

من خلال صناعة السبائك المعدنية وبعض العناصر الأخرى يمكن الحصول على مواد ذات خصائص محسنة. على سبيل المثال، قوة العائد من الألمنيوم النقي هو 35 ميجا باسكال. في إعداد سبيكة معدنية مع النحاس (1.6٪)، والزنك (5.6٪) والمغنيسيوم (2.5٪) يتجاوز مؤشر 500 ميجا باسكال.

نظرا لنسب مختلفة مركبة من المواد الكيميائية المختلفة يمكن الحصول على المواد المعدنية مع تحسين الخواص المغناطيسية والحرارية أو الكهربائية. الدور الرئيسي في هذه العملية هو هيكل سبائك يمثل توزيع بلورات ونوع الروابط بين الذرات.

الحديد والصلب

ويتم إنتاج هذه السبائك من مركبات الحديد والكربون (2٪). في إنتاج المواد سبائك أضاف إليها النيكل والكروم والفاناديوم. وينقسم كل الأنواع المعتادة من الصلب إلى:

• منخفض الكربون (0.25٪ الكربون) المستخدمة في تصنيع مختلف المنشآت.

• المقصود الكربون عالية (أكثر من 0.55٪) لإنتاج أدوات القطع.

يتم استخدام النوعيات المختلفة من سبائك الفولاذ في الهندسة الميكانيكية، وغيرها من المنتجات.

ويسمى سبيكة من الحديد مع الكربون، وهي نسبة 2-4٪ الحديد الخام. يتضمن تكوين هذا مادة السيليكون. من مختلف منتجات الحديد الزهر لديه خصائص ميكانيكية جيدة.

المعادن غير الحديدية

بالإضافة إلى الحديد وعناصر أخرى تستخدم لتقديم مجموعة متنوعة من المواد المعدنية. ونتيجة لمركباتها والسبائك غير الحديدية. في الحياة، وقد وجدت الناس أعظم المواد التطبيق على أساس:

• النحاس والنحاس يسمى. أنها تحتوي على 5-45٪ زنك. إذا كان المحتوى هو 5-20٪، والنحاس ودعا الأحمر، وإذا 20-36٪ - أصفر. هناك سبائك النحاس مع السيليكون والقصدير والبريليوم والألومنيوم. فهي تسمى برونزية. وهناك عدة أنواع من هذه السبائك.

• قيادة تمثل حام التقليدية (tretnik). في هذه السبائك، إلى 1 جزء من أجزاء القصدير pripadaet الكيميائية 2. في إنتاج المحامل البابيت المستخدمة وهو سبيكة من الرصاص والقصدير والزرنيخ والأنتيمون.

• الألمنيوم والتيتانيوم والمغنيسيوم والبريليوم، والتي هي خفيفة الوزن سبائك غير الحديدية وجود قوة عالية وخصائص ميكانيكية ممتازة.

طرق لإعداد

الطرق الرئيسية للحصول على المعادن والسبائك:

• مسبك الذي تصلب خليط متجانس من المكونات المنصهرة مختلفة. لسبائك المعدنية الحرارية باستخدام طرق للحصول على والمعادن electrometallurgical. يستخدم تجسيدا الأول للحرارة الطاقة الحرارية الناتجة الخام خلال عملية الاحتراق. التي حصلت عليها الصلب التعدينية الحرارية في أفران الموقد فتح والحديد في الأفران العالية. عندما يتم تسخين المواد الخام electrometallurgical العملية في قوس أو الحث الأفران الكهربائية. في هذه الحالة، والمواد الخام rasslavlyaetsya بسرعة كبيرة.

• مسحوق، حيث مساحيق مكوناته تستخدم لإنتاج سبيكة. بسبب الضغط عليها لإعطاء شكل معين، ثم متكلس في أفران خاصة.