Цветные металлы

К таким металлам относят легкие металлы с плотностью не менее 3,5 г/см3, например алюминии и цинк, тяжелые металлы — свинец и медь, благородные металлы — золото и серебро, сплавы — бронзу и латунь. Многие цветные металлы отличаются очень высокой коррозийной устойчивостью.

Алюминий

Этот легкий металл серебристого цвета, имеющий точку плавления 658°С, используется в промышленности в виде сплавов. Наряду со сталью, алюминий находит самое многостороннее использование, особенно в домашней мастерской. Его применяют повсюду, где необходим металл для решения практических задач. Алюминий при низкой плотности (втрое меньшей, чем у стали) имеет высокую прочность, его легко обрабатывать, пилить, сверлить, нарезать на нем резьбу, сгибать, паять и сваривать; он легко обрабатывается (при литье следует принять во внимание усадку до 7%). Алюминий образует сплавы с медью, магнием, никелем и кремнием, обладающие различными свойствами. Эти сплавы прочны, погодо- и коррозиеустойчивы и даже невосприимчивы к морской воде.

При ковке молотом твердый алюминий следует сначала нагреть. Так как по цвету алюминия трудно определить его температуру, ее устанавливают с помощью деревянной щепки. Если при наложении раскаленного алюминия на щепку она начнет дымить, то требуемая температура нагрева достигнута.

Сплавляют алюминий с медью, магнием и кремнием при температуре 500°С, после чего сплав медленно охлаждают в воде. Если материал после нескольких часов охлаждения остается мягким и ковким, то его подвергают термообработке (закалка и отпуск) в течение 12 ч, пока конструкционный сплав не обретет твердость и прочность.

Торговые (промышленные) обозначения алюминиевых сплавов: дюралюминий — для строительных элементов, работающих при повышенных нагрузках; гидроалюминий — для строительных деталей, работающих при средних нагрузках, незакаленный, хорошо полирующийся, коррозиеустойчивый (цвет желто-зеленый); антико-родал — для средних нагрузок, закаленный, легко формирующийся и коррозиеустойчивый (цвет белый) — особенно пригоден для домашней мастерской. Применяется также анодированный алюминий, на поверхности которого имеется искусственная пленка оксида (электрически анодированный алюминий), которая служит защитой от коррозии.

В соединениях с тяжелыми металлами, такими, как сталь или медь, алюминий следует электрически изолировать от этих металлов, для того чтобы избежать электромеханической коррозии.

Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Свинец

Серый с голубым проблеском, этот металл имеет температуру плавления 327°С. Свинец очень тяжелый и очень мягкий металл, легируется сурьмой (15%), втрое увеличивая твердость. Он поддается ковке молотком, не твердея при этом, очень хорошо поддается литью, устойчив к кислотам (например, к серной, соляной и плавиковой), но поддается воздействию свежего гипсоцементного раствора, углекислоты, азотной кислоты, уксуса и мягкой воды.

Свинец и его соединения очень ядовиты, поэтому следует остерегаться посуды со свинцовой глазурью и окраской. В прошлом свинец благодаря своей коррозиеустойчи-вости при воздействии воздуха и      влаги      преимущественно использовался для водопроводов. При их использовании для жесткой воды в трубах образовывался слой карбоната свинца, который не растворялся в жесткой воде. Но карбонато-свинцовый слой можно было растворить, используя другие водные растворы.

В домашнем быту иногда приходится кое-что мастерить из свинца. Свинец поддается сварке, при этом следует учитывать его низкую температуру плавления.

Кроме того, имея в виду высокую плотность свинца и легкость сварки, его можно использовать, например, для изготовления уличных фонарей.

Бронза

Этот сплав меди и олова с минимальным содержанием меди 78% превосходит по твердости и медь, и олово. Еще большей твердостью и корро-зиеустойчивостью отличается алюминиевая бронза, т. е. сплав меди и алюминия. Бронза очень подходит для литья, особенно для отливки колоколов.

Золото

Точка плавления золота составляет 1360°С. В химически чистом виде (чистое золото) — это слишком мягкий материал для практического применения, поэтому его легируют медью и серебром.

Содержание чистого золота в золотом сплаве выражается в каратах. Это обозначение пришло из истории торговли золотом: семена растения кера-тона (Ceratonia siligna) использовались арабскими купцами в качестве единицы массы в торговле золотом: от слова Ceratonia произошло название «карат».

Золото 24-каратной пробы — это химически чистое золото. Золото 18-каратной пробы содержит 750/1000 частей чистого золота, 14-каратной пробы    —    585/1000    частей золота и 8-каратной пробы — 330/1000 частей золота. Последнее уже не принимается в торговле в качестве золота.

Золото допускает большие деформации. Из 1 г золота можно вытянуть золотую проволоку длиной 2 км. Для механической позолоты золото выковывают в тончайшие листочки толщиной 0,0002 мм (сусальное золото). Золото используется также для гальванического золочения других металлов.

Медь

В чистом виде этот металл имеет светлокрасную окраску, его температура плавления 1083°С. Название элемента (Cuprum) произошло от острова Кипр, где в древности добывали медь. Медь обладает почти такими же свойствами, как и алюминий, но ее плотность значительно выше. Это мягкий металл, он хорошо формуется как в холодном,так и в нагретом виде, кроме того, медь легко сгибается, плющится и куется молотом. При ковке молотом медь упрочняется до такой степени, что дальнейшая ее обработка становится невозможной. При отжиге медь смягчается.

Если медь нагреть до цвета спелой вишни и затем охладить или медленно погрузить в холодную воду, то в отличие от стали медь не приобретет закалки. Образовавшаяся во время отжига окалина отпадает при охлаждении. Медь можно паять как в мягком, так и твердом виде. Она обладает высокой тепло- и электропроводностью и в прошлом была очень устойчива к воздействию природной среды благодаря матовой зеленой патине, которая образуется под воздействием кислотных дождей и защищает от дальнейшей коррозии. Эта патина не появляется в воздухе, содержащем копоть и серную кислоту, что сейчас   становится   типичным для промышленных зон.

В отличие от безвредной для человека патины, очень ядовитой является медная зелень слабо-зеленого цвета, образующаяся при воздействии органических кислот, поэтому медные емкости, которые входят в контакт с пищевыми продуктами, должны быть вылужены изнутри.

Медь находит применение при покрытии кровли, для тепло- и водопроводов, а также используется для изготовления кухонной посуды, сковородок и т. п.

Латунь

Это сплав меди и цинка, в котором доля меди колеблется от 60 до 90%. Чем выше доля меди, тем лучше способность к холодной деформируемости. Латунь с низким содержанием меди светложелтого цвета и изменяет свою окраску с возрастанием доли меди от золотисто-желтого, желто-зеленого, золотисто-красного до типичного красного цвета меди. Латунь твердая, устойчивая к погоде, хорошо режется и в раскаленном состоянии (200— 300°С) хорошо гнется и плющится.

Латунь с большим содержанием цинка применяется для литья. Латунь находит применение для слесарных, оковочных, клепальных и художественных работ.

Серебро

Точка плавления этого блестящего, белого, мягкого и ковкого металла составляет 961 °С. Легированное медью серебро приобретает значительную твердость.

Металлопрокат

Содержание чистого серебра в сплавах с медью составляет 935/1000, 835/1000, 800/1000. Серебро применяют для изготовления или серебрения столовых приборов, украшений и других художественных предметов.

Цинк

Этот бело-голубой металл плавится при температуре 419°С. Цинком покрывают стальные листы, используемые для кровельных покрытий, водосточных труб, обшивки, так как твердая серая патина на поверхности служит хорошей защитой от коррозии, возникающей вследствие погодных воздействий. Цинк легко паяется.

Цинковые листы можно сгибать лишь перпендикулярно направлению прокатки, так как при обычной температуре они довольно хрупкие и легко ломаются при сгибании в других направлениях. При температуре от 150 до 200 °С цинк становится ковким, а при температуре более 200°С вновь приобретает хрупкость.

Цинк устойчив к щелочам, что позволяет использовать его при изготовлении ведер, баков и т. п. Однако он легко разрушается под воздействием кислот и потому не должен входить в контакт с продуктами питания, так как цинковые соединения ядовиты.

Цинковые покрытия таких металлов, как, например, сталь или медь, образуют с этими металлами гальваническую пару, вследствие чего они являются надежной защитой этих металлов и разрушаются в первую очередь даже при частичном повреждении покрытия.

 Олово

Это серебристый светлый

металл, имеет низкую темпера

туру плавления (232СС), мягкий,

ковкий, при изгибе издает так

называемый  «оловянный

треск». При температуре ниже 18°С превращается в пыль («оловянная чума»). Олово устойчиво к органическим кислотам и поэтому очень удобно для сохранения пищевых продуктов. Для этой цели используют белую жесть, т. е. покрытые оловом с обеих сторон стальные листы.

Физические свойства металлов.

Плотность. Это — одна из важнейших характеристик металлов и сплавов. по плотности металлы делятся на следующие группы:

легкие (плотность не более 5 г/см3) — магний, алюминий, титан и др.:

тяжелые — (плотность от 5 до 10 г/см 3) — железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа);

очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3) — молибден, вольфрам, золото, свинец и др.

В таблице 2 приведен значения плотности металлов. (Это и последующие таблицы характеризуют свойства тех металлов, которые составляют основу сплавов для художественного литья).

Таблица 2. Плотность металла.

Металл	Плотность г/см3	Металл	Плотность г/см3
Магний	1,74	Железо	7,87
Алюминий	2,70	Медь	8,94
Титан	4,50	Серебро	10,50
Цинк	7,14	Свинец	11,34
Олово	7,29	Золото	19,32

Температура плавления. В зависимости от температуры плавления металл подразделяют на следующие группы:

легкоплавкие (температура плавления не превышает 600 oС) — цинк, олово, свинец, висмут и др.;

среднеплавкие (от 600 oС до 1600 oС) — к ним относятся почти половина металлов, в том числе магний, алюминий, железо, никель, медь, золото;

тугоплавкие ( более 1600 oС) — вольфрам, молибден, титан, хром и др.

Ртуть относится к жидкостям.

При изготовлении художественных отливок температура плавления металла или сплава определяет выбор плавильного агрегата и огнеупорного формовочного материала. При введении в металл добавок температура плавления, как правило, понижается.

Таблица 3. Температура плавления и кипения металлов.

Металл	Температура, oС		Металл	Температура, oС
	плавления	кипения		плавления	кипения
Олово	232	2600	Серебро	960	2180
Свинец	327	1750	Золото	1063	2660
Цинк	420	907	Медь	1083	2580
Магний	650	1100	Железо	1539	2900
Алюминий	660	2400	Титан	1680	3300

Удельная теплоемкость. Это количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти:

ma cm = 6.

где, ma — атомная масса; cm — удельная теплоемкость (Дж/кг * oС).

В таблице 4 приведены значения удельной теплоемкости некоторых металлов.

Таблица 4. Удельная теплоемкость металлов.

Металл	Температура,oС	Удельная теплоемкость, Дж/кг * oС	Металл	Температура,oС	Удельная теплоемкость, Дж/кг * oС
Магний	0-100 225	1,03 1,18	Цинк	0 св.420	0,35 0,51
Титан	0-100 440	0,47 068	Серебро	0 427	0,23 0,25
Медь	97,5 Св.1100	0,40 0,55	Олово	0 240	0,22 0,27
Алюминий	0-100 660	0,87 1,29	Золото	0-100 1100	0,12 0,15
Железо	0-100 1550	0,46 1,05	Свинец	0 300	0,12 0,14

Скрытая теплота плавления металлов. Это характеристика (таблица 5 ) наряду с удельной теплоемкости металлов в значительной степени определяет необходимую мощность плавильного агрегата. Для расплавления легкоплавкого металла иногда требуется больше тепловой энергии, чем для тугоплавкого. Например, для нагревания меди от 20 до 1133 oС потребуется в полтора раза меньше тепловой энергии, чем для нагревания такого же количества алюминия от 20 до 710 oC.

Таблица 5. Скрытая теплота металла

Металл	Скрытая теплота плавления, Дж/кг	Металл	Скрытая теплота плавления, Дж/кг
Свинец	23,2	Медь	203,7
Олово	60,9	Железо	277,2
Золото	63,0	Магний	369,6
Цинк	101,6	Алюминий	400,7
Серебро	105,0	Титан	436,8

Теплоемкость. Теплоемкость характеризует передачу тепловой энергии от оной части тела к другой, а точнее, молекулярной перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. (таблица 6)

Таблица 6. Коэффициент теплопроводности металлов при 20 oС

Металл	Коэффициент теплопроводности, кВт/м * oС	Металл	Коэффициент теплопроводности, кВт/м * oС
Серебро	0,410	Цинк	0,110
Медь	0,386	Олово	0,065
Золото	0,294	Железо	0,067
Алюминий	0,210	Свинец	0,035
Магний	0,144	Титан	0,016

Качество художественного литья тесно связано с теплопроводностью металла. В процессе выплавке важно не только обеспечить достаточно высокую температуру металла, но и добиться равномерного распределения температуры во всем объеме жидкой ванны. Чем выше теплопроводность, тем равномернее распределена температура. При электродуговой плавке, несмотря на высокую теплопроводность большинства металлов, перепад температуры по сечению ванны достигает 70-80 oС, а для металла с низкой теплопроводностью этот перепад может достигать 200 oС и более.

Благоприятные условия для выравнивания температуры создаются при индукционной плавке.

Коэффициент теплового расширения.

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Эта величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1 oС, имеет важное значение при эмальерных работах (таблица 7)

Коэффициенты теплового расширения металлической основы и эмали должны иметь по возможности близкие значения, чтобы после обжига эмаль не растрескивалась. Большинство эмалей, представляющих твердый коэффициент оксидов кремния и других элементов, имеют низкий коэффициент теплового расширения. Как показала практика, эмали очень хорошо держаться на железе, золоте, менее прочно — на меди и серебре. Можно полагать, что титан — весьма подходящий материал для эмалирования.

Таблица 7. Коэффициент теплового расширения металлов.

Металл	Температура, oС	*10-8oС -1	Металл	Температура, oС	*10-8oС -1
Титан	27 727	8,3 12,8	Алюминий	27 627	23,3 37,8
Железо	27 727	12,0 14,7	Олово (- модификация)	27	16,0
Золото	27 727	14,0 17,7	Олово (-модификации)	27	31,4
Медь	27 727	16,7 21,8	Магний	27	25,8
Серебро	27 727	18,9 25,6	Свинец	27 277	28,5 33,3
Цинк	27 377	63,5 50,3	—	—	—

Отражательная способность. Это — способность металла отражать световые волны определенной длины, которая воспринимает человеческим глазом как цвет (таблице 8). Цвета металла указаны в таблице 9.

Таблица 8. Соответствие между цветом и длиной волны.

Цвет	Длина волны, нм	Цвет	Длина волны, нм
Фиолетовый	460	Желтый	580
Синий	470	Оранжевый	600
Голубой	480	Красный	640
Зеленый	520	Пурпурный	700

Таблица 9. Цвета металлов.

Металл	Цвет	Металл	Цвет
Магний	Бело-серый	Цинк	Голубовато-белый
Алюминий	Серовато-белый	Серебро	Белый
Титан	Серовато-белый	Олово	Серовато-белый
Железо	Голубовато-белый	Золото	Желтый
Медь	Красновато-розоватый	Свинец	Серовато-белый

Чистые металлы в декоративно-прикладном искусстве практически не применяются. Для изготовления различных изделий используют сплавы, цветовые характеристики которых значительно отличаются от цвета основного металла.

В течении долгого времени накапливался огромный опыт применения различных литейных сплавов для изготовления украшений, бытовых предметов, скульптур и многих других видов художественного литья. Однако до сих пор еще не раскрыта взаимосвязь между строением сплава и его отражательной способностью.

Классификация алюминиевых сплавов

Сплавы на основе алюминия делятся на две группы — литейные и деформируемые.

Почему железо называют черным металлом, а алюминий цветным?

Согласно ГОСТ 2685-75 установлено 37 марок литейных алюминиевых сплавов.

Группы алюминиевых сплавов

Компоненты литейных алюминиевых сплавов разделяют на три группы:

первая группа — основные легирующие компоненты (Mg, Cu, Si), способствующие резкому изменению природы сплавов; в сплавах Аl-Си, Аl-Mg и А1-Mg-Si образуются интерметаллиды, а в сплавах А1-Si образуется эвтектика; сочетание интерметаллидов и эвтектики с переменной растворимостью элементов в твердом алюминии обеспечивает возможность использования различных методов упрочнения;

вторая группа — вспомогательные легирующие элементы (Mn, Сг, V, Ti, Zr, Мо, Ni, Nb и др.); вводятся в сплавы в значительно меньшем количестве, чем компоненты первой группы; образуют с алюминием эвтектические или перитектические блоки и устойчивые тугоплавкие интерметаллиды, улучшающие те или другие физико-механические свойства двойных сплавов;

третья группа — модифицирующие элементы (Na, К, Be, Са, Sr, Bi, Cd), незначительно растворяющиеся в твердом алюминии; используются в виде небольших добавок (до 0,2 %) для улучшения технологических свойств, измельчения структуры (т. е. повышения прочности и пластичности сплавов), изменения формы кристаллизации железосодержащей фазы в алюминиевых сплавах и тем самым снижения степени вредного влияния железа в сплавах.

Элементы, попадающие в сплавы случайно с исходными основными компонентами, относятся к примесям, содержание которых в зависимости от требований к отливкам и условий их работы оговаривается ГОСТом или ТУ.

Группы по химическому составу

В зависимости от химического состава алюминиевые сплавы (по ГОСТ 2685-75) подразделяют на пять групп.

Первая группа — сплавы на основе А1 и Si (силумины); для получения мелкозернистой структуры необходимо применять модифицирование.

Вторая группа — сплавы на основе системы Аl-Si-Си; хорошие литейные свойства объясняются оптимальным сочетанием содержания кремния и меди; такое ‘содержание легирующих элементов позволяет применять термическую обработку для повышения механических свойств сплавов.

Третья группа — сплавы на основе системы А1-Си; обладают способностью к термической обработке, после чего улучшаются их механические» свойства, литейные свойства хуже, чем у силуминов.

Четвертая группа — сплавы на основе системы Аl-Mg; обладают повышенными механическими свойствами за счет легирования титаном, бериллием, цирконием; сплавы этой группы выдерживают высокие статические и ударные нагрузки.

Пятая группа — сплавы на основе системы А1 — прочие элементы (Ni-Ti и др.); обладают жароупорными свойствами, т. е. хорошо работают при повышенных температурах; то же можно сказать и о давлениях.

Возможность применения того или иного сплава определяют по его механическим, физическим и технологическим свойствам, а также с учетом экономической характеристики сплава, которая во многих случаях является решающей.

Алюминиевые сплавы

Похожие материалы

1. ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ РОССИИ.

Цветная металлургия России производит разнообразные по физическим и химическим свойствам конструкционные материалы. В состав этой отрасли тяжелой промышленности входят медная, свинцово-цинковая, никеле — кобальтовая, алюминиевая, свинцово-цинковая, титано-магниева, вольфрамо-молибденовая промышленность, а также производство благородных и редких металлов.

По стадиям технологического процесса цветная металлургия делится на добычу и обогащения сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов. Низкое содержание металла в рудах тяжелых цветных металлов требует обязательного их обогащения.

Виды цветного лома, которые принимают

Так как руды цветных металлов содержит много различных компонентов, последовательно выделяют каждый компонент. Обогащенная руда плавится в специальных печах и превращается в так называемый черный металл, который подвергается затем очистке от вредных примесей проката разного профиля в разных отраслях промышленности.

Цветные металлы подразделяются на тяжелые (медь, олово, свинец, цинк и др.),легкие (алюминий, титан, магний), драгоценные (золото, серебро, платина) и редкие (вольфрам, молибден, германий и др.)

Цветная металлургия вследствие своей экспортной направленности за последние годы испытала меньше падения производства, чес отрасли, работающие на внутренний рынок. Здесь более высокая по сравнению с другими отраслями тяжелой промышленности заработная плата. Но себестоимость продукции в значительной от изменения тарифов на электроэнергию, так как производство отличается высокой энергоемкостью.

Цветная металлургия имеет свою специфику.

1. отрасль отличается высокой концентрацией производства. Предприятия – монополисты составляют 12% от общего числа предприятий.

2. это экологически вредное производство. По степени загрязнения атмосферы, водных источников и почвы цветная металлургия превосходит все другие отрасли, имеющие в составе горнодобывающую промышленность.

3. на предприятиях цветной металлургии самые большие расходы, связанные с потреблением топлива и транспортными перевозками. Причем за последние годы из-за роста цен на ресурсы и транспорт, жесткой валютной политики государства, огромных налогов доля расходов на топливо и энергию увеличилась с 16 до 40%, а доля транспортных расходов возросла с 6 до 20%.

В связи с разнообразием используемого сырья и широким применением цветных металлов в современной промышленности цветная металлургия характеризуется сложной структурой. Технологический процесс получения металла из руды делится на добычу и обогащение исходного сырья, металлургический передел и обработку цветных металлов. Своеобразие ресурсной базы заключается в крайне низком содержании извлекаемого металла в исходной руде.

В связи с тем, что в цветной металлургии приходится извлекать намного больше, чем в черной металлургии, горных пород на единицу готовой продукции, и из-за значительной фондоемкости процесса добычи и обогащения, осуществляемого в районах добычи, существенное значение придается открытому способу разработок месторождений руд цветных металлов (более 2/3 всех месторождений). Получение дорогостоящих концентратов руд цветных металлов дает возможность транспортировать их на большие расстояния и тем самым территориально разобщить процессы добычи, обогащения и непосредственно металлургический передел.

Особенность технологического процесса получения цветных металлов состоит в том, что металлургический передел- энергоемкий процесс, требующий иногда до десятков тысяч киловатт-часов на 1 т готовой продукции, поэтому он размещается в районах дешевого сырья и топлива, что также становится одной из причин территориального разрыва стадий производства.

Руды цветных металлов обладают многокомпонентным составом.

Например, полиметаллические руды кроме свинца и цинка содержат медь, кадмий, селен, висмут, золото, серебро и др. Причем многие “спутники” по ценности значительно превосходят основные компоненты и иногда не образуют самостоятельных месторождений. Следовательно, в цветной металлургии велико значение комплексного использования сырья и производственного внутриотраслевого комбинирования.

Большинство месторождений руд цветных металлов отличается сложными горно-геологическими условиями разработки, суровыми природно-географическими условиями районов расположения. Качество руд (кроме медных и никелевых) характеризуются более низкими показателями по сравнению с зарубежными аналогами.

Области использования цветных металлов, добываемых в нашей стране, многочисленны.

Алюминиевая промышленность выпускает легкий цветной металл. В качестве сырья она использует бокситы, месторождения которых находятся на Северо-западе, Севере, Урале, в Восточной Сибири, а также нефелины, месторождения которых расположены на Севере, в Западной Сибири. Ежегодно для алюминиевой промышленности поставляется по импорту 3 млн т глинозема и бокситов, что свидетельствует о дефиците высококачественного алюминиевого сырья. В то же время в России есть огромные запасы нефелинов, но производство из них глинозема связано с большими затратами энергоресурсов.

Технологический процесс получения алюминия состоит из следующих основных стадий: добыча и обогащения сырья, производство полупродукта глинозема, выпуск металлического алюминия. На каждую из стадий технологического процесса оказывают влияния различные факторы размещения. Добыча и обогащения сырья, а также производство глинозема как материалоемкие процессы тяготеют к источникам сырья. При изготовлении металлического алюминия расходуется большое количество массовой и дешевой энергии, среди которых первостепенную роль играют мощные ГЭС.

Производства глинозема и получение металлического алюминия территориально могут совпадать. Большую часть глинозема производят а европейской части страны: в Бокситогорске- на основе тихвинских бокситов, в Волхве и Пикалеве- на Хабинских нефелинах, в Краснотурьинске и Каменск-Уральском используют северо-уральские бокситы.

Медная промышленность — одна из старейших отраслей цветной металлургии в нашей стране. Ее развитие началось еще в 18 веке на Урале. Медь долгое время оставалась одним из самых потребляемых цветных металлов. Современная технология медной промышленности основывается на трех стадиях: добыча и обогащение руд, выплавка черновой меди, выплавка рафинированной меди. Медная промышленность из-за низкого содержания металла в руде сохранилась в основном в районах добычи, т.е. в Уральском экономическом районе. Здесь разрабатываются руды Гайского и Блявинского, Красноуральского и Ревдинского, Сибайского, Подольского и Юбилейного месторождений. Сырьем для медной промышленности могут служить также медно-никелевые и полиметаллические руды. На Урале металлургический передел значительно превосходит добычу и обогащение. Поскольку своих ресурсов не хватает, здесь используют привозные концентраты (из Казахстана, с Кольского полуострова) с содержанием металла 30-40%. Здесь существует около 10 медеплавильных и рафинирующих заводов. Черновая медь производится на Красноуральском, Кировоградском, Среднеуральском, Медногорском и других предприятиях. Рафинирование меди происходит на специализированных Верхнепышминском и Кыштымском заводах.

В других районах страны также существуют предприятия по производству меди: в Северном районе (Мончегорск), в Восточной Сибири (Норильский комбинат). На севере Читинской области завершена разведка и ведется подготовка к началу промышленного освоения третьего в мире по разведанным запасам Удоканского месторождения медных руд. Ряд предприятий по рафинированию и прокату меди возник вне районов получения черновой меди (Москва), здесь огромное значение приобрело вторичное использование меди (медного лома).

Свинцово-цинковая промышленность базируется на использовании разных по составу полиметаллических руд. Особенность их переработки заключается в добыче, обогащении, выделении рудных минералов, получении разными методами металлов, рафинировании. Свинец и цинк широко применяются в различных сферах человеческой деятельности. Цинк, обладая антикоррозионными свойствами, используется для оцинкования железного листа, телеграфных проводов, труб различного назначения, входит в состав некоторых фармацевтических препаратов. Свинец необходим для изготовления кислотоупорной аппаратуры, различных труб и сосудов для химической промышленности и т.п., кроме того, свинец хорошо поглощает рентгеновские и ядерные излучения.

Территориальная организация свинцово-цинковой промышленности отличается от медной тем, что не всегда и не везде свинец и цинк в чистом виде получают одновременно, т.е. для отрасли характерен территориальный разрыв отдельных стадий технологического процесса. Это становится возможным при получении концентратов руд с содержанием металла 60-70%, что делает выгодным их транспортировку на большие расстояния. Для получения металлического свинца требуется относительно небольшое количество топлива по сравнению с цинковым переделом. Однако в целом свинцово-цинковая промышленность тяготеет к месторождениям полиметаллических руд, которые находятся на Северном Кавказе, в Западной Сибири, Восточной Сибири, на Дальнем Востоке. На Урале цинк содержится в медных рудах. Полный металлургический передел представлен во Владикавказе, в Челябинске осуществляется производство металлического цинка из привозных концентратов, а в Среднеуральске выпускаются цинковые концентраты; в Белово (Западная Сибирь) получают свинцовый концентрат и выплавляют цинк, в Нерчинске (Восточная Сибирь) производят свинцовые и цинковые концентраты.

Дефицит потребляемого в России свинца покрывается поставками из Казахстана.

Никель-кобальтовая промышленность тесно связана с источниками сырья из-за низкого содержания металлов в рудах (0,3% никеля и 0,2% кобальта в сульфидных рудах), сложности их переработки, большого расхода топлива, многостадийности процесса и необходимости комплексного использования сырья. На территории Российской Федерации разрабатываются руды двух типов: сульфидные медно-никелевые- Мончегорск, Печенга-Никель (Кольский полуостров), Талнахское месторождение (Норильск); окисленные никелевые руды- Режское, Уфалейское, Орское (Урал).

Тяжелые металлы

Группа химических элементов, имеющих свойства металлов, называется тяжелыми металлами. Характерной их особенностью является большой атомный вес и высокие показатели плотности.

Существует несколько определений данной группы, но в любой трактовке непременным показателем являются:

• атомный вес (этот показатель должен быть выше 50);
• плотность (она должна превышать плотность железа — 8 г/см3).

  В целом при классификации тяжелых металлов важны показатели:

• химических свойств;
• физических свойств;
• биологическая активность;
• токсичность.

Не менее актуальным является фактор присутствия в промышленной и хозяйственной сфере.

Самый тяжелый металл

Ученые до сих пор спорят,  какой металл является самым тяжелым:

• осмий (атомная масса — 76);
• иридий (атомная масса — 77).

Масса обоих металлов разнится буквально на тысячные доли.

Иридий открыт в 1803 году англичанином Теннатом.

Ученый работал с полиметаллической рудой, в которой в разных пропорциях наблюдалось присутствие: серебра, платины и свинца.

К изумлению химика там же оказался иридий. Находка англичанина-химика была уникальной, поскольку иридия в земной коре практически нет. Его находят только в том случае, если в месте поисков когда-либо падал метеорит.

Цветные металлы — свойства, группы, применение

Ученые склонны полагать, что малое присутствие иридия в земной коре обусловлено именно его массой. Существует научное мнение о том, что большая часть иридия буквально «просочилась» в центр земной коры в момент зарождения Земли.

Главной особенность иридия являются:

• устойчивость к любому механическому и химическому воздействию (иридий практически не поддается никакой обработке);
• колоссальная химическая инертность.

В промышленности изотоп иридия используется палеонтологами на раскопках для определения, какие из них имеют искусственное происхождение.

Осмий был открыт на год позже — в 1804 году. Его также обнаружили в полиметаллической руде. Металл этот также с величайшим трудом подвергается обработке, как химической, так и механической.

На планете Земля осмий встречается, подобно иридию, в местах падений метеоритов.

Однако есть несколько регионов, в которых отмечается крупные месторождения осмия:

• Казахстан;
• Америка;
• ЮАР (здесь месторождение осмия особенно большое).

В промышленности осмий используется в производстве ламп накаливания. Кроме того, его используют там, где требуются тугоплавкие материалы. А из-за повышенной плотности осмия его взяли на вооружения медики — хирургический инструментарий изготавливается именно из него.

Тяжелые металлы в почве

Само определение «тяжелый» часто рассматривается специалистами не в химическом аспекте, а в медицинском. Кроме того, для экологов этот термин является также актуальным при определении степени опасности того или иного объекта для природоохранной деятельности.

Присутствие в почве тяжелых металлов зависит от состава горной породы. Горные породы, в свою очередь, формируются в процессе развития территорий. Химический состав почвы представлен продуктами выветривания пород и зависит от условий многократного преобразования.

В современном мире антропогенная деятельность человека во многом определяет состав почвы. Тяжелые металлы являются фактором загрязнения почв. Их относят к токсикантам, поскольку все они в той или иной мере являются токсичными.

В процессе промышленной деятельности человека к тяжелым металлам часто примешиваются:

Задача ученых-экологов состоит в формировании условий, препятствующих рассеиванию токсикантов в биосфере.

Смотрите также:
| Сплавы | Редкие металлы | Арматура | Балки |