Co můžete získat z rudy?

Naprostá většina kovů se v přírodě nachází ve formě sloučenin s jinými prvky.

Pouze několik kovů se nachází ve volném stavu a pak se nazývají nativní. Zlato a platina se nacházejí téměř výhradně v nativní formě, stříbro a měď – částečně v nativní formě; Někdy se také vyskytuje nativní rtuť, cín a některé další kovy.

Zlato a platina se těží buď jejich mechanickým oddělením od horniny, ve které jsou obsaženy, například promytím vodou, nebo extrakcí z horniny pomocí různých činidel s následnou izolací kovu z roztoku. Všechny ostatní kovy se získávají chemickým zpracováním jejich přírodních sloučenin.

Minerály a horniny obsahující sloučeniny kovů a vhodné pro průmyslovou výrobu těchto kovů se nazývají rudy. Hlavní rudy jsou oxidy kovů, sulfidy a uhličitany.

Těžba kovů z rud je úkolem metalurgie, jednoho z nejstarších odvětví chemického průmyslu.

Nejdůležitější metoda získávání kovů z rud je založena na redukci jejich oxidů uhlím.

Pokud například smícháte červenou měděnou rudu (cuprite); Cu₂O s uhlím a při silném zahřívání se uhlí, redukující měď, změní na oxid uhelnatý a měď se uvolňuje v roztaveném stavu:

Cu₂O + C = 2 Cu + CO

Stejně tak se ze železných rud taví litina, cín se získává z cínového kamene SnO₂ a získávání dalších kovů z oxidů.

Při zpracování sirných rud se sloučeniny síry nejprve vypalováním ve speciálních pecích přemění na sloučeniny kyslíku a následně se vzniklé oxidy redukují uhlím. Například:

V případech, kdy je ruda solí kyseliny uhličité, může být přímo redukována uhlím, jako jsou oxidy, protože při zahřívání se uhličitany rozkládají na oxid kovu a oxid uhličitý. Například:

Obvykle rudy kromě chemické sloučeniny tohoto kovu obsahují také mnoho nečistot ve formě písku, jílu, vápence, které se velmi obtížně taví. Pro usnadnění tavení kovu se s rudou mísí různé látky, které tvoří tavitelné sloučeniny s nečistotami – struskou. Takové látky se nazývají tavidla. Pokud se příměs skládá z vápence, pak se jako tavidlo používá písek, který tvoří s vápencem křemičitan vápenatý. Naopak v případě velkého množství písku slouží jako tavidlo vápenec.

V mnoha rudách je množství nečistot (odpad) tak velké, že přímé tavení kovů z těchto rud je ekonomicky nerentabilní. Takové rudy jsou předběžně „obohaceny“, to znamená, že jsou z nich odstraněny některé nečistoty. Zvláště rozšířená je flotační metoda obohacování rudy (flotace), založená na rozdílných adsorpčních schopnostech čisté rudy a odpadní horniny.

Technika flotační metody je velmi jednoduchá a v podstatě se scvrkává na následující. Ruda, sestávající například ze sirného kovu a silikátových odpadních hornin, se jemně mele a plní vodou ve velkých kádích. Do vody se přidává nějaká nízkopolární organická látka, například borový olej, který podporuje tvorbu stabilní pěny při protřepávání vody, a malé množství speciálního činidla, tzv. „sběrače“, který je dobře adsorbován povrchem plaveného minerálu a znemožňuje jej smáčet vodou. Poté směsí prochází zespodu silný proud vzduchu, který promíchá rudu s vodou a přidanými látkami a vzduchové bubliny jsou obklopeny tenkými olejovými filmy a tvoří pěnu. Během procesu míchání jsou částice plaveného minerálu pokryty vrstvou adsorbovaných kolektorových molekul, ulpívají na bublinách vháněného vzduchu, stoupají s nimi vzhůru a zůstávají v pěně; částice hlušiny smáčené vodou se usazují na dně. Pěna se sbírá, vytlačuje se z ní olej a získává se ruda s výrazně vyšším procentem kovu.

K obnově některých kovů z jejich oxidů se místo uhlí používá vodík, křemík, hliník, hořčík a další prvky.

Proces redukce kovu z jeho oxidu pomocí jiného kovu se nazývá metalotermie. Pokud se jako redukční činidlo používá zejména hliník, nazývá se proces aluminotermie.

Použití hliníku je založeno na tom, že jeho spalováním vzniká mnohem více tepla než spalováním mnoha jiných kovů. Tedy například když vznikne 1 gram molekuly Al₂O₃ vyniká 393 kcal, zatímco při tvorbě 1 gramu molekuly Fe ₂O₃ – pouze 195 kcal.Ale už jsme si jednou řekli, že k rozkladu jakékoli sloučeniny je nutné vynaložit stejné množství energie, jaké se uvolnilo při jejím vzniku. Pokud tedy zapálíte směs oxidu železa s hliníkem, dojde nejen k redukci železa, ale také k velkému přebytku tepla, který činí 393 – 195 = 198 kcal na každý gram molekuly vytvořeného oxidu hlinitého. Reakce, která nastane, je vyjádřena rovnicí

Reakce se obvykle provádí v uzavřeném prostoru a velmi rychle, přičemž teplota směsi dosahuje 3500°. Při této teplotě se železo roztaví a oxid hlinitý ve formě strusky vyplave na povrch tekutého železa.

Magnetická směs oxidů železa Fe₃O₄ s hliníkem, známým jako termit, se v praxi používá pro svařování železných předmětů, jako jsou tramvajové koleje. K tomu je spoj kolejnic obklopen pláštěm ze žáruvzdorného materiálu ve tvaru kolejnice, do kterého se nalévá roztavené železo získané z termitu. Vlivem vysoké teploty jsou konce kolejnic změkčeny a svařeny nebo pájeny tekutým železem.

Metalurgické procesy probíhající při vysokých teplotách se nazývají pyrometalurgické. Železo, 85-90 % mědi atd. se získávají pyrometalurgickými metodami Rudy, které obsahují malé množství kovu a nelze je obohatit flotací, se zpracovávají hydrometalurgicky. K tomu se jemně mletá ruda zpracovává různými chemickými činidly (roztoky kyselin, zásad atd.). Při této úpravě přechází kov do roztoku, odkud se následně vysráží v čisté formě nebo ve formě sloučenin, které jsou podrobeny dalšímu zpracování. Hydrometalurgicky se zpracovávají zejména oxidované měděné rudy obsahující do 0,5 % kovu.

Vzácné kovy jsou v rudách obvykle obsaženy ve velmi malých množstvích (setiny a tisíciny procenta). K těžbě těchto kovů se rudy nejprve zhodnocují. Výsledný koncentrát je poté podroben chemickému zpracování, aby se izolovaly kovové sloučeniny v jejich čisté formě. Poslední fází je uvolnění kovu ve volném stavu.

Elektrolýza je také velmi důležitou metodou pro získávání kovů. Některé z nejaktivnějších kovů se získávají výhradně elektrolýzou, protože všechny ostatní prostředky nejsou dostatečně energetické, aby redukovaly jejich ionty.

Čtete článek na téma Těžba kovů z rud

Podobné stránky:

1. Hutnictví drahých kovů Hutnictví drahých kovů je podsekcí metalurgie, která se zabývá metodami výroby drahých kovů. Používají ho například k získávání zlata z jeho rud.
2. Složení rud jsou přirozeně se vyskytující minerální útvary obsahující cenné kovy nebo minerály. Studium složení rud je nutné k určení jejich hodnoty a.
3. Výroba platinových kovů Výroba platinových kovů z rozsypů Rozsypy platinových kovů vzniklé v důsledku destrukce horninového podloží jsou známy v mnoha zemích, ale jsou průmyslové.
4. Zušlechťování rud Zušlechťování rud Před hutním zpracováním, aby se předešlo zbytečným nákladům na palivo, energii, pomocné materiály a práci, část hlušiny.
5. Získávání vysoce čistých kovůZískávání vysoce čistých kovů Vývoj řady nových technologických odvětví v posledních letech staví průmysl před úkol získávat kovy mnohem komplexnějším způsobem.
6. Sulfidové rudy nikelnaté Rudy sirníku niklu Jemně mletá ruda se zpracovává roztokem čpavku a síranu amonného v autoklávech pod tlakem vzduchu asi 560 kN/m2. Kobalt.

RUDA, přírodní horník útvar s takovým obsahem kovů nebo užitečných minerálů, který poskytuje hospodárné. proveditelnost jejich těžby. Kromě kovových rud (železo, titan, měď, olovo atd.) existují baryt, grafit, azbest, korund, fosfát a další podobné rudy, které se řadí mezi nekovové nerosty. Více než 80 chemikálií se získává z rud a používá se v národním hospodářství. Prvky.

Existují mono- a polyminerální rudy, sestávající z resp. z jednoho nebo více minerály. Všechny rudy mají složité a často heterogenní složení. Podle poměru užitkové (rudné) a jiné neprůmyslové. cenné nerosty se vyznačují pevnými a rozptýlenými rudami. První se skládá především z z rudných minerálů; například železné rudy mohou sestávat téměř výhradně z magnetitu. V rozšiřovaných rudách jsou užitečné minerály distribuovány ve formě tzv. fenokrysty, které mohou tvořit 20-60 % základní hmoty.

Produkt se nazývá jednoduchý nebo složitý, pokud jsou z něj extrahovány odpovídající prvky. jeden nebo několik užitečné komponenty. Komplexní rudy často obsahují příměsi vzácných kovů, např.: bauxit – Ga, La a Sc, železné rudy – V, titanové rudy – V, Sc, Nb. Přítomnost nečistot vzácných prvků (V, Ge, Ga, prvky vzácných zemin atd.) zvyšuje hodnotu rudy. Například těžba nekvalitních titanomagnetitových rud je vhodná pouze s doprovodnou extrakcí vanadu (ruda typu Kachkanar). Škodlivé nečistoty ztěžují metalurgii. zpracování rud (a jejich koncentrátů) nebo zhoršení kvality výsledného produktu. Koncentrát ilmenitu určený pro výrobu pigmentového oxidu titaničitého metodou kyseliny sírové by tedy měl obsahovat: Cr 2 O 3 8 0,05 %, P 2 O 5 8 0,1 %; zpracování železných rud se komplikuje v přítomnosti Ti, S, P nebo As a s obsahem Ti2 vyšším než 4 % je titanomagnetit nevhodný pro vysokopecní proces. Pro správné a nejvíce Pro plné využití rud je nutné podrobné studium jejich elementárního a materiálového (zejména minerálního) složení.

Minimální obsah cenných složek, což je pro průmysl ekonomicky proveditelné. těžba, jakož i přípustná max. obsah škodlivých nečistot, tzv promenáda. stav. Jsou závislé na formách výskytu užitečných složek v rudách, technol. způsoby jeho těžby a zpracování. Se zlepšením posledně jmenovaného se mění hodnocení rud konkrétního ložiska. V roce 1955 se tak v Krivoj Rogu těžila železná ruda s obsahem železa alespoň 60 % a následně se začaly využívat rudy obsahující 25-30 % železa. Čím vyšší je hodnota kovu, tím méně m.b. zásoby jeho rud v ložisku a snížit jeho obsah v rudách (tab. 1). To platí zejména pro vzácné, radioaktivní a ušlechtilé kovy. Například skandium se získává z rud o obsahu cca. 0,002 %, zlato a platina při obsahu 0,0005 %.

Stále se rozšiřující potřeby průmyslu nás nutí přinášet do výroby stále nové a dosud nepoužité druhy rud. Složitost využití tradičních rud se zvyšuje.

Podle geol. Podle podmínek vzniku se rudy dělí na magmatické, exogenní a metamorfogenní (viz Minerály). Železo často tvoří velké akumulace (miliardy tun) jak magmatického, tak exogenního a metamorfogenního původu. Dr. užitečné komponenty jsou méně obvyklé a zpravidla tvoří průmyslové komponenty. akumulace omezeného počtu typů rud.

V důsledku působení různých geol. procesů vznikají rudní tělesa (akumulace rud), mající různé. tvar a velikost. Podle V.I. Smirnova (1976) se rozlišují následující. základní tvary rudních těles: 1) izometrické, jejichž tři rozměry jsou si blízké; 2) deskovitý, jehož dva rozměry (délka a šířka) jsou podstatně větší než třetí (výkon); 3) trubkový, ve kterém je jeden rozměr (délka) výrazně větší než ostatní dva (tloušťka a šířka); 4) složité tvary, mající nepravidelné, ostře se měnící obrysy ve všech rozměrech. Tvary rudních těles závisí na geologii. struktur a litologie složení hostitelských hornin. Syngenetické rudy vznikají současně s horninami, ve kterých se nacházejí, epigenetické rudy v důsledku pronikání plynných a kapalných roztoků do hornin.

Ódy se vyznačují různými strukturami a texturami. Struktura rudy je dána strukturou minerálu. kameniva, tj. tvar, velikost a způsob kombinace jednotlivých zrn tvořících dané kamenivo. Existuje 13 strukturních skupin: stejnoměrně zrnité, nerovnoměrně zrnité, lamelární, vláknité, zonální, krystalograficky orientované, těsně akreční, třásnité, nahrazující, drtivé, koloformní, sférulitické a detritální. Každá skupina je rozdělena na jiné. počet druhů.

Textura rudy je prostor. umístění minerálu agregáty, které se od sebe liší velikostí, tvarem a složením. Existuje 10 hlavních. skupiny textur: masivní, skvrnité, páskované, žilkované, kulovité, ledvinovité, drcené, duté, orámované a volné. Každá skupina má své vlastní typy, například: skvrnitá zahrnuje dva typy textur (taxitickou a rozprostřenou) a pásková má devět typů textur (ve skutečnosti páskovaná, pásková, komplexní atd.). Analýza struktur a textur rud nám umožňuje stanovit posloupnost tvorby minerálů a rysy tvorby rudných těles.

Podle chemie Složení převažujících minerálů rozlišuje oxidové, silikátové, sulfidové, nativní, uhličitanové, fosfátové a smíšené rudy. Charakteristickými představiteli oxidických rud jsou tedy akumulace železných minerálů (magnetit Fe 3 O 4, hematit Fe 2 O 3) a titanu (ilmenit FeTiO 3, rutil TiO 2); sulfidové rudy zahrnují rudy obsahující pyrit FeS 2, chalkopyrit CuFeS 2, sfalerit ZnS, galenit PbS; Ch. arr. Au a Pt. Podobnost geochemie v Nesku sv. kovů vede k tomu, že rudy, které je obsahují, jsou v přírodě prostorově a geneticky spojeny s dobře definovanými horninovými komplexy (tab. 2). Toto spojení kovů pomáhá při hledání a výhledovém hodnocení rudního obsahu studovaných oblastí.

Extrakce užitečné složky z rud může být provedena tavením bez předběžné přípravy. obohacení (jako např. v případě bauxitu). Častěji jsou však rudy předem obohaceny v užitku. kožešinová továrna metoda (na základě rozdílu v hustotě odpadní horniny a užitečných minerálů), flotace nebo hořčík. separace (viz Prospěšnost minerálů). V závislosti na minerálu. složení, textura, struktura a způsoby obohacování a zpracování rudy jsou rozděleny do samostatných technol. odrůd.

Lit.: Strukturální a texturní znaky endogenních rud, M., 1964; Kotlyar V.N., Základy teorie vzniku rudy, M., 1970; Ložiska litofilních vzácných kovů, M., 1980; Smirnov V.I., Geologie nerostných zdrojů, 4. vyd., M., 1982; Jakovlev P.D., Průmyslové typy rudných ložisek, M., 1986. L.F. Borisenko.