Способи виробництва металів і сплавів

Метали та сплави отримують різними способами. Найчастіше використовують пірометалургійний (від грецьк. «піро» - вогонь і металургія).

1. Пірометалургійний спосіб. За цим способом виробництво металів і сплавів ґрунтується на використанні теплової енергії, яка виділяється в процесі згоряння палива або протікання хімічних реакцій у сировині. Під час згоряння палива виділяється теплова енергія й утворюється СО. Теплову енергію використовують для розігрівання і розплавлення сировини, а СО - для відновлення металів із їх сполук (оксидів). Пірометалургійним способом отримують чавуни у домнових печах, сталі у мартенівських печах тощо.

2. Електрометалургійний спосіб. У процесі електрометалургійного способу метали та сплави отримують у дугових, індукційних та інших типах електричних печей. В електричних печах сировину нагрівають до вищих температур, ніж у ході пірометалургійного способу. Сировина плавиться дуже швидко.

3. Плазмовий спосіб. Суть плазмової металургії полягає в тому, що за температури 10000°С оксиди металу перетворюються на плазму з певним ступенем іонізації. Оскільки енергія іонізації атомів металів менша від енергії іонізації атомів кисню, то в такій плазмі атоми металу іонізуються, а атоми кисню залишаються нейтральними. З отриманої суміші за допомогою магнітного поля вилучають йони металу. У плазмових печах отримують вольфрам, молібден, синтезують карбіди титану тощо. Цей спосіб використовують для отримання дуже якісних металів і сплавів.

Іонізація (йонізація) - утворення електрично заряджених частинок - вільних електронів та іонів з електрично нейтральних частинок середовища.

4. Хіміко-металургійний спосіб. Цей спосіб поєднує хімічні і металургійні процеси. Таким способом виробляють титан: з титанової руди отримують чотирихлористий титан (ТіС1₄), який відновлюють за допомогою магнію (Мg).

5. Гідрометалургійний спосіб. За цим способом метали з руд, концентратів і відходів виробництва вилучають за допомогою розчинників. Потім з цих розчинів електролізом отримують метали. Так виробляють і рафінують кольорові метали: мідь, цинк, нікель, кобальт, хром, срібло, золото тощо. Виробництво металів гідрометалургійцним способом складається з таких стадій: підготовлення руди до розчинення; розчинення руди або концентрату у розчиннику; очищення отриманого розчину від шкідливих для електролізу домішок; електроліз.

6. Порошкова металургія. Цей спосіб поєднує процеси, унаслідок яких виготовляють порошки металів і неметалевих сполук, з яких пресуванням (для надання форми і розмірів) із подальшим спіканням виготовляють вироби (заготовки, деталі тощо).

7. Космічна металургія. Виробництво металів і сплавів у космосі називають космічною металургією. Оскільки в космосі не діють сили тяжіння, то плавлення металів і отримання сплавів проводять без тиглів (нім. «Тіеgеl від грецьк. - сковорода, каструля). Під дією сили поверхневого натягу розплав набуває форми кулі й вільно зависає в просторі. Використовуючи електромагнітне поле, розплаву можна надати довільної форми.

За умов космосу компоненти сплавів добре перемішуються. У разі невагомості гази добре розчиняються в розплавах, а після кристалізації отримані сплави мають вигляд «губки» з рівномірно розподіленими комірками заповненими газом. Такі сплави називають металогазами. Ці сплави надзвичайно легкі, наприклад сплав, який складається з 87% газу та 13% сталі, плаває на воді як коркове дерево. Металогази дуже перспективні для літако- та ракетобудування, а також для космічної техніки.

Заслуговує на увагу також технологія отримання композиційніх волокнистих матеріалів і виробів литтям. За земних умов отримати якісні вироби з цих матеріалів неможливо.

Великі можливості відкриває космічна металургія для отримання надчистих сплавів з рівномірним (наперед заданим) розподілом домішок, що важливо в процесі виробництва напівпровідникових матеріалів. Отримані напівпровідникові матеріали можуть бути використані також у процесі розв’язання проблеми енергетики.

Крім описаних способів отримання металів і сплавів існує електро-променевий спосіб та інші.

Дата добавления: 2014-01-11