Способы производства металлов и сплавов

Металлы и сплавы получают различными способами. Чаще всего используют пирометаллургический (от греч. «пиро» - огонь и металлургия).

1. Пирометаллургический способ. По этим способом производство металлов и сплавов основывается на использовании тепловой энергии, которая выделяется в процессе сгорания топлива или протекания химических реакций в сырье. Во время сгорания топлива выделяется тепловая энергия и образуется CO. Тепловую энергию используют для разогрева и расплавление сырья, a CO - для восстановления металлов из их соединений (оксидов). Пирометаллургическим способом получают чугуны в доменных печах, стали в мартеновских печах и т.д.

2. Электрометаллургический способ. В процессе электрометаллургического способа металлы и сплавы получают в дуговых, индукционных и других типах электрических печей. В электрических печах сырье нагревают до более высоких температур, чем в ходе пирометаллургического способа. Сырье плавится очень быстро.

3. Плазменный способ. Суть плазменной металлургии заключается в том, что при температуре 10 000 С оксиды металла превращаются в плазму с определенной степенью ионизации. Поскольку энергия ионизации атомов металлов меньше энергии ионизации атомов кислорода, то в такой плазме атомы металла ионизируются, а атомы кислорода остаются нейтральными.

Из полученной смеси с помощью магнитного поля изымают ионы металла. В плазменных печах получают вольфрам, молибден, синтезируют карбид титана и др. Этот способ используют для получения очень качественных металлов и сплавов.

4. Химико-металлургический способ. Этот способ сочетает химические и металлургические процессы. Таким способом производят титан: из титановой руды получают четыреххлористый титан (ТіСІ₄), который восстанавливают с помощью магния (Mg).

5. Гидрометаллургическим способом. При этом способе металлы из руд, концентратов и отходов производства изымают с помощью растворителей. Затем из этих растворов электролизом получают металлы. Так производят и рафинируют цветные металлы: медь, цинк, никель, кобальт, хром, серебро, золото и т.д.

Производство металлов гидрометаллургическим способом состоит из следующих стадий: подготовка руды к растворению; растворение руды и концентрата в растворителе; очистка полученного раствора от вредных для электролиза примесей; электролиз.

6. Порошковая металлургия. Этот способ объединяет процессы, в результате которых изготавливают порошки металлов и неметаллических соединений, из которых прессованием (для придания формы и размеров) с последующим спеканием изготавливают изделия (заготовки, детали и т.д.).

7. Космическая металлургия. Производство металлов и сплавов в космосе называют космической металлургией. Поскольку в космосе не действуют силы притяжения, то плавления металлов и сплавов проводят без тиглей. Под действием силы поверхностного натяжения расплав приобретает форму шара и свободно висит в пространстве. Используя электромагнитное поле, расплава можно предать произвольную форму.

В условиях космоса компоненты сплавов хорошо перемешиваются. В случае невесомости газы хорошо растворяются в расплавах, а после кристаллизации полученные сплавы имеют вид «губки» с равномерно распределенными ячейками заполненным газом. Такие сплавы называют металогазами. Эти сплавы чрезвычайно легкие, например сплав, который состоит из 87% газа и 13% стали, плавает на воде как пробковое дерево. Металогази очень перспективные для самолето - и ракетостроения, а также для космической техники.

Заслуживает внимания также технология получения волокнистых композиционных материалов и изделий литьем. По земным условиям получить качественные изделия из этих материалов невозможно.

Большие возможности открывает космическая металлургия для получения сверхчистых сплавов с равномерным (заранее заданным) распределением примесей, что важно в процессе производства полупроводниковых материалов. Полученные полупроводниковые материалы могут быть использованы также в процессе решения проблемы энергетики.

Кроме описанных способов получения металлов и сплавов существует электролучевой способ и другие.

Дата добавления: 2014-01-07