Получение металлов

План изучения:
Способы получения металлов. Понятие о металлургии.
Условия становления металлургии на Среднем Урале в прошлом и их развитие в настоящее время.
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Требования к уровню подготовки учащихся:
знать / понимать
общие способы получения металлов;
этапы становления металлургической промышленности на Урале;
принципа безотходности производства.
иметь представление:
о развитии технологии выплавки металлов;
уметь
составлять уравнения реакций, характеризующих способы их получения;
рассматривать реакции с точки зрения ОВ;
оценивать
экологические проблемы переработки руд черных и цветных металлов на Среднем Урале;
роль Демидовых в развитии металлургии на Среднем Урале;
проявлять
самостоятельность в работе;
готовность занять активную экологически целесообразную позицию.
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Химическая сущность получения металлов из природных соединений
Все процессы получения металлов основаны на процессе:
Metn+ + ne– Met
восстановление
окислитель
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Химическая сущность получения металлов из природных соединений
Какой второй процесс всегда сопровождает восстановление?
кокс (аморфный углерод)
угарный газ (СО)
водород
другой металл
электрический ток
окисление
восстановитель
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

По способу организации процесса восстановления металлургию делят на группы:
МЕТАЛЛУРГИЯ
пирометаллургия
электрометаллургия
гидрометаллургия
процесс восстановления при высокой температуре
процесс восстановления ведут из водных растворов солей металлов
восстановитель – электрический ток
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Составьте уравнения реакций получения меди из куприта
Cu2O + C
2Cu + CO
Cu2O + CO
2Cu + CO2
Cu2O + H2
2Cu + H2O
3Cu2O + 2Al
2Cu + Al2O3
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Составьте уравнения реакций получения меди из медного блеска
Cu2S + 2O2
2CuO + SO2↑
Если металл входит в состав сульфидной руды, то вначале проводят ее обжиг.
К каким последствиям могут привести выбросы сернистого газа в атмосферу?
?
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Составьте уравнения реакций образования кислот из сернистого газа
SO2 + H2O =
H2SO3
2SO2 + O2 =
2SO3
SO3 + H2O =
H2SO4
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Металлотермия
Металлотермический метод открыл Н.Н. Бекетов.
В 1859-1865 гг. он показал, что алюминий при высоких температурах восстанавливает оксиды (СаО, ВаО и др.) до металлов.
В настоящее время этим способом получают такие металлы, как титан, уран, ниобий, тантал, а также безуглеродистые сплавы.
Николай Николаевич Бекетов
(13.01.1827 - 13.11.1911)
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Алюминотермия
Среди металлотермических процессов наиболее распространена алюминотермия (восстановление алюминием). Этим методом получают сплавы большинства технически важных металлов (Nb, Ti, W, Zr, Сг, Ва, Са, V, Та, Sr), которые используют для легирования сталей, чугунов и цветных металлов и как исходные материалы для производства самих металлов.
Смесь металла-восстановителя и оксида металла поджигают запалом из стружки магния:
Mg +О2 = 2MgО + Q,
выделяющейся теплоты достаточно для начала реакции восстановления:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3.
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Магниетермия
Магниетермия получила свое развитие в связи с производством урана путем восстановления магнием UF4, а также в связи с организацией промышленного производства титана:
ТiСl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Кальциетермия
Кальциетермией получают U, Zr, Hf, Ti.
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Конвертерный цех
Электросталеплавильное производство
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Гидрометаллургия
При использовании гидрометаллургии металл сначала переводят в раствор в виде соли:
CuO + H2SO4 =
а затем восстанавливают более активным металлом:
CuSO4 + Fe =
CuSO4 + H2O
FeSO4 + Cu
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Металлургическая промышленность Свердловской области
Фундаментом всего промышленного комплекса Свердловской области является металлурго-химический комплекс.
Доля отраслей металлургического комплекса в структуре хозяйства Свердловской области составляет 49,8%, в том числе черной металлургии – 27%, цветной – 22,8%.
Мартеновский цех
Нижнетагильского
металлургического
комбината
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Чугун
Сталь
Медь
Алюминий
Никель
Титан
Золото
Платина
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

На производство 1 т чугуна расходуется 1,2 – 1,5 т каменного угля, 1,5 – 1,6 т железной руды, свыше 0,5 т шлакообразующих материалов, до 30 куб.м. воды.
Источники сырья – Высокогорское и Гороблагодатское рудоуправления, Качканарский ГОК, Курская МА, Кольский полуостров.
Источники коксующегося угля – Кузбасс, Казахстан.
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Предприятия черной металлургии Свердловской области
Предприятия с полным циклом:
ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат» (НТМК )
ОАО «Металлургический комбинат им.А.К.Серова (г.Серов)
ОАО «Алапаевский металлургический завод»
ОАО «Нимжнесалдинский металлургический завод»
Передельные предприятия:
ООО «Виз-сталь»
ОАО «Нижнесергинский метизно-металлургический завод»
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Предприятия цветной металлургии Свердловской области
Медеплавильные комбинаты:
ОАО «Кировградский медеплавильный завод»
ОАО «Святогор» (Красноуральский медеплавильный завод)
ОАО «СУМЗ» (Среднеуральский медеплавильный завод)
ОАО «Уралэлектромедь» (г.Верхняя Пышма)
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино

Предприятия цветной металлургии Свердловской области
Производство алюминия:
ОАО «УАЗ» Уральский алюминиевый завод
ОАО «Богословский алюминиевый завод» (г.Краснотурьинск)
Производство никеля:
ОАО «Режевской металлургический завод»
Сазонов В.В., учитель химии МОУ СОШ д.Васькино