Электрошлаковый переплав

Дополнительная информация:

Имеет очень высокие ковкость, тягучесть, электро- и теплопроводность. Хорошо паяется и сваривается. Практически полностью отражает инфракрасные лучи. В природе имеет только один изотоп Au-197. Твердость по Моосу 2,5.

С ртутью образует амальгаму содержащую интерметаллические соединения (AuHg2, Au3Hg)и суспензию захваченных крупинок золота. Не растворимо в кислотах (неорганических и органических) в отсутствии окислителей, растворимо в растворах цианидов в присутствии кислорода, царской водке, горячей безводной селеновой кислоте. Мелкодисперсное золото растворимо в растворе трииодида калия за счет образования дииодоаурата (I) калия. Легко растворяется в водном растворе хлора («хлорной воде») или брома. Лучшим растворителем является насыщенная хлором соляная кислота. При 450 С 1 объем золота растворяет до 48 объемов кислорода. Растворяется в жидком теллуре с образованием теллуридов. Растворяется в концентрированной серной кислоте в присутствии ортоиодной кислоты, азотной кислоты или диоксида марганца. Хорошим растворителем золота является водный раствор тиомочевины в присутствии хлорида или сульфата железа (III). Практически все процессы растворения связаны с образованием комплексных соединений золота.

С парами брома реагирует при комнатной температуре с образованием моно- и трибромида, а выше 60 С — монобромида, с иодом — при 60-110 С с образованием моноиодида, с хлором — выше 200 С с образованием трихлорида, а около 300 С — монохлорида, со фтором — выше 300 С с образованием трифторида. Не реагирует с водородом, азотом, углеродом, кислородом, серой и селеном. При восстановлении золота оно часто не выпадает в осадок, а образует коллоидные растворы различного цвета, зависящего от размера частиц, с отрицательным зарядом частиц (золи золота).

Сплавы: Сплав золота (75%), серебра (20%) и индия (5%) называется зеленое золото и используется для изготовления ювелирных изделий. Сплав золота и платины (47:1) имеет белый цвет. Сплав 78% золота и 22% алюминия имеет рубиново-красный цвет. Сплав 75% золота, 20% палладия и 5% серебра имеет белый цвет («белое золото»). Сплав 75% золота и 25% серебра имеет зеленый цвет, сплав 80% золота с 20% никеля имеет белый цвет.

«Металлургия благородных металлов» М.:Металлургия, 1987 стр. 13-36
«Неорганические синтезы» сб.1 М.: ИИЛ, 1951 стр. 10
«Физические величины» под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З., М.:Энергоатомиздат 1991 стр. 1189
Гурвич Я.А. «Справочник молодого аппаратчика-химика» М.:Химия, 1991 стр. 50
Девяткин В.В., Ляхова Ю.М. «Химия для любознательных, или о чем не узнаешь на уроке» Ярославль:Академия Холдинг, 2000 стр. 32, 41-42
Некрасов Б.В. «Основы общей химии» т.2 М.:Химия, 1973 стр. 245, 248-250, 254-256
Рабинович В.А., Хавин З.Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 стр. 64
Степин Б.Д., Цветков А.А. «Неорганическая химия» М.:Высшая школа 1994 стр. 398-400

Добыча металла

Среди руд, содержащих железо, сырьем для промышленного производства являются:

• гематит;
• гетит;
• магнетит.

Гетит и гидрогетит формируют образования в коре выветривания, размером сотни метров. В зоне шельфа и озерах коллоидные растворы минералов в результате осаждения образуют оолиты (бобовые железные руды).

К часто встречающимся минералам железа относятся также:

• сидерит;
• леллингит;
• марказит;
• ильменит;
• ярозит.

Минерал мелантерит, представляющий собой хрупкие зеленые кристаллы со стеклянным блеском, используется в фармацевтической промышленности для производства железосодержащих препаратов.

Основное месторождение этого металла находится в Бразилии

В последнее время внимание сосредоточивается на разработке конкреций, присутствующих на морском дне, в которых содержатся железо и марганец.

Плавление железа

От чего зависит температура плавления железа?

Производство металла предусматривает различные технологии его извлечения из рудного сырья. Наиболее распространена выплавка железа доменным способом.

Кроме доменного способа выплавка железа производится путем обжига измельченной руды с глиной. Из смеси формируются окатыши и обрабатываются в печи с восстановлением водородом. Дальнейшая плавка железа производится в электрических печах.

Изготовление сплавов в печах.

Свойства металла зависят от чистоты материала. Для технически чистого железа температура плавления составляет +1539 °C. Сера является вредной примесью. Извлечь ее можно только из жидкого раствора. Химически чистый материал получают в результате электролиза солей металла.

Сплавы металла

В чистом виде этот материал мягкий, поэтому для повышения прочности в состав вводят углерод.

В зависимости от компонентов лигатуры меняются свойства материалов. Температура плавления железа также меняется при наличии лигатурных компонентов.

Удельная теплота плавления стали равна 84 кДж. Этот показатель обозначает, что при температуре плавления стали для перевода 1 кг сплава из кристаллического в жидкое состояние необходимо 84 кДж энергии.

Соединения из различных металлов образуют сплавы. Удельная теплота плавления чугуна составляет 96–140 кДж. Чугун содержит до 4% углерода, 1,5% марганца, до 4,5% кремния и примеси в виде серы и фосфора. Различают белый и серый сплавы.

В белом часть углерода находится в соединении карбида железа. Такой сплав отличается хрупкостью и твердостью. Он предназначается для изготовления конструкций и деталей.

Серый сплав, содержащий углерод в виде графита, легко поддается обработке. Чугун выплавляют из железной руды в доменных печах. Плавление руды сопровождается восстановительной реакцией железа из оксидов углеродом.

Большинство веществ может плавиться с увеличением объема при нагревании. Для чугуна объемом 1000 см³ этот показатель составляет 988–994 см³.

Чугун является сырьем для производства стали, отличающейся содержанием углерода (не выше 2,14%).

По химическому составу различают сталь:

• легированную;
• углеродистую.

Углеродистая сталь содержит примеси серы, фосфора и кремния. Она отличается низкими электротехническими свойствами, низкой прочностью, легко поддается процессу коррозии.

Наличие лигатурных добавок придает стали новые технические свойства. В качестве дополнительных компонентов используют:

• молибден;
• никель;
• вольфрам;
• хром;
• ванадий.

В состав высоколегированной стали входит не более 10% добавок. Сплав отличается прочностью. Технология производства стали из чугуна позволяет получить высококачественный материал для производства:

• металлических конструкций;
• резервуаров;
• посуды;
• армирующих деталей;

• электрооборудования.

Плавка алюминия

Изготовить печь для плавки алюминия своими руками вещь реальная. В промышленном производстве, агрегаты с названием — печи карусельного типа — очень дорогостоящие.

Чтобы понять, как сделать печь для плавки алюминия, нужно понять их принцип действия. Существует несколько видов, где проводится плавление цветного металла.

Мини-печь

Берется автомобильный диск и закапывается в землю так, чтобы верхний срез не выступал наружу. Посередине изготавливается отверстие для патрубка. Один конец пропускается в отверстие, а другой выводится наружу. На него одевается кулер, для нагнетания воздуха. Плавильня заполняется углями и алюминиевым ломом. Подается воздух и температура поднимается.

Металлический бак

Изготовить печь для алюминия можно из металлического бака. Например, корпуса стиральной машины с вертикальной загрузкой. Внутренняя часть конструкции выкладывается огнеупорным кирпичом. Снизу монтируется труба для подачи воздуха. Таким образом, получается переносное оборудование.

Из бутылки

Один из необычных способов, каким расплавляют алюминий. Вокруг бутылки наматывается проволока нихром. Предварительно поверхность бутылки смазывается маслом. Сверху наносится смесь жидкого стекла и глины. Просушивание ведется в течение недели. Затем наматывается еще слой проволоки и наносится глина. После 7 дней, бутылка вынимается и остается только термостойкая оболочка. К концам проволоки подключается напряжение для накаливания нихрома, а в очаг загружается сырье.

Характеристики и свойства металла

Серебро было открыто более 6000 лет тому назад. Об этом свидетельствуют археологические находки в Египте, Турции и Иране. С древних времен его иногда называют лунным металлом. Во многих культурах серебристо-белый цвет такого материала ассоциируется с холодным блеском ночного светила. Бывали времена, когда этот белый благородный металл ценился даже дороже золота. На латыни серебро называется «argentum», иначе говоря, «светлый, белый».

Плотность лунного металла составляет 10,5 г/куб.см, то есть аргентум тяжелее железа (7,87 г/куб.см), но значительно легче золота (19,3 г/куб.см). Серебро — мягкий и пластичный металл, имеющий исключительные характеристики по сравнению с остальными материалами:

• наибольшую теплопроводность;
• самую высокую электропроводность;
• ему нет равных по отражающей способности.

Температура плавления благородного металла — 962 °C, точка кипения — 2212 °C. Однако нужно учитывать, что в химически чистом состоянии серебро почти не используется. Оно применяется в виде сплавов с так называемой лигатурой, которая улучшает технологические и эксплуатационные свойства материала. В качестве лигатуры чаще всего применяют медь, а также никель, цинк, алюминий и другие металлы. Проба указывает на долю благородного материала в сплаве. Например, серебро 830-й пробы содержит не менее 830 г чистого вещества в 1000 г сплава. В зависимости от пробы меняется и температура плавления: от 962 °C до 780 °C.

Устройство и применение индукционной печи

При желании можно создать индукционную печь для плавки металла из подручных материалов. Классическая конструкция имеет три блока:

1. Генератор, который создает ток высокой частоты переменного типа. Именно он создает электрический ток, преобразующийся в магнитное поле, проходящее через материал и ускоряя движение частиц. За счет этого происходит переход металла или сплавов из твердого состояния в жидкое.
2. Индуктор отвечает за создание магнитного поля, которое и нагревает металл.
3. Тигель предназначен для плавки материала. Он помещается в индуктор, а обмотка подключается к источникам тока.

Процесс преобразования электрического тока в магнитное поле сегодня применяется в самых различных отраслях промышленности.

Устройство индукционной плавильной печи

К основным достоинствам индуктора можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Современное устройство способно направлять магнитное поле, за счет чего повышается КПД. Другими словами, проходит нагрев шихты, а не устройства.
2. За счет равномерного распространения магнитного поля заготовка нагревается равномерно. При этом с момента включения устройства до плавки шихты уходит небольшое количество времени.
3. Однородность получаемого сплава, а также его высокое качество.
4. При нагреве и плавлении металла не образуются испарения.
5. Сама установка безопасна в применении, не становится причиной образования токсичных веществ.

Существует просто огромное количество различных вариантов исполнения самодельных индукционных печей, каждая имеет свои определенные особенности.

Способы измельчения лома

С развитием технологий появляются новые способы измельчения лома. Крупными предприятиями применяется несколько методов.

Термический

Происходит локальное плавление металлического лома с помощью специального оборудования. Виды аппаратов для резки:

• шпуровые;
• кислородно-дуговые;
• плазменные;
• кислородные.

Процедура проводится при нагревании деталей до 1000 °C. Подходит для измельчения толстых листов металла (корпуса кораблей, самолетов, автомобилей).

Плазменный резак (Фото: Instagram / spicomenergo)

Взрывное дробление

Чтобы разделить тяжелые металлические куски весом более 1,5 т на отдельные части, применяется технология подрыва. Особенности методики:

1. Контролируемые взрывы проводятся в подготовленной заранее яме.
2. Стены ямы отделаны железобетоном. Его слой может достигать толщины в 1,5 м.
3. Чаще яма закрывается крышкой с отверстиями для отводов газов, чтобы осколки не разлетались вокруг.

Копровое дробление

Для проведения данной технологии нужна специальная установка. Она состоит из рельсов, закрепленных над землей на массивных колонах. Поверх рельс устанавливается копровая бомба весом более 15 тонн. Лом складываются в определенном месте и на него сбрасывается снаряд. Под большим весом они разламываются на еще более мелкие части.

Механическая резка

Популярный метод измельчения небольших деталей из металла. Для разрезания металла применяется два вида пил — аллигаторные, портальные. Первые нужны для измельчения деталей круглого сечения, вторые — прямоугольного.

Аллигаторные ножницы (Фото: Instagram / balta_press)

Дробление стружки

Дополнительный процесс переработки металлических отходов. Для ее измельчения до порошка применяются мельничные установки, дробильные шредеры. Виды дробилок зависимо от принципа работы:

• валковые;
• роторные;
• молотковые.

В один шредер можно загрузить до 300 кг опилок.

В микроволновке

При отсутствии горелки и плавильной печи расплавить серебряные изделия можно с помощью обычной микроволновки. Этот способ является наиболее простым и самым быстрым. Он включает следующие шаги:

1. следует подготовить термозащитное ограждение, куда будет погружаться огнестойкая тара;
2. тигель наполняется шихтой;
3. заполненная тара отправляется в термозащиту;
4. в настройках микроволновой печи необходимо установить максимальную мощность и выставить время 35 минут;
5. окончание работы микроволновки сопровождается характерным звуком, после чего жидкое серебро переливается в подготовленную форму.