§24. Металічні руди. Загальні способи добування металів

Природні сполуки металів називають мінералами. Природні мінеральні утворення, з яких технологічно можливо й економічно доцільно добувати метали, називають рудами. До складу руди крім корисних мінералів входить пуста порода (слово «руда» колись означало «кров»). Здебільшого вміст металів у рудах невисокий, тому руду попередньо збагачують (обробкою руди видаляють пусту породу, тому вміст корисної сполуки збільшується). Добутий після збагачення продукт називають концентратом.

Загальні способи добування металів

Добуванням металів з руд займається металургія. Метали добувають з їхніх сполук на металургійних заводах.

Металургія – наука про промислові способи добування металів з природної сировини.

Залежно від способів добування металів розрізняють такі види металургії:

Металургія
пірометалургія (відновлення оксидів вуглецем, воднем, CO при нагріванні) Cu₂O + C = 2Cu + CO₂	металотермія відновлення оксидів іншими металами: Al, Mg, Ca, Na, Si. Cr₂O₃+2Al = 2Cr + Al₂O₃.	гідрометалургія добування із розчинів солей: CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O; CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄.	електрометалургія електроліз Me_xR_y, Me_xO_y, Me(OH)_y. 2Al₂O₃ 4Al + 3O₂.

Пірометалургія посідає провідне місце в металургії. Цим способом добувають метали з руд за допомогою реакцій відновлення, які проводять при високих температурах. Як відновники застосовують вугілля, водень, карбон(II) оксид, активні метали.

Добування металів

1. Випалювання сульфідів та відновлення металів з їх оксидів

2. Електроліз розчинів і розплавів

а) Сульфідні руди спочатку випалюють: 2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂, а потім добутий основний оксид відновлюють вугіллям (коксом): ZnO + C → Zn + CO.

б) Оксидні руди найчастіше відновлюють коксом або карбон(II) оксидом, рідше воднем:
2ZnO + C → 2Zn + CO₂
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
MoO₃ + 3H₂ → Mo + 3H₂O

Відновлення металів з їх сполук іншими металами, хімічно більш активними, називають металотермією, або неметалами (силікотермія):
3MnO₂ + 4Al 3Mn + 2Al₂O₃ (алюмотермія) 2MgO + Si → 2Mg + SiO₂.

Гідрометалургія охоплює способи добування металів з розчинів їх солей. При цьому метал, що входить до складу руди, спочатку переводять у розчин за допомогою відповідних реагентів, а потім добувають його з цього розчину. Так, наприклад, під час обробки мідної руди розбавленою сульфатною кислотою, наявний у руді CuO переходить у розчин у вигляді сульфату. Мідь із солі добувають електролізом або відновленням за допомогою порошку заліза.

Електрометалургія охоплює способи добування металів за допомогою електролізу. Електролізом добувають чисті метали. Найактивніші метали (наприклад, Na, K, Ca, Mg) добувають електролізом розплавів солей. Менш активні метали – електролізом розчинів солей.