Классификация цветных металлов

В зависимости от физических свойств и назначения, они подразделяются на такие группы:

  • Легкие цветные металлы. Список этой группы большой: в ее состав входит кальций, стронций, цезий, калий, а также литий. Но в металлургической промышленности чаще всего используются алюминий, титан и магний.
  • Тяжелые металлы пользуются большой популярностью. Это всем известные цинк и олово, медь и свинец, а также никель.
  • Благородные металлы, такие как платина, рутений, палладий, осмий, родий. Золото и серебро широко применяются для изготовления украшений.
  • Редкоземельные металлы — селен и цирконий, германий и лантан, неодим, тербий, самарий и другие.
  • Тугоплавкие металлы — ванадий и вольфрам, тантал и молибден, хром и марганец.
  • Малые металлы, такие как висмут, кобальт, мышьяк, кадмий, ртуть.
  • Сплавы – латунь и бронза.

Цветными называют не только сами металлы, но и их сплавы. Исключение составляет так называемый «чермет»: железо и, соответственно, его сплавы. В странах Европы цветные металлы носят название нежелезистых. Цветные металлы, список которых немаленький, нашли широкое применение в разных отраслях во всем мире, в том числе и в России, где являются основной специализацией.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

Производятся и добываются на территориях всех регионов страны. Легкие и тяжелые цветные металлы, список которых представлен большим разнообразием наименований, составляют отрасль промышленности под названием «Металлургия». Это понятие включает в себя добычу, обогащение руд, выплавку как металлов, так и их сплавов.

В настоящее время отрасль цветной металлургии получила широкое распространение. Качество цветных металлов очень высокое, они отличаются долговечностью и практичностью, применяются в строительной индустрии: ими отделывают здания и сооружения. Из них производят профильный металл, проволоку, ленты, полосы, фольгу, листы, прутки различной формы.

Серебро и золото – очень пластичные, тягучие и сравнительно мягкие металлы. Из серебра можно вытянуть проволоку длиной 100 м, масса которой всего 0,045 г; масса золотой проволоки той же длины – 0,04 г. Серебро и золото можно проковать в тончайшие листки (до 0,4 мкм), просвечивающие синевато-зеленым или зеленым цветом.

В нашей стране установлены пробы: 375, 500, 583, 750, 958 для золота и 800, 785, 916 для серебра. В Англии, США, Швейцарии и некоторых других странах проба выражается в условных единицах – каратах. Проба чистого металла принята за 24 карата (проба 1000). Золото 18 каратов – то же самое, что золото 750-й пробы, и т.д.

Золотая монета в России и во многих других странах чеканилась из золота 900-й пробы, серебряная из серебра 900-й и 500-й пробы. В настоящее время чеканка монеты из сплавов благородных металлов не производится. Однако благородные металлы, их сплавы и химические соединения получают все возрастающее применение в технике. Здесь можно только упомянуть главнейшие из них.

В течение нескольких столетий при изготовлении зеркал поверхность стекла покрывали амальгамой олова – сплавом ртути с оловом. Эта работа вследствие ядовитости ртутных паров была крайне вредной для здоровья. В 1856 г. знаменитый немецкий химик Ю.Либих нашел способ покрытия стекла тончайшим слоем серебра.

Серебро является наилучшим проводником электричества. Его удельное сопротивление при 20° равно 0,016 Ом*мм/м (оно равно 0,017 для меди, 0,024 для золота и 0,028 для алюминия). Интересно, что во время второй мировой войны Государственное казначейство США выдало «Манхэттенскому проекту» 14 т серебра для использования как проводника в работах по созданию атомной бомбы.

Благодаря стойкости серебра против едких щелочей, уксусной кислоты и других веществ из него изготовляют аппаратуру для химических заводов, а также лабораторную посуду. Оно служит катализатором в некоторых производствах (например, окисления спиртов в альдегиды). Сплавы на основе серебра применяют также для изготовления ювелирных изделий, зубных протезов, подшипников и др.

Соли серебра используют в медицине и фотографии. Не так давно иодид серебра AgI в виде аэрозоля получил применение для искусственного вызывания дождя. Мельчайшие кристаллики иодида серебра, введенные в облако, служат центрами, на которых происходит конденсация водяного пара и слияние мельчайших капелек воды в крупные дождевые капли.

Золото применяют в виде сплавов, обычно с медью, в ювелирном и зубопротезном деле. Сплавы золота с платиной, очень стойкие против химических воздействий, используют для изготовления химической аппаратуры. Соединения золота применяют также в медицине и в фотографии.

Практические применения платиновых металлов обширны и разнообразны. Они используются в промышленности, приборостроении, зубоврачевании и ювелирном деле.

Стойкость против воздействия кислорода даже при высоких температурах, кислото- и жароупорность делают платину, родий, иридий ценными материалами для лабораторной и заводской химической аппаратуры. Тигли из радия, иридия применяют для работ со фтором и его соединениями или для работ при очень высокой температуре.

Общая масса платиновых лодочек на одном из заводов, изготовляющих стеклянное волокно, составляет несколько сот килограммов. Из сплава 90% Pt 10% Ir изготовлены международные эталоны метра и килограмма. В частях приборов, где требуется большая твердость и стой- кость против износа, используют природный осмистый иридий. Очень светлый и не темнеющий со временем сплав 80% Pd 20% Ag применяют для изготовления шкал астрономических и навигационных приборов.

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

По способности отражать свет родий лишь немного уступает серебру. Он не тускнеет со временем, поэтому зеркальные поверхности астрономических приборов предпочитают покрывать родием. Для измерения температур до 1600°С служат термопары из тонких проволок – из платины и из сплава 90% Pt 10% Rh. Более высокие температуры (до 2000°С) можно измерять термопарой из иридия и сплава 60% Rh 40% Ir.

Платиновые металлы, а также их сплавы катализируют многие химические реакции, например окисление SO2 в SO3. Однако в настоящее время эти катализаторы заменяют другими веществами, более дешевыми.

Благородный цветной металл

PdCl2 CO H2O = CO2 2HCl Pd

Вследствие выделения мелкораздробленного палладия бумага чернеет.

Сплавы платины и палладия, которые не темнеют со временем и не имеют привкуса, применяют в стоматологии. На научные и промышленные цели идет около 90% всех платиновых металлов, остальное – на ювелирное производство.

Орден “Победа” и орден Суворова 1-й степени изготовляют из платины.

Золото и серебро, не изменяющиеся при действии воздуха, влаги и высокой температуры, получили название совершенных, благородных металлов.

  • сыродутный процесс;
  • горн;
  • железо;
  • кричное железо;
  • волчьи ямы;
  • горн с выпуском шлака.
  1. Погодин А. Благородные металлы. М.: Знание, 1979
  2. Венецкий С.И. В мире металлов. М.: Металлургия, 1988
  3. Лебедев Ю.А. О редких и рассеянных: Рассказы о металлах.
  4. М.: Металлургия, 1986

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

История развития производства

Название «благородные металлы» они получили благодаря высокой химической стойкости (практически не окисляются на воздухе) и блеску в изделиях. Золото, серебро, чистая платина и палладий обладают высокой пластичностью, а остальные благородные металлы, к тому же — очень высокой тугоплавкостью.

Древнейшее время

Самородное золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; об этом свидетельствуют изделия, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. В древности основными центрами добычи благородных металлов были Верхний Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ);

имеются сведения о добыче и в Центральной, в Южной Америке, в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай). На территории России золото добывали уже во 2-3-м тысячелетии до н. э. Из россыпей металлы извлекали промывкой песка на шкурах животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей.

Из руд металлы добывали нагреванием породы до растрескивания с последующими дроблением глыб в каменных ступах, истиранием жерновами и промывкой. Разделение по крупности проводили на ситах. В Древнем Египте был известен способ разделения сплавов золота и серебра кислотами, выделение золота и серебра из свинцового сплава купелированием, извлечение золота путём амальгамированияртутью или сбор частиц с помощью жировой поверхности (Древняя Греция). Купелирование осуществляли в глиняных тиглях, куда добавляли свинец, поваренную соль, олово[источник не указан 692 дня] и отруби.

В XI—VI веках до н. э. серебро добывали в Испании в долинах рек Тахо, Дуэро, Миньо и Гуадьяро. В VI—IV веках до н. э. начались разработки коренных и россыпных месторождений золота в Трансильвании и Западных Карпатах.

В Средние века (вплоть до XVIII века) добывали преимущественно серебро, добыча золота снизилась из-за исчерпания доступных месторождений. С XVI века испанцы начинают разработку благородных металлов на территории Южной Америки: с 1532 года — в Перу и Чили, а с 1537 года — в Новой Гранаде (современная Колумбия).

В первой половине XVI века испанские колонизаторы обратили внимание на неплавкий тяжёлый белый металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады. По внешнему сходству с серебром (исп. plata) они дали ему уменьшительное название «платина» (исп. platina), буквально — «серебришко». Платина была известна ещё в древности, самородки этого металла находили вместе с золотом и называли их «белым золотом» (Древний Египет, Испания, Абиссиния), «лягушачьим золотом» (остров Борнео).

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Из-за того, что платину использовали для махинаций (подмена золота в монетах и ювелирных изделиях), был издан[кем?] правительственный декрет, предписывающий выбрасывать её в море[источник не указан 2411 дней]. Первое научное описание платины сделал Уильям Уотсон в 1741 году в связи с началом её добычи в промышленных масштабах в Колумбии (1735 год).

В 1803 году английский учёный Уильям Волластон открыл палладий и родий, а в 1804 году английский учёный С. Теннант открыл иридий и осмий. В 1808 году польский учёный Анджей Снядецкий, исследуя платиновую руду из Южной Америки, извлёк новый химический элемент, названный им вестием. В 1844 году профессор Казанского университетаКарл Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь Руси рутением.

Не секрет, что о существовании золота и серебра известно было с самых древних времен: еще несколько тысячелетий назад их с успехом добывали в разных странах. Так добыча золота шла, например, в Колхиде, Испании, Верхнем Египте – именно эти регионы считались основными центрами по нахождению данного благородного металла. Золото добывали и на территории современной России – во втором-третьем тысячелетиях до нашей эры. Методов извлечения существовало немало уже тогда.

Что же касается серебра, то его добыча, согласно историческим сведениям, велась уже в пятом веке до нашей эры на территории современной Испании – серебряные залежи располагались в долинах четырех рек (Тахо, Миньо, Гуадьяро и Дуэро). И то ли запасов серебра было больше, то ли золото добывали активнее – но к Средним векам месторождения желтого драгметалла были почти исчерпаны. На аргентум стали обращать больше внимания, и продолжалось это вплоть до восемнадцатого столетия.

А как же такие редкие и благородные металлы, как платиновая «команда» и сама платина? Дело в том, что она не была вообще известна до шестнадцатого века – только тогда ушлые испанцы обратили внимание на данный металл. Платиной они назвали его за внешнее сходство с серебром (если переводить дословно, платина означает “серебришко”).

Не надо, впрочем, думать, что благородного металла платины до этого столетия не существовало – существовало, да еще как! Его находили вместе с золотом и называли “белым золотом”. Считая подделкой, способной подменять “настоящее” золото, платину выбрасывали в море. Только в середине восемнадцатого столетия было сделано первое ее описание, а также начата целенаправленная добыча в Колумбии. Остальные виды благородных металлов, принадлежащих к платиновой группе, были открыты лишь в девятнадцатом веке.

Такое деление металлов нередко применяется и в наши дни, но с тем отличием, что к двум благородным металлам древнего мира и средневековья – золоту и серебру – на рубеже XVIII и XIX вв. прибавились платина и четыре ее спутника: родий, палладий, осмий, иридий. Рутений, пятый спутник платины, был открыт только в 1844 г.

Благородные металлы очень мало распространены в природе. В природе благородные металлы встречаются почти всегда в свободном (самородном) состоянии. Некоторое исключение составляет серебро, которое находится в природе и в виде самородков, и в виде соединений, имеющих значение как рудные минералы (серебряный блеск, или аргентит Ag2S, роговое серебро, или кераргирит AgCl, и др.).

Благородный цветной металл

История благородных металлов – одна из самых интересных глав истории материальной культуры. По мнению многих ученых, золото было первым металлом, который человечество начало использовать для изготовления украшений, предметов домашнего обихода и религиозного культа. Золотые изделия были найдены в культурных слоях эпохи неолита (V-IV тысячелетия до н.э.).

И в древности, и в средние века основными областями применения золота и серебра были ювелирное дело и изготовление монет. При этом недобросовестные люди, как ремесленники, так и лица, стоявшие у власти, прибегали к обману, не гнушались сплавлением драгоценных металлов с более дешевыми – золота с серебром или медью, серебра с медью.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Ученый, пользуясь открытым им законом, взвесил корону сначала на воздухе, а затем в воде и вычислил ее плотность. Она оказалась меньше, чем у чистого золота. Так был разоблачен корыстный ювелир.

Способ испытания золотых и серебряных изделий (особенно монет) на чистоту был известен уже в глубокой древности. Он состоял в сплавлении пробы металла со свинцом и затем в окислительном обжиге жидкого сплава в сосуде из пористого материала (костной золы). При этом свинец и другие неблагородные металлы окислялись.

Совершенно очевидно, что Архимед не мог воспользоваться этим приемом для разрешения заданного ему вопроса; к тому же Гиерон II запретил повреждать корону. А пробирных игл в то время в Древней Греции не было, как не были известны и способы разделения золота и серебра.

Пробирные иглы изготовляют из золота и меди (или серебра и меди), взятых в различных отношениях, заданных заранее. На отполированной поверхности пробирного камня (черного кремнистого сланца) наносят черту сперва испытуемым изделием, затем пробирной иглой, наиболее близкой к нему по цвету, а потом иглами соседних составов.

И в древности, и в средние века подделка золота и серебра была широко распространена. Несмотря на жестокие наказания, которые угрожали фальсификаторам монеты (начиная с отсечения кисти и кончая сожжением заживо), «проклятая страсть к золоту» брала верх. Та же страсть была движущей силой алхимии .

Называя главные моменты ранней стадии периода первоначального накопления капитала, К.Маркс прежде всего отмечает открытие золотых и серебряных рудников в Америке. Были найдены богатые месторождения золота в Мексике (1500), в Перу и Чили (1532), в Бразилии (1577). Серебряные руды были обнаружены во второй трети XVI в. в Мексике и Перу. В XVI в. большие количества золота и серебра стали поступать из Нового Света в Европу.

Первую в России золотую россыпь обнаружил весной 1724 г. крестьянин Ерофей Марков в районе Екатеринбурга. Ее эксплуатация началась только в 1748 г. Добыча уральского золота медленно, но неуклонно расширялась. В начале XIX в. были открыты новые месторождения золота в Сибири. С 1821 по 1850 г. в России было добыто 3293 т золота, т.е. почти в 3,9 раза больше, чем во всех остальных странах мира (893 т).

С открытием богатых золотоносных районов в США (Калифорния, 1848 г.; Колорадо, 1858 г.; Невада, 1859 г.; Аляска, 1890 г.), Австралии (1851), Южной Африке (1884) Россия утратила свое первенство в добыче золота, несмотря на то что были введены в эксплуатацию новые месторождения, главным образом в Восточной Сибири.

Добыча золота велась в России полукустарным способом, разрабатывались преимущественно россыпные месторождения. Свыше половины золотых приисков находилось в руках иностранных монополий. Самородная платина, по имеющимся данным, была известна в Древнем Египте, Эфиопии, Древней Греции и в Южной Америке. В XVIII в.

Предлагаем ознакомиться  Котировки металлов ОМС в Сбербанке России на сегодня

испанские колонизаторы обнаружили в золотых россыпях в Колумбии самородки тяжелого тускло-белого металла, который не удавалось расплавить. Его назвали платиной (уменьшительное от исп. рlаtа – серебро). В 1744 г. испанский путешественник Антонио де Ульоа привез образцы платины в Лондон. Ученые очень заинтересовались новым металлом. В 1789 г. А. Лавуазье включил платину в список простых веществ. Но вскоре оказалось, что самородная платина содержит другие, еще неизвестные металлы.

Безопасность

Весь цветной лом должен в обязательном порядке проверяться на:

  • наличие радиационных и вредных химических загрязнений;
  • взрывоопасность.

Концентрация вредных веществ должна не превышать значений, указанных в ГОСТ 12.1.005.

Минприроды России выделило пять классов химической, радиационной и взрывоопасности лома цветмета:

  1. Опасные отходы с большим вредом для экосистемы. Сюда входят ртуть, полоний и плутоний.
  2. Высокоопасные отходы, на выведение последствий которых природе требуется тридцать лет. Это сплавы свинца, кобальта и молибдена.
  3. Умеренная опасность, при которой для восстановления экологии необходимо десять лет. Это лом с примесью меди, никеля, железа, цинка, алюминия и серебра.
  4. Малоопасные отходы, выведение последствий занимает три года. Сюда относят лом бронзы.
  5. Низкая опасность, такой лом не наносит ущерба экологической среде. Это наиболее распространенный класс среди цветного скрапа.

Аурум

Теперь скажем немного подробнее о каждом из списка благородных металлов, и начать, пожалуй, следует с золота – единственного на свете подобного элемента, которому в чистом виде присущ настолько яркий желтый оттенок. Помимо основных качеств, характерных для всех металлов данной категории (мягкость, плавкость и так далее), аурум обладает еще и повышенной химической стойкостью, не вступает ни в какие реакции ни с кислотами, ни с щелочами, ни с солями, не поддается воздействию влаги либо же высокой температуры.

Чтобы расплавить золото, потребуется температура аж в тысячу с лишним градусов по Цельсию! В твердое состояние данный драгметалл переходит при 2,5 по Моосу, а плотность его составляет девятнадцать целых и три десятых грамма на кубический сантиметр.

Алюминий

Относится к легким металлам. Имеет серебристый цвет и точку плавления около семисот градусов. В промышленных условиях используется в сплавах. Он применяется везде, где нужен металл. У алюминия плотность низкая, а прочность – высокая. Этот металл легко режется, пилится, сваривается, сверлится, паяется и сгибается.

Благородный цветной металл

Сплавы образует с металлами различных свойств, такими как медь, никель, магний, кремний. Они обладают большой прочностью, не ржавеют при неблагоприятных погодных условиях. У алюминия высокая электро- и теплопроводность.

Платина

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

Платина – драгоценный благородный металл белого блестящего цвета, которому присущи все самые яркие черты данной категории. Как уже говорилось ранее, этот металл тверже золота и серебра, мало того, больше и температура его плавления – целых 1773,5 градуса по Цельсию. Чтобы платина затвердела, необходимо 4,5 по Моосу.

Ранее упоминалось также, что до восемнадцатого века платину не то чтобы очень ценили. Это действительно так – лишь в 1751 году она вошла в список благородных металлов. А уже после открытия других металлов платиновой группы сама она неожиданно вознеслась так, что стала дороже золота, демонстрацией роскоши, шика.

Платина — белый блестящий металл. Кристаллическая решетка ГЦК с параметром решетки а = 0,39160 нм. Плавится при температуре 1769 °C, плотность при 20 °C составляет 21500 кг/м3.

Платина (от исп. plata — «серебришко») является редким металлом и ее мировые запасы весьма ограничены. При этом потребность в ней с каждым годом увеличивается вдвое.

С точки зрения химических и электрохимических свойств платина в соединениях двух- и четырехвалентна. Электродный потенциал в кислом растворе Pt ↔ Pt2 2еравен при 25 °С 1,2 В. Величина электрохимического эквивалента четырехвалентной платины равна 1,821 г/А·г.

Платина весьма устойчива к действию различных химически активных веществ. При нагревании на воздухе платина не изменяется. Газы, содержащие углерод (метан, этилен, окись углерода), не воздействуют на платину. При нагревании платины в атмосфере аммиака она чернеет вследствие отложения на поверхности платиновой черни.

Платина в компактном виде (проволока, листы, лента) в виде черни и в коллоидном состоянии является достаточно активным катализатором ряда химических реакций. Не снижает ее каталитического действия добавка никеля, а вот кобальт, алюминий и висмут значительно уменьшают. Добавка меди, серебра, олова и железа полностью уничтожает это действие.

Платиновая чернь при нагревании до 700–800 °С переходит в губчатую платину, она активно поглощает водород и при нагревании на воздухе загорается.

При сплавлении платины в небольших дозах с золотом и серебром не изменяется цвет основного металла.

Чистая платина используется:

  1. для изготовления платиновой посуды, сеток и катодов для электролиза, филер, проволок для обмотки печей электросопротивления и термопар, проволок для термометров сопротивления;
  2. в химической промышленности (платиновая чернь, губчатая платина, коллоидная платина и т. п.) в качестве катализатора при производстве серной и азотной кислот, в окислении аммиака, при изготовлении некоторых витаминов, в реакциях дегидрогенизации спиртов, гидрогенизации, восстановлении и т. п.;
  3. для платинирования и плакирования различной химической посуды и резервуаров, ювелирных изделий в целях повышения химической стойкости;
  4. в ювелирной промышленности со времен Древнего Египта. Чистая, редкая, вечная — этими эпитетами награждают один из самых необычных драгоценных металлов — платину.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

Современные дорогие автомобили оснащаются глушителями с платиновыми катализаторами, обезвреживающими выхлопные газы. При этом единственными надежными катализаторами, известными на сегодняшний день, являются платина и палладий (Pd).

Более разнообразно и широко применяется платина в сплавах. Например, в пирометрии в паре с чистой платиной применяются сплавы с 10 % родия (Rh) или иридия (Ir). Сплавы платины с иридием, имеющие повышенную твердость, применяются для фильер в производстве искусственного шелка.

Кроме того, сплавы на основе платины применяются:

  1. в электропромышленности для изготовления контактов, вакуумных приборов, электропечей сопротивления, электродов, проволоки для термопар и пирометрических приборов, в химической промышленности в качестве катализатора, для изготовления химической посуды и различной аппаратуры, фильтров, сеток;
  2. в медицинской промышленности и зубоврачебном деле для изготовления игл, шприцев, коронок, мостов, крючков и т. п.

Количество платины в сплавах колеблется в широких пределах. В качестве других добавок служат металлы платиновой группы (особенно иридий (Ir), родий (Rh) и палладий (Pd), золото (Au), серебро (Ag), медь (Cu), кадмий (Cd), никель (Ni) и др.

Сплавы платины с железом (Fe) и кобальтом (Co) в области упорядочения имеют высокую коэрцитивную силу и остаточную индукцию, которые зависят от режима обработки. Сплавы с максимальной коэрцитивной силой, как магнитожесткие, применяются для изготовления постоянных магнитов точных и малогабаритных измерительных приборов.

В сплавах платины с 40–50 % железа наблюдается отрицательный температурный коэффициент расширения, поэтому они используются для часовых волосков и точных измерительных приборов.

Сплав 90 % Pt и 10 % Rh применяется как материал для термопар (один электрод из этого сплава, другой — из чистой платины). Из-за большой электродвижущей силы и высокой окалиностойкости такая термопара может работать до 1700 °С.

В прецизионных измерительных и автоматических управляемых приборах имеются потенциометры с обмоткой из благородных сплавов (например, проволока из сплава платины с 25 % иридия или сплава платины с 30–40 % серебра и др.).

Для электрических контактов различных ответственных аппаратов используют сплавы благородных металлов из-за их большой стойкости против испарения и окисления (сплавы Pt Ir, Pt W, Pd Ag и др.) Высокой твердостью и износостойкостью в сочетании с очень высокой коррозионной стойкостью обладает сплав Os–Ir (осмий-иридий).

Из него делают опорные точки различных измерительных инструментов, иглы компасов, наконечники перьев автоматических ручек.

Первичную платину согласно ГОСТ 12341–81 маркируют ПлА. Сплавы на основе платины маркируют следующим образом: буквенное обозначение легирующих элементов Pd — Пд; Rh — Рд; Ir — И; Ru — Ру и цифры, обозначающие процентное содержание этих легирующих элементов. Например, ПлПдРдРу20–10–1,5 Pd = 20 %, Rh = 10 %, Ru = 1,5 %, остальное Pt.

Механические свойства благородных металлов приведены в табл. 4.

Таблица 4. Механические свойства благородных металлов

Показатели Ag Au Ru Rh Pd Os Ir Pt
Модуль упругости, МПа 42000 28000 112000 56700 53000
Коэффициент пуансона 0,37 0,42 0,399 0,39
Модуль сдвига, МПа 2680 2850 4610 6220
Коэффициент сжимаемости

холоднодеформированного металла К·106, МПа

0,987 0,577 0,342 0,3606 0,519 0,30 0,360
Предел пропорциональности металла, МПа 220 180
Предел текучести металла, МПа,

литого холоднодеформированного

отожженного

35

310

55

210

30

37

185

14–38

Влияние легирования платиноидами на твердость платины показано на рис. 5. Влияние легирующих элементов на твердость палладия приведено на рис. 6. Механические свойства благородных металлов в зависимости от температуры нагрева приведены на рис. 7.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Рис. 5. Влияние легирования платиноидами на твердость платины

Рис. 6. Влияние легирующих элементов на твердость палладия

Титан

Это легкий металл. Он не магнитен. Имеет серебристый цвет с отливом голубоватого тона. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Но у титана маленькая электропроводность и теплопроводность. Теряет механические свойства при температуре 400 градусов, приобретает хрупкость при 540 градусах.

Механические свойства титана повышаются в сплавах с молибденом, марганцем, алюминием, хромом и другими. В зависимости от легирующего металла, сплавы имеют разную прочность, среди них есть и высокопрочные. Такие сплавы применяются в самолетостроении, машиностроении, судостроении. Из них производят ракетную технику, бытовые приборы и многое другое.

Палладий

Этот драгоценный металл серебристо-белого цвета. От платины он отличается тем, что при 860 градусах по Цельсию окисляется (платина не делает этого совсем). Впрочем, если еще повышать градусы, данный элемент будет светлеть, а окисел на нем станет разлагаться.

Плотность палладия составляет чуть больше одиннадцати граммов на кубический сантиметр, а температура плавления – 1554 градуса по Цельсию.

Способы получения

Благородный цветной металл

3Ag 4HNO3 = 3AgNO3 NO 2Н2O

2Ag 2H2SO4 = Ag2SO4 SO2 2Н2O

Нитрат серебра – бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде. Из его водного раствора едкие щелочи осаждают бурый оксид серебра Ag2O, уже при 300°С распадающийся на кислород и серебро. Галогениды серебра AgCI, AgBr, AgI в воде нерастворимы, но AgF хорошо растворим. Эти соединения об­разуют с аммиаком, цианидами щелочных металлов и тиосульфатом натрия хорошо растворимые комплексные соли.

Все соли серебра легко восстанавливаются до металла. Нитрат серебра и его растворы, попав на кожу, оставляют на ней черные пятна мелкораздробленного серебра; отсюда старинное название AgNO3 – ляпис (от лат. lapis internalis – адский камень).

Для серебра наиболее характерна степень окисления l. Известны лишь немногие соединения серебра со степенью окисления 2, напри­мер фторид AgF2, нитрат Ag(NO3)2. Вода разлагает их с выделением солей Ag 1 и кислорода.

ЗНС1 HNO3 = Сl2 NOCl 2Н20

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertiseru

Хлор с золотом дает хлорид золота (III) АuС1з. Он с соляной кислотой образует комплексную золото(Ш)хлороводородную кислоту H[AuCl4], которая выделяется при выпаривании ее раствора в виде желтых кристаллов состава H[AuCl4]*2H2O. Ее соль – тетрахлораурат натрия (оранжево-желтые кристаллы) – хорошо растворима в воде.

4Аu 8NaCN 2Н2O Оз == 4Na[Au(CN)2] 4NaOH

Эта реакция, открытая в 1843 г. П.Р.Багратионом (племянником знаменитого полководца П.И.Багратиона), широко применяется для извлечения золота из руд.

Цветные металлы список

2АuС1з 6FeSO4 = 2Fe2(SO4)3 2FeCl3 2Аu

2АuС1з 3SnCl2 = 3SnCl4 2Аu

Если последнюю реакцию проводить в разбавленных растворах, получается пурпуровый коллоидный раствор золота вгексагидроксооловянной кислоте H2[Sn(OH)6], называемый «кассиевым пурпуром» (по имени немецкого врача А. Кассия, открывшего это явление примерно в середине XVII в.).

Многие органические вещества восстанавливают золото из его соединений. Главнейшие свойства платиновых металлов приведены в таблице (см. выше). В VIII группе периодической системы элементов Д.И. Менделеева эти элементы образуют две триады («тройки»), а именно: 1) легкие платиновые металлы – рутений, радий, палладий, имеющие плотность около 12 г/см3;

2) тяжелые платиновые металлы – осмий, иридий, платина, имеющие плотность около 22 г/см3. Все платиновые металлы в чистом виде имеют серебристо-белый цвет. Все они, кроме осмия, не окисляются на воздухе и очень стойки против действия многих химических реагентов. В соединениях платиновые металлы проявляют различные степени окисления и сильно выраженную склонность к образованию комплексных соединений.

Необходимо, однако, отметить, что платиновые металлы в виде так называемой «черни» (мелкого черного порошка, получаемого восстановлением растворов соединений платиновых металлов) значительно химически более активны, чем те же металлы в виде слитков. Подобным образом рутений, радий, осмий и иридий, будучи сплавлены с платиной, цинком, медью и другими металлами, переходят в раствор при действии «царской водки», хотя она не действует на эти металлы, взятые отдельно.

Химические свойства платиновых металлов имеют много общего. Удобнее всего проследить это, если рассматривать диады, образованные стоящими одним под другим легким и тяжелым платиновыми металлами.

Таких диад три:

  1. рутений, осмий;
  2. радий, иридий;
  3. палладий, платина.

2Ru04 4КОН = 2K2RuO4 2Н2O О2

Слиток золота

OsO4 дает с гидроксидом калия комплексное соединение K2[OsO4(OH)2].

Родий и иридий менее тверды и хрупки, чем рутений и осмий. В виде сплавов радий и иридий очень медленно растворяются в «царской водке» с образованием комплексных кислот. Компактные же родий и иридий нерастворимы даже в «царской водке» при нагревании. При прокаливании в атмосфере кислорода оба металла образуют оксиды Rh203 и IrO2, разлагающиеся при высоких температурах.

3Pd 8HNO3 = 3Pd(NO3)2 4H2O 2NO

Pd 2H2SO4 = PdSO4 SO2­ 2Н20

На платину эти кислоты не действуют. «Царская водка» при слабом нагревании растворяет и палладий, и платину с образованием комплексных соединений – тетрахлорпалладиевой кислоты и гексахлорплатиновой кислоты.

(NH4)2[PtCl6] = Pt 2NH4Cl С12

Платина остается в мелкораздробленном виде («платиновая губка»). Все платиновые металлы поглощают водород, особенно платина и палладий. Последний может поглотить до 900-1000 объемов водорода, при этом металл увеличивается в объеме и покрывается трещинами.

Металлургия благородных металлов существенно отличается от способов выплавки из руд таких металлов, как железо, медь, цинк, свинец, алюминий и магний. Объясняется это тем, что содержание благородных металлов в их рудах, как правило, очень невелико. Кроме того, значительные количества благородных металлов получают при очистке (рафинировании) «черновых» металлов – свинца, меди, никеля.

В частности, свыше 80% добычи серебра получают в качестве одного из продуктов рафинирования свинца, выплавленного из сульфидных свинцовых и свинцово-цинковых руд. Такой свинец, так называемый веркблей, всегда содержит примесь серебра. Чтобы его выделить, расплавленный и нагретый докрасна веркблей перемешивают с цинком, который образует с серебром интерметаллические соединения, имеющие меньшую плотность, чем расплавленный свинец, и более высокую температуру затвердевания.

Предлагаем ознакомиться  Серый корунд

⛭

Поэтому при охлаждении веркблея на его поверхность всплывает «серебристая пена» – затвердевший сплав цинка, серебра и свинца. Эту пену, собирают и затем сильно нагревают в ретортах из смеси огнеупорной глины с графитом. После удаления цинка в виде паров в реторте остается сплав серебра и свинца. Его подвергают купелированию, состоящему в том, что на поверхность серебристого свинца, помещенного в печь с подом из пористого материала, направляют струю воздуха.

Свинец при этом окисляется в оксид свинца PbO «свинцовый глет», который плавится, частично всасывается материалом пода, частично стекает в приемник. Вместе со свинцом окисляются и другие металлы, их оксиды удаляются с «глетом». Полученное сырое серебро очищают, лучше всего электролизом. Анодами служат пластины, отлитые из сырого серебра, катодами – тонкие листы из чистого серебра, электролитом – раствор нитрата серебра.

Электролизом можно также отделить серебро от свинца. В этом случае аноды отливаются из серебристого свинца, .катоды делают из чистого листового свинца; электролитом служит гексафторокремниевая кислота H2[SiF6]. Чистый свинец осаждается на катодах, а серебро (вместе с золотом и платиновыми металлами) выпадает на дно в виде шлама.

Одним из важных источников для получения серебра (и золота) является шлам, образующийся при электролитическом рафинировании меди. При этом процессе анодами служат литые пластины из меди огневого рафинирования, катодами – тонкие листы из электролитической меди, электролитом – раствор сульфата меди (II) с добавкой серной кислоты.

Руды золота содержат обычно очень немного этого металла (от 3 до 16 г на 1 т). Поэтому измельченную руду сперва подвергают обогащению. Из полученного концентрата извлекают золото очень слабым раствором цианида натрия (иногда кальция) при одновременном продувании воздухом. Золото (и серебро) переходит в раствор в виде комплексных цианидов Na[Au(CN)2] и Na[Ag(CN)2].

Wikipedia book

Из этого раствора золото (и серебро) осаждают цинком, продукт реакции обрабатывают разбавленной соляной или серной кислотой для удаления цинка, остаток высушивают и сплавляют. Окончательную очистку золота производят электролизом в солянокислом растворе хлорида золота (III), подогретом до 60-70°С. В этих условиях золото осаждается на катодах из чистого листового золота, серебро выпадает в виде шлама. Платина переходит в электролит; ее удаляют в виде гексахлорплатината аммония, добавляя к электролиту хлорид аммония.

Родий

Данный элемент имеет голубоватый оттенок. Как и аргентум, он обладает способностью к отражению, кроме того, родий особенно тверд и хрупок. В остальном все его качества совпадают с вышеописанными свойствами, характерными для всех благородных металлов. Родий немного плотнее палладия – двенадцать целых и сорок четыре сотых грамма на кубический сантиметр.

Тяжелые металлы

Тяжелые цветные металлы, список которых весьма широк, получают из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. В зависимости от их типов, методы получения металлов отличаются по способу и сложности производства, в процессе которого должны полностью извлекаться ценные составляющие сырья.

Металлы этой группы бывают гидрометаллургическими и пирометаллургическими. Полученные любым методом металлы называются черновыми. Они подвергаются процедуре рафинирования. Только после этого их можно использовать в промышленных целях.

Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

Маркировка

По ГОСТу весь транспортируемый лом должен маркироваться с указанием:

  • наименования;
  • обозначения ГОСТа;
  • обозначения вида вторсырья;
  • марки сплава.

Категория

Чтобы определить марку металла, нужно заглянуть в марочник, специальный документ со всеми маркировками интересующего вас металла или сплава.

Добыча

Добыча благородных металлов в России началась в XVII веке в Забайкалье с разработки серебряных руд, которая велась подземным способом. Первое письменное упоминание о добыче золота из россыпейУрала относится к 1669 году (летопись Долматовского монастыря). Одно из первых месторождений золота в России было открыто в Карелии в 1737 году;

его разработка относится к 1745 году. Началом золотого промысла на Урале принято считать 1745 год, когда Е. Марков открыл Берёзовское рудное месторождение. В 1819 году в россыпных месторождениях золота на Урале был обнаружен «новый сибирский металл» (платина). В 1824 году на восточном склоне Уральских гор найдена богатая россыпь платины с золотом и заложен первый в России и Европе платиновый прииск. Позднее К. П.

Голляховским и др. открыта Исовская система золото-платиновых россыпей, получившая мировую известность. В 1828 году русский учёный В. В. Любарский опубликовал работы о первом в мире коренном месторождении платины, обнаруженном у Главного Уральского хребта. 95 % платины до 1915 года в основном добывали из россыпей, остальное количество получали при электролитическом рафинировании меди и золота.

Для извлечения благородных металлов из россыпных месторождений в XIX веке создаются многочисленные конструкции золотоизвлекательных машин (например, бутара, вашгерд). С 1-й половины XIX века на уральских приисках широко применялась буторная разработка. В 30-х гг. XIX века на приисках воду для размыва пород россыпей подавали под напором.

Дальнейшее совершенствование этого способа привело к созданию водобоев — прототипов гидромонитора. В 1867 году А. П. Чаусов около озера Байкал впервые осуществил гидравлическую разработку россыпи; позднее (1888 год) этот способ был применён Е. А. Черкасовым в долине реки Чебалсук в Абаканской тайге.

Начиная со 2-й половины XIX века глубокие россыпи в России разрабатываются подземным способом, а в 90-х гг. XIX века внедряются экскаваторы и скреперы.

В 1767 году Ф. Бакунин в России впервые применил плавку серебряных руд с использованием шлаков в качестве флюсов. В работах шведского химика К. В. Шееле (1772 год) содержалось указание на переход золота в раствор при действии цианистых соединений. В 1843 году русский учёный П. Р. Багратион опубликовал труд о растворении золота и серебра в водных растворах цианистых солей в присутствии кислорода и окислителей, заложив основы гидрометаллургии золота.

Очистка и обработка платины затруднялась высокой температурой её плавления (1773,5 °C). В 1-й половине XIX векаА. А. Мусин-Пушкин получил ковкую платину прокаливанием её амальгамы (платина не амальгамируется). В 1827 году русские учёные П. Г. Соболевский и В. В. Любарский предложили новый способ очистки сырой платины, положивший начало порошковой металлургии.

В течение года этим способом было очищено впервые в мире около 800 кг платины, то есть осуществлена переработка платины в больших масштабах. В 1859 году французские учёные А. Э. Сент-Клер Девиль и А. Дебре впервые выплавили платину в печи в кислородно-водородном пламени. Первые работы по электролизу золота относятся к 1863 году, в производство этот метод введён в 80-х гг. XIX века.

Цианистый процесс

Кроме амальгамации, в 1886 году впервые в России было осуществлено извлечение золота из руд хлорированием (Кочкарьский рудник на Урале). В 1896 году на том же руднике пущен первый в России завод по извлечению золота цианированием (первый такой завод построен в Йоханнесбурге (Южная Африка) в 1890 году). Вскоре цианистый процесс применили для извлечения серебра из руд.

В 1887—1888 гг. в Англии Дж. С. Мак-Артур и братья Р. и У. Форрест получили патенты на способы извлечения золота из руд обработкой их разбавленными щелочными цианистыми растворами и осаждения золота из этих растворов цинковой стружкой. В 1893 году проведено осаждение золота электролизом, в 1894 году — цинковой пылью. В СССР золото добывают в основном из россыпей; за рубежом около 90 % золота — из рудных месторождений.

По эффективности добычи благородных металлов из россыпей лучшим является дражный способ, менее экономичны скреперно-бульдозерный и гидравлический. Подземная разработка россыпей почти в 1,5 раза дороже дражного способа; в СССР её применяют на глубоких россыпях в долинах рр. Лены и Колымы. Серебро добывают главным образом из рудных месторождений.

Портал

Оно встречается в основном в свинцово-цинковых месторождениях, дающих ежегодно около 50 % всего добываемого серебра; из медных руд получают 15 %, из золотых 10 % серебра; около 25 % добычи серебра приходится на серебряные жильные месторождения. Значительную часть платиновых металлов извлекают из медно-никелевых руд. Платину и металлы её группы выплавляют вместе с медью и никелем, и при очистке последних электролизом они остаются в шламе.

Гидрометаллургия

Для извлечения благородных металлов широко пользуются методами гидрометаллургии, часто комбинируемыми с обогащением. Гравитационное обогащение благородных металлов позволяет выделять крупные частицы металла. Его дополняют цианирование и амальгамация, первое теоретическое обоснование которой дано советским учёным И. Н.

Плаксиным в 1927 году. Для цианирования наиболее благоприятно хлористое серебро; сульфидные серебряные руды часто цианируют после предварительного хлорирующего обжига. Золото и серебро из цианистых растворов осаждают обычно металлическим цинком, реже углём и смолами (ионитами). Извлекают золото и серебро из руд селективной флотацией. Около 80 % серебра получают главным образом пирометаллургией, остальное количество — амальгамацией и цианированием.

Аффинаж

Благородные металлы высокой чистоты получают аффинажем. Потери золота при этом (включая плавку) не превышают 0,06 %, содержание золота в аффинированном металле обычно не ниже 999,9 пробы; потери платиновых металлов не выше 0,1 %. Ведутся работы по интенсификации цианистого процесса (цианирование под давлением или при продувке кислорода), изыскиваются нетоксичные растворители для извлечения благородных металлов, разрабатываются комбинированные методы (например, флотационно-гидрометаллургический), применяются органические реагенты и др.

Как же добываются благородные металлы? Существует для этого целая технология. В первую очередь, нужно знать, что драгметаллы встречаются, как в чистом виде, самородками, так и с разнообразными примесями. Самородки собрать нетрудно – они, как правило, рассыпаны по земле, остается лишь нагибаться да собирать.

С примесями благородные металлы встречаются в руде. Извлечь их оттуда – наиболее затратно и тяжело. Сама руда располагается на довольно большой глубине, так что первая трудность – вытащить ее на поверхность. А уже затем из состава руды (в котором, помимо благородных металлов, присутствуют всевозможные примеси) необходимо добыть искомое. Этот процесс происходит как химическим, так и механическим путем.

Обработка и очистка благородных металлов

Шаблон

Изделия из благородных металлов различного назначения получают путем обработки давлением — прокатки, прессования, волочения, свободной ковки, объемной и листовой штамповки. Пластическая деформация позволяет получать различную форму и размеры заготовок. Благородные металлы и сплавы на их основе обрабатываются в холодном и горячем состояниях.

Рис. 7. Механические свойства благородных металлов в зависимости от температуры нагрева: а — серебро, золото, родий, иридий; б — палладий; в — платина

Во время горячей деформации, при нагреве выше порога рекристаллизации, происходит достаточно полная рекристаллизация, но она, как правило, не имеет самостоятельного значения и является предшествующей холодной деформации. Но бывают исключения.

Во время горячей деформации возникает ряд нежелательных явлений, поэтому холодная пластическая деформация является основным этапом процесса производства изделий и полуфабрикатов из благородных металлов и сплавов. При этом обеспечивается высокое качество поверхности, значительная точность геометрических размеров с возможностью получения различных по величине и форме сечений.

Холодную пластическую деформацию обычно проводят с промежуточными отжигами, обеспечивающими разупрочнение. Величину суммарной деформации (от отжига до отжига) выбирают с учетом допустимого упрочнения (повышения сопротивления деформации и снижения пластичности).

На рис. 8 приведены кривые зависимости сопротивления упругой и пластической деформации и характеристик пластичности от степени пластической деформации для чистых металлов.

Используя приведенные данные, можно выбрать необходимую степень деформации, чтобы получить заданную совокупность механических свойств изделия или полуфабриката.

При рекристаллизационном отжиге происходит восстановление физико-механических свойств. Механические свойства металлов в зависимости от температуры рекристаллизационного отжига приведены на рис. 9 и 10.

Благородный цветной металл

Обычные технические металлы имеют поликристаллическое строение. При холодной пластической деформации поликристаллического тела происходит ориентировка определенных плоскостей и направлений кристаллов и появляется текстура. При волочении поликристаллических проволок из металлов с кубической гранецентрированной решеткой (серебро, золото, сплавы меди с серебром, палладий, платина) образуется двойная текстура с направлениями, параллельными оси проволоки (см. табл. 5). Распределение между этими направлениями различно.

Рис. 8. Механические свойства металлов в зависимости от степени холодной деформации: а — серебро; б — золото; в — палладий; г — платина

Текстура проволоки из эвтектических и других многофазных сплавов при незначительном различии сопротивления деформации фаз образуется в каждой фазе независимо друг от друга в соответствии с ее природой. При значительной разнице в сопротивлении деформации, а следовательно, и интенсивности течения каждой фазы благодаря взаимному влиянию текстура искажается и даже практически может отсутствовать.

Рис. 9. Модуль Юнга металлов в зависимости от температуры нагрева

Рис. 10. Механические свойства металлов  зависимости от температуры рекристаллизационного отжига: а — серебро; б — палладий; 1 — предварительная степень деформации 96 %; 2 – 60,5 %; 3 – 40,5 %; 4 – 16,5 %, 5–6 %

Таблица 5. Относительное количество ориентированных кристаллов

Металл Количество ориентированных кристаллов, %
в направлении [100],

параллельно оси проволоки

в направлении [111],

параллельно оси проволоки

Медь 40 60
Золото 50 50
Серебро 75 25

Текстура плоской прокатки характеризуется кристаллографическими направлениями и плоскостями, параллельными соответственно направлению и плоскости прокатки.

Металлы с ГЦК решеткой (медь, алюминий, никель, серебро, золото, платина, сплавы золота с серебром) имеют преимущественную ориентировку плоскости типа {100} и направления типа {amp}lt;112{amp}gt;, параллельные соответственно плоскости и направления прокатки. Эта текстура может быть обозначена (100) [112]. При перекрестной прокатке степень упрочнения и соответственно упорядоченности уменьшается.

При низкой температуре отжига текстура деформации сохраняется или переходит в новую, например, у прокатанного серебра и сплавов золота с серебром текстура (100) [112] переходит в (113) [211]. При высокой температуре отжига (у серебра при 800 °С) текстура практически полностью уничтожается. При высокой степени деформации (выше 80 %) у золота и других металлов с ГЦК решеткой появляется после высокотемпературного отжига (с сильным ростом величины зерна) так называемая кубическая текстура рекристаллизации (100) [001]. Образование этой текстуры приводит к резкому росту анизотропии, понижению прочности и пластичности и повышению сопротивления коррозии.

Благодаря образованию волокнистой структуры и появлению текстуры создается анизотропия свойств. Данное обстоятельство необходимо учитывать при построении технологии дальнейшей обработки и эксплуатации. В частности, это ведет к неравномерности вытяжки и образованию так называемых фестонов, что вызывает повышенные отходы и может привести к браку.

При вытяжке несимметричных изделий анизотропию учитывают при выборе направления осей заготовки относительно направления прокатки. Резко выраженная текстура повышает электропроводность, усиливает магнитные свойства в необходимых направлениях. Сопротивление сжимающим и растягивающим напряжениям больше в направлении волокна, чем поперек, сопротивление срезу больше поперек волокна и меньше вдоль волокна.

Появляющаяся текстура ведет к неравномерности электросопротивления в различных направлениях. На величину и особенно на устойчивость электросопротивления сильно влияет структурное состояние металла и сплава, а следовательно, способ и режим термической обработки. При нагреве электросопротивление восстанавливается в процессе возврата (рис. 11)

Рис. 11. Зависимость значений электросопротивления от температуры нагрева при отжиге серебра и золота

Обработка и очистка являются двумя неотъемлемыми элементами всего действия по добыче драгоценных металлов. Все дело в том, что некоторая их часть так или иначе неизбежно отправляется в отходы, а значит, необходимо обработать, скорее будет сказать – переработать весь промышленный мусор, а после этого очистить полученные драгоценные элементы.

Драгоценные металлы

Существует два варианта работы с добытым тяжелым трудом металлом. Первый называется литьем и заключается в следующем: сырье необходимо расплавить и поместить в форму из воска, дерева или свинца. Когда материал остынет, нужно извлечь, отполировать его – и изделие будет готово.

Предлагаем ознакомиться  Понятие драгоценные металлы и драгоценные камни

Второй способ сложнее – это чеканка. Металл не плавят, а греют до тех пор, пока он не станет мягким. Достигшее нужной мягкости сырье с помощью молотков превращают в тоненький раскатанный лист: для придания желаемой формы по нему сильно бьют с одной или двух сторон.

Характеристики и признаки

Металлы представляют собой группу элементов в виде простых веществ, имеющих характерные металлические свойства. В природе они присутствуют в виде руд или соединений. Изучением характеристик этих материалов занимаются такие науки, как химия, физика и металловедение.

Металлы обладают совокупностью различных свойств. По механическим определяют их способность сопротивляться деформации и разрушению. Технологические помогают определить податливость материалов к различным видам обработки. Химические свойства показывают их взаимодействие с разными веществами, а физические говорят об их поведении в тепловом, гравитационном или электромагнитном полях.

Металлы классифицируют по следующим свойствам:

  • Твёрдость — устойчивость материала к проникновению другого.
  • Прочность — сохранение формы, структуры и размера после воздействия динамической, статической и знакопеременной нагрузки.
  • Упругость — изменение формы без нарушения целостности при деформации и возможность возвращения к первоначальному виду.
  • Пластичность — удерживание полученной формы и целостности под воздействием сил.
  • Износостойкость — сохранение наружной и внутренней целостности под воздействием продолжительного трения.
  • Вязкость — удерживание целостности под увеличивающимся физическим воздействием.
  • Усталость — число и период циклических воздействий, выдерживаемых металлом без изменения целостности.
  • Жароустойчивость — стойкость к высоким температурам.

Первостепенным признаком металлов выступает отрицательный коэффициент проводимости электричества, который при понижении температуры повышается, а при повышении — частично или полностью теряется. Второстепенными признаками материалов являются металлический блеск и высокая температура плавления. Кроме того, некоторые типы металлов, являющихся соединениями, могут быть восстановителями при окислительно-восстановительных реакциях.

Соединение металлов

У профессионалов это называется “сплавы благородных металлов”.

Не секрет, что драгметаллы существуют не только в чистом виде – есть и сплавы на их основе. В их состав входят, как правило, несколько металлов, два-три из которых относятся к благородным и примерно столько же – к неблагородным. Обычные стараются брать такие, чтобы они придавали прочности, – например, медь.

Благородный металл золото

А вот платину ничем не разбавляют – этот металл является признаком роскоши, как уже говорилось выше. Если нужен металл платиновой «команды», берут, как правило, рутений – в сплавах он хорош, а вот отдельно употреблять его нельзя из-за высокой хрупкости.

Что мы знаем о цинке?

Цинк – недорогой материал с умеренной прочностью. По своему химическому составу напоминает магний. Однако механически цинк более пластичный, но не такой сильный. Цинк наиболее часто используется для того, чтобы продлить срок службы других материалов, таких как сталь (гальванизация), резина и пластмасса (как ингибитор старения), древесины (в лакокрасочных покрытиях).

Сплавы на основе цинка используются в качестве литого металла, поскольку он имеет низкую температуру плавления (419,5º C), которая не влияет на сталь, и обладает хорошими прочностными свойствами и стабильностью размеров.

Применение

Валютные металлы

Сохраняет функции валютных металлов, главным образом, золото (см. Деньги).
Серебро ранее активно использовалось в качестве денег, но затем, после чрезмерного насыщения рынка, оно фактически утратило эту функцию.

В настоящее время серебро хранится в составе валютных резервов некоторых Центральных банков, но в достаточно малых объёмах.

Серебро, как и некоторые другие драгоценные металлы, можно использовать частным лицам и компаниям в качестве накоплений.
Фьючерсы на серебро активно используются спекулянтами.

В электротехнической промышленности из благородных металлов изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии, устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги). В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной.

Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия). Представляют интерес металлокерамические контакты, изготовляемые на основе серебра как токопроводящего компонента. Магнитные сплавы благородных металлов с высокой коэрцитивной силой употребляют при изготовлении малогабаритных электроприборов.

Серебро благородный металл

Сопротивления (потенциометры) для автоматических приборов и тензометров делают из сплавов благородных металлов (главным образом палладия с серебром, реже с другими металлами). У них малый температурный коэффициент электрического сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокое сопротивление износу, высокая температура плавления, они не окисляются.

Стойкие металлы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах — технологические аппараты, реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др.

Используются в чистом виде, как биметалл и в сплавах (см. Платиновые сплавы). Химические реакторы и их части делают целиком из благородных металлов или только покрывают фольгой из благородных металлов. Покрытые платиной аппараты применяют при изготовлении чистых химических препаратов и в пищевой промышленности.

Когда химической стойкости и тугоплавкости платины или палладия недостаточно, их заменяют сплавами платины с металлами, повышающими эти свойства: иридием (5-25 %), родием (3-10 %) и рутением (2-10 %). Примером использования благородных металлов в этих областях техники является изготовление котлов и чаш для плавки щелочей или работы с соляной, уксусной и бензойной кислотами; автоклавов, дистилляторов, колб, мешалок и др.

В медицине благородные металлы применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра. Сплавы платины с иридием, палладием и золотом почти незаменимы при изготовлении игл для шприцев. Из медицинских препаратов, содержащих благородные металлы, наиболее распространены ляпис, протаргол и др.

В электронике

В электронной технике из золота, легированного германием, индием, галлием, кремнием, оловом, селеном, делают контакты в полупроводниковых диодах и транзисторах. Золотом и серебром напыляют поверхностьволноводов (скин-эффект).

До начала эры цифровой фотографии соли серебра были главным сырьём при изготовлении светочувствительных материалов (хлориды, бромиды или иодиды). На заре фотографии использовали соли золота и платины, в частности при вирировании изображения.

В ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве применяют сплавы благородных металлов (см. Ювелирные сплавы).

Защитные покрытия

В качестве покрытий благородные металлы предохраняют основные от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие благородным металлам (например, отражательная способность, цвет, блеск и т. д.). Золото эффективно отражает тепло и свет от поверхности ракет и космических кораблей. Для отражения инфракрасной радиации в космосе достаточно тончайшего слоя золота в 1/60 мкм.

Для защиты от внешних воздействий, а также для улучшения наблюдения за спутниками на их внешнюю оболочку наносят золотое покрытие. Золотом покрывают некоторые внутренние детали спутников, а также помещения для аппаратуры с целью предохранения от перегрева и коррозии. Благородные металлы используют также в производстве зеркал (серебрение стекла растворами или покрытие серебром распылением в вакууме).

Тончайшую плёнку благородных металлов наносят изнутри и снаружи на кожухи авиационных двигателей самолётов высотной авиации. Благородные металлы покрывают отражатели в аппаратах для сушки инфракрасными лучами, электроконтакты и детали проводников, а также радиоаппаратуру и оборудование для рентгено- и радиотерапии.

Платина драгметалл

Припои с серебром значительно превосходят по прочности медно-цинковые, свинцовые и оловянные, их применяют для пайкирадиаторов, карбюраторов, фильтрови т. д..

Износостойкие узлы

Сплавы иридия с осмием, а также золота с платиной и палладием используют для изготовления компасных игл, напаек «вечных» перьев.

Высокие каталитические свойства некоторых благородных металлов позволяют применять их в качестве катализаторов: платину — при производстве серной и азотной кислот; серебро — при изготовлении формалина. Радиоактивное золото заменяет более дорогую платину в качестве катализатора в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Благородные металлы используют также для очистки воды. Также платина является катализатором горения.

Наиболее логичное и сразу напрашивающееся на язык использование для описываемых здесь элементов – украшения. Однако не все так просто: использоваться в данном процессе могут лишь очень пластичные металлы. Важно и то, чтобы плавились они при достаточно низких градусах (не три тысячи, например). Кроме того, металл не должен быть хрупким.

Где же еще могут использовать драгоценные металлы? Очень много где, на самом-то деле. Например, золото в электронике за счет его прекрасной способности быть проводником. В московской Академии благородных металлов функционирует специальный научный центр, в котором осуществляется, в том числе, и переработка старых микросхем в целях получения золота.

Серебро активно и очень успешно используется в медицине, поскольку обладает антибактериальными свойствами – их обнаружили еще в Древнем Риме. Неслучайно в древности любили пить из серебряных сосудов – это улучшало работу пищеварительной системы. Все это связано с ионами, которые от серебра попадают в воду. Этим прекрасным «целебным» свойством данного благородного металла медики с удовольствием пользуются в своих врачебных целях.

Драгоценные металлы применяются во всевозможных отраслях. Из них делают машинные детали, лабораторную посуду, протезы, фототехнику, разнообразные защитные покрытия (например для зеркал); их используют в ракетостроении, автомобилестроении, радиоаппаратуре и многих других областях жизнедеятельности.

Медные руды

В чистом виде данный элемент таблицы Менделеева в земной коре содержится в довольно малых количествах (всего 5,5%). Но его очень много в составе различных железных руд.

Наиболее значительными месторождениями (запас составляет более 30 триллионов тонн) являются пласты железистых кварцитов, возраст которых составляет более двух миллиардов лет. Распространены они главным образом в таких местах, как Южная и Северная Америка, Африка, Индия и запад Австралии.

Такой тип руд является наиболее распространенным в категории «цветных». Этот металл также имеет самую широкую область использования: строительство, промышленная энергетика, авиастроение, медицина, производство эффективных теплообменников и многие другие.

Места залежей меди также разнообразны. Сегодня большое значение придаётся бедным вкрапленным рудам (порфированного типа), которые добываются в жерлах вулканов. Образовался химический элемент из горячего раствора, который поступал из магматических очагов. Большой запас такой руды расположен на территории Северной и Южной Америки.

Другой тип медных руд – колчеданный, добывается со дна морей и океанов. Источник – земли на Урале.

И еще одним огромным источником таких руд является медистый песчаник (Читинская область в России, Катанга в Африке).

Таким образом, цветные металлы – это незаменимый материал для изготовления многих вещей, что нас окружают.

Интересное и удивительное

  1. Считается, что аурум настолько редко встречающийся элемент, что можно за шестьдесят минут отыскать больше железа, нежели данного желтого металла, найденного за всю историю его добывания. Между тем, это более ста шестидесяти тысяч тонн! Самое примечательное, кстати, что подавляющее большинство из этого количества было обнаружено в ЮАР.
  2. Золото можно растворить в соединении азотной и соляной кислот. Такой «союз» называется «царской водкой».
  3. Слово «серебро», точно так же, как и его британский и немецкий синонимы, происходит от древнеиндийского слова «сарпа», значение которого – Луна и серп.
  4. В конце двадцатых годов девятнадцатого столетия в России платина стоила в два раза дешевле, чем серебро (сейчас она дороже его приблизительно в сто раз).
  5. Наиболее крупный серебряный самородок весил практически полторы тысячи килограммов.
  6. Древние египтяне полагали, что золото – это божественные частицы. Владеть ими имел право исключительно фараон.
  7. Раньше олимпийские медали делали из чистого золота (в начале двадцатого века), сейчас же их лишь покрывают данным благородным металлом – на одну медаль приходится не более шести граммов (а в медалях, врученных на Олимпиаде 2012 года в Лондоне, содержание золота не превышает одного процента).
    Украшения из драгметаллов
  8. Наша страна является мировым лидером по добыче и поставке одного из металлов платиновой группы – палладия.
  9. Серебро в чистом виде попадается реже, чем золото. Тем не менее на всем земном шаре золота существует в разы меньше, чем его серебряного «коллеги».
  10. В чистом виде золото очень мягкое. Настолько, что легко и без усилий царапается даже ногтями.

Добыча драгметаллов

Теперь пролит свет на вопрос, какие металлы – благородные, и ясно, за какие свойства и по какой причине они так называются.

Свойства элементов

Когда вы изучали алфавит в начальной школе, вы обнаружили, что все буквы имеют свой собственный уникальный набор свойств. Например, у некоторых были прямые линии, у некоторых — кривые, а у других были линии обоих типов. То же самое можно сказать и об элементах. Каждый из них имеет уникальный набор физических и химических свойств.

Химические свойства включают те качества, которые наблюдаются при реагировании на воздействие кислородом, если они будут гореть (то, насколько сложно им будет удерживать их электроны во время химической реакции). Различные элементы могут иметь общие свойства. Например, железо и медь являются одновременно элементами, которые проводят электричество.

Однако они не имеют одинаковых свойств. Например, когда железо подвергается воздействию влажного воздуха, оно покрывается ржавчиной, но когда медь оказывается под действием тех же условий, она приобретает специфический зеленый налет. Вот почему статуя Свободы зеленая, а не ржавая. Она сделана из меди, а не железа).

Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

Ссылки

  • «Цветные металлы» — производственный журнал по вопросам цветной металлургии
Для улучшения этой статьи желательно:

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Добавить информацию для других стран и регионов.
Это заготовка статьи о металлургии. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Алюминий • Медь

Прокатка • Прессование • Волочение • Ковка • Штамповка • Протяжка

МНЛЗ • Изложница

Прокатный стан • Блюминг • Слябинг • Пресс • Волока • Штамп

Драгоценные благородные металлы

Чугун • Сталь • Слиток • Черновые металлы

Отрасли По типу продукта По основному процессу По используемому виду энергии По выплавляемому металлу
Основные процессы Подготовка сырья к плавке Производство чугуна Производство стали Процессы цветной металлургии Обработка металлов давлением Общие и смежные процессы
Основные агрегаты Подготовка руд и материалов к плавке Плавильные Литейные Обработка металлов давлением Вспомогательные
Основные продукты и материалы Сырьё и полуфабрикаты Продукты Вспомогательные
Научные дисциплины
Металлургия по странам: Россия • Украина • Казахстан • США • Индия • Китай • Япония • Германия

Металлическое связывание

Многие из замечательных и полезных качеств элемента связаны с тем, как его атомы соединяются друг с другом. При этом возникают определенные связи. Металлическое взаимодействие атомов приводит к созданию металлических структур. Любой образец этого элемента в повседневной жизни, от автомобиля до монет в кармане, включает в себя металлическое соединение.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Во время этого процесса атомы металла разделяют свои внешние электроны равномерно друг с другом. Электроны, протекающие между положительно заряженными ионами, легко передают тепло и электроэнергию, делая эти элементы такими хорошими проводниками тепла и электричества. Медные провода используются для электроснабжения.