Способы получения металлов из руд

Получение алюминия – сложный процесс, сопряженный с большими трудностями. Основное исходное сырье - оксид алюминия Al₂O₃ – не проводит электрический ток и имеет очень высокую температуру плавления (около 2 050 ^оС). Поэтому электролизу подвергают расплавленную смесь криолита Na₃AlF₆ и оксида алюминия. Смесь, содержащая около 10 % мас. Al₂O₃ плавит­ся при 960 ^оС и обладает электропроводностью, плотностью и вязкостью, наи­более благоприятными для проведения процесса. Для дополнительного улуч­шения этих характеристик в состав смеси вводят добавки AlF₃, CaF₂, MgF₂. Бла­годаря этому проведение электролиза оказывается возможным при 950 ^оС.

Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собран­ное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды (один или не­сколько) располагаются сверху: это алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами. Электролизеры устанавливают сериями, каждая серия состоит из 150 и большего числа электролизеров.

При электролизе на катоде выделяется алюминий, а на аноде – кисло­род. Алюминий, обладающий большей плотностью, чем исходный расплав, собирается на дне электролизера; отсюда его периодически выпускают. По мере выделения металла, в расплав добавляют новые порции оксида алюми­ния. Выделяющийся при электролизе кислород взаимодействует с углеродом анода, который выгорает, образуя СО и СО₂.

Гидрометаллургия – технология, осуществляющая получение метал­лов из руд с помощью водных растворов специальных реагентов (кислот, щелочей, солей), которые переводят металлы из нерастворимого в руде со­стояния в водорастворимое. Далее металл из водных растворов выделяют ли­бо восстановлением его более активным металлом, либо электролизом (если металл неактивный), либо экстракцией органическими соединениями.

Например, рассмотрим получение меди:

CuO(т) + H2SO4(ж) = CuSO4(ж) + H2O(ж)

Из полученного раствора медь можно выделить, например, восстанов­лением железом:

CuSO₄ + Fe = Cu + FeSO₄

Гидрометаллургическим методом отделяют Ag, Au, Pb и другие металлы от пустой породы, содержащейся в руде:

4Au + O₂ + 8NaCN + 2H₂O = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

Далее золото восстанавливают из раствора более активным металлом:

2Na[Au(CN)₂] + Zn = Na₂[Zn(CN)₄] + 2Au

В Химия. Учеб. пособие

-166-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ