Номер 2, страница 203 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 44. Химико-технологические принципы промышленного получения металлов. Производство чугуна. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 2, страница 203.

Условие.

2. Перечислите стадии получения металла из руды.

Решение.

Решение 2.

Процесс получения металла из руды является сложным технологическим комплексом, который включает в себя несколько последовательных основных стадий.

1. Добыча и подготовка руды. На этом начальном этапе происходит извлечение рудоносной породы из земных недр. Это может осуществляться открытым способом (в карьерах) или закрытым (в шахтах). После добычи руду подвергают первичной обработке: дроблению и измельчению, чтобы уменьшить размер кусков и подготовить материал для следующей стадии.

2. Обогащение руды. В большинстве случаев содержание ценного компонента в добытой руде невелико. Поэтому для повышения концентрации металла (или его соединения) и удаления пустой породы (вскрышных пород, глины, песка) руду обогащают. Для этого применяют различные физические и физико-химические методы, основанные на различиях в свойствах минералов:

   • Гравитационные методы: основаны на разнице в плотности минералов.
   • Магнитная сепарация: используется для отделения магнитных минералов (например, магнетита) от немагнитных.
   • Флотация: метод, основанный на различной смачиваемости частиц минералов водой. Частицы ценного минерала прилипают к пузырькам воздуха и всплывают на поверхность в виде пены, которая затем удаляется.

   В результате обогащения получают концентрат, в котором содержание металла значительно выше, чем в исходной руде.

3. Металлургический передел (извлечение металла). Это ключевой этап, на котором из концентрата получают так называемый черновой (неочищенный) металл. В зависимости от химических свойств металла и типа сырья применяют один из трех основных подходов:

   • Пирометаллургия — извлечение металлов при высоких температурах. Это наиболее распространенный метод. Он включает обжиг (например, для перевода сульфидов в оксиды) и последующее восстановление. Классический пример — доменное производство, где из железной руды (оксидов железа) получают чугун с помощью кокса в качестве восстановителя. Пример реакции восстановления: $Fe_2O_3 + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO$.
   • Гидрометаллургия — извлечение металлов с помощью химических реакций в водных растворах. Сначала металл переводят в растворимое соединение (выщелачивание), а затем выделяют его из раствора (например, цементацией более активным металлом или электролизом). Этот метод применяют для извлечения меди, цинка, урана, золота.
   • Электрометаллургия — извлечение металлов с помощью электрического тока. Электролизом расплавов солей или оксидов получают наиболее активные металлы (алюминий, магний, натрий, калий). Например, получение алюминия электролизом расплава оксида алюминия $Al_2O_3$ в криолите $Na_3AlF_6$. Электролизом водных растворов солей получают менее активные металлы или проводят их очистку.

4. Рафинирование (очистка) металла. Черновой металл, полученный на предыдущем этапе, содержит примеси, которые могут значительно ухудшать его свойства. Рафинирование — это совокупность процессов для удаления этих примесей и получения металла требуемой чистоты. Основные методы рафинирования:

   • Огневое рафинирование: примеси окисляют, пропуская через расплавленный металл кислород или воздух, и удаляют их в виде шлака или газов.
   • Электролитическое рафинирование: один из самых эффективных методов получения металлов высокой чистоты (например, меди, никеля, серебра). Загрязненный металл служит анодом в электролитической ванне, а на катоде осаждается чистый металл.
   • Физические методы: например, зонная плавка для получения сверхчистых полупроводниковых материалов (кремний, германий).

Ответ:

Основными стадиями получения металла из руды являются: 1) добыча и подготовка руды (дробление, измельчение); 2) обогащение руды для повышения содержания металла и удаления пустой породы; 3) металлургический передел, то есть непосредственное извлечение чернового металла из концентрата (методами пиро-, гидро- или электрометаллургии); 4) рафинирование (очистка) металла от примесей для получения продукта с заданными свойствами.