Металлургия.
Серебро, золото, титан



Содержание:

Серебро

Серебро - химический элемент I группы периодической системы Менделеева, порядковый номер которого 47, а атомный вес 107,868, обозначается символом Ag, относится к благородным металлам.
Серебро встречается в природе в свободном состоянии в виде самородного серебра с примесью других элементов, образуя минералы: кюстелит - с изоморфной примесью золота, конгсберит - с примесью ртути, анимикит - с примесью сурьмы, меднистое серебро и электрум (AuAg) с содержанием серебра от 15 до 50 %. Серебро является основной частью многих минералов, таких как аргентит, пираргирит, прустит, стефанит, полибазит и других.
Содержание серебра в земной коре 1·10-5 % веса коры, в морской воде 0,3 - 10 мг/т.
Серебро обладает наивысшей среди металлов электропроводностью и теплопроводностью, лучшей отражательной способностью, особенно в инфракрасном и видимом свете.

Получение серебра.
Большая часть Серебра (около 80%) извлекается попутно из полиметаллических руд, а также из руд золота и меди. При извлечении серебра из серебряных и золотых руд применяют метод цианирования - растворения серебра в щелочном растворе цианида натрия при доступе воздуха:
2Ag + 4NaCN + ?O2 + H2O = 2Na[Ag(CN)2] + 2NaOH
Из полученных растворов комплексных цианидов серебро выделяют восстановлением цинком или алюминием:
2[Ag(CN)2]-+ Zn = [2Zn(CN)4]2- + 2Ag
Из медных руд серебро выплавляют вместе с черновой медью и затем выделяют его из анодного шлама, образующегося при электролитической очистке меди. При переработке свинцово-цинковых руд серебро концентрируется в сплавах свинца - черновом свинце, из которого его извлекают добавлением металлического цинка, образующего с серебром нерастворимое в свинце тугоплавкое соединение Ag2Zn3, всплывающее на поверхность свинца в виде легко снимающейся пены.
Далее для отделения серебра от цинка последний отгоняют при 1250° С. Извлеченное из медных или свинцово-цинковых руд серебро сплавляют (сплав Доре) и подвергают электролитической очистке.

Физические свойства серебра:
Температура плавления 960,8° С;
Температура кипения 2212° С;
Теплота плавления 105 кдж/кг (25,1 кал/г);
Твердость по Бринеллю HB = 25;
Удельная теплоёмкость 234,46 дж/кг * К (0,056 кал/градус С);
Удельное электросопротивление 1,59 мкОм * см при 20°С.
Применение серебра

В ювелирном деле и медицине.
Так как серебро имеет антибактериальные свойства, то его используют для изготовления посуды (столовое серебро), ювелирных изделий (кольца, цепочки кулоны и т.п.), монет и медалей, медицинских протезов, фильтрования воды и даже для изготовления лекарств - таких как колларгол, протаргол (суспензии коллоидного серебра для лечения простуды).
Чистоту серебра определяют по пробам. Проба серебра показывает содержание серебра в лигатурном сплаве. Например, проба 960 означает, что на 1000 частей сплава приходится 960 частей чистого серебра.
Проба серебра
метрическая		 Цвет сплава Состав лигатуры Назначение
960 Белый Медь Филигранные ювелирные изделия тонкой работы. Изделия медицинского назначения
925 Белый Медь Предметы сервировки стола. Изделия медицинского назначения
916 Белый Медь Филигранные ювелирные изделия, изделия с эмалью
875 Белый Медь Ювелирно-бытовые изделия
800 Белый Медь Ювелирно-бытовые изделия
750 Белый с незначительной желтизной Медь Ювелирные изделия мелкой галантереи
В машиностроении и электронике.
Так как серебро обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных условиях, применяется для контактов электротехнических изделий, например, контакты реле, ламели, а также многослойных керамических конденсаторов; в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов.
Для пайки титана и его сплавов используются серебряные припои. В вакуумной технике серебро служит конструкционным материалом.
Серебро используется в составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).
Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью.
Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.



Золото

Золото - химический элемент, порядковый номер 79, атомная масса 196,9665 в периодической системе Д.И. Менделеева. Обозначается химическим символом Au. Благородный металл жёлтого цвета.
Физические свойства золота:
Температура плавления Т = 1046° С;
Температура кипения Тк = 2947° С;
Плотность - 19.3 г/см3;
Удельная теплопроводность при температуре 0° C, Вт/(м*К) = 311,48;
Электрическое сопротивление при температуре 0° С, Ом = 2,065*10-8;
Предел прочности при растяжении, МПа = 100 - 140;
Твердость по Бринеллю Hб = 18 - 20 кгс/мм2.
Проба золота определяется, так же как и для серебра. В качестве лигатур в золотые сплавы входят платина, палладий, серебро, медь, кадмий, цинк и никель.
Для клеймения ювелирных изделий из золота, приняты следующие пробы золотых ювелирных сплавов: 375, 500, 585, 750, 958, 999.
Получение золота

Золото получают в основном разработкой коренных месторождений и рудников. В развитых странах добыча золота производится: разработкой горнорудных продуктов; добыча из россыпных месторождений; переработка лома (вторсырья, в которое входит золото). Во многих странах, в том числе и России, кустарная добыча золота запрещена по закону.
Горнорудная разработка заключается в извлечении руды, которая заключена в кварцевых жилах и прожилках разной толщины и углом залегания под землей. В ход идет также руда, где больше содержатся другие металлы, такие как серебро, цинк или свинец, а попутным является золото. В измельчённый горнорудный продукт добавляют свинец, щелочной натрий или калий, выплавляют эту смесь в печи, выщелачивают расплав водой. Жидкость сливают, а осадок обрабатывается раствором соляной кислоты, в итоге удаляется пустая порода.
Добыча золота из россыпных месторождений наиболее широко распространена в России. Породу, содержащую чистое золото, промывают на промывочных машинах, в результате чего золото отделяется от породы. . Природное или самородное золото, как правило, не бывает чистым, и его проба колеблется от 500 до 950. Золото с низкой пробой подвергают очистке на специальных предприятиях.
Так как запасы добываемого золота сильно истощены, учёными активно развивается перспективный метод добычи золота из вод океанов.
Применение золота

Спрос на золото в промышленности составляет несколько сотен тонн в год. Больше всего его используют в электронной промышленности и стоматологии, а также в химической отрасли.
Основным потребителем золота является электронная промышленность, использующая его в электронных компонентах. Доля промышленного применения золота принадлежит многочисленным видам бытового потребления: нанесение защитных покрытий, золочение часовых корпусов и столовой посуды, золочение куполов храмов и т.п. Тонкие прокладки, изготовленные из мягких сплавов золота, используются в технике сверхвысокого вакуума.
Значительные количества золота потребляет стоматология: коронки и зубные протезы изготовляют из сплавов золота с серебром, медью, никелем, платиной, цинком.



Титан

Титан - лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Химический элемент четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Обозначается символом Ti.

Физические свойства титана:
Температура плавления 1660° C;
Температура кипения 3260° C;
твердость по Бринеллю 175 МПа;
Плотность 4,505 при 20° C;
Удельное электрическое сопротивление 0,42 мкОм * м при 20 °C;
Устойчив к коррозии благодаря защитной плёнке оксида титана TiO2;
Сваривается в атмосфере инертных газов;
Титан применяется в чистом виде и в виде сплавов с алюминием, молибденом, ванадием, марганцем и другими металлами.

Получение титана.
По распространенности в природе титан занимает 10-е место и содержится в земной коре 0,57% по массе Земли.
В чистом виде титан не встречается и содержится в земле в виде руд. Наиболее распространены: рутил ТiO2 (более редкие кристаллические модификации - анатаз и брукит), ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + + Fe3O4, перовскит СаТiO3 и титанит (сфен) CaTiOSiO4. Получают титан восстановлением двуокиси титана металлическим кальцием, гидридом кальция, восстановлением четыреххлористого титана расплавленным натрием, металлическим магнием.

Сфера применения.
В чистом виде титан используется:
В химической промышленности - реакторы, трубопроводы, насосы, трубопроводная арматура, баки, колонны, фильтры и всевозможные баллоны высокого давления;
В медицине (благодаря своей прочности, лёгкости, высокой коррозионной стойкости и биологической инертности) - изготовление имплантатов, протезов, медицинских инструментов;
В технике - в авиастроении (благодаря малому удельному весу заменяет такие традиционные материалы как сталь и алюминий), в судостроении, в машиностроении.
Сплавы титана используются для изготовления высокопрочного режущего инструмента, например известная марка твёрдого сплава Т15К6, по твёрдости близкая к алмазу.
В виде химических соединений титан используется: диоксид титана (TiO2) используется в красках (титановые белила), титанат бария BaTiO3, титанат свинца PbTiO3 и другие титанаты являются сегнетоэлектриками.




Источники информации:

   ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2013     Почта: [email protected]