Цветные металлы

Медь, свинец, цинк, олово, никель, алюминий и магний составляют группу цветных металлов. Цветные металлы встречаются в природе в виде разнообразных минералов — природных химических соединений с серой, кислородом и другими элементами, образующими руды.

В глубокой древности человек не умел извлекать металлы из руд; позже он научился пользоваться медью — очень мягким металлом, который встречается в природе не только в минералах сложного состава, но и в чистом, самородном виде. Именно поэтому после каменного века в истории человечества наступил век, когда орудия труда и оружие стали изготовлять главным образом из бронзы. На Урале, в Средней Азии и на Алтае еще сохранились многочисленные древние (медные и оловянные) рудники. В них и сейчас нередко находят медные и бронзовые инструменты, при помощи которых старинные рудокопы 3500—5000 лет назад добывали руды.

Присмотритесь к устройству любой современной машины, и вы легко убедитесь, что из цветных металлов сделаны самые необходимые, самые сложные части машин. В моторах автомобиля, трактора, комбайна, танка и самолета очень важную роль играют подшипники — кольца, в которых вращаются валы машин. Чтобы стальной вал вертелся в подшипнике с минимальным трением, металл подшипника должен быть мягче стали. Поэтому для подшипников применяют сплавы олова, сурьмы, свинца, а в некоторых случая цинка и др.

Медь — металл красновато-желтого цвета, с удельным весом около 9. Медь широко применяется в электротехнике, потому что она проводит электрический ток в 10 раз лучше, чем, например, железо. В природе медь встречается главным образом в виде минерала медного колчедана, или халькопирита, имеющего красивый золотисто-желтый цвет. Чтобы получить медь, необходимо отделить халькопирит от пирита, кварца, кусочков пустой породы, или, как говорят, обогатить руду, т. е. получить богатый халькопиритом концентрат. Полученный концентрат подвергают обжигу в особых печах. Медь можно добывать также из пирита, или серного колчедана, если он содержит примесь халькопирита. Пирит представляет собой соединение железа с серой, но иногда в нем присутствуют, кроме меди, и другие металлы (золото, никель, кобальт).


*


На породах, содержащих медь, бывают налеты и натеки красивого ярко-зеленого цвета — малахит — и синего цвета — азурит. Малахит встречается также в виде почковидных и гроздьевидных скоплений изумрудно-зеленого цвета с шелковистым блеском. Это очень красивый поделочный материал, из которого уральские мастера-художники делают вазы, шкатулки и различные украшения. Малахит и азурит образуются из медного колчедана в результате окисления меди под действием грунтовых вод, содержащих углекислый газ и кислород. Крупные месторождения малахита известны на Урале.

Свинец — темно-серый блестящий металл, мягкий и ковкий, с удельным весом 11,3 и низкой температурой плавления — всего 327°,4; он плавится даже в пламени свечи. Свинец широко применяется для различных целей. Свинцом обматываются («бронируются») электрические кабели, закапываемые в землю или опускаемые на морское дно, чтобы предохранить их от разъедающего действия воды. Свинец применяется в аккумуляторах, в свинцовых сплавах, для изготовления разной химической аппаратуры. Свинец обычно встречается в виде двух главных рудных минералов — свинцового блеска, или галенита, и церуссита. Церуссит образуется близ земной поверхности: это измененный, окисленный галенит. Как правило, вместе со свинцом в рудных месторождениях встречаются цинковые минералыцинковая обманка, или сфалерит, и окисленные цинковые руды.

Довольно часто совместно с цинковыми и свинцовыми минералами в одном и том же рудном месторождении встречаются халькопирит, золото, серебро и пирит. Поэтому такие руды называются полиметаллическими.

Из других цветных металлов большое значение в промышленности имеют цинк и различные сплавы с ним.

Цинк — синевато-белый блестящий металл с удельным весом 7,1. У цинка есть замечательное свойство — образовывать в расплавленном состоянии химические соединения с железом. Этим качеством цинка широко пользуются, покрывая цинковым слоем железо, которое таким образом защищается от окисления (ржавчины). Главная масса цинка употребляется на оцинкование листового железа. Довольно большое количество цинка применяется также для получения сплавов его с медью (латунь), с оловом и медью (бронза). Из сплава цинка с медью и никелем (мельхиора) изготовляются красивые художественные изделия: столовые приборы, вазы. В природе цинк обычно находится вместе со свинцовыми минералами в полиметаллических месторождениях.

Чтобы получить цинк, цинковые руды, так же как и свинцовые, подвергают обогащению. Затем цинковый концентрат обжигают и полученную окись цинка прокаливают с углем. Кислород соединяется с углем, и таким образом выделяется металлический цинк.

Олово — мягкий серебристо-белый металл с удельным весом 7, очень легкоплавкий. Его температура плавления только 232°. Имеется и другая разновидность олова — серое олово, легко рассыпающееся в порошок. Металлическое олово переходит в кристаллическое серое олово главным образом при температуре ниже минус 50°. Замечено, что и при обычной температуре достаточно прикоснуться серым оловом к металлическому, как последнее довольно быстро превращается в серый порошок. Это явление названо оловянной чумой. В старые времена, когда была широко распространена оловянная посуда, как, например, в Европе, «оловянная чума» приносила большие неприятности, разрушая кухонную и столовую посуду.

Бронза — сплав меди с оловом и цинком — содержит от 5 до 20% олова. Археологи изучающие древнюю историю, нашли бронзу на берегу Нила в могильниках, которым насчитывается около 6000 лет. Очень много бронзовых изделий найдено у нас на территории Казахстана, Украины, Забайкалья.

Если опустить лист железа в расплавленное олово, то он покроется тончайшей оловянной пленкой. Так, например, изготовляют жесть для консервных банок. Олово не соединяется с кислородом воздуха и с водой, поэтому оловянная пленка предохраняет железо от ржавчины.

В природе олово встречается в виде минерала касситерита, или оловянного камня. Касситерит —бурый, часто почти черный минерал. Блеск алмазный, в изломе минерала — смоляной, слегка жирный. Особенность касситерита — его химическая стойкость: он не соединяется ни с водой, ни с кислородом воздуха. Поэтому касситерит встречается в природе не только в кварцевых и пегматитовых жилах, но и в россыпях, попадая туда при разрушении жил. Металлическое олово получают, расплавляя касситерит в особых печах.



Никель — серебристый металл с удельным весом 8,9— хорошо полируется и сохраняет красивый металлический блеск на воздухе и в воде. Замечательным свойством никеля является его способность придавать стали большую прочность. Добавление 2—5% никеля к стали делает сталь более крепкой и вязкой, поэтому из никелевой стали изготовляют наиболее важные части машин, самолетных и автомобильных моторов, а также броню кораблей и танков.

Из сплава меди (75%) и никеля (25%) изготовляется разменная монета. Нихром — сплав никеля с металлом хромом — обладает очень большим сопротивлением электрическому току и при этом быстро нагревается (до 500—1000°). Поэтому из нихрома делают спирали для нагревательных (плиты, утюги) и технических приборов.

Никель в форме сплава с медью («белая медь») находят в древних городищах Средней Азии и Китая. В чистом виде никель был открыт только 200 лет назад, а применять его в промышленности стали совсем недавно.

Раньше, когда не умели выделять никель из руд других металлов — меди, свинца, серебра,— он доставлял много хлопот. Средневековые саксонские рудокопы встречали среди руд красноватый минерал, похожий по цвету на медь. Однако меди получить из него не удавалось, кроме того, при нагревании руды в плавильных печах выделялись ядовитые мышьяковые газы. Поэтому минерал этот получил название «медного дьявола» («купфер-никель») по имени Ника — злого духа гор. Отсюда произошло в дальнейшем само название металла — «никель». В природе никель встречается чаще всего в виде минералов, представляющих собой соединения никеля с серой.

Алюминий — серебристо-белый металл, замечательный своим легким весом: его удельный вес — 2,7, т. е. он почти в восемь раз легче платины. Этот металл широко распространен в земной коре. Очень многие горные породы имеют в своем составе алюминий. В чистом виде алюминий недостаточно прочен, и, чтобы придать ему необходимую крепость, его сплавляют с медью, марганцем, кремнием. Важнейшим алюминиевым сплавом является дюралюминий, в котором, кроме алюминия, содержится 6—8% меди, кремния и магния. Такой сплав алюминия очень легок (удельный вес 2,8) и почти так же прочен, как сталь. Из этого сплава изготовляют самолеты: и разные важные части машин, которые должны иметь небольшой вес и большую прочность.

Главная алюминиевая руда, боксит,— землистая или плотная порода красного, розового или даже белого цвета, часто похожая на глину. От обычной глины боксит отличается тем, что он не образует с водой вязкой, пластичной массы.

Магний — серебристо-белый ковкий металл с удельным весом 1,75. Порошок магния сгорает ослепительно ярким пламенем, развивая огромную температуру — около 3000°. Самое главное применение магния — производство очень легких сплавов с удельным весом всего лишь около 1,8. Если мы вспомним, что даже легкие алюминиевые сплавы имеют удельный вес 2,8, то нам станет ясно, насколько важны магниевые сплавы для самолетостроения.

Главные минералы, содержащие магний,— магнезит и карналлит. В последнее время магний извлекают также из солей морской воды и из доломита. Морская вода содержит в среднем 0,14% магния в виде соединения его с хлором. Из доломита магний выделяют в особых плотно закрытых электрических печах в атмосфере азота (чтобы магний не загорелся).

Магний выделяется и, улетучиваясь, оседает в особых холодильниках в виде серебристых кристаллов.

Какие же признаки указывают на месторождения руд благородных и цветных металлов? Во-первых, обломки кварца, который часто сопровождает руды; в нем надо искать зернышки минералов с металлическим блеском. Наиболее часто в кварце встречается золотисто-желтый минерал—пирит — в виде кристаллов кубической формы. Неопытные люди могут принять его за золото. Однако ошибку эту обнаружить очень легко. Твердость пирита весьма высокая, и лезвие от обыкновенной безопасной бритвы не оставляет на этом минерале следа, тогда как на золоте будет глубокая царапина. Сам по себе пирит представляет ценность только тогда, когда встречается в большом количестве. Он идет на приготовление серной кислоты. Все же на отдельные его зерна следует обратить внимание, так как они как бы дают нам сигнал, что при более внимательных поисках, возможно, обнаружится что-нибудь болей ценное. Например, в кварце могут оказаться серебристые зернышки свинцового блеска (галенита), золотистые — медного колчедана (халькопирита) или коричневатые и медово-желтые зернышки цинковой обманки (сфалерита).

Изредка можно встретить в кварце и золото. Определить его можно так: зернышко минерала, похожего на золото, надо поместить на стекло и капнуть на него азотной кислотой. На золото кислота влиять не будет. Если через через некоторое время из минерала начнут выделиться пузырьки газа и жидкость приобретет зеленый оттенок, значит, минерал представляет собой какую-то медную руду, скорее всего халькопирит, но не золото. Прокаливание тоже не изменяет золота, а пирит и халькопирит почернеют от огня.

Нет комментариев »

Еще нет комментариев.



Оставить комментарий