Руды цветных металлов

                Министерство Образования и Науки Российской Федерации

              Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

      Кафедра "Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений"

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  Реферат

                            на тему "Руды цветных металлов."

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили: ст.гр. БГЛ-12-01                                                                        Филимонова А.Д., 
                                                                                                                        Хизабутдинова Э.Р.

Проверил:                                                                                                       Котенев Ю.А. 
                                          

                                                              

 

                                                              Уфа 2012

                                            С О Д Е Р ЖА Н И Е

 

 

Введение…………………………………………………………...............3

1.Магний……………………………………...…........................................4

2.Олово...………………………...…………............................................…6

3.Никель………………………………….................. .................................9

4.Висмут…………………………………………...................................…11

 

 

 

 

Список используемой литературы………………… ……………...........13

 

 

 

Введение

Полезные ископаемые представляют собой образования минерального характера, находящиеся в земной коре. Химические и физические свойства этих образований дают возможность  применять их в различных сферах промышленности и жизнедеятельности. Полезные ископаемые представлены твердыми, жидкими и газообразными типами.

Полезные ископаемые в  виде минеральных образований залегают в земной коре скоплениями различного типа – это могут быть жилы, пласты, россыпи, штоки и тому подобное. Территории, где присутствует скопление полезных ископаемых, называют месторождениями. Территории, где имеется скопление  полезных ископаемых в больших количествах, образуют районы, провинции, бассейны.

Наука и специализация, которые  занимаются добычей полезных ископаемых, называется горным делом.

Полезные ископаемые по своим  техническим и практическим свойствам  могут иметь различное назначение в промышленности. Виды полезных ископаемых по назначению:

1. Полезные ископаемые горючего типа – к этим минеральным образованиям относят такие полезные ископаемые, как уголь, нефть, природный газ, сланцы, торф, то есть те полезные ископаемые, переработка которых позволяет получать тепловую энергию.
2. Полезные ископаемые нерудного типа – это всевозможные минеральные образования, которые используются в строительной отрасли. К ним относятся песок, известняк, глина и тому подобное.
3. Руды – это черные, цветные руды, а также руды благородных металлов.
4. Самоцветные и драгоценные камни
5. Воды гидроминерального характера – это полезные ископаемые в виде подземных минеральных и пресных вод.
6. Полезные ископаемые горно-химического вида: к ним относятся минеральные соли, фосфаты, бораты и другие вещества,  используемые в горно-химической промышленности.

Добыча полезных ископаемых на сегодняшний день является приоритетной отраслью человеческой жизнедеятельности, поскольку  полезные ископаемые являются необходимым сырьевым материалом для обеспечения функционирования различного рода систем, которые прочно вошли в современную жизнь и являются незаменимыми. Полезные ископаемые находятся в различных частях света. Добыча полезных ископаемых ведется при помощи специализированной техники и опытных квалифицированных специалистов./4/

Цветные металлы.

Железо и его «производные»— сталь и чугун —называют черными  металлами. Все остальные металлы  относятся к категории цветных. Золото, серебро, платина и другие благородные металлы тоже цветные. Все цветные металлы играют важную   роль в промышленности. Общей отличительной особенностью цветных металлов является способность образовывать окислительную пленку на поверхности. Эта пленка предотвращает дальнейшую коррозию металла. Если сравнивать цветные металлы с черными, то легко заметить, что цветные металлы встречаются в природе реже. Их содержание в руде значительно ниже, чем у черных металлов. Так, для того, чтобы получить 1 т цветного металла, необходимо переработать около десятка тысяч тонн сырья. Поэтому основной задачей современных технологий в цветной металлургии является повышения продуктивности добычи цветных металлов, разнообразие способов их получения./1/

1.Mg — Магний

МАГНИЙ (лат. Magnesium), химический элемент IIА группы третьего периода периодической системы Менделеева, атомный номер 12, атомная масса 24,305. Электронная конфигурация нейтрального атома 1s²2s²p⁶3s², согласно которой магний в стабильных соединениях двухвалентен (степень окисления +2). Простое вещество магний — легкий, серебристо-белый блестящий металл.

Магний относится к щелочноземельным металлам

Физические и  химические свойства: металлический магний обладает гексагональной кристаллической решеткой. Температура плавления 650°C, температура кипения 1105°C, плотность 1,74 г/см³ (магний — очень легкий металл, легче только кальций и щелочные металлы). Стандартный электродный потенциал магния Mg/Mg²⁺ равен –2,37В. В ряду стандартных потенциалов он расположен за натрием перед алюминием.

Поверхность магния покрыта  плотной пленкой оксида MgO, при  обычных условиях надежно защищающей металл от дальнейшего разрушения. Только при нагревании металла до температуры выше примерно 600°C он загорается на воздухе. Горит магний с испусканием  яркого света, по спектральному составу  близкого к солнечному. Поэтому раньше фотографы при недостаточной  освещенности проводили съемку в  свете горящей ленты магния.

При горении магния на воздухе  образуется рыхлый белый порошок  оксида магния MgO:

2Mg + O₂ = 2MgO.

 C холодной водой магний не реагирует (или, точнее, реагирует, но крайне медленно), а с горячей водой он вступает во взаимодействие, причем образуется рыхлый белый осадок гидроксида магния Mg(OH)₂:

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂.

Если ленту магния поджечь  и опустить в стакан с водой, то горение металла продолжается. При  этом выделяющийся при взаимодействии магния с водой водород немедленно загорается на воздухе. Горение магния продолжается и в атмосфере углекислого  газа:

2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

Способность магния гореть как в воде, так и в атмосфере  углекислого газа существенно усложняет  тушение пожаров, при которых  горят конструкции из магния или  его сплавов.

 Металлический магний при комнатной температуре реагирует с галогенами, например, с бромом:

Mg + Br₂ = MgBr₂.

История открытия: соединения магния были известны человеку с давних пор. Латинское название элемента происходит от названия древнего города Магнезия в Малой Азии, в окрестностях которого имеются залежи минерала магнезита. Металлический магний впервые получил в 1808 английский химик Г. Дэви. Как и в случае других активных металлов — натрия, калия, кальция, для получения металлического магния Дэви использовал электролиз. Электролизу он подвергал увлажненную смесь белой магнезии (в ее состав, судя по всему, входили оксид магния MgO и гидроксид магния Mg(OH)₂) и оксида ртути HgO. В результате Дэви получил амальгаму — сплав нового металла с ртутью. После отгонки ртути остался порошок нового металла, который Дэви назвал магнием.

Магний Дэви был довольно грязным, чистый металлический магний получен впервые в 1828 французским  химиком А. Бюсси.

Нахождение в  природе: магний — один из десяти наиболее распространенных элементов земной коры (8-е место). В ней содержится 2,35% магния по массе. Из-за высокой химической активности в свободном виде магний не встречается, а входит в состав множества минералов — силикатов, алюмосиликатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов и др. Магний содержится в морской воде (4% Mg в сухом остатке), в природных рассолах, во многих подземных водах.

Получение: обычный промышленный метод получения металлического магния — это электролиз расплава смеси безводных хлоридов магния MgCl₂, натрия NaCl и калия KCl. В этом расплаве электрохимическому восстановлению подвергается хлорид магния:

MgCl₂ (электролиз) = Mg + Cl₂.

Расплавленный металл периодически отбирают из электролизной ванны, а  в нее добавляют новые порции магнийсодержащего сырья. Так как  полученный таким способом магний содержит сравнительно много — около 0,1% примесей, при необходимости «сырой» магний подвергают дополнительной очистке. С  этой целью используют электролитическое  рафинирование, переплавку в вакууме  с использованием специальных добавок  — флюсов, которые «отнимают» примеси  от магния, или перегонку (сублимацию) металла в вакууме. Чистота рафинированного  магния достигает 99,999% и выше.

Разработан и другой способ получения магния — термический. В этом случае для восстановления оксида магния при высокой температуре  используют кокс:

MgO + C = Mg + CO

или кремний. Применение кремния  позволяет получать магний из такого сырья, как доломит CaCO₃·MgCO₃, не проводя предварительного разделения магния и кальция. С участием доломита протекают реакции:

CaCO₃·MgCO₃ = CaO + MgO + 2CO₂,

2MgO + 2CaO + Si = Ca₂SiO₄ + 2Mg.

Преимущество термического способа состоит в том, что  он позволяет получать магний более  высокой чистоты. Для получения  магния используют не только минеральное  сырье, но и морскую воду.

Применение: основная часть добываемого магния используется для получения различных легких магниевых сплавов. В состав этих сплавов, кроме магния, входят, как правило, алюминий, цинк, цирконий. Такие сплавы достаточно прочны и находят применение в самолетостроении, приборостроении и для других целей.

Высокая химическая активность металлического магния позволяет использовать его при магниетермическом получении  таких металлов, как титан, цирконий, ванадий, уран и др.

Широкое применение находят  многие соединения магния, особенно его  оксид, карбонат и сульфат.

Биологическая роль: магний — биогенный элемент, постоянно присутствующий в тканях всех организмов. Он входит в состав молекулы зеленого пигмента растений — хлорофилла, участвует в минеральном обмене, активирует ферментные процессы в организме, повышает засухоустойчивость растений. Широкое практическое применение находят магниевые удобрения — доломитовая мука, жженая магнезия и др. В организм животных и человека магний поступает с пищей. Суточная потребность человека в магнии — 0,3-0,5 г. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится около 19 г магния. Нарушения обмена магния приводят к различным заболеваниям. В медицине применяют препараты магния — его сульфат, карбонат, жженую магнезию.

Интересные факты.

СЫРЬЕ НА МОСТОВОЙ. При желании магний можно добывать даже из... простого булыжника: ведь в каждом килограмме камня, исподьзуемого для мощения дорог, содержится примерно 20 грамм магния. В таком процессе, правда, пока нет необходимости — магний из дорожного камня был бы слишком дорогим удовольствием.

МАГНИЙ И... ИНФАРКТ. Опыты, проведенные венгерскими учеными на животных, показали, что недостаток магния в организме повышает предрасположенность к инфарктам. Одним собакам давали пищу, богатую солями этого элемента, другим — бедную. К концу эксперимента те собаки, в рационе которых было мало магния, "заработали" инфаркт миокарда./2,4,5/

2.Sn — Олово

ОЛОВО (лат. Stannum), Sn, химический элемент с атомным номером 50, атомная масса 118,710. О происхождении слов «stannum» и «олово» существуют различные догадки. Латинское «stannum», которое иногда производят от саксонского «ста» — прочный, твердый, первоначально означало сплав серебра и свинца. «Оловом» в ряде славянских языков называли свинец. Возможно, русское название связано со словами «ол», «оловина» — пиво, брага, мед: сосуды из олова использовались для их хранения. В англоязычной литературе для названия олова используется слово tin. 

Природное олово состоит  из девяти стабильных нуклидов с массовыми  числами. Олово расположено в  пятом периоде в IVА группе периодической  системы элементов Д. И. Менделеева. Конфигурация внешнего электронного слоя 5s²5p². В своих соединениях олово проявляет степени окисления +2 и +4 (соответственно валентности II и IV).

 Энергии последовательной  ионизации нейтрального атома  олова равны 7,344 эВ, 14,632, 30,502, 40,73 и  721,3 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность  олова 1,96, то есть олово находится  на условной границе между  металлами и неметаллами. 

Физические и химические свойства: простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде b-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2°C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. Плотность b-Sn 7,228 г/см³. Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.

При охлаждении, например, при  морозе на улице, белое олово переходит  в a-модификацию (серое олово). Серое  олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка  с параметром а = 0,6491 нм). В старые времена наблюдавшееся во время  сильных холодов рассыпание оловянных  изделий называли «оловянной чумой». В результате этой «чумы» пуговицы на обмундировании солдат, их пряжки, кружки, ложки рассыпались, и армия могла  потерять боеспособность. (Подробнее  об «оловянной чуме» см. интересные факты об олове, ссылка внизу этой страницы).