Виды цветных металлов: сферы их применения и особенности обработки

Виды цветных металлов: сферы их применения и особенности обработки

Различные виды цветных металлов широко применяются в современных отраслях промышленности. Особенно они ценятся там, где требуется устойчивость изделий к использованию в агрессивных средах. Но как происходит деление на черные и цветные металлы? К последним относят те, в составе которых отсутствует железо. Групп таких материалов довольно много, а четкая классификация отсутствует.

В нашей статье мы расскажем про основные категории цветных металлов и поговорим о классификации их лома.

Получение цветных металлов

На то, чтобы добыть цветные металлы, уходит много сил и материальных ресурсов, так как они находятся в земле в небольшом количестве, а встретить их в чистом виде практически нереально.

Добытую руду отправляют на завод цветных металлов для дальнейшей переработки посредством особых технологий, включающих ряд металлургических процессов, таких как:

1. Пирометаллургия. В этом случае металл получают и очищают при высоких температурах. Так изготавливают примерно 60 % цинка, весь свинец, около 95 % меди.
2. Гидрометаллургия. Металл извлекают из руды, концентратов и отходов производства посредством применения химических реагентов с последующим выделением из водных растворов.
3. Электрометаллургия. В основе получения металлов и их соединений лежит электролиз, то есть цветные металлы выделяют из растворов либо расплавов их соединений путем пропускания через них постоянного электрического тока. В частности, такую технологию применяют для получения алюминия.

Виды легких цветных металлов

Цветные металлы широко распространены в природе, отличаются прочностью, малой плотностью и высокой химической активностью. Добывать их начали еще в XIX в. Получают их посредством электролиза солей в расплавленном виде, электро- и металлотермии. Многие легкие цветные металлы применяют для производства сплавов.

Ниже рассмотрим виды легких цветных металлов.

Металл серебристого цвета с низкой плотностью и высокой прочностью, точка плавления – около +700 °С. В промышленности его используют в составе сплавов. Его без труда можно резать, пилить, сверлить, варить и гнуть.

Обычно его используют для образования сплавов с металлами, имеющими различные свойства, например, с медью, никелем, магнием и кремнием. Такие соединения очень прочные и стойкие к неблагоприятным погодным условиям. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Цвет металла – серебристо-белый, на поверхности имеется окисная пленка. Магний отличается малой плотностью, но при этом хорошо поддается обработке, стоек к воздействию горючих веществ, таких как бензин, керосин, минеральные масла, но растворяется в кислотах. Не магнитен. Характеризуется малой упругостью и низкими литейными свойствами. Неустойчив к коррозии.

Немагнитный легкий металл серебристого цвета с голубым отливом. Имеет высокую прочность и устойчивость к коррозии. Среди недостатков можно выделить маленькую тепло- и электропроводность. При температуре свыше +400 °С титан утрачивает свои механические свойства, а при достижении +540 °С становится хрупким.

При соединении с такими металлами, как алюминий, марганец, хром, молибден и др., механические свойства титана увеличиваются. Такие сплавы отличаются друг от друга прочностью, в зависимости от легирующего металла. Титановые соединения широко востребованы в судо-, машино-, самолетостроении. Их используют в производстве ракетной техники, бытовых приборов и т.д.

Виды тяжелых цветных металлов

Сырьем для производства тяжелых цветных металлов служат сульфидные и окисленные полиметаллические руды. При этом могут использоваться различные производственные техники и способы, основная задача которых состоит в максимальном извлечении ценных компонентов из руды.

При обработке тяжелых цветных металлов используют технологии пиро- и гидрометаллургии. В результате этих процессов образуются черновые металлы, которые в дальнейшем рафинируются и используются в промышленности.

Распространенный тяжелый металл, обладающий высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью.

Медь отлично соединяется с другими компонентами. Благодаря этому полученные сплавы широко используются в машиностроении.

Не все сплавы с содержанием цинка используются в промышленной сфере. Все дело в его хрупкости. Однако при нагревании до +150 °С он легко поддается ковке и прокатке. Цинк устойчив к коррозии, но разрушается при взаимодействии с кислотой и щелочью.

Имеет серый цвет, отдающий голубоватым оттенком. Точка его плавления – +327 °С. Свинец одновременно тяжелый и мягкий металл, отлично поддается ковке молотком, не затвердевая при этом. При литье принимает различные формы. Не поддается воздействию соляной, серной, уксусной и азотной кислот.

Латунь представляет собой соединения меди с цинком с добавлением таких металлов, как марганец, свинец, алюминий и др. При этом латунь дешевле меди, несмотря на то, что прочность, вязкость и антикоррозионные свойства выше. Металл обладает отличными литейными свойствами. Он поддается штамповке, раскатке, вытяжке и вальцовке. Из него производят гильзы для снарядов.

Виды малых цветных металлов

К цветным металлам также относят:

Сурьма – это металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Отличается особой хрупкостью, что позволяет раскрошить его даже при помощи пальцев рук. Однако при соединении с другими металлами существенно увеличивает их твердость. Сурьма пользуется популярностью не только в промышленности, но и в медицине – она является эффективным средством при лечении воспалений слизистой оболочки глаза.

Ртуть – это металл, находящийся в жидком агрегатном состоянии. На протяжении долгого времени используется в медицине (в градусниках), применяется в современных технологиях (в датчиках положения, в ионных двигателях).

Кадмий – белое вещество с металлическим отливом. Несмотря на свою особую твердость, без труда режется даже ножом. Имеет свойства, схожие со ртутью и цинком. В чистом виде ядовит для всего живого.

Виды легирующих цветных металлов

К ним относятся, например:

• молибден;
• вольфрам;
• кобальт;
• ванадий.

Молибден в чистом виде в природе не встречается. По прочности уступает вольфраму, однако более легко поддается обработке. В основном применяется в авиационной и ракетной промышленных отраслях.

Вольфрам – один из наиболее тугоплавких и плотных металлов, имеет серебристо-белый цвет, внешне похож на платину. Он широко применяется в производстве различных режущих инструментов, ювелирных изделий, деталей для самолетов и ракет, боеприпасов.

Кобальт имеет серебристый цвет с желтым или синим отливом. Сплавы с его преобладанием используют при изготовлении различных медицинских деталей и инструментов.

Ванадий – высокопластичный металл серебристо-белого цвета, который активно используют в автомобилестроении, так как он существенно повышает антикоррозионные и механические свойства стали.

Благородные цветные металлы

К таковым относят:

Золото – металл, обладающей чрезвычайной химической стойкостью. Его не получится окислить даже в расплавленном виде – растворяется только под воздействием состава из соляной и азотной кислот. Отличается высокими показателями текучести, отлично поддается обработке. Цена на бирже цветных металлов за 1 г составляет 2 450 руб.

Серебро – металл, отличающийся пластичностью, высокой электро- и теплопроводимостью, хорошо поддается ковке, не окисляется под воздействием О₂.

Платина особенно популярна среди ювелиров, используется ими в чистом виде. Отличается антикоррозийностью и высокой стойкостью к различным химическим реактивами деформациям. В ломбарде 1 г платины стоит 1 600 рублей.

Виды редких цветных металлов

К таким металлам относят:

Тантал – твердый и плотный металл серебристого оттенка, однако хорошо поддающийся обработке. Основные отрасли его применения – металлургическая, химическая и ядерная.

Ниобий – серое вещество со стальным отливом. Отличается особой тугоплавкостью и парамагнитными свойствами. Используется в авиации и радиотехнической отрасли.

Виды и маркировка лома цветных металлов

Некоторые виды лома цветных металлов могут быть переработаны с целью их вторичного использования.

В таблице ниже представлен список металлов и количество видов лома к каждому из них.

Цветные металлы — перечень и их полезные свойства

Эта группа металлов немногочисленна, но ценима промышленностью, медициной, эстетами. Цветные металлы не утилизируют даже после многих лет использования. Переработка дает им вторую жизнь и бережет природу.

Что считать цветным металлом

Первый уровень деления металлов – на чёрные и цветные.

С чёрными проблем нет: это железо и его сплавы(чугун, сталь).

Цветные ранжируют по-разному. Иногда таковыми считаются все металлы, кроме железа и его сплавов (в список включаются благородные, редкоземельные, радиоактивные).

У промышленников своя классификация. Цветные металлы – это бесжелезистые элементы определенного цветового оттенка (отсюда название группы).

Подразделяются на два вида:

• Тяжелые – цинк, медь, олово, свинец, никель.
• Легкие – алюминий, магний, титан.

В ряде стран такие металлы именуются не цветными, а нежелезными.

Сокращенное наименование сегмента цветных металлов – цветмет, черных – чермет.

Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%

Чермет и цветмет: в чем разница?

Первый фактор, по которому цветные металлы отличаются от черных, – отсутствие магнетизма . У чермета его создает железо.

Чтобы отличить черный металл от цветного, к образцу подносят магнит. Если притянется, – он из черного металла.

Другие характеристики цветмета:

• Пластичнее, легче черных.
• Благодаря отсутствию железа, цветмет устойчивее к коррозии.
• Премиальные механические характеристики при низких температурах. Однако медь, алюминий, магний утрачивают их при нагревании, разрушаясь даже от слабого удара.
• Взаимодействуют с газами (исключая инертные), растворяют их при нагреве.
• Высокая тепловодность, теплоемкость. Это свойство цветмета учитывают сварщики. Для работы требуется термоимпульс, без которого изделие быстро остывает. Поэтому перед сваркой детали (особенно из алюминия, меди, магния) разогревают.
• Прочнее, долговечнее. Неуязвимость к внешнему форс-мажору обеспечивает пленка-оксид на поверхности.

Однако агрессивные внешние факторы (особенно кислородно-влажная среда) влияют на структуру цветмета. Например, оцинкованные поверхности становятся белесоватыми.

У цветмета окисляется только поверхность, в отличие от черных металлов.

Добыча и обработка

Источник цветмета – рудное сырье. Способы добычи руды традиционны: из шахты либо карьера.

Сырьем занимается цветная металлургия. Это сегмент полного цикла.

Здесь выполняются следующие процессы:

1. Обогащение (очистка руд цветных металлов от примесей).
2. Плавка.
3. Механическая обработка. Материал куют, прессуют, штампуют.

Различают металлургию легких и тяжелых металлов. В обоих видах это затратное, загрязняющее окружающую среду производство.

Второй способ получения сырья – переработка металлолома. Более рентабельный, экологически чистый метод.

По происхождению различают первичный (из руды) и вторичный (из лома) металл.

Классификация и сферы применения цветмета

По физическим свойствам цветмет подразделяется на тяжелые и легкие металлы. Сфера использования обоих видов обусловлена свойствами цветных металлов: износостойкостью, легкостью на фоне прочности, пластичностью, устойчивостью к коррозии.

Тяжелые цветные металлы

Данный вид цветмета включает пять названий.

Медь

Номер один в цветмете. Самый распространенный плюс повышенная пластичность, тепло- и электропроводность. Формирует сплавы почти со всеми металлами. Самые популярные – бронза (с оловом), латунь (с цинком), красное золото.

Золотистый с розоватостью цветмет – основа кабелей, проволоки, труб для термоагрегатов, боеприпасов, бытовых изделий, декора.

Более 8000 видов товара из 500 разновидностей натурального камня. Ежедневное обновление!

Свинец

Самый тяжелый из цветмета, плотный сизовато-серый.

Мягкий (1,5 из 10 по Моосу), режется вручную, царапается ногтем, легко прокатывается до фольги.

Тепло- и электропроводность ниже средних: у меди, например, на порядок больше. Плюс малая стойкость к вибрациям, беззащитность перед гниющей органической массой, растворами извести, бетона.

Идет на аккумуляторы, основу и покрытие проводов, кабелей, электроды, боеприпасы.

Свинец ставит щит радиации, но токсичен, отнесен к химически опасным веществам 1 класса.

Цинк

Легкоплавкий цветмет со сменными свойствами: хрупок при обычной температуре, пластичен при нагреве. Равнодушен к ржавлению, разрушается кислотами либо щелочами.

Используется машиностроителями, металлургами как покрытие железа для предотвращения коррозии.

Олово

Серебристо-белый умеренно блестящий тяжелый металл.

Востребован как компонент сплавов для подшипников, припоев.

Самый экологически чистый в «тяжелом» сегменте цветмета, поэтому используется не только промышленностью, но и в быту (например, как материал крышек для консервации).

Никель

Серебристо-белый с желтоватостью цветмет. Один из лучших катализаторов, обязательный компонент нержавеющих сталей, повышающий химическую стойкость.

Мелкий порошок никеля самовоспламеняется при комнатной температуре.

Востребован изготовителями щелочных аккумуляторов (в том числе для электромобилей) и емкостей для химически агрессивных веществ.

Легкие цветные металлы

Сегмент легких цветных металлов состоит из трех позиций.

Алюминий

Серебристый цветмет – суперпроводник электричества, пластичен. Механические параметры оставляют желать лучшего, поэтому добавляется к сплавам. Они прочны, легки, невосприимчивы к коррозии, большинству агрессивных сред, термовоздействию.

Используется как материал корпуса изделий авиа-, морских судов, электропроводов.

Титан

Блестящий серебристый с голубоватым отливом материал. Легок, прочен, устойчив к коррозии, вязок. Пластичен, хрупким становится при -80°C или большом проценте примесей.

По прочности цветмет сопоставим со сталью, но вполовину легче. Вдвое прочнее алюминия, однако массивнее всего наполовину. За это ценится строителями ракет, самолетов, судов, нефтяниками.

Титан совместим с тканями организма человека, благодаря чему используется пищепромом и как материал экзоскелета, зубных протезов, пирсинга.

Магний

Легкое красивое блестящее вещество.

Благодаря малой плотности цветмет хорошо обрабатывается, устойчив к жару, большинству горючих веществ.

Однако требует осторожности. В нагретом воздухе сгорает с ярким свечением. Смесь порошка с марганцовкой, другими окислителями порождает взрыв.

Горящий магний затушить водой невозможно.

Вторичное использование цветмета

Использованный цветмет не утилизируют по многим причинам.

Переработка – дело выгодное

Первичное производство цветмета (из руд) – затратный, трудоемкий, экологически проблемный процесс. Поэтому закономерно стремление предприятий оптимизировать расходы. То есть перерабатывать цветной металлолом. Стоимость процесса впятеро дешевле переработки первичного сырья.

Вторичное использование лома цветмета выгодно: предприятие экономит деньги, попутно избегая штрафов за загрязнение окружающей среды.

Сдатчики цветмета тоже получают неплохие деньги. Поэтому на промышленных предприятиях отработана практика складирования такого металлолома для сдачи на пункт приема либо меткомбинат.

Какой лом берут на переработку

Металлолом подразделяют на два вида:

1. Бытовой – корпус, детали отслужившей бытовой техники, гаджетов, кабели.
2. Промышленный – не подлежащее ремонту оборудование, изношенные элементы конструкций, стружка, другие отходы, отбраковка производства.

Для переработки годится алюминиевый, медный, никелевый, свинцовый, цинковый, оловянный, титановый лом. Плюс сплавы (бронза, латунь), лом смешанного состава.

Этапы переработки

Поступивший цветмет проходит следующие стадии:

1. Проверка на предмет радиации, взрывоопасности, наличия опасных химических компонентов.
2. Сортировка по металлам.
3. Измельчение.
4. Прессовка.
5. Упаковка.
6. Отправка на металлургический комбинат.

Пункт приема металлического вторсырья (лома) есть в большинстве населенных пунктов. Диапазон принимаемых от организаций и граждан металлических отходов – от крупных конструкций до стружки и порошка любой массы.

Цветные металлы: список, названия, классификация и использование

В зависимости от физических свойств и назначения, они подразделяются на такие группы:

• Легкие цветные металлы. Список этой группы большой: в ее состав входит кальций, стронций, цезий, калий, а также литий. Но в металлургической промышленности чаще всего используются алюминий, титан и магний.
• Тяжелые металлы пользуются большой популярностью. Это всем известные цинк и олово, медь и свинец, а также никель.

• Благородные металлы, такие как платина, рутений, палладий, осмий, родий. Золото и серебро широко применяются для изготовления украшений.
• Редкоземельные металлы — селен и цирконий, германий и лантан, неодим, тербий, самарий и другие.
• Тугоплавкие металлы — ванадий и вольфрам, тантал и молибден, хром и марганец.
• Малые металлы, такие как висмут, кобальт, мышьяк, кадмий, ртуть.
• Сплавы – латунь и бронза.

Что нужно знать о цветных металлах: список цветных металлов :

Что такое цветные металлы? Чтобы получить более четкое понимание, изучите список цветных металлов, приведенный в статье.

Немного теории

Цветные металлы – это металлы, которые не содержат какого-либо количества железа и, следовательно, не имеют двух наиболее заметных его свойств – магнетизма и коррозии.

Читайте также: Характеристики стали листовой оцинкованной: ГОСТ 14918–80

Цветные металлы в отличие от железа не ржавеют при воздействии кислорода и влаги.

Существует еще одна их особенность: они могут подвергаться обработке и использоваться в качестве строительного материала, так как намного прочнее железа из-за стойкости к коррозии, поэтому стоимость цветных металлов немаленькая.

Категория цветных металлов имеет внушительный список. Давайте познакомимся с некоторыми из них.

Список цветных металлов

Хотя существует много естественных металлов и их сплавов, человечество создало приличное количество металлических соединений в попытке улучшить их качества. И действительно, в последние десятилетия металлургическая промышленность шагнула далеко вперед, создав альтернативу железу из-за своих более стойких качеств.

Обладая преимуществом перед железом, цветные металлы используются в качестве строительного, укрепляющего материала для зданий, приборов, транспортных судов и различных технических средств, в автомобильной и авиапромышленности. В зависимости от использования и стоимость цветных металлов разная.

Например, стоимость стали за тонну на Лондонской бирже составляет 310 $, алюминия 1901 $, меди 6001,5 $, свинца 2212 $, никеля 9560 $, олова 20325 $, цинка 2758 $.

Вот список цветных металлов, не подверженных коррозии и устойчивых к влаге и магнетизму: алюминий, цинк, медь, свинец, хром, литий, бериллий, титан, натрий, магний, калий, кальций, молибден, барий, кобальт, никель, цирконий, рубидий, цезий, сурьма, родий, палладий, серебро, золото, таллий, платина, вольфрам, иридий, рений, ртуть, олово.

Распространенные цветные металлы и их использование

Одними из наиболее известных образцов цветных металлов, которые получают путем объединения двух или более других цветных неблагородных металлов являются сплавные металлы, в которых процент содержания меди больше, чем другие его составляющие.

К ним относятся олово, алюминий, медь, латунь, серебро, свинец, золото и другие. Все эти сплавы имеют одни и те же два основных качества цветных металлов с их базовыми металлическими компонентами – безразличие к магнитам и устойчивость к коррозии.

Ниже представлен наиболее часто встречающийся список цветных металлов:

• Латунь – комбинация меди и цинка, обычно в пропорциях от 65% до 35% соответственно. Используется для декоративных целей и внутри электрических фитингов.
• Медь – это природное вещество. В окружающей среде встречается как в металлической форме, так и в руде. Тот факт, что металл проводит тепло и электроэнергию, означает, что он используется для проводки и труб. Медь обладает устойчивостью к коррозии при легировании другими металлами.

• Алюминий – металлический сплав алюминия, меди и марганца. Очень легкий и гибкий металл. Используется в производстве самолетов, оконных рам и некоторых кухонных принадлежностей. Алюминий обладает меньшей плотностью, чем медь, поэтому имеет более высокую удельную электропроводность на единицу массы.
• Свинец – это естественное универсальное вещество. Обладает такими свойствами, как: высокий атомный вес, поэтому сплав тяжелый, повышенная мягкость, плотность, пластичность, низкая прочность и температура плавления, коррозионная стойкость. Одним из главных недостатков является токсичность. Существует два основных класса: химический свинец и общий свинец. Часто используется в кровельных работах, в батареях и для изготовления труб, кабельной оболочки. Обладая наилучшей производительностью, чистый свинец используется в медицинском оборудовании, а именно в рентгеновских аппаратах. При легировании оловом и сурьмой свинец используется в качестве припоя в пайке электронных схем из-за более низкой температуры плавления.
• Серебро – натуральное вещество, но смешивание с медью создает привычный для нас сплав. Используется для изготовления украшений, а также для пайки разных металлов вместе.
• Олово – это один металл, который не может быть специально помещен в категорию черных или цветных металлов. Хотя он не содержит железа, олово обладает парамагнитными (белым оловом) и диамагнитными (серо-оловянными) свойствами. В чистом виде олово слишком слабый металл, чтобы его можно было использовать самостоятельно. Он часто легирован такими элементами, как медь, сурьма, свинец, алюминий и цинк для улучшения механических или физических свойств. Обычно используется в качестве покрытия для других металлов, таких как жестяные банки, изготовление посуды, а так же в качестве припоя.

Категория: цветные тяжелые металлы

Сырьем для производства таких металлов являются сульфидные и оксидные сложно-металлические руды. Они обычно содержат много благородных металлов, редких и других ценных элементов, которые извлекаются в качестве побочных продуктов. Тяжелые цветные металлы представлены группой цветных металлов, в состав которых входят медь (Cu), никель (Ni), кобальт (Co), свинец (Pb), олово (Sn), цинк (Zn), кадмий (Cd), висмут (Bi), сурьма (Sb) и ртуть (Hg).

В производстве цветных тяжелых металлов используются два типа методов: пирометаллургический и гидрометаллургический. Первый вариант проводится при высоких температурах и обычно включает плавление всей массы сырья.

Пирометаллургической обработке обычно предшествует механическое обогащение руд, что связано с частичным разделением ценных минералов и минералов бесплодных пород флотацией или гравитационной повязкой.

Цветные металлы, полученные в ходе одного из этих процессов, впоследствии извлекаются.

Гидрометаллургические методы основаны на селективном растворении ценных компонентов в водных кислотных растворах или других растворителях с последующим отделением от раствора методами электролиза или цементации.

Читайте также: Как нарезать метчиком внутреннюю резьбу: правильная нарезка вручную в металле

Тяжелые цветные металлыиспользуются как в их элементарном состоянии, так и в виде различных сплавов с другими цветными металлами и железом. Многие химические соединения таких металлов широко используются в промышленности и сельском хозяйстве. Некоторые соединения, например PbS, CdS, ZnS, HgTe и CdTe, обладают ценными свойствами полупроводников и играют важную роль в развитии электронной технологии.

Что мы знаем о цинке?

Цинк – недорогой материал с умеренной прочностью. По своему химическому составу напоминает магний. Однако механически цинк более пластичный, но не такой сильный. Цинк наиболее часто используется для того, чтобы продлить срок службы других материалов, таких как сталь (гальванизация), резина и пластмасса (как ингибитор старения), древесины (в лакокрасочных покрытиях).

Алюминий

Относится к легким металлам. Имеет серебристый цвет и точку плавления около семисот градусов. В промышленных условиях используется в сплавах. Он применяется везде, где нужен металл. У алюминия плотность низкая, а прочность – высокая. Этот металл легко режется, пилится, сваривается, сверлится, паяется и сгибается.

Сплавы образует с металлами различных свойств, такими как медь, никель, магний, кремний. Они обладают большой прочностью, не ржавеют при неблагоприятных погодных условиях. У алюминия высокая электро- и теплопроводность.

Титан

Это легкий металл. Он не магнитен. Имеет серебристый цвет с отливом голубоватого тона. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Но у титана маленькая электропроводность и теплопроводность. Теряет механические свойства при температуре 400 градусов, приобретает хрупкость при 540 градусах.

Механические свойства титана повышаются в сплавах с молибденом, марганцем, алюминием, хромом и другими. В зависимости от легирующего металла, сплавы имеют разную прочность, среди них есть и высокопрочные. Такие сплавы применяются в самолетостроении, машиностроении, судостроении. Из них производят ракетную технику, бытовые приборы и многое другое.

Свинец

Свинец известен с древних времен – не менее двух тысячелетий до н. э. Тогда особенно ценилась легкая обрабатываемость мягкого свинца и его высокая плотность. Из свинца делали монеты, украшения, различные сосуды водопроводные трубы, метательные снаряды для пращей и катапульт. С изобретением пороха свинец стали применять для изготовления картечи, пуль и дроби.

Читать также: Минимальный диаметр шкива клиноременной передачи

Стойкость свинца против разбавленной серной, соляной кислот и многих других реагентов сделала этот металл в XIX в. основным материалом возникавшей тогда химической промышленности. Свинец легко прокатывается. Листовой (рольный) свинец толщиной от 2 до 10 мм удобен для покрытия аппаратуры и защиты ее от коррозии.

Оболочки кабелей, предназначенных для долгой работы под землей, в воде или во влажной атмосфере, делают и теперь из свинца, добавляя к нему для большей пластичности небольшие количества других металлов.

Свинцовые аккумуляторы по-прежнему необходимы для зажигания двигателей внутреннего сгорания, несмотря на появление никелевых аккумуляторов, которые значительно дороже. На производство кабелей и аккумуляторов затрачивается около половины всего свинца.

В атомной технике свинец служит защитой от γ – лучей, которые он поглощает лучше многих других материалов.

В военном деле свинец и теперь нужен для изготовления шрапнелей и сердечниковых пуль.

Читайте также: Чем пропитать топорище для топора: 2 способа сохранить ручку в первозданном виде

Сплавы свинца отличаются от чистого металла либо большей прочностью и твердостью, либо антифрикционностью; в большинстве своем они еще и стойки против коррозии.

Сплавы с малым коэффициентом трения – баббиты (по фамилии изобретателя Баббита) – подразделяются на оловянистые и безоловянистые. Первые содержат, кроме свинца, олово, медь, сурьму, кадмий, никель и теллур, а вторые – натрий, кальций, теллур и другие элементы. Баббиты легкоплавки, их заливают в жидком виде во вкладыши подшипников или наносят слоем на стальную ленту.

Типографские сплавы для отливки шрифтов содержат, кроме свинца, сурьму, олово и медь. Сурьма придает им твердость, а олово – литейные качества.

В химической промышленности часто применяют сплавы свинца с сурьмой – твердые и стойкие против коррозии.

В сплавах для пайки – припоях свинцом частично заменяется более дорогое и дефицитное олово.

Спрос на свинец постоянно опережает его производство. Поэтому в современной промышленности намечаются все новые пути экономии свинца. Свинцовые оболочки некоторых кабелей теперь стараются заменять пластмассовыми, а антикоррозионные покрытия – синтетическими органическими материалами. Типографские свинцовые сплавы иногда удается заменить сплавами цинка, а в перспективе – пластмассами, когда будут получены пластмассы с хорошими литейными свойствами.

Сведения об истории развития производства цинка различны. По некоторым из них этот металл умели получать в Индии и Китае еще в V в. Промышленное производство цинка в Европе возникло лишь в XVIII в. в Англии, затем в Верхней Силезии.

Сейчас около половины производимого цинка расходуется на покрытие железа для предохранения его от коррозии. Тонкий слой цинка наносят на железо горячим способом либо электролизом. Электролитическое покрытие тоньше и расходуется цинк при этом более экономно; однако из-за более сложного оборудования горячее оцинкование пока применяется чаще, чем электролиз. Цинк надежно предохраняет железо от коррозии на воздухе и в холодной воде. Оцинкование значительно дешевле покрытия оловом – лужения или никелем – никелирования.

Другая важная область потребления цинка – изготовление сплавов, в том числе уже известных нам латуней и нейзильбера.

Сплавами на основе цинка частично заменяют бронзы и баббиты в подшипниках. Эти цинковые сплавы содержат алюминий 8–11 %, медь 1–2 % и магний 0,03–0,06 %. Те же компоненты, но в иных соотношениях с цинком, содержатся в типографских сплавах, сходных по свойствам со свинцовосурьмяными сплавами.

В сравнении с другими цветными металлами цинк дешев, а ресурсы его в известных месторождениях достаточно велики. Поэтому проблема замены цинка другими металлами не возникала. С ростом производства алюминия и снижением его стоимости может оказаться выгодным покрытие железа не цинком, а алюминием – алитирование.

Тяжелые металлы

Тяжелые цветные металлы, список которых весьма широк, получают из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. В зависимости от их типов, методы получения металлов отличаются по способу и сложности производства, в процессе которого должны полностью извлекаться ценные составляющие сырья.

Металлы этой группы бывают гидрометаллургическими и пирометаллургическими. Полученные любым методом металлы называются черновыми. Они подвергаются процедуре рафинирования. Только после этого их можно использовать в промышленных целях.

Общие сведения

Это дорогостоящие и ценные технические материалы, широко используемые людьми во многих сферах (радиоэлектроника, машиностроение, бытовая коммуникация, высокие технологии и т.д.). Главные свойства «нежелезных металлов» – долговечность, электро- и теплопроводность. В промышленности эти металлы подвергают различным процессам: штамповкой, ковкой, резкой, сваркой, прессованием, пайкой и т.д.

Цветные металлы классифицируются в зависимости от их назначения и физических свойств на:

1. Легкие – металлы, имеющие высокую химическую активность и маленькую плотность. Используются они для производства сплавов. Получают легкие цветные металлы электролизом солей в расплавленном виде, металлотермии и электротермии. Они широко распространены в природе, перечень — достаточно большой, но наиболее популярными являются алюминий, магний и титан.
2. Тяжелые – группа металлов, сырьем для получения которых служат окисленные и сульфидные полиметаллические руды. Эти металлы применяют в элементарном состоянии и в виде сплавов (с железом и другими цветными металлами). Некоторые соединения тяжелых металлов, обладая полупроводниковыми свойствами, играют важную роль в электронной технике. Самыми известными представителями этой группы являются олово, цинк, свинец, никель, медь.
3. Благородные – инертные металлы, в природе встречающиеся в чистом виде. Это «свободная группа», так как некоторые входящие в нее металлы встречаются в рудах (например, ртуть). К этой группе относятся золото, серебро, платина, родий, палладий, рутений, осмий.
4. Редкоземельные – небольшая группа металлов серебристо-белого цвета. Ее представители имеют высокую реакционную способность (особенно при повышенных температурах). Зачастую, в одной породе содержатся сразу несколько элементов этой группы. Всего к редкоземельным металлам относят 17 химических элементов, наиболее известные из которых цирконий, селен, лантан, германий и т.д.
5. Тугоплавкие – материалы с высокой температурой плавления. Помимо металлов к ней относятся легированные металлы и сплавы. Элементам этой группы свойственна высокая химическая активность и прочные межатомные связи. Наиболее известными представителями группы являются хром, марганец, молибден, вольфрам, ванадий, тантал.
6. Отдельно выделяют малые цветные металлы (висмут, ртуть, мышьяк, кадмий, кобальт) и сплавы (бронза и латунь).

Медь

Цветные металлы, список которых представлен выше, в промышленности используются не все. В данном случае речь идет о распространенном тяжелом металле – меди. У нее высокая теплопроводность, электропроводность и пластичность.

Сплавы меди нашли широкое применение в такой отрасли промышленности, как машиностроение, а все благодаря тому, что этот тяжелый металл хорошо сплавляется с другими.

Использование цветных металлов

Цветными называют не только сами металлы, но и их сплавы. Исключение составляет так называемый «чермет»: железо и, соответственно, его сплавы. В странах Европы цветные металлы носят название нежелезистых. Цветные металлы, список которых немаленький, нашли широкое применение в разных отраслях во всем мире, в том числе и в России, где являются основной специализацией. Производятся и добываются на территориях всех регионов страны. Легкие и тяжелые цветные металлы, список которых представлен большим разнообразием наименований, составляют отрасль промышленности под названием «Металлургия». Это понятие включает в себя добычу, обогащение руд, выплавку как металлов, так и их сплавов.

В настоящее время отрасль цветной металлургии получила широкое распространение. Качество цветных металлов очень высокое, они отличаются долговечностью и практичностью, применяются в строительной индустрии: ими отделывают здания и сооружения. Из них производят профильный металл, проволоку, ленты, полосы, фольгу, листы, прутки различной формы.

Производство отдельных видов

Производство меди

Получение подобного цветного металла происходит из медных руд. Его содержание в составе этих соединении составляет от 1 до 6%. При составе меди менее 1% ее извлечение при современном уровне развития технологии не представляется рентабельным.

Получение меди осуществляется двумя способами:

• гидрометаллургический;
• пирометаллургический.

Первый способ является менее распространенным, поскольку при его использовании не удается извлекать из руды иные элементы.

Пирометаллургический метод добычи меди состоит из нескольких последовательных этапов:

• Подготовка руды к плавке посредством обогащения и дальнейшего обжига. Это позволяет получить концентрат меди.
• Последующий обжиг требуется для сокращения количества серы.
• Плавка на штейн. Путем плавки концентратов меди удается получить штейн или сульфиды меди и железа.

А также проводится конвертирование штейна. Этот этап заключается путем продувки воздухом внутри специального медеплавильного конвертера полученного штейна, что позволяет выделить железо в шлак и получить черновую медь.

Читайте также: Газовые баллончики для горелки: как выбрать, обзор лучших баллонов, отзывы покупателей

И в заключение – рафинирование. Черновая медь подвергается действию огневого плавления и электролитического рафинирования, что позволяет в итоге получить продукт, чистота которого составляет 99,97–99,99%.

Производство алюминия

Получение алюминия происходит методом электролиза глинозема. Процесс включает несколько этапов.

Получение чистого глинозема или оксида алюминия. Этот процесс заключается в обработке бокситов (руд, содержащих металл) щелочными растворами. Результатом является выпадение в виде осадка гидроксида алюминия.

Получение криолита – его производство заключается в обработке плавикового шпата для получения плавиковой кислоты и дальнейшего выделения фторалюминиевой кислоты. Посредством соды криолит выделяется в виде осадка.

Электролиз глинозема – результатом этого процесса является получения алюминия-сырца.

Рафинирование – посредством продувки расплавленного сырца хлором добывается чистый алюминий.

Производство магния

Магний добывается посредством реакции электролиза. Сырьем служат расплавленные соли металла (карналлит, магнезит, доломит, бишофит). Основу электролита составляет хлористый магний. Дополнительно применяется хлористый натрий, кальций и калий.

После проведения реакции на аноде оседает черновой металл, имеющий до 5% примесей. Их удаление происходит посредство процесса рафинирования с использованием флюсов. Все неметаллические компоненты преобразуются в шлак, а чистый металл разливается в изложницы.

Производство титана

По своим качествам титан и его сплавы во многом превосходят легированные стали. Процесс производства титана затрудняется его повышенной активностью, особенно при повышении температуры.

Его особенностью является способность вступать в реакцию со множеством металлов, что требует соблюдения определенных условий для получения чистого титана.

Метод, применяемый для получения титана, называется магниетермия. Он состоит из следующих операций.

Выделение титанового концентрата путем обогащения руды, содержащей подобный металл.

Изготовление шлака – на этом этапе происходит отделение оксидов железа от оксидов титана.

Получение четыреххлористого титана – чтобы получить металлический титан, требуется применение хлорида титана, получаемый при хлорировании шлака.

Восстановление посредством магния – процесс восстановления протекает при очень высоких температурах – близких к 1 тыс. градусов. Реактор, где расплавляется магний, подается парообразный титан. При металлизации он оседает на стенках, а расплавленный магний удаляется через летку.

Сепарация массы в вакууме – полученный в результате предыдущего шага титан в виде губчатой массы требуется нагреть с использованием вакуума, что позволит выделить чистый металл.

Особенности сырья

Все цветные металлы обладают рядом особенностей, что должно учитываться при обработке или их использовании.

Ряд элементов имеют повышенную теплопроводность и удельную теплоемкость:

При сварке место соединения быстро охлаждается, что потребует использования мощных источников, особенно тепла при сварочных работах.

Некоторые элементы при резком нагреве изменяют свои механические свойства. Наблюдается их снижение. При этом сам металл становится легко разрушаемым от ударов или иного механического воздействия.

Все цветные металлы легко вступают во взаимодействие с газами, кроме инертных. Эта особенность характерна для тугоплавких цветных металлов.

Источник https://vt-metall.ru/articles/450-vidy-cvetnyx-metallov/

Источник https://jgems.ru/metally/tsvetnye

Источник https://xn--74-6kcu4a2ao6f.xn--p1ai/oborudovanie/tyazhelye-cvetnye-metally.html