Вспоминаем
1. Что такое металлургия? 2. Какие вы знаете цветные металлы? 3. Для каких целей человек использует цветные металлы?
Ключевые слова: цветная металлургия; алюминиевая промышленность; медная промышленность; свинцово-цинковая промышленность; благородные металлы.
1. Понятие о цветной металлургии. Цветная металлургия — отрасль тяжелой промышленности, занимающаяся добычей руд, производством цветных металлов и их сплавов. Металлы редко обнаруживают в чистом виде, гораздо чаще их находят в виде вкраплений в другие горные породы (рис. 126). Отделяют металлы от пород на горно-обогатительных предприятиях. Из обогащенной руды получают металл.
Рис. 126. Схема добычи руд цветных металлов
Цветные металлы подразделяют на группы: тяжелые, легкие, драгоценные (благородные), тугоплавкие и редкие (табл. 4). (Используя таблицу и условные знаки, найдите на карте крупнейшие месторождения алюминия, меди, олова, золота.)
Выделяют металлургию легких и тяжелых цветных металлов, а также производство драгоценных (золото, серебро, платина) и редких металлов.
Низкое содержание тяжелых цветных металлов в руде требует размещать заводы по их производству в районах добычи сырья. Для получения легких цветных металлов необходимо большое количество электроэнергии, следовательно, заводы строят недалеко от крупных гидроэлектростанций.
Таблица 4
Группы цветных металлов
2. Алюминиевая промышленность. Алюминиевая промышленность — отрасль цветной металлургии, занимающаяся добычей алюминиевых руд, производством глинозема, алюминия и его сплавов. Исходным сырьем для получения алюминия являются алюминиевые руды. Преимущественно это бокситы (название «боксит» происходит от названия деревни на юге Франции).
Крупные запасы алюминиевых руд (бокситов), имеются в Западной Африке (Гвинея), Северной Австралии, Южной Америке (Бразилия), в Евразии (Россия, Франция, Китай, Индия), Северной Америке (Ямайка).
Процесс получения алюминия состоит из двух стадий. Первая стадия — непосредственная переработка алюминиевых руд с получением глинозема (полуфабриката), вторая — получение из глинозема алюминия (рис. 127).
Предприятия по производству глинозема строят недалеко от районов добычи алюминиевого сырья. А предприятия по производству алюминия (выплавка которого требует большого количества электроэнергии) размещаются вблизи от источников дешевой электроэнергии (например, ГЭС). Так, Норвегия, Канада не имеют алюминиевого сырья, но дешевая гидроэнергия способствовала развитию здесь алюминиевой промышленности.
Рис. 127. Схема производства алюминия
Рис. 128. Добыча медной руды в шахте
Производство алюминия — одна из молодых отраслей металлургической промышленности. Впервые металлический алюминий был получен в XIX в. Алюминий — самый распространенный легкий металл на Земле. Он примерно в 3 раза легче железа.
Из алюминия можно вытянуть проволоку тоньше волоса и изготовить листы толщиной в чертежную бумагу. Сплавы алюминия с цинком и никелем прочные и легкие. Они широко используются в авиационной и автомобильной промышленности и ракетостроении. Измельченный в порошок алюминий применяется в качестве краски.
Основными странами по производству алюминия являются США, Россия и Канада.
3. Медная промышленность. Медная промышленность — отрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по добыче и обогащению медных руд и производству меди. Сырьем для получения меди являются медные руды (рис. 128).
Медные руды, так же как и руды других тяжелых цветных металлов, отличаются от железных низким содержанием металла в руде. Например, содержание меди в рудах, добываемых в Японии, составляет 1,5 %, а в африканских месторождениях медного пояса — 6,4 %. Выгодной для переработки считается руда с содержанием 1 % меди. Для того чтобы получить одну тонну меди, требуется переработать около 300 т руды. (Вспомните, сколько процентов металла содержится в самой бедной железной руде.)
Основные месторождения медных руд расположены в Евразии (Россия, Казахстан), Северной и Южной Америке (Кордильеры, Анды), Африке (медный пояс — Демократическая Республика Конго, Замбия).
Рис. 129. В цеху медеплавильного завода
Медь может встречаться в виде самородной, но чаще залегает с другими металлами. Поэтому месторождения бывают медноникелевые, медно-колчедановые, медистые песчаники.
Самое ценное свойство меди — высокая электропроводность. Благодаря этому качеству она широко применяется в электротехнике, машиностроении, судостроении, при изготовлении точных приборов. Медь используется при чеканке монет. Этот металл образует ряд сплавов с оловом, никелем, цинком (бронза, мельхиор, латунь). Эти сплавы обладают разнообразными и более ценными свойствами, чем чистая медь.
Размещение предприятий медной промышленности в основном совпадает с размещением месторождений медных руд. Крупнейшими производителями меди являются Чили, США, Япония (рис. 129).
4. Свинцово-цинковая промышленность. Свинцово-цинковая промышленность — отрасль цветной металлургии, которая занимается добычей и переработкой руд цветных металлов, содержащих свинец и цинк. Образования свинца и цинка в природе встречаются совместно в свинцово-цинковых рудах. Свинцово-цинковые руды сосредоточены в Северной Америке (США), Австралии, Евразии (Россия). Часто свинец и цинк встречаются в рудах совместно с другими металлами (золотом, серебром, медью), образуя полиметаллические руды.
Свинец и цинк широко применяются в промышленности, строительстве, на транспорте. В выплавке цинка лидируют Китай, Канада, Австралия; свинца — США, Китай, Япония, Россия.
5. Драгоценные (благородные) металлы. Золото, серебро и платину называют благородными металлами. В природе золото встречается в чистом (самородном) виде и в россыпях. Крупные месторождения золота находятся в Северной Америке, Австралии, Азии; платины — на юге Африки и севере Северной Америки.
Рис. 130. Слитки золота
Золото применяется для чеканки монет, изготовления ювелирных изделий, а также для производства сложных приборов, некоторых медицинских инструментов. Значительная его часть хранится в банках в виде монет и слитков (рис. 130). Странами — лидерами по производству золота являются Китай, Австралия и ЮАР, а потребителями — государства Западной Европы, США и Япония.
Серебро после золота — самый легкий в обработке металл. Его добывают еще с древних времен. По количеству серебра, к примеру, в Европе судили о богатстве королей. Руды, содержащие серебро, довольно часто встречаются в недрах Земли. Вместе с серебром залегают медь, свинец, мышьяк. Иногда находят и самородки серебра. Например, в Норвегии был найден самородок весом около 750 кг.
Платина, так же как и золото, встречается в виде мелких зерен, чешуек, пластин и реже — в форме самородков (весом до 9 кг).
1. На какие группы подразделяются цветные металлы? 2. В чем основное отличие руд цветных и черных металлов? 3. Назовите основные отрасли цветной металлургии. 4*. Какое влияние на окружающую среду оказывают предприятия цветной металлургии?
Это интересно
В Европе производство алюминия было очень дорогостоящим. По приказу Наполеона III были изготовлены алюминиевые столовые приборы, которые подавались на торжественных обедах только императору и самым почетным гостям. Другие гости при этом пользовались приборами из традиционных драгоценных металлов — золота и серебра.
Инструменты, изготовленные из меди и ее сплавов, не создают искр, а потому применяются там, где существуют особые требования безопасности (огнеопасные, взрывоопасные производства). Ученые установили, что в организме взрослого человека содержится до 80 г меди. Ввиду того, что медь не накапливается в организме, человеку необходимо употреблять продукты с ее содержанием (около 2 г в сутки).
Самородное золото встречается в виде зерен, чешуек и сплошных масс размером от пылевидных крупинок до самородков в десятки килограммов. Самый крупный самородок под названием «Плита Холтермана» был найден в Австралии и весил 93,5 кг.
Золото настолько редко встречается в природе, что во всем мире за один час отливают больше стали, чем было отлито золота за всю историю человечества.
Конкурс знатоков
1. Из каких цветных металлов выплавляют олимпийские медали?
2. Какие цветные металлы были известны человечеству еще в 5-м тысячелетии до н. э.?
3. Название какой страны происходит от названия одного из благородных цветных металлов?