ПОЛУЧЕНИЕ ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ ПЕРВОГО ПЕРЕХОДНОГО РЯДА
Рассмотрим кратко способы получения трех других металлов первого переходного ряда. Общие принципы извлечения металлов из руд описаны в разд. 5.3 и 10.5.
Титан
Важнейшим сырьем для получения металлического титана является ильменит. Этот минерал представляет собой смешанный оксид титана и железа (см. табл. 14.9). Ильменитная руда обладает магнитными свойствами, что позволяет разделять два оксида в магнитном сепараторе.
Металлический титан обычно получают из его оксида с помощью процесса Кролля. Оксид титана сначала превращают в хлорид титана (IV), нагревая его с коксом в потоке хлора при температурах от 800 до 1000 °С:
Хлорид титана (IV) представляет собой ковалентную жидкость с температурой кипения 136°С. Ее очищают дробной перегонкой, а затем восстанавливают с помощью расплавленного магния в атмосфере аргона:
Расплавленный хлорид магния сливают. Титан расплавляют с помощью электрической дуги и отливают в виде чушек.
Другой процесс получения титана основан на использовании в качестве восстановителя натрия вместо магния.
Годовое производство титана во всем мире достигает 50-60 гыс. т. Из этого количества приблизительно 50% получают в СССР, 30% в США и 17% в Японии. В Великобритании получают всего 3% титана.
Никель
Главным сырьем, из которого получают никель, является руда пентландит. Она представляет собой смешанный сульфид никеля и железа
. Этот сульфид сначала обжигают в смеси с известняком, песком и коксом. Нежелательные примеси, содержащие железо, удаляют в виде шлака. Затем сульфид никеля (II) превращают в оксид никеля (II) в обжиговой печи:
На третьей стадии процесса оксид никеля восстанавливают до металлического никеля с помощью углерода (кокса):
Полученный никель подвергают электролитическому рафинированию (очистке), используя неочищенный никель в качестве анода и лист очищенного никеля в качестве катода. Электролитом служит раствор, содержащий сульфат никеля (II) либо хлорид никеля (II). Его получают, растворяя оксид или сульфид никеля в соответствующей кислоте.
Медь
Существует более 360 различных руд, в которых содержится медь. Кроме того, она встречается и в самородном виде. Но извлекаю! медь лишь из немногих руд. Одной из
наиболее важных среди них является халькопирит, или медный колчедан,
Эта руда содержит сульфид меди (II) и сульфид железа (II).
Медную руду сначала измельчают, а затем концентрируют методом флотации (см. гл. 10), после чего сульфид железа (II) превращают в оксид железа (II), а сульфид меди(II) - в сульфид меди(I), прокаливая руду в условиях ограниченного доступа воздуха:
Добавлением песка переводят оксид железа (II) в шлак, состоящий из силиката железа
После удаления шлака сульфид меди (I) восстанавливают до металлической меди нагреванием в условиях ограниченного доступа воздуха:
Расплавленная медь стекает в изложницы. В процессе ее остывания происходит высвобождение пузырьков азота, кислорода и диоксида серы, поэтому застывшая медь имеет пористую поверхность. Неочищенная пористая медь подвергается электролитическому рафинированию; при этом ее используют в качестве анода, а катодом служит лист очищенной меди. В качестве электролита используется раствор сульфата меди (II).