Tách kim loại. Sử dụng hợp kim SVIP

I. PHƯƠNG PHÁP TÁCH KIM LOẠI

- Trong tự nhiên, kim loại chủ yếu tồn tại ở trong quặng dưới dạng hợp chất như oxide, muối. 

- Quy trình tách kim loại từ quặng:

1. Phương pháp điện phân nóng chảy

Các kim loại hoạt động hóa học mạnh (Na, Mg, Al,...) được tách bằng phương pháp điện phân nóng chảy.

Ví dụ: Tách aluminium oxide (Al₂O₃) từ quặng bauxite.

2. Phương pháp nhiệt luyện

các kim loại hoạt động hóa học trung bình hoặc yếu (Zn, Fe, Cu,...) được tách bằng phương pháp nhiệt luyện

Ví dụ: Tách sắt ra khỏi iron(III) oxide.

\(Fe_2O_3+3CO\overset{t^{o}}{\rarr}2Fe+3CO_2\)

Ví dụ: Tách kẽm ra khỏi quặng sphalerite.

- Đốt quặng sphalerite trong không khí:

\(2ZnS+3O_2\overset{t^{o}}{\rarr}2ZnO+2SO_2\)

- Tách kẽm ra khỏi zinc oxide:

\(ZnO+C\overset{t^{o}}{\rarr}Zn+CO\)

II. HỢP KIM

1. Khái niệm hợp kim

Hợp kim là vật liệu kim loại chứa ít nhất một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác.

2. Sử dụng hợp kim

Hợp kim thường sở hữu các đặc tính vượt trội hơn so với kim loại nguyên chất về độ bền, cứng, khả năng chống ăn mòn, gỉ sét,...

Ví dụ: Hợp kim đồng thau (Cu-Zn) thì cứng hơn, chịu ăn mòn tốt hơn đồng và kẽm.

Kèn trumpet được chế tạo từ đồng thau

 3. Một số hợp kim phổ biến

Gang, thép, inox và duralumin là những hợp kim được sử dụng phổ biến hiện nay.

- Gang và thép (hợp kim Fe và C) có ưu điểm về độ cứng, độ đàn hồi, khả năng chịu lực so với kim loại sắt. 

Dụng cụ nấu ăn chế tạo từ gang

Công trình được xây dựng từ thép

- Inox (hợp kim Fe, C, Cr và Ni) có ưu điểm là cứng và khó bị gỉ.

 Dụng cụ nhà bếp từ inox

 - Duralumin (hợp kim Al, Cu, Mn, Mg,...) có ưu điểm là nhẹ nhưng bền và cứng hơn so với nhôm.

Khung máy bay làm từ hợp kim duralumin

4. Sản xuất gang và thép

➤ Sản xuất gang

Gang được sản xuất bằng cách luyện quặng sắt trong lò cao ở nhiệt độ cao với carbon monoxide.

Nguyên liệu: Quặng sắt, than cốc, chất tạo xỉ.

Các giai đoạn sản xuất gang:

- Tạo khí CO:

\(C+O_2\rarr CO_2\)

\(C+CO_2\overset{t^{o}}{\rarr}2CO\)

- Khí CO phản ứng với oxide sắt:

\(3CO+Fe_2O_3\overset{t^{o}}{\rarr}2Fe+3CO_2\)

- Đá vôi phân hủy thành CaO và kết hợp với SiO₂ tạo thành xỉ:

\(CaO+SiO_2\overset{t^{o}}{\rarr}CaSiO_3\)

Sơ đồ lò luyện gang

➤ Sản xuất thép

Thép được tạo ra bằng cách tinh luyện gang, giảm bớt hàm lượng carbon để thu được hợp kim bền và dẻo hơn.

Nguyên liệu: Gang, khí oxygen.

Quá trình sản xuất: Thổi khí oxygen vào lò đựng gang nóng chảy để tạo thành các oxide dạng khí (CO₂, SO₂) và các oxide dạng rắn (SiO₂, MnO₂,...).

Sơ đồ lò thổi