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

- Phương pháp điện phân nóng chảy thường để tách kim loại hoạt động hóa học mạnh như Na, Mg, Al,...

Ví dụ 1: Tách aluminium oxide (Al₂O₃) từ quặng bauxite.

2. Phương pháp nhiệt luyện

- Phương pháp nhiệt luyện dùng để tách các kim loại hoạt động hóa học trung bình hoặc yếu như Zn, Fe, Cu,...

Ví dụ 2: Tách sắt ra khỏi iron(III) oxide.

Fe₂O₃ + 3CO \(\underrightarrow{t^o}\) 2Fe + 3CO₂

Ví dụ 3: Tách kẽm ra khỏi quặng sphalerite.

- Đốt quặng sphalerite trong không khí:

2ZnS + 3O₂ \(\underrightarrow{t^o}\) 2ZnO + 2SO₂

- Tách kẽm ra khỏi zinc oxide:

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

II. Hợp kim

1. Khái niệm hợp kim

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

2. Sử dụng hợp kim

Một số hợp kim có tính chất ưu việt hơn kim loại về độ cứng, độ bền cơ học, khả năng chống ăn mòn, gỉ sét,...

Ví dụ 4: Đồng thau (Cu - Zn) thì cứng hơn, chịu ăn mòn tốt hơn đồng và kẽm.

 3. Một số hợp kim phổ biến

- 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. 

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

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

4. Sản xuất gang và thép

Sản xuất gang

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

Các giai đoạn sản xuất gang:

- Phản ứng tạo thành CO:

C + O₂ \(\underrightarrow{t^o}\) CO₂

C + CO₂ \(\underrightarrow{t^o}\) 2CO

- Khí CO phản ứng với oxide sắt:

3CO + Fe₂O₃ \(\underrightarrow{t^o}\) 2Fe + 3CO₂

- Sắt nóng chảy hòa tan một lượng nhỏ carbon tạo thành gang.

- Đá vôi phân hủy thành CaO, CaO kết hợp với SiO₂ tạo thành xỉ nổi lên bề mặt gang.

CaO + SiO₂ \(\underrightarrow{t^o}\) CaSiO₃

Sản xuất thép

Nguyên liệu: gang, khí oxygen.

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

1. Phương pháp điện phân nóng chảy được dùng để tách kim loại hoạt động hóa học mạnh. Phương pháp nhiệt luyện thường được dùng để tách kim loại hoạt động hóa học trung bình và yếu ra khỏi hợp chất.

2. Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa kim loại cơ bản và một kim loại hoặc phi kim khác. Hợp kim có nhiều tính chất ưu việt hơn so với kim loại tạo thành. Thép, inox, duralumin,... là những hợp kim được sử dụng phổ biến. 

3. Các giai đoạn chính sản xuất gang:

- Tạo CO.

- Cho CO phản ứng với oxide của sắt.

- Tạo xỉ, tách xỉ thu được gang.

4. Quá trình sản xuất thép: là làm giảm hàm lượng tạp chất (C, Si, Mn,... ) trong gang.