धातु प्राप्त करने के तरीके। मिश्र धातु के प्रकार। क्षार धातुओं का उत्पादन

अपने दैनिक जीवन में आधुनिक मनुष्यविभिन्न धातुओं से घिरा हुआ। हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली अधिकांश वस्तुओं में ये रसायन होते हैं। यह सब इसलिए हुआ क्योंकि लोगों ने धातु प्राप्त करने के लिए तरह-तरह के तरीके खोजे।

धातु क्या हैं

ये लोगों के लिए बहुमूल्य पदार्थ हैंअकार्बनिक रसायन शास्त्र। धातु प्राप्त करना एक व्यक्ति को अधिक से अधिक उत्तम तकनीक बनाने की अनुमति देता है जो हमारे जीवन को बेहतर बनाता है। वे क्या हैं? धातु प्राप्त करने के सामान्य तरीकों पर विचार करने से पहले, यह समझना आवश्यक है कि वे क्या हैं। धातु रासायनिक तत्वों का एक समूह है जो साधारण पदार्थों के रूप में विशिष्ट गुणों के साथ होता है:

• तापीय और विद्युत चालकता;

• उच्च प्लास्टिसिटी;

• चमक।

एक व्यक्ति उन्हें अन्य पदार्थों से आसानी से अलग कर सकता है।सभी धातुओं की एक विशिष्ट विशेषता एक विशेष चमक की उपस्थिति है। यह एक ऐसी सतह पर आपतित प्रकाश किरणों को परावर्तित करके प्राप्त किया जाता है जो उन्हें संचारित नहीं करती है। चमक सभी धातुओं का एक सामान्य गुण है, लेकिन यह चांदी में सबसे अधिक स्पष्ट है।

आज तक, वैज्ञानिकों ने 96 ऐसे खोजे हैंरासायनिक तत्व, हालांकि उनमें से सभी आधिकारिक विज्ञान द्वारा मान्यता प्राप्त नहीं हैं। उन्हें उनके विशिष्ट गुणों के आधार पर समूहों में विभाजित किया गया है। तो निम्नलिखित धातु प्रतिष्ठित हैं:

• क्षारीय - 6;

• क्षारीय पृथ्वी - 6;

• संक्रमणकालीन - 38;

• फेफड़े - 11;

• अर्धधातु - 7;

• लैंथेनाइड्स - 14;

• एक्टिनाइड्स - 14।

धातुओं की प्राप्ति

मिश्र धातु बनाने के लिए, यह आवश्यक हैसबसे पहले प्राकृतिक अयस्क से धातु प्राप्त करें। मूल तत्व वे पदार्थ हैं जो प्रकृति में मुक्त अवस्था में पाए जाते हैं। इनमें प्लैटिनम, सोना, टिन, पारा शामिल हैं। वे यंत्रवत् या रासायनिक अभिकर्मकों की सहायता से अशुद्धियों से अलग हो जाते हैं।

अन्य धातुओं को संसाधित करके उनका खनन किया जाता हैसम्बन्ध। वे विभिन्न जीवाश्मों में पाए जाते हैं। अयस्क खनिज और चट्टानें हैं, जिनमें ऑक्साइड, कार्बोनेट या सल्फाइड के रूप में धातु के यौगिक शामिल हैं। उन्हें प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रसंस्करण का उपयोग किया जाता है।

धातु प्राप्त करने के तरीके:

• कोयले के साथ ऑक्साइड की रिकवरी;

• टिन पत्थर से टिन प्राप्त करना;

• लौह अयस्क से पिग आयरन को गलाना;

• विशेष भट्टियों में सल्फर यौगिकों की फायरिंग।

अयस्क चट्टानों से धातुओं की निकासी की सुविधा के लिएइनमें फ्लक्स नामक विभिन्न पदार्थ मिलाए जाते हैं। वे मिट्टी, चूना पत्थर, रेत जैसी अवांछित अशुद्धियों को दूर करने में मदद करते हैं। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, स्लैग नामक कम पिघलने वाले यौगिक प्राप्त होते हैं।

अशुद्धियों की एक महत्वपूर्ण मात्रा की उपस्थिति मेंअनावश्यक घटकों के एक बड़े हिस्से को हटाकर धातु को गलाने से पहले अयस्क को समृद्ध किया जाता है। इस उपचार के सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले तरीकों में प्लवनशीलता, चुंबकीय और गुरुत्वाकर्षण विधियां हैं।

क्षारीय धातु

क्षार धातुओं का बड़े पैमाने पर उत्पादन - से अधिककठिन प्रक्रिया। यह इस तथ्य के कारण है कि वे प्रकृति में केवल रासायनिक यौगिकों के रूप में पाए जाते हैं। चूंकि वे एजेंटों को कम कर रहे हैं, इसलिए उनका उत्पादन उच्च ऊर्जा लागत के साथ होता है। क्षार धातुओं को निकालने के कई तरीके हैं:

• लिथियम को इसके ऑक्साइड से वैक्यूम में या इसके क्लोराइड मेल्ट के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जो स्पोड्यूमिन के प्रसंस्करण के दौरान बनता है।

• सोडियम को कसकर बंद क्रूसिबल में कोयले के साथ सोडा को कैल्सिन करके या कैल्शियम के साथ पिघले हुए क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा निकाला जाता है। पहली विधि सबसे श्रमसाध्य है।

• पोटैशियम इसके पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता हैया इसके क्लोराइड के माध्यम से सोडियम वाष्प पारित करके। यह 440 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघला हुआ पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड और तरल सोडियम के संपर्क से भी बनता है।

• सीज़ियम और रूबिडियम का उपयोग करके खनन किया जाता है700-800 डिग्री सेल्सियस पर कैल्शियम के साथ उनके क्लोराइड की कमी या 650 डिग्री सेल्सियस पर जिरकोनियम के साथ। इस तरह से क्षार धातु प्राप्त करना अत्यंत ऊर्जा गहन और महंगा है।

धातुओं और मिश्र धातुओं के बीच अंतर

धातुओं और उनके बीच मौलिक रूप से स्पष्ट सीमामिश्र धातु व्यावहारिक रूप से मौजूद नहीं है, क्योंकि शुद्धतम, सरलतम पदार्थों में भी अशुद्धियों का कुछ अनुपात होता है। तो उनमें क्या अंतर है? उद्योग और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के अन्य क्षेत्रों में उपयोग की जाने वाली लगभग सभी धातुओं का उपयोग मिश्र धातुओं के रूप में किया जाता है, मुख्य रासायनिक तत्व में अन्य घटकों को जोड़कर उद्देश्यपूर्ण रूप से प्राप्त किया जाता है।

मिश्र

तकनीक को विभिन्न प्रकार की धातु की आवश्यकता होती हैसामग्री। साथ ही, शुद्ध रासायनिक तत्वों का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि उनके पास लोगों के लिए आवश्यक गुण नहीं होते हैं। अपनी आवश्यकताओं के लिए, हमने मिश्रधातुएँ प्राप्त करने के विभिन्न तरीकों का आविष्कार किया है। यह शब्द मैक्रोस्कोपिक सजातीय सामग्री को संदर्भित करता है जिसमें 2 या अधिक रासायनिक तत्व होते हैं। इस मामले में, धातु के घटक मिश्र धातु में प्रबल होते हैं। इस पदार्थ की अपनी संरचना होती है। मिश्र धातुओं में, निम्नलिखित घटक प्रतिष्ठित हैं:

• एक या एक से अधिक धातुओं का आधार;

• संशोधित और मिश्र धातु तत्वों के छोटे जोड़;

• बिना हटाई गई अशुद्धियाँ (तकनीकी, प्राकृतिक, आकस्मिक)।

यह धातु मिश्र धातु है जो मुख्य संरचनात्मक सामग्री है। प्रौद्योगिकी में उनमें से 5000 से अधिक हैं।

मिश्र धातुओं के प्रकार

इतनी विविधताओं के बावजूद,लोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण वे हैं जो लोहे और एल्यूमीनियम पर आधारित हैं। वे रोजमर्रा की जिंदगी में सबसे आम हैं। मिश्र धातुओं के प्रकार भिन्न होते हैं। इसके अलावा, वे कई मानदंडों के अनुसार विभाजित हैं। इसलिए मिश्र धातुओं के निर्माण की विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है। इस मानदंड के अनुसार, उन्हें इसमें विभाजित किया गया है:

• कास्ट, जो मिश्रित घटकों के मेल्ट के क्रिस्टलीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

• पाउडर, दबाने से बनायापाउडर का मिश्रण और बाद में उच्च तापमान पर सिंटरिंग। इसके अलावा, अक्सर ऐसे मिश्र धातुओं के घटक न केवल सरल रासायनिक तत्व होते हैं, बल्कि उनके विभिन्न यौगिक भी होते हैं, जैसे कि कठोर मिश्र धातुओं में टाइटेनियम या टंगस्टन कार्बाइड। निश्चित मात्रा में इनका योग धातु सामग्री के गुणों को बदल देता है।

तैयार उत्पाद या रिक्त के रूप में मिश्र धातु प्राप्त करने के तरीकों को इसमें विभाजित किया गया है:

• फाउंड्री (सिलुमिन, कच्चा लोहा);

• विकृत करने योग्य (स्टील्स);

• पाउडर (टाइटेनियम, टंगस्टन)।

मिश्र धातु प्रकार

धातुओं को प्राप्त करने के तरीके अलग-अलग हैं, जबकि उनके द्वारा बनाई गई सामग्रियों में अलग-अलग गुण हैं। एकत्रीकरण की ठोस अवस्था में, मिश्रधातुएँ हैं:

• सजातीय (सजातीय), एक ही प्रकार के क्रिस्टल से मिलकर। उन्हें अक्सर एकल चरण के रूप में जाना जाता है।

• विषम (विषम), के रूप में संदर्भितबहुचरण। जब वे प्राप्त होते हैं, मिश्र धातु के आधार के रूप में एक ठोस समाधान (मैट्रिक्स चरण) लिया जाता है। इस प्रकार के विषम पदार्थों की संरचना इसके रासायनिक तत्वों की संरचना पर निर्भर करती है। इस तरह के मिश्र धातुओं में निम्नलिखित घटक हो सकते हैं: अंतरालीय और प्रतिस्थापन के ठोस समाधान, रासायनिक यौगिक (कार्बाइड्स, इंटरमेटालाइड्स, नाइट्राइड्स), सरल पदार्थों के क्रिस्टलीय।

मिश्र धातु गुण

प्राप्त करने के तरीके चाहे जो भी होंधातुओं और मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है, उनके गुण चरणों की क्रिस्टल संरचना और इन सामग्रियों की सूक्ष्म संरचना द्वारा पूरी तरह से निर्धारित होते हैं। उनमें से प्रत्येक अलग हैं। मिश्र धातुओं के मैक्रोस्कोपिक गुण उनके सूक्ष्म संरचना पर निर्भर करते हैं। किसी भी मामले में, वे अपने चरणों की विशेषताओं से भिन्न होते हैं, जो केवल सामग्री की क्रिस्टल संरचना पर निर्भर करते हैं। धातु मैट्रिक्स में चरणों के एक समान वितरण के परिणामस्वरूप विषम (मल्टीफ़ेज़) मिश्र धातुओं की मैक्रोस्कोपिक समरूपता प्राप्त की जाती है।

मिश्र धातुओं की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति वेल्डेबिलिटी है। अन्यथा, वे धातुओं के समान हैं। तो, मिश्र धातुओं में तापीय और विद्युत चालकता, लचीलापन और परावर्तकता (चमक) होती है।

मिश्र धातुओं की किस्में

मिश्र धातुओं के उत्पादन के विभिन्न तरीकों ने इसे संभव बना दिया हैमनुष्य ने विभिन्न गुणों और विशेषताओं के साथ बड़ी संख्या में धातु सामग्री का आविष्कार किया। उनके उद्देश्य के अनुसार, उन्हें निम्नलिखित समूहों में विभाजित किया गया है:

• संरचनात्मक (इस्पात, duralumin, कच्चा लोहा)।इस समूह में विशेष गुणों वाले मिश्र धातु भी शामिल हैं। इसलिए वे आंतरिक सुरक्षा या घर्षण-रोधी गुणों द्वारा प्रतिष्ठित हैं। इनमें पीतल और कांस्य शामिल हैं।

• बीयरिंग डालने के लिए (बैबिट)।

• इलेक्ट्रिक हीटिंग और मापने के उपकरण (निक्रोम, मैंगानिन) के लिए।

• काटने के उपकरण (जीत) के उत्पादन के लिए।

उत्पादन में, लोग अन्य प्रकार का उपयोग करते हैंधातु सामग्री जैसे कम पिघलने, गर्मी प्रतिरोधी, संक्षारण प्रतिरोधी और अनाकार मिश्र धातु। मैग्नेट और थर्मोइलेक्ट्रिक्स (बिस्मथ, लेड, एंटीमनी और अन्य के टेल्यूराइड्स और सेलेनाइड्स) का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लोहे की मिश्रधातुएँ

लगभग सारा लोहा पृथ्वी पर गल गयासादे और मिश्र धातु स्टील्स के उत्पादन के लिए निर्देशित है। इसका उपयोग लोहे के उत्पादन में भी किया जाता है। लौह मिश्रधातुओं ने अपनी लोकप्रियता इस तथ्य के कारण प्राप्त की है कि उनमें ऐसे गुण हैं जो मनुष्यों के लिए लाभदायक हैं। वे विभिन्न घटकों को एक साधारण रासायनिक तत्व में जोड़कर प्राप्त किए गए थे। इसलिए, इस तथ्य के बावजूद कि एक पदार्थ के आधार पर विभिन्न लौह मिश्र धातुएं बनाई जाती हैं, स्टील्स और कास्ट आयरन के अलग-अलग गुण होते हैं। नतीजतन, उन्हें कई तरह के एप्लिकेशन मिलते हैं। अधिकांश स्टील्स कच्चा लोहा की तुलना में कठिन होते हैं। इन धातुओं को प्राप्त करने के विभिन्न तरीके इन लौह मिश्र धातुओं के विभिन्न ग्रेड (ब्रांड) प्राप्त करना संभव बनाते हैं।

मिश्र धातु गुणों में सुधार

कुछ धातुओं और अन्य को मिलाकररासायनिक तत्व, बेहतर विशेषताओं वाली सामग्री प्राप्त करना संभव है। उदाहरण के लिए, शुद्ध एल्यूमीनियम की उपज शक्ति 35 एमपीए है। तांबे (1.6%), जस्ता (5.6%), मैग्नीशियम (2.5%) के साथ इस धातु के मिश्र धातु प्राप्त होने पर, यह आंकड़ा 500 एमपीए से अधिक हो जाता है।

विभिन्न अनुपातों में संयोजन के कारणविभिन्न रसायन बेहतर चुंबकीय, तापीय या विद्युत गुणों वाली धातु सामग्री का उत्पादन कर सकते हैं। इस प्रक्रिया में मुख्य भूमिका मिश्र धातु की संरचना द्वारा निभाई जाती है, जो इसके क्रिस्टल का वितरण और परमाणुओं के बीच बंधन का प्रकार है।

स्टील्स और कच्चा लोहा

ये मिश्र धातुएं लोहे और कार्बन (2%) के संयोजन से प्राप्त होती हैं। मिश्र धातु सामग्री के उत्पादन में, उनमें निकल, क्रोमियम और वैनेडियम मिलाया जाता है। सभी साधारण स्टील्स को प्रकारों में विभाजित किया गया है:

• निम्न-कार्बन (0.25% कार्बन) का उपयोग विभिन्न संरचनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है;

• उच्च-कार्बन (0.55% से अधिक) काटने के उपकरण के उत्पादन के लिए अभिप्रेत है।

मैकेनिकल इंजीनियरिंग और अन्य उत्पादों में मिश्रित स्टील्स के विभिन्न ग्रेड का उपयोग किया जाता है।

लौह-कार्बन मिश्र धातु, प्रतिशतजो 2-4% है, कच्चा लोहा कहलाता है। इस सामग्री में सिलिकॉन भी होता है। अच्छे यांत्रिक गुणों वाले विभिन्न उत्पादों को कच्चा लोहा से ढाला जाता है।

अलौह धातु

लोहे के अलावा, विभिन्न के निर्माण के लिएधातु सामग्री और अन्य रासायनिक तत्वों का उपयोग किया जाता है। उनके संयोजन के परिणामस्वरूप, अलौह मिश्र धातु प्राप्त होती है। लोगों के जीवन में, सामग्री पर आधारित:

• ताँबा, जिसे पीतल कहते हैं।इनमें 5-45% जिंक होता है। यदि इसकी सामग्री 5-20% है, तो पीतल को लाल कहा जाता है, और यदि 20-36% - पीला। सिलिकॉन, टिन, बेरिलियम, एल्यूमीनियम के साथ तांबे की मिश्र धातुएँ हैं। उन्हें कांस्य कहा जाता है। इस प्रकार की मिश्रधातुएँ कई प्रकार की होती हैं।

• सीसा, जो एक सामान्य सोल्डर है(तृतीयक)। इस मिश्रधातु में टिन के 2 भाग इस रसायन के 1 भाग पर गिरते हैं। बीयरिंग के उत्पादन में बैबिट का उपयोग किया जाता है, जो सीसा, टिन, आर्सेनिक और सुरमा का मिश्र धातु है।

• एल्यूमीनियम, टाइटेनियम, मैग्नीशियम और बेरिलियम, जो उच्च शक्ति और उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के साथ हल्के अलौह मिश्र धातु हैं।

प्राप्त करने के तरीके

धातुओं और मिश्र धातुओं को प्राप्त करने की मुख्य विधियाँ:

• फाउंड्री, जिसमें जमना होता हैविभिन्न पिघले हुए घटकों का सजातीय मिश्रण। मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए, धातु प्राप्त करने के पाइरोमेटालर्जिकल और इलेक्ट्रोमेटालर्जिकल तरीकों का उपयोग किया जाता है। पहले संस्करण में, ईंधन दहन की प्रक्रिया में प्राप्त तापीय ऊर्जा का उपयोग कच्चे माल को गर्म करने के लिए किया जाता है। पायरोमेटालर्जिकल विधि खुली चूल्हा भट्टियों में स्टील का उत्पादन करती है और ब्लास्ट फर्नेस में कच्चा लोहा बनाती है। इलेक्ट्रोमेटालर्जिकल विधि के साथ, कच्चे माल को इंडक्शन या इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में गर्म किया जाता है। साथ ही, कच्चा माल बहुत जल्दी बिखर जाता है।

• पाउडर, जिसमें मिश्र धातु बनाने के लिए इसके घटकों के पाउडर का उपयोग किया जाता है। दबाने के लिए धन्यवाद, उन्हें एक निश्चित आकार दिया जाता है, और फिर विशेष भट्टियों में पाप किया जाता है।