Металургия
Металургията е отрасълът, който получава метали от руди. Металите в рудите обикновено са под формата на оксиди, сулфиди или карбонати и трябва да се редуцират. Желязото се получава в доменна пещ, където въглеродният оксид редуцира железните оксиди до чугун, а чугунът се преработва в стомана чрез намаляване на съдържанието на въглерод. Активните метали като алуминия се получават чрез електролиза на стопилки.
Какво да запомним
- Пирометалургия: редукция при висока температура (C, CO, H2, Al).
- В доменната пещ: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
- Чугунът съдържа над 2% въглерод, а стоманата под 2%.
- Алуминият се получава чрез електролиза на Al2O3, разтворен в стопен криолит.
Пример
В конвертор през стопения чугун се продухва кислород, въглеродът изгаря до CO и CO2 и се получава стомана.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Как се нарича получаването на метали от руди?
- Електролиза
- Флотация
- Металургия
- Корозия
Отговор: Металургия
Металургията обхваща процесите за добив на метали от руди и за получаване на сплави.
Кой газ е основният редуктор на железните оксиди в доменната пещ?
- CO2
- CO
- O2
- N2
Отговор: Въглероден оксид CO
Коксът изгаря до CO, който редуцира оксидите, напр. Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
В каква пещ се получава чугунът?
- Стъкларска пещ
- Доменна пещ
- Варова пещ
- Тунелна пещ
Отговор: Доменна пещ
В доменната пещ железните руди се редуцират с кокс и CO.
Как чугунът се превръща в стомана?
- Чрез добавяне на още въглерод
- Чрез разтваряне в киселина
- Чрез охлаждане с вода
- Чрез намаляване на съдържанието на въглерод
Отговор: Чрез намаляване на съдържанието на въглерод
Излишният въглерод и примесите се окисляват с кислород и се отстраняват.
Как се получава алуминият в промишлеността?
- Чрез редукция с CO в доменна пещ
- Чрез електролиза на Al2O3, разтворен в стопен криолит
- Чрез изпичане на варовик
- Чрез разтваряне на боксит във вода
Отговор: Чрез електролиза на Al2O3, разтворен в стопен криолит
Алуминият е много активен метал и не може да се редуцира с въглерод; получава се с електролиза на стопилка.
Какво е руда?
- Природна суровина, от която изгодно се добива метал
- Чист метал
- Сплав на два метала
- Отпадък от доменната пещ
Отговор: Суровина за добив на метал
Рудите са минерални суровини, от които е икономически изгодно да се получава метал.
Под каква форма са металите в рудите най-често?
- Като чисти метали
- Като оксиди, сулфиди и карбонати
- Като сплави
- Като хидриди
Отговор: Оксиди, сулфиди, карбонати
Повечето метали са в рудите в съединения, главно оксиди, сулфиди и карбонати.
Колко въглерод съдържа чугунът?
- Под 0,1%
- Точно 50%
- Над 2%
- Изобщо няма
Отговор: Над 2%
Чугунът е сплав на желязото с над 2% въглерод, затова е твърд, но крехък.
Какво е хематитът?
- Fe2O3
- Fe3O4
- FeS2
- FeCO3
Отговор: Fe2O3
Хематитът (червена желязна руда) е Fe2O3; Fe3O4 е магнетит, а FeS2 е пирит.
Каква е ролята на варовика (флюса) в доменната пещ?
- Той е редуктор
- Той е гориво
- Свързва примесите в шлака
- Той е катализатор
Отговор: Свързва примесите в шлака
Варовикът се разлага до CaO, който свързва SiO2 и другите примеси в лесно топима шлака.
Как се нарича получаването на метали чрез редукция на оксидите им с алуминий?
- Хидрометалургия
- Алуминотермия
- Електролиза
- Флотация
Отговор: Алуминотермия
При алуминотермията активният алуминий редуцира оксиди като Cr2O3 и Fe2O3.
Какво се прави със сулфидните руди преди редукцията на метала?
- Разтварят се във вода
- Охлаждат се
- Отделят се с магнит
- Изпичат се до оксид
Отговор: Изпичат се до оксид
Сулфидите се изпичат на въздух, например 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2, а оксидът се редуцира.
Колко литра CO (н.у.) са нужни за пълна редукция на 16 g Fe2O3? (Fe2O3 = 160)
- 2,24 L
- 3,36 L
- 6,72 L
- 22,4 L
Отговор: 6,72 L
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2; 0,1 mol Fe2O3 изисква 0,3 mol CO, V = 0,3 · 22,4 = 6,72 L.
Кое уравнение описва алуминотермичното получаване на хром?
- Cr2O3 + 3C → 2Cr + 3CO
- Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
- 2Cr + 3O2 → 2CrO3
- CrCl3 + Al → Cr + AlCl3 + Cl2
Отговор: Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
Алуминият редуцира хромовия оксид и сам се окислява до Al2O3, като се отделя много топлина.
Руда съдържа 80% Fe2O3. Колко тона желязо най-много могат да се получат от 100 t руда? (Fe = 56, O = 16)
- 70 t
- 56 t
- 80 t
- 40 t
Отговор: 56 t
m(Fe2O3) = 80 t; w(Fe) = 112 : 160 = 70%; m(Fe) = 80 · 0,7 = 56 t.