Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Висмут. Технологии получения и применение

Висмут – уникальный металл, имеющий серебристо-белый цвет с легким розовым оттенком. Первое упоминание о нем датируется XV столетием. Однако ученые того времени считали его одной из разновидностей кристаллической решетки свинца, потому и не выделяли как отдельный элемент. Только в 1793 году висмут был внесен в периодическую таблицу, в то же время были описаны и доказаны лабораторным путем его химические и физические свойства.

Сегодня висмут занимает 83 позицию в таблице элементов. Он является самым тяжелым из всех нерадиоактивных металлов, масса его атома составляет  208,9804, но, несмотря на это, является хрупким и легкоплавким материалом.

Как самостоятельный минерал Bi встречается редко. В основном данный элемент получают при переработке полиметаллических руд. Так, висмут самородный содержит наибольшую концентрацию элемента -  до 99%, медно-висмутовая руда (Cu3BiS3) – 57%, те традимит ( Bi2Te2S) – 59%,  бис мит ( Bi2O3) – 90%.натуральный камень с переливом

Применение

Висмут широко используется в металлургии, так как обладает рядом уникальных химических и физических свойств:

  • при переходе из жидкого состояния в твердое, вещество увеличивает свой объем на 3,32%. Данная величина была подтверждена экспериментально. Это позволяет изготавливать из висмута детали очень точных размеров, например, в полиграфии, таким образом, делают шрифты;
  • сплавы висмута используются как предохранители и системы контроля температуры, напряжения, потому что имеют низкую температуру плавления – 45°C;
  • для улучшения физических свойств данное вещество добавляют в сплавы алюминия. В результате последние легче обрабатывать;
  • сплавам висмута характерна низкая теплопроводность, потому их используют как теплоносители в контурах атомных реакторов;
  • если остудить металл до абсолютного нуля (273 К), он полностью теряет сопротивление и отлично проводит электрический ток, данное свойство широко применяется в нано технологиях.

Технологии получения чистого висмута

Главным производителем металла является Китай. На его долю приходится 6000 тон в год. Второе место – Мексика (1000 тон в год), третье – Казахстан (150 тон в год). Существует две основных технологии, применяемые на современных производствах, для получения металлического висмута:

  • процесс восстановления  Kroll-Betterton – здесь висмут восстанавливается магнием из слитков свинца. Последний материал нагревают до температурынеобработанный кусок плавления в присутствии металлических кальция и магния. Они способных образовывать с висмутом соединения, плотность которых ниже, чем у свинца, потому они скапливаются в виде пены в верхней части расплава. Эта пена собирается. Далее следует процесс очистки висмута. Пена нагревается с хлором и хлоридом свинца, после остывания смесь обрабатываю щелочью. В результате получается чистый материал – висмут с 0,01% примесей;
  • если необходимо добыть висмут из сплава, концентрация полезного вещества в котором менее 0,05%, применяется процесс электролитического восстановления висмута из сплава свинца – Betts. Здесь слитки свинца выступают анодом, на катоде подвешивается пластина, которая впоследствии выступит центром кристаллизации. Электролит – раствор флюоросиликата плюс клей, чтобы катод лучше формировался. При пропускании электрического тока, свинец переходит на катод, висмут остается на аноде в виде аморфного тела. Последний материал в дальнейшем поддается обработке щелочью и селитрой. На выходе образуется 99,9% металлический висмут.

Металлургия стали как производство возникла около 3,5 тыс. лет назад в северной Африке (Египет, Сирия). В процессе развития сталеплавильнго производства основные агрегаты для выплавки стали и технология производства претерпели значительные изменения...

Марганец в сталеплавильных процессах может образовывать различные химические соединения: наиболее важными из которых являются MnO, MnS и Мn3С...

Плавку начинают с загрузки в конвертер лома. Завалка лома осуществляется в наклонном положении конвертера при помощи совков, объем которых принимают такими, чтобы весь лом был подан в одном совке, т. е. загрузку осуществить в один прием...