Цветные металлы — класс металлов¶

Цветные металлы — группа металлов и сплавов, не относящихся к чёрным металлам (железу, хрому, марганцу и их сплавам). Термин возник в металлургии как противопоставление «чёрному» металлу: продукты переработки руд чёрных металлов (чугун, сталь) имеют тёмный цвет, а цветные металлы и их соединения часто окрашены в различные цвета — от жёлтого (золото, латунь) до красного (медь) и серебристо-белого (алюминий, никель). В промышленности и экономике цветная металлургия выделена в отдельную отрасль, производящую алюминий, медь, никель, цинк, свинец, олово, титан, магний, золото, серебро, платину и другие металлы.

¶Классификация

Цветные металлы принято делить на группы по химическим свойствам и промышленному значению.

¶Малые (легирующие) металлы

Алюминий, магний, титан, бериллий, ванадий, цирконий, гафний, ниобий, молибден, вольфрам и другие. Применяются главным образом для легирования сталей и созданий специальных сплавов. Алюминий и магний при этом выделяют в подгруппу лёгких металлов, поскольку широко используются и как самостоятельный конструкционный материал.

¶Тяжёлые цветные металлы

Медь, никель, цинк, свинец, олово, кадмий, висмут, сурьма, ртуть. Из них получают сплавы — латуни (сплавы меди с цинком), бронзы (медь с оловом, алюминием, кремнием и другими элементами), припои.

¶Благородные металлы

Золото, серебро, платина и платиновые металлы (палладий, родий, иридий, рутений, осмий). Обладают высокой коррозионной стойкостью, не растворяются в разбавленных кислотах, используются в ювелирном деле, электротехнике, каталитических системах и как валютный резерв.

¶Редкие и рассеянные металлы

Галлий, индий, таллий, германий, рений, селен, теллур и другие, присутствующие в рудах в небольших количествах. Многие из них критически важны для полупроводниковой промышленности.

¶Тугоплавкие металлы

Вольфрам, молибден, тантал, ниобий, рений, осмий — температура плавления выше 1650 °C. Применяются для электродов, ламп накаливания, ракетных сопел, инструментов.

¶Щелочные и щёлочноземельные металлы

Литий, натрий, калий, магний, кальций. Характеризуются высокой химической активностью, применяются в аккумуляторах, металлургии, химической промышленности.

¶Основные свойства

Цветные металлы обладают набором свойств, определяющих их промышленное значение:

• Электропроводность. Медь и алюминий — основные материалы электротехнических кабелей. Удельная электропроводность меди составляет около 58·10⁶ См/м, алюминия — около 37·10⁶ См/м.
• Коррозионная стойкость. Алюминий, титан и цинк образуют прочные оксидные плёнки, защищающие металл от дальнейшего разрушения.
• Пластичность. Медь, алюминий, золото легко прокатываются в фольгу и вытягиваются в проволоку.
• Плотность. От 1,74 г/см³ (магний) до 22,6 г/см³ (осмий). Лёгкие металлы востребованы в авиастроении и автомобилестроении.
• Температура плавления. Свинец плавится при 327 °C, а вольфрам — при 3422 °C, что определяет область применения.

¶Производство и добыча

Цветные металлы извлекают из руд преимущественно пирометаллургическими (плавка) и гидрометаллургическими (вымывание растворителями) методами, а также электролизом. Алюминий получают электролизом расплава корунда (Al₂O₃) в криолите — метод Холла — Эру, внедрённый в 1886 году. Медь восстанавливают из сульфидных руд в шахтных и рудных печах, доводят до катодной чистоты электролизом. Золото и серебро извлекают цианированием и амальгамированием.

Крупнейшие мировые производители цветных металлов — Китай, Чили (медь), Австралия, Перу, Россия. Россия занимает ведущие позиции по добыче палладия, никеля, алюминия, меди и золота. Крупнейшие предприятия отрасли — «Русал», «Норникель», «ММК», «Уралхиммаш» и другие.

¶Применение

Цветные металлы применяются практически во всех отраслях:

¶Цветная металлургия в России

Цветная металлургия в России выделена в самостоятельную отрасль промышленности. Крупнейшие предприятия:

• «Русал» — крупнейший в мире производитель алюминия, образован в 2000 году объединением «Сибала» и «Русских алюминиевых заводов».
• «Норникель» (Норильский никель) — мировой лидер по производству палладия и никеля, второй по объёму производства меди в России.
• «Уралкалий» — один из крупнейших производителей калийных удобрений (относится к цветной металлургии по некоторым классификациям).
• «Кольская горно-металлургическая компания» — производство никеля, меди, кобальта.

¶Экология

Производство цветных металлов сопряжено с высокой энергоёмкостью и образованием отходов. Алюминиевая промышленность потребляет значительное количество электроэнергии — до 14 кВт·ч на килограмм металла. Переработка (вторичная цветная металлургия) позволяет экономить до 95 % энергии по сравнению с первичным производством. В России действуют программы развития комплексной переработки цветных металлических отходов.

Источники:

• Большая советская энциклопедия
• Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
• ГОСТ 492-2006 «Металлы цветные и их сплавы. Общие технические условия»
• Горная энциклопедия
• Справочник «Цветные металлы», под редакцией И. Н. Китаева