Производство металлов.

Среди факторов, определяющих возможность и целесообразность практического использования метало и их сплавов, важнейшим является стоимость. Стоимость, в свою очередь, зависит от распространенности металлов в природе, химической устойчивости, определяющей способ производства, масштаба производства, степени совершенства технологии производства, степени совершенства технологии производства, хозяйственной и политической ситуации.

Основным источником добычи металла является земная кора - литосфера.

В таблице 1 приведены данные о содержании в земной коре на глубине до 1 км металлов, которые являются основой сплавов, применяемых в художественном литье. Для сравнения укажем, что массовая доля кислорода в литосфере составляет 46,6 %, кремния - 27,7 %, платины - 5 * 10 ^-8%.

Таблица 1. Содержание металлов в земной коре.

Однако в таблице приведены усредненные по всей земной коры цифры, в то время как для практических целей важно знать степень рассеянности элементов. Она оценивается числом минералов, в которые входит металл. Чем меньше это число, тем выше степень рассеянности. Объем переработки пустой породы при добычи, а значит, и стоимость металла тем больше, чем меньше он распространен и локализован.

Существует зависимость между числом минералов и распространенностью всех элементов таблицы Менделеева. Зависимость имеет две области - локализованных (А) и рассеянных (Б) элементов. Стоимость получения химически чистого металла определяется его химической активностью и может быть оценена по энтальпии его наиболее устойчивого оксида. Энтальпия характеризует изменение внутренней энергии вещества при различных преобразованиях, и в том числе при образовании оксида металла, и соответствует энергозатратам, необходимым для его разрушения.

Можно выделить четыре группы способов производства металлов.

Физические свойства. Простейшим из них является прямое извлечение из природных источников. Примером может служить добыча самородного золота. Некоторые металлы (платину, мышьяк и др.) получают разложением природных соединений при нагревании. Физические способы - наиболее дешевые. Они приемлемы для металлов и соединений, имеющих очень низкую отрицательную энтальпию.

Восстановление неметаллами. Как правило, реакции восстановления идут при высоких температурах. В качестве восстановителей применяют углерод или оксид углерода (для железа, олова и др.), сернистый газ или сульфиды (для меди, ниобия и др.) или водород (для вольфрама, молибдена, рения и др.). способ пригоден дл поучения металлов со сравнительно невысокой энтальпией оксидов и обходиться дороже, чем предыдущий.

Электролиз. Электролиз в водных растворах (меди, хрома, висмута и др.) или в расплавах солей (алюминия, магния и др.) применяется для получения химически активных металлов и стоит еще дороже.

Восстановление металлами (металлотермия). Это способ требует предварительного получения химически чистых метало - восстановителей. Металл восстанавливают из оксидов (титан, бериллий и др.). Это самый дорогой способ.

Общий объем производства металлов изменяется из года в год, но соотношение объемов производства разных металлов остается примерно одинаковым. Так, годовые объемы производства железа (точнее, его сплавов - стали и чугуна) в промышленно развитых странах изменяются миллиардами тонн, алюминия и меди - десятками миллионов, цинка, свинца и хрома - миллионами тонн, никеля, магния и олова - сотнями тысяч тонн, титана, кобальта и кадмия - десятками тысяч тонн, золота и ртути - тысячами тонн, платины - сотнями тонн, рения - десятками тонн.

Металлы, так или иначе используемый в художественном литье, можно разделить по стоимости следующим образом:

дешевые - алюминий, железо, магний, медь, свинец, цинк;

недорогие - (в 2-10 раз дороже дешевых) - титан, никель, хром, кадмий, сурьма;

дорогие - ( в 10 - 100 раз дороже дешевых) - вольфрам, ванадий, кобальт, молибден, ниобий, олово, ртуть, цирконий;

дорогостоящие - ( в 100- 1000 раз дороже дешевых) - серебро, бериллий, тантал;

драгоценные - ( в 1000 - 10 000 раз дороже дешевых) - золото, платина, рений, осмий, иридий.

С течением времени цены на металл меняются под влиянием двух противоположных тенденций - удешевления производства, связанного с техническим прогрессом, и удорожанием сырья и энергии вследствие исчерпания доступных запасов.

После распада Советского Союза нарушение экономических связей между регионами поставило ценообразование в прямую зависимость от политических и социально-экономических факторов.