Виды цветных металлов: сферы их применения и особенности обработки

Различные виды цветных металлов широко применяются в современных отраслях промышленности. Особенно они ценятся там, где требуется устойчивость изделий к использованию в агрессивных средах. Но как происходит деление на черные и цветные металлы? К последним относят те, в составе которых отсутствует железо. Групп таких материалов довольно много, а четкая классификация отсутствует.

В нашей статье мы расскажем про основные категории цветных металлов и поговорим о классификации их лома.

Получение цветных металлов

На то, чтобы добыть цветные металлы, уходит много сил и материальных ресурсов, так как они находятся в земле в небольшом количестве, а встретить их в чистом виде практически нереально.

Добытую руду отправляют на завод цветных металлов для дальнейшей переработки посредством особых технологий, включающих ряд металлургических процессов, таких как:

1. Пирометаллургия. В этом случае металл получают и очищают при высоких температурах. Так изготавливают примерно 60 % цинка, весь свинец, около 95 % меди.
2. Гидрометаллургия. Металл извлекают из руды, концентратов и отходов производства посредством применения химических реагентов с последующим выделением из водных растворов.
3. Электрометаллургия. В основе получения металлов и их соединений лежит электролиз, то есть цветные металлы выделяют из растворов либо расплавов их соединений путем пропускания через них постоянного электрического тока. В частности, такую технологию применяют для получения алюминия.

Виды легких цветных металлов

Цветные металлы широко распространены в природе, отличаются прочностью, малой плотностью и высокой химической активностью. Добывать их начали еще в XIX в. Получают их посредством электролиза солей в расплавленном виде, электро- и металлотермии. Многие легкие цветные металлы применяют для производства сплавов.

Ниже рассмотрим виды легких цветных металлов.

• Алюминий.

Металл серебристого цвета с низкой плотностью и высокой прочностью, точка плавления – около +700 °С. В промышленности его используют в составе сплавов. Его без труда можно резать, пилить, сверлить, варить и гнуть.

Обычно его используют для образования сплавов с металлами, имеющими различные свойства, например, с медью, никелем, магнием и кремнием. Такие соединения очень прочные и стойкие к неблагоприятным погодным условиям. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью.

• Магний.

Цвет металла – серебристо-белый, на поверхности имеется окисная пленка. Магний отличается малой плотностью, но при этом хорошо поддается обработке, стоек к воздействию горючих веществ, таких как бензин, керосин, минеральные масла, но растворяется в кислотах. Не магнитен. Характеризуется малой упругостью и низкими литейными свойствами. Неустойчив к коррозии.

• Титан.

Немагнитный легкий металл серебристого цвета с голубым отливом. Имеет высокую прочность и устойчивость к коррозии. Среди недостатков можно выделить маленькую тепло- и электропроводность. При температуре свыше +400 °С титан утрачивает свои механические свойства, а при достижении +540 °С становится хрупким.

При соединении с такими металлами, как алюминий, марганец, хром, молибден и др., механические свойства титана увеличиваются. Такие сплавы отличаются друг от друга прочностью, в зависимости от легирующего металла. Титановые соединения широко востребованы в судо-, машино-, самолетостроении. Их используют в производстве ракетной техники, бытовых приборов и т.д.

Виды тяжелых цветных металлов

Сырьем для производства тяжелых цветных металлов служат сульфидные и окисленные полиметаллические руды. При этом могут использоваться различные производственные техники и способы, основная задача которых состоит в максимальном извлечении ценных компонентов из руды.

При обработке тяжелых цветных металлов используют технологии пиро- и гидрометаллургии. В результате этих процессов образуются черновые металлы, которые в дальнейшем рафинируются и используются в промышленности.

• Медь.

Распространенный тяжелый металл, обладающий высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью.

Медь отлично соединяется с другими компонентами. Благодаря этому полученные сплавы широко используются в машиностроении.

• Цинк.

Не все сплавы с содержанием цинка используются в промышленной сфере. Все дело в его хрупкости. Однако при нагревании до +150 °С он легко поддается ковке и прокатке. Цинк устойчив к коррозии, но разрушается при взаимодействии с кислотой и щелочью.

• Свинец.

Имеет серый цвет, отдающий голубоватым оттенком. Точка его плавления – +327 °С. Свинец одновременно тяжелый и мягкий металл, отлично поддается ковке молотком, не затвердевая при этом. При литье принимает различные формы. Не поддается воздействию соляной, серной, уксусной и азотной кислот.

• Латунь.

Латунь представляет собой соединения меди с цинком с добавлением таких металлов, как марганец, свинец, алюминий и др. При этом латунь дешевле меди, несмотря на то, что прочность, вязкость и антикоррозионные свойства выше. Металл обладает отличными литейными свойствами. Он поддается штамповке, раскатке, вытяжке и вальцовке. Из него производят гильзы для снарядов.

Виды малых цветных металлов

К цветным металлам также относят:

• сурьму;
• ртуть;
• кадмий.

Сурьма – это металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Отличается особой хрупкостью, что позволяет раскрошить его даже при помощи пальцев рук. Однако при соединении с другими металлами существенно увеличивает их твердость. Сурьма пользуется популярностью не только в промышленности, но и в медицине – она является эффективным средством при лечении воспалений слизистой оболочки глаза.

Ртуть – это металл, находящийся в жидком агрегатном состоянии. На протяжении долгого времени используется в медицине (в градусниках), применяется в современных технологиях (в датчиках положения, в ионных двигателях).

Кадмий – белое вещество с металлическим отливом. Несмотря на свою особую твердость, без труда режется даже ножом. Имеет свойства, схожие со ртутью и цинком. В чистом виде ядовит для всего живого.

Виды легирующих цветных металлов

К ним относятся, например:

• молибден;
• вольфрам;
• кобальт;
• ванадий.

Молибден в чистом виде в природе не встречается. По прочности уступает вольфраму, однако более легко поддается обработке. В основном применяется в авиационной и ракетной промышленных отраслях.

Вольфрам – один из наиболее тугоплавких и плотных металлов, имеет серебристо-белый цвет, внешне похож на платину. Он широко применяется в производстве различных режущих инструментов, ювелирных изделий, деталей для самолетов и ракет, боеприпасов.

Кобальт имеет серебристый цвет с желтым или синим отливом. Сплавы с его преобладанием используют при изготовлении различных медицинских деталей и инструментов.

Ванадий – высокопластичный металл серебристо-белого цвета, который активно используют в автомобилестроении, так как он существенно повышает антикоррозионные и механические свойства стали.

Благородные цветные металлы

К таковым относят:

• золото;
• серебро;
• платину.

Золото – металл, обладающей чрезвычайной химической стойкостью. Его не получится окислить даже в расплавленном виде – растворяется только под воздействием состава из соляной и азотной кислот. Отличается высокими показателями текучести, отлично поддается обработке. Цена на бирже цветных металлов за 1 г составляет 2 450 руб.

Серебро – металл, отличающийся пластичностью, высокой электро- и теплопроводимостью, хорошо поддается ковке, не окисляется под воздействием О₂.

Платина особенно популярна среди ювелиров, используется ими в чистом виде. Отличается антикоррозийностью и высокой стойкостью к различным химическим реактивами деформациям. В ломбарде 1 г платины стоит 1 600 рублей.

Виды редких цветных металлов

К таким металлам относят:

• тантал;
• ниобий.

Тантал – твердый и плотный металл серебристого оттенка, однако хорошо поддающийся обработке. Основные отрасли его применения – металлургическая, химическая и ядерная.

Ниобий – серое вещество со стальным отливом. Отличается особой тугоплавкостью и парамагнитными свойствами. Используется в авиации и радиотехнической отрасли.

Виды и маркировка лома цветных металлов

Некоторые виды лома цветных металлов могут быть переработаны с целью их вторичного использования.

В таблице ниже представлен список металлов и количество видов лома к каждому из них.

В пункты по приему вторичного сырья чаще всего сдают сплавы цветных металлов. Принадлежность к тому либо иному виду металла определяют по преобладающему в сплаве элементу в процентном соотношении. Оценка происходит посредством применения особого оборудования.

Лом цветных металлов принято делить на группы в зависимости от:

• происхождения;
• химических составляющих;
• физического состояния материала на момент сдачи.

Цветной металл становится ломом, если:

• обнаружен брак;
• списан в отходы промышленного производства;
• является некондиционным;
• стал скрапом готовой продукции.

Химические составляющие лома возможно определить только в лаборатории, именно после этого можно верно сказать, к какому металлу либо сплаву он относится.

Наиболее ценным вторичным сырьем являются нелегированные металлы, содержащие примеси в незначительном количестве. Однако физические параметры скрапа не имеют такую же важность, как и химические.

В соответствии с этими характеристиками виды лома цветных металлов принято делить таким образом:

• класс А – лом и куски отходов;
• класс Б – стружка, проволока и небольшие кусковые отходы;
• класс В – отходы в виде порошка (встречаются нечасто, обычно у определенных металлов, среди которых вольфрам, молибден, кобальт и титан).
• класс Г – остальные виды вторичного сырья.

Весь цветной скрап проходит тщательную проверку на:

• загрязнения химического и радиационного типа;
• степень взрывоопасности.

После ее проведения выдается сертификат, подтверждающий безопасность лома. Без данного документа дальнейшая транспортировка невозможна.

Насыщенность лома вредными веществами не должна превышать норму, установленную ГОСТом 12.1.005.

Министерство природных ресурсов и экологии РФ различает пять классов цветного металлолома, представляющих химическую, радиационную и взрывоопасность. Это скрап:

• Опасный для экологической среды. К таким отходам относят ртуть, а также плутоний и полоний.
• Имеющий высокую опасность, на выведение последствий от применения которого необходимо 30 лет. К нему относят сплавы таких металлов, как свинец, молибден и кобальт.
• Имеющий умеренную опасность, после применения которого на восстановление экологии нужно 10 лет. К нему относят лом с примесями таких металлов, как медь, железо, цинк, никель, алюминий и серебро.
• Имеющий малую опасность, на выведение последствий от применения которого необходимо 3 года. К данному классу относится бронза.
• С низким уровнем опасности, который не наносит ущерб экосистеме. Сюда входит большинство видов лома цветных металлов.

Пункты приема металлолома обязаны иметь лицензию. Эта необходимость обуславливается тем, что цветмет представляет опасность для людей и экологической среды. ГОСТ регулирует определение сортов лома в соответствии с обозначенными параметрами качества.

При этом берутся во внимание некоторые характеристики, присущие скрапу, среди которых:

• величина;
• происхождение;
• степень однородности;
• процент засора;
• химические составляющие;
• физический износ;
• габаритные размеры.

Представительная проба позволяет выявить качество лома. Во время его транспортировки обязательным требованием является маркировка, содержащая следующую информацию:

• наименование;
• обозначение в соответствии с ГОСТом;
• вид вторичного сырья;
• марка сплава.

Маркировка должна быть надежно прикреплена к грузу при транспортировке и хранении.

Для определения марки металла нужно только заглянуть в специальный документ – марочник, который содержит информацию обо всех маркировках интересующего вас металла либо сырья.