Проблема получения чистых и сверх чистых веществ и их применения

В последние годы достигнуты большие успехи в области создания и практического использования качественно новых материалов с особыми физическими свойствами и высокими эксплуата­ционными характеристиками. Эти успехи во многом определяются развитием физического металловедения и металлургии чистых металлов. Атомная энергетика и радиоэлектроника, полупроводниковая и космическая техника, электротехника — вот далеко не полный перечень областей техники, развитие которых неразрывно связано с использованием чистых и сверхчистых металлов как в чистом виде, так и в качестве основы сплавов с необходимыми свойствами. Не случайно исследованиям и производству сверхчистых материалов в нашей стране уделяется большое внимание. Потребность в сверхчистых веществах, в том числе и в сверхчистых металлах, определяется также необходимостью установления их истинных свойств. По мере повышения чистоты веществ не только изменяются известные их свойства, но и выявляются новые, ранее "завуалированные" примесями. В частности, достижения техники очистки приве­ли практически ко второму рождению таких редких металлов, как вольфрам, молибден, ванадий, цирконий, бериллий и др. Одно из новых качеств некоторых чистых металлов с о.ц.

---

Нужен курсовик? Читай отзывы нашего сайта и выбирай лучшее.

---

.к. и г.п. решетками — их высокая пластичность, обеспечивающая формовку различных изделий. Даже бериллий — представитель наиболее хрупких металлов, в высокочистом мелкозернистом состоянии обладает сравнительно высокой пластичностью при низких и сверхпластич­ностью при повышенных температурах. Другим примером, относящимся к этому же металлу, является достижение по мере его очистки от примесей высоких значений электропроводности при тем­пературе жидкого азота (77 К), что позволяет отнести бериллий к разряду перспективных криопроводников. Проблема получения сверхчистых и чистых веществ Чистота вещества является относительным понятием, и она зависит от назначения вещества1 НЕОБХОДИМЫЕ ТPЕБОВАНИЯ ПPИ СОЗДАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПPОЦЕССА ПPОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ PЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 5. С. 41-48. . Часто чистое вещество определяетсякак физически и химически однородного материала, обладающего определенным комплексом постоянных свойств и не изменяющегося при дальнейшей очистке его самыми совершенными средствами. Однако такое определение далеко не безупречно, и оценка чистоты в сильной степени зависит от уровня развития техники. Содержание примесей в препаратах особой чистоты измеряется миллионными и миллиардными долями процента и с точки зрения практического использования такие препараты можно считать вполне чистыми. Любая работа с веществами столь высокой чистоты требует исключительной аккуратности и самых тщательных предосторожностей против возможного загрязнения препарата. Малейший недосмотр приводит к резкому понижению чистоты препарата. Самое трудное -проводить очистку вещества от "обычных" загрязнений, как перечисленные выше.Посколькуимеется очень много источников загрязнения кальцием, магнием, железом и подобными примесями. Лабораторная посуда, вода, пыль, находящаяся в воздухе и на спецодежде, - все это создает возможность попадания ничтожных загрязнений в очищаемый препарат. Даже при использованиикосметических средств (пудра, губная помада) может привести к снижению качества препарата высокой чистоты из-за загрязнения его цинком, магнием и др. Чем меньше допустимое количество примесей в очищаемом веществе, тем сложнее удалиь эти примесии тем больше вероятность загрязнения. В этом и кроется трудность получения веществ предельной чистоты. При тщательном высушивании веществ происходит резкое изменениефизико-химических констант.При высушивании этилового спиртаоксидом фосфора(V) в течение 9 леттемпература кипения спирта вместо 66 оказалась 120 °С2 Аллахвердов Г.Р., Михлин А.Л. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ОСОБО ЧИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ // Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. № 3. С. 053-061. . Аналогичную сушкупровожилис таким хорошо изученным веществом, как металлическая ртуть, при этом температура кипения ртути с 358 поднималасьдо 425 °С. При достижении космических лучейповерхности нашей планеты,происходят ядерные процессы. Например, в чистейшем образце галлия постепенно возникала бы примесь германия. Ничтожная ?-радиоактивность калия неизбежно приведет к появлению в любом соединении калия примеси кальция3 Булатицкий К.К., Лобанова А.В., Бранзбург М.З., Ретивов В.М. АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ СТАНДАРТИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ // Стандарты и качество. 2012. № 6. С. 36-38. . Итак, крометрудностей получения абсолютно чистых веществ, работать с ними практически невозможно, а при хранении (и даже в самом процессе очистки) в них неизбежно постепенно накапливаются примеси4 Лобанова А.В., Квасюк А.В., Булатицкий К.К., Бессарабов А.М. ИНФОРМАЦИОННЫЕ CALS-СИСТЕМЫ КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ // Успехи в химии и химической технологии. 2011. Т. 25. № 1 (117). С. 87-89. . Химическое обогащение как способ получения свехчистых металлов

Изучение литературы свидетельствует о том, что применение химических методов с цельюочистки железных руд от примесей изучается в разных странах и приводит к положительнымрезультатам. Исследования по химическому обогащению железных руд становятся всё болееактуальными по двум причинам: 1) истощаются запасы железных руд, легко обогащаемых традиционным методом магнитной сепарации, и в переработку поступают руды со сложным мине ралогическим составом, в которых примеси образуют с железом тонкую и прочную структурувкраплений, сростков и химических соединений; 2) увеличиваются масштабы применениясверхчистых концентратов и возрастают требования к их составу. Поэтому необходимы системные исследования процессов получения сверхчистых железорудных концентратов методамихимического обогащения. При изучении процессов химического обогащения имеет значение правильный выбор объектов исследования. Каждая руда оригинальна по своему химическому и минералогическомусоставу и по характеру взаимосвязей рудных минералов с минералами примесей. Но каждуюруду исследовать на предмет химического обогащения не обязательно. Исследования целесообразно проводить в расчёте на масштабы производства исходного продукта и возможность получения новых научных и положительных практических результатов. С этой точки зрениянаибольший интерес представляют магнетитовая руда Оленегорского месторождения, гематитовая руда Криворожского месторождения и железистые кварциты Курской магнитной аномалии. Оленегорская руда (Россия) легче других обогащается методом магнитной сепарации, очём свидетельствует производство чистого концентрата на Оленегорском ГОКе; возможно, чтои химическое обогащение этой руды будет проходить болееэффективно. Сверхчистый гематитовый концентрат Криворожской руды имеет перспективы применения в химии и химическойтехнологии вместо оксида железа (III), получаемого химическим синтезом в небольшом количестве и потому весьма дорогостоящего. Курская магнитная аномалия – это самое крупное нанашей планете месторождение богатых железных руд, поэтому масштабы добычи и примененияруды этого месторождения в ближайшие десятилетия будут только увеличиваться. Во всех железных рудах и концентратах примесями являются соединения кремния, очистка от которого возможна растворами щелочей, и кальция и магния, для удаления которых применимы кислоты. Исходя из этого, нами была выполнена обширная программа всестороннихлабораторных исследований и проведены промышленные испытания; результаты исследованийпо этой программе являются содержанием следующих статей. В лабораторных исследованиях изучены следующие закономерности: 1) растворимостьжелеза при обработке Оленегорского и Криворожского концентратов кислотами; 2) очисткаОленегорского концентрата азотной кислотой от кальция и магния в стационарных условиях; 3)очистка Криворожского концентрата от кальция и магния азотной кислотой в процессе его доизмельчения; 4) выщелачивание кремния из Криворожского чистого концентрата растворамигидроксида натрия при температурах ниже температур кипения растворов; 5) выщелачиваниекремния из Криворожского чистого концентрата растворами гидроксида натрия в автоклаве притемпературах выше температур кипения растворов; 6) автоклавное выщелачивание кремния изнеобогащённой руды Лебединского ГОКа (Курская магнитная аномалия); 7) выщелачиваниепримесей и раскрытие руды Лебединского ГОКа при обработке физическими и электрофизическими методами. В результате этих исследований разработан автоклавно-щелочной способ получениясверхчистых железорудных концентратов. На Сибирском химическом комбинате этим способомбыла получена промышленная партия сверхчистого концентрата Криворожского гематита, которая была использована в химическом процессе переработки нитрата натрия. На Красноярскомзаводе «Сибэлектросталь» этим способом была произведена крупная партия сверхчистого Оленегорского концентрата, из которой было получено порошковое железо высокой чистоты.

Аллахвердов Г.Р., Михлин А.Л. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ОСОБО ЧИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ // Наукоемкие технологии. 2013. Т. 14. № 3. С. 053-061. Булатицкий К.К., Лобанова А.В., Бранзбург М.З., Ретивов В.М. АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ СТАНДАРТИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ // Стандарты и качество. 2012. № 6. С. 36-38. Лобанова А.В., Квасюк А.В., Булатицкий К.К., Бессарабов А.М. ИНФОРМАЦИОННЫЕ CALS-СИСТЕМЫ КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ // Успехи в химии и химической технологии. 2011. Т. 25. № 1 (117). С. 87-89. НЕОБХОДИМЫЕ ТPЕБОВАНИЯ ПPИ СОЗДАНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПPОЦЕССА ПPОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ PЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ВЕЩЕСТВ // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 5. С. 41-48. Стась Н. Ф.ХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ОТ ПРИМЕСЕЙ // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 127. Степанова Т.И., Трохин В.Е., Кочетыгов А.Л., Гафитулин М.Ю., Бессарабов А.М. ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ПО ВЫБОРУ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ // Успехи в химии и химической технологии. 2012. Т. 26. № 1 (130). С. 84-87.