В группу цветных металлов входят медь, свинец, цинк, олово, алюминий, магний и некоторые другие. После железа это главные металлы современной промышленности. Они используются в огромных количествах.
В любой современной машине – автомобиле, тракторе, комбайне, танке и самолете – наиболее важные части сделаны из различных цветных металлов и их сплавов.
Цветные металлы широко используются в строительстве, в научных и заводских лабораториях.
Медь – металл красновато-желтого цвета. Ценные качества меди – высокая ковкость и электропроводность. Благодаря им она имеет исключительное значение в электротехнической промышленности (провода, арматура), в машиностроении, судостроении, изготовлении химической аппаратуры (перегонные котлы, холодильники и т.д.), точных приборов, чеканке монет и т.д.
Кроме того, медь образует ряд сплавов с оловом, цинком, никелем (бронза, мельхиор, латунь и т.д.).
В природе встречается более 150 минералов, содержащих медь, но главное промышленное значение имеют медный колчедан, или халькопирит, борнит, халькозин, ковеллин и отчасти самородная медь.
Как правило, разрабатываются руды с содержанием даже 1 – 2% меди. Если в медной руде содержатся и другие металлы, добывать ее выгодно, когда в ней и менее 0,5% меди.
В Советском Союзе медные месторождения известны на Урале, в Казахстане, на Кавказе и Узбекистане.
Свинец и цинк встречаются в природе совместно, главным образом в виде сернистых соединений (сульфидов), образующих свинцовые и цинковые руды. Обычно эти руды содержат и другие металлы – медь, серебро, золото, висмут, олово, селен, теллур, кадмий, индий. Поэтому месторождения свинца и цинка называют полиметаллическими. Они встречаются как среди осадочных, так и среди изверженных пород, образуя в них пластообразные залежи, линзы, гнезда и жилы.
Главные рудные минералы полиметаллических месторождений – свинцовый блеск (галенит), цинковая обманка (сфалерит), халькопирит (медный колчедан), пирит (серный колчедан) и др. Минералы свинца и цинка обычно преобладают над другими рудными минералами и служат рудой для получения свинца и цинка.
Свинец – темно-серый блестящий металл, мягкий и ковкий, с низкой температурой плавления (327°,4). Он широко применяется во всех отраслях промышленности – в производстве баббитов (для заливки подшипников), типографского сплава, аккумуляторов, в рентгенотехнике – и служит необходимым материалом для обмотки электрических кабелей, предохраняя последние от разъедающего действия воды.
Цинк – синевато-белый блестящий металл. Он используется для получения сплавов латуни и бронзы, которые необходимы моторо- и машиностроению; для цинкования железного листа, труб и телеграфных проводов.
На территории СССР известны многочисленные месторождения свинца и цинка в Казахстане, Средней Азии, Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке.
Олово – мягкий металл серебристо-белого цвета, с сильным блеском, обладает хорошей ковкостью и тягучестью. Главный промышленный минерал олова – касситерит, или оловянный камень (соединение олова с кислородом). Он встречается в кварцевых и пегматитовых жилах. Олово имеет разнообразное применение – в радиотехнике и электротехнике (для изготовления конденсаторов), при изготовлении жести для консервных банок. Из оловосодержащих сплавов делают типографские шрифты и бронзовые втулки. Месторождения оловянных руд промышленного значения известны во многих районах Сибири и Дальнего Востока, а также в других местах.
Никель – серебристый металл, хорошо полируется и сохраняет красивый металлический блеск на воздухе и в воде. Добавка никеля к сталям сильно повышает их вязкость и упругость, что в особенности ценно, например, для брони танков. Применяются также сплавы никеля с медью и с цинком в различных отраслях техники. Наиболее важные рудные минералы, из которых извлекается никель, - пентландит и гарниерит. В СССР встречаются месторождения никелевых руд на Кольском п-ове, Урале и в Сибири.
Алюминий никогда в природе не встречается в металлическом виде, а только в виде окиси, т.е. соединения алюминия с кислородом. Это легкий металл, плотность его 2,7. Он дает прочные и легкие сплавы с цинком, никелем, магнием, марганцем. По качеству эти сплавы близки или даже несколько превосходят высокосортные стали, поэтому широко применяются в авиационном, автомобильном и электротехническом производстве.
В большом количестве алюминий идет на изготовление посуды и других изделий, измельченный – используется в качестве краски.
Алюминий получается из бокситовых руд – каменистых или землистых глиноподобных пород кирпично-красного, желтого или серовато-белого цвета, в составе которых содержится глинозем (40 – 70%), окись и закись железа и кремнезем.
Промышленные месторождения бокситов в СССР известны в районе города Бокситогорска (Ленинградская область), на Среднем и Северном Урале, в Казахстане, Сибири (Салаир и др.)
Помимо бокситов, сырьем для получения алюминия могут служить такие минералы: алунит, нефелин, кианит и силлиманит.
Залежи алунитовых пород имеются в Западной Украине, Казахстане, Азербайджане. Наиболее крупные залежи нефелиновых руд известны на Кольском п-ове, в Красноярском крае.
Магний – серебристо-белый ковкий металл, более чем в полтора раза легче алюминия. Сплавы магния с алюминием, цинком и с другими металлами широко используются в самолетостроении и автомобилестроении. Инструменты и отдельные части машин, изготовленные из магниевых сплавов, отличаются большой прочностью и легкостью. Главные виды магниевого сырья – магнезит (соединение магния с углекислотой), доломит (соединение магния и кальция с углекислотой), карналлит (двойная соль хлористого калия и магния с кристаллизационной водой). Минералы, содержащие магний, широко распространены в земной коре, и месторождения их многочисленны. Магний извлекают из солей морской воды. Ежегодная мировая добыча «морского» магния (без СССР) составляет более 250 тыс. т.
Золото, платину и серебро называют благородными металлами. Это очень стойкие металлы: они не растворяются в большинстве кислот и щелочей и не соединяются с кислородом воздуха. Поэтому изделия из этих металлов сохраняются без каких-либо изменений в течение многих тысячелетий. Первое место по своему назначению занимает золото, за которым следует платина, а затем уже – серебро.
По мнению многих ученых, золото применялось первобытным человеком раньше меди.
Золото – блестящий, очень тяжелый металл красивого ярко-желтого цвета. Золото очень тягуче и ковко; из 0,1 г можно вытянуть тонкую проволочку длиной в 261 м или расплющить его тончайшие листочки (фольгу) толщиной в 0,0002 мм. Золото встречается в природе главным образом в самородном состоянии, причем оно почти всегда содержит в своем составе серебро, медь и некоторые другие металлы. Величина отдельных золотин колеблется от пылевидных крупинок до самородков весом в десятки килограммов. Самый крупный самородок под названием «Желанный гость» был найден в Австралии, весил он 70,91 кг.
Месторождения золота разделяются на коренные и россыпные. В коренных месторождениях золото заключено в самой породе (например, золото-кварцевые жилы, мышьяково-колчеданные руды и др.) и в россыпях – в песках и галечнике, образовавшихся за счет разрушения коренных пород.
Главные области применения золота – чеканка монет и ювелирные изделия; небольшое количество используется в зубоврачебном деле и в фарфоровой промышленности в качестве краски.
По приблизительным подсчетам за все время существования человечества добыто примерно 50 тыс. т золота.
Значительная часть его хранится в банках в виде монет и слитков.
Мировые запасы золота очень велики, но точно еще не подсчитаны. Советский Союз располагает многочисленными месторождениями золота, главным образом в Сибири, Казахстане, на Дальнем Востоке, Урале.
Платина – благородный металл серебристо-белого цвета, встречающийся в природе в самородном виде. Платина ковка и тягуча. Плавится при 1770°. Характерная особенность платины – обязательное присутствие в ней примеси редко встречающихся металлов – палладия, осмия, иридия, родия и рутения.
Спутники платины (платиноиды) высоко ценятся в технике. Так, например, палладий употребляется для изготовления мелких радиодеталей, телефонного и телеграфного оборудования. Иридий – для изготовления наконечников точных приборов и «вечных» перьев. Осмий используется в медицине. Родий – в гальванопластике, а рутений в сплаве с иридием – для изготовления термоэлементов. Платина была очень давно известна индейцам Южной Америки, которые добывали ее из россыпей на территории современной Колумбии. Впервые в России она была обнаружена в 1819 г. на Урале.
Платина, так же, как и золото, встречается в виде мелких зерен, чешуек, пластин и реже – в форме самородков до 9 кг весом. Платина применяется для изготовления лабораторной и заводской аппаратуры, в некоторых химических производствах, в зубоврачебном деле, рентгенологии, фотографии, а также в качестве драгоценного металла в ювелирных изделиях.
В СССР платина добывается на Урале, Кольском п-ове, в Сибири и других местах, как в коренных месторождениях, так и из россыпей.
Серебро – металл характерного серебряно-белого цвета, менее ценный, чем золото и платина. С большинством тяжелых металлов серебро образует сплавы. Так, например, сплав серебра с медью применяется для чеканки монет и выделки серебряных изделий. Чистое серебро употребляется для серебрения и в кинофотопромышленности.
Многочисленные соединения серебра также применяются в химических и физических лабораториях.
В самородном виде серебро встречается редко. Обычно его находят в виде соединений с серой, сурьмой, мышьяком. Больше половины мировой добычи серебра извлекается не из собственно серебряных руд, а попутно из свинцово-цинковых и отчасти из медных и золотых руд.
В СССР месторождения серебросодержащих руд в основном находятся в Казахстане, Средней Азии, Сибири, на Урале, Дальнем Востоке и Кавказе.