Các phương pháp tách kim loại: Phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân? Hóa 12 bài 15 CTST

Vậy Các phương pháp tách kim loại như: Phương pháp nhiệt luyện, thủy luyện, điện phân như nào? Trạng thái tự nhiên của kim loại và quặng, mỏ kim loại ra sao? được hayhochoi trình bày ngắn gọn, dễ hiểu trong bài viết này.

I. Trạng thái tự nhiên của kim loại và quặng, mỏ kim loại

- Nước ta có nguồn tài nguyên khoáng sản khá đa dạng và phong phú như quặng bauxite (Tây Nguyên, Lạng Sơn, Cao Bằng,…), quặng hematite (Thái Nguyên, Yên Bái, Hà Tĩnh…).

- Trong tự nhiên, chỉ có một số ít kim loại tồn tại ở dạng đơn chất (như vàng, bạc, platinum,…), hầu hết các kim loại tồn tại ở dạng hợp chất trong các quặng, mỏ.

II. Phương pháp tách kim loại

Để tách kim loại từ quặng, có nhiều phương pháp, trong đó ba phương pháp phổ biến là nhiệt luyện, thủy luyện và điện phân.

1. Phương pháp nhiệt luyện

Phương pháp nhiệt luyện được thực hiện bằng cách khử những ion của kim loại hoạt động trung bình và yếu (như Zn, Fe, Sn, Pb, Cu,…) trong các oxide của chúng ở nhiệt độ cao bằng các chất khử như C, CO,…

Ví dụ:

ZnO + C  Zn + CO

Fe₂O₃ + 3CO  Fe + 3CO₂

2. Phương pháp thủy luyện

Hòa tan kim loại hoặc hợp chất của những kim loại hoạt động yếu, như Cu, Hg, Ag, Au,…trong dung dịch thích hợp, như dung dịch H₂SO₄, NaOH, NaCN để chúng tách ra khỏi phần không tan có trong quặng. Sau đó, các ion kim loại trong dung dịch được khử bằng kim loại hoạt động mạnh hơn.

Ví dụ:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

3. Phương pháp điện phân

- Điện phân các hợp chất điện li nóng chảy của kim loại (muối, oxide,…) để tách những kim loại có độ hoạt động mạnh như Li, Na, K, Mg, Ca, Al,…

Ví dụ: Điện phân MgCl₂, Al₂O₃ nóng chảy đề tách Mg, Al tương ứng:

MgCl₂  Mg + Cl₂

2Al₂O₃  4Al + 3O₂

- Điện phân dung dịch muối của các kim loại để tách những kim loại có độ hoạt động trung bình hoặc yếu như Zn, Fe, Sn, Pb, Cu, Ag,…

Ví dụ: Điện phân dung dịch CuSO₄ để tách đồng:

CuSO₄ + H₂O  Cu + ½O₂ + H₂SO₄

III. Nhu cầu và thực tiễn tái chế kim loại

- Nhu cầu sử dụng kim loại đen (gang, thép với thành phần chính là sắt) trong đời sống và sản xuất là cao nhất. Bên cạnh đó, kim loại màu (Al, Mg, Cu, Pb, Zn, Sn, Au, Ag, Pt,…) cũng được sử dụng nhiều.

- Tái chế là quá trình xử lí để tái sử dụng rác thải hoặc vật liệu không cần thiết (phế liệu) thành vật liệu mới mang lại lợi ích cho đời sống và sản xuất. Kim loại là vật liệu có thể tái chế nhiều lần mà không làm thay đổi tính chất cũng như làm giảm chất lượng của chúng.

- Việc tái chế kim loại giúp con người tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên do quá trình này cần ít năng lượng để vận hành hơn quá trình sản xuất kim loại từ quặng, cũng như giảm thiểu khí thải carbon dioxide và các khí độc hại khác, góp phần bảo vệ môi trường. Tái chế kim loại giúp các doanh nghiệp giảm thiểu chi phí sản xuất, từ đó giảm giá thành sản phẩm. Ngoài ra, tái chế cũng tạo ra nhu cầu việc làm cho xã hội.

- Ở nước ta, tái chế kim loại ở các địa phương chưa hiệu quả do khả năng tái chế mỗi kim loại cũng như việc thu gom vật liệu để tái chế đang gặp khó khăn. Bên cạnh đó, quy trình, công nghệ tái chế lạc hậu làm cho tình trạng ô nhiễm môi trường ở mức báo động đỏ. Do đó, cần phải phát triển hệ thống các nhà máy xử lí chất thải phù hợp với mô hình sản xuất trong các cơ sở tái chế kim loại cũng như vấn đề bảo vệ sức khỏe cho người lao động.