ВОССТАНОВЛЕ́НИЕ МЕТА́ЛЛОВ

ВОССТАНОВЛЕ́НИЕ МЕТА́ЛЛОВ, про­цесс по­лу­че­ния ме­тал­лов из руд и/или про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов ме­тал­лур­гич. про­из-ва с по­мо­щью ре­ак­ций вос­ста­нов­ле­ния. В об­щем слу­чае сво­дит­ся к при­сое­ди­не­нию элек­тро­нов к ио­нам ме­тал­лов: $\ce{Me^{n+} + ne = Me}$, где $\ce{Me}$ – ме­талл, $\ce{e}$ – элек­трон, $\ce{Me^{n+}}$ – ион ме­тал­ла, $\ce{n}$ – ко­ли­че­ст­во элек­тро­нов. При­ме­ня­ет­ся на раз­ных эта­пах ме­тал­лур­гич. про­из-ва: при об­жи­ге, плав­ке, элек­тро­ли­зе, це­мен­та­ции, ра­фи­ни­ро­ва­нии и др. В. м. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся: в ре­зуль­та­те ре­ак­ций с по­сто­рон­ним вос­ста­но­ви­те­лем, при воз­дей­ст­вии элек­трич. то­ка, раз­ло­же­ни­ем (ча­ще все­го тер­ми­че­ским) не­ус­той­чивых со­еди­не­ний до ис­ход­но­го ме­тал­ла; про­во­дит­ся на воз­ду­хе (напр., до­мен­ный про­цесс), в рас­тво­ре или рас­пла­ве (элек­тро­лиз), в ва­куу­ме (ра­фи­ни­ро­ва­ние), инерт­ной ат­мо­сфе­ре (ме­тал­ло­тер­мия) и плаз­ме (плаз­мен­ная плав­ка).

Пер­во­на­чаль­но под В. м. по­ни­ма­ли толь­ко ре­ак­ции по­лу­че­ния ме­тал­лов из их ок­си­дов при уча­стии вос­ста­но­ви­те­лей – ве­ществ, имею­щих бо­лее вы­со­кое срод­ст­во к ки­сло­ро­ду, чем ме­талл: $\ce{MeO + B = Me + BO}$, где $\ce{MeO}$ – ок­сид ме­тал­ла, $\ce{B}$ – вос­ста­но­ви­тель. Пер­вы­ми при­ме­ра­ми В. м. яв­ля­ют­ся осу­ще­ст­в­ляв­шие­ся в брон­зо­вом и же­лез­ном ве­ках плав­ки мед­ных руд в пла­ме­ни ко­ст­ра и же­лез­ных – в дом­ни­це. Об­ра­зую­щий­ся при сго­ра­нии дре­вес­но­го то­п­ли­ва уг­ле­род вос­ста­нав­ли­вал со­еди­не­ния ме­тал­ла до сво­бод­но­го ме­тал­ла (кар­бо­тер­мия).

В. м. из рас­тво­ров в со­от­вет­ст­вии с элек­тро­хи­мич. ря­дом на­пря­же­ний (см. Элек­трод­ный по­тен­ци­ал) про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те вы­тес­не­ния ме­тал­лом-вос­ста­но­ви­те­лем вос­ста­нав­ли­вае­мо­го ме­тал­ла из рас­тво­рён­но­го со­еди­не­ния (напр., вы­тес­не­ние ме­ди из рас­тво­ра её со­лей же­ле­зом) – про­цесс це­мен­та­ции.

В. м. с ис­поль­зо­ва­ни­ем элек­трич. то­ка при­ме­ня­ет­ся в элек­тро­лиз­ных про­цес­сах. Ка­тио­ны ме­тал­лов, при­ни­мая элек­тро­ны от ка­то­да элек­тро­хи­мич. ячей­ки, раз­ря­жа­ют­ся до нуль-ва­лент­но­го (т. е. сво­бод­но­го) со­стоя­ния. Чем бо­лее элек­тро­по­ло­жи­тель­ный ме­талл в ря­ду на­пря­же­ний, тем мень­шее на­пря­же­ние при­кла­ды­ва­ет­ся к элек­т­ро­хи­мич. ячей­ке. Эле­мен­ты, бо­лее от­ри­ца­тель­ные в ря­ду на­пря­же­ний, чем во­до­род, по­лу­ча­ют элек­тро­ли­зом рас­пла­вов со­лей, а не вод­ных рас­тво­ров.

В. м., ос­но­ван­ное на раз­ра­бо­тан­ной в сер. 19 в. Н. Н. Бе­ке­то­вым тео­рии вы­тес­не­ния од­них ме­тал­лов из со­еди­не­ний (ок­си­дов, га­ло­ге­ни­дов) дру­ги­ми, бо­лее ак­тив­ны­ми ме­тал­ла­ми, на­зы­ва­ет­ся ме­тал­ло­тер­ми­че­ским. Наи­бо­лее ак­тив­ны­ми вос­ста­но­ви­те­ля­ми яв­ля­ют­ся $\ce{Ca, Mg, Na}$ и др. Ме­тал­ло­тер­мия ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для по­лу­че­ния мн. ред­ких ме­тал­лов ($\ce{U, Zr, Hf, Ti}$, РЗЭ и др.).

В. м. в про­цес­сах ра­фи­ни­ро­ва­ния ос­но­вы­ва­ет­ся на разл. спо­соб­нос­ти осн. ме­тал­ла и при­ме­сей об­ра­зо­вы­вать со­еди­не­ния с кис­ло­ро­дом, се­рой и др. (напр., при ра­фи­ни­ро­ва­нии чер­но­во­го свин­ца со­дер­жа­щую­ся в нём медь пе­ре­во­дят в суль­фид­ный шлак, ис­поль­зуя срод­ст­во $\ce{Cu\: и\: S}$). Элек­тро­ли­тич. ра­фи­ни­ро­ва­ние со­сто­ит в рас­тво­ре­нии ано­дов, из­го­тов­лен­ных из чер­но­во­го ме­тал­ла, и пе­ре­оса­ж­де­нии чис­то­го ме­тал­ла на ка­то­де (напр., $\ce{Cu, Co}$).

В. м. (в ре­зуль­та­те тер­мич. раз­ло­же­ния не­ус­той­чи­вых со­еди­не­ний) ис­поль­зу­ет­ся для по­лу­че­ния ме­тал­лич. по­кры­тий или по­рош­ков ме­тал­лов по­вы­шен­ной чис­то­ты, напр., $\ce{W \:и\: Mo}$ – раз­ло­же­ни­ем хло­ри­дов.