Željezni metali: depoziti, skladištenje. Metalurgija crnih metala

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Metali su materijali koji nikada ne gube svoju važnost. Široko se koriste u svakodnevnom životu i industriji. Naravno, danas su došli do puno različitih alternativnih tvari, na temelju kojih se dobivaju materijali koji nisu lošiji u kvaliteti od metala. Međutim, oni se ne mogu potpuno zamijeniti. Teško je zamisliti ograde i kapije, rešetke, poklopce šahtova, alate i još mnogo toga od nečeg drugog.

Iako su plastika, staklo, silikon, polietilen i polipropilen čvrsto ušli u suvremeni život čovjeka, teško je zamijeniti temeljne dijelove konstrukcija, brojne dijelove automobila i drugih vozila bilo kakvom alternativom metalima. Ona jednostavno ne postoji.

Metali u periodnom sustavu

U periodnom sustavu kemijskih elemenata, metali zauzimaju vodeću poziciju. Od 117 danas poznatih pozicija, metalima pripada više od 90. Svi ovi elementi imaju niz karakterističnih obilježja koja ih dopuštaju pripisati skupini metala:

1. Mogu voditi električnu energiju.
2. Imaju toplinsku vodljivost.
3. Duktilna, duktilna, može se motati u listove i žicu (ne sve).
4. Imaju srebrni sjaj (osim bakra i zlata).

Pored općih svojstava, svaki sličan element ima niz specifičnih, što ga čini tako popularnim.

Tipologija

Svi metali kao jednostavne tvari također se mogu podijeliti u tri klase:

1. Crna.
2. U boji.
3. Precious.

Obojeni metali uključuju sve osim plemenitih i željeza. To jest, to je bakar, živa, paladij, krom, nikal, cink, magnezij, kalcij, aluminij, olovo, kositar i tako dalje.

Plemeni metali uključuju sljedeće:

• srebro;
• zlato;
• platina.

Cijesni metali - što su to?

Ovaj razred uključuje:

• željezo i sve njegove legure;
• mangan;
• chrome;
• vanadij;
• titan;
• aktinidi i uran (torij, plutonij, neptun i drugi);
• volfram;
• alkalijski metali.

To jest, od cjelokupne raznolikosti ovih tvari, crni metali čine manji dio. I uglavnom nisu najčešći (s izuzetkom željeza) u zemljinoj kori i utrobi.

No unatoč činjenici da su crni metali zastupljeni s tako malim brojem elemenata, vrlo su česti i voluminozni u proizvodnji i preradi. Masa proizvoda, dijelova, pribora izrađena je od željeza i njegovih legura.

Metalurgija crnih metala prilično je opsežna i tražena u cijelom svijetu. Vađenje i prerada željeza jedan je od naprednih tehničkih i ekonomskih zadataka mnogihzemlje svijeta, uključujući Rusiju.

Naslage crnih metala na planeti

Željezo u smislu rudarstva je na prvom mjestu među svim metalima. Njegov maseni sadržaj u prirodi, uključujući i zemljinu kori, kreće se u milijardama. U isto vrijeme, prema stručnjacima, danas je čovjek istražio samo sto milijardi tona.

Ako govorimo o svjetskim nalazištima crnih metala, prvenstveno željeza, treba napomenuti da ih ima na svim kontinentima, u svim dijelovima svijeta, osim na točkama krajnjeg sjevera. Istovremeno, distribucija po zemljama je otprilike sljedeća (silaznim redoslijedom):

• Rusija (oko četrdeset posto svih svjetskih rezervi);
• Brazil;
• Australija;
• Kanada;
• SAD;
• Kina;
• Indija;
• Švedska.

Depoziti u Rusiji

U Rusiji se crni metali nalaze u gotovo svim velikim federalnim okruzima.

1. Središnji federalni okrug (Kursk magnetska anomalija) - preko 59%.
2. Uralski federalni okrug - 14%.
3. Sibirski okrug - 13%.
4. Daleki istok - 8%.
5. Sjeverozapadni federalni okrug - 4%.
6. Privolzhsky - 0,5%.

U svakom od navedenih okruga postoji poduzeće u kojem se obavlja crna metalurgija. Rusija je jasan lider u svijetu po ovom pokazatelju, a sudeći po rezervama, to će se nastaviti još jako dugo.

Izvlačenje materijala

Proizvodnja crnog metala uključuje nekoliko složenih faza procesa. Prvo, crni metali se ne pojavljuju u prirodnom obliku, već su dio odgovarajućih ruda (mangan, željezo i tako dalje). Stoga je prije dobivanja metala potrebno iz zemlje izvući stijenu - rudu.

Ovaj proces provodi rudarska industrija. Istodobno, rude koje sadrže željezo mogu biti bogate i zasićene ili siromašne metalom. Stoga se nakon vađenja rudnog sloja njegov komad uzima na kemijsku analizu. Ako je kvantitativni sadržaj metala preko 57-60%, onda se rad nastavlja. Ako je niža, onda se zaustavljaju ili sele na drugi teritorij u potrazi za bogatijom rudom. Inače, ovaj proces jednostavno nije ekonomski isplativ.

Sljedeća faza, koja uključuje proizvodnju crnog metala, je prerada izvađene rude u posebnom pogonu. Taj se proces naziva metalurgija. Može biti nekoliko vrsta:

1. Hidrometalurgija - tehnologija vađenja i prerade rude temelji se na korištenju vode. Istodobno, u procesu ispiranja, metali iz sastava rude prelaze u otopinu, a odatle se elektrolizom ekstrahiraju u čistom obliku. Energetski i materijalno, ova metoda je skuplja, stoga se koristi samo za posebne metale.
2. Pirometalurgija je osnova tehnike korištenja vatre. Procesi toplinske obrade rude u visokim pećima na koksirani ugljen. Najčešći način obrade rude iekstrakcija metala. Koristi se u crnoj metalurgiji.
3. Biometalurgija. Na temelju djelovanja živih organizama tek se počinje provoditi u praksi, razvijaju ga biotehnolozi. Zaključak je sposobnost nekih mikroorganizama da izvlače metale iz sastava ruda tijekom svog života.

Obrada

U tvornici za preradu, iskopane rude koje sadrže željezne metale pažljivo se obrađuju. Svi ovi procesi prikazani su u donjoj tablici.

Tehnološki proces	Suština procesa	Rezultat
1. Obogaćivanje rude	Odvajanje dijela rude koja sadrži metal od otpadnih stijena. Može se dogoditi na jedan od tri načina: magnetski (temeljen na feromagnetizmu željeza); gravitacija (baza - različite gustoće otpada i bogata stijena); flotacija (na temelju upotrebe vode sa sredstvom za pjenjenje).	Nabavite čistu podlogu bogatu željeznim metalima, koja se šalje na daljnju obradu.
2. Aglomeracija	Proces sinteriranja rude. Provodi se kako bi se dobila čista tvar, bez nečistoća plinova i prašine i tako dalje.	Nabavite tri vrste prerađene rude: sinter ruda (pečena na visokim temperaturama bez pristupa zraka); odvojeno (pročišćeno odvajanjem); pelet (masa koja sadrži željezne tokove).
3. Proces domene	Koksiranje rude u visokoj peći ukoristiti kao gorivo i reduktor željeza iz njegovih oksida ugljena.	Nabavite čisto željezo, po želji već legirano ugljikom kako biste dobili čelik.

Ovako se dobiva željezo i njegove legure. U ovom slučaju, maksimalni materijalni troškovi troše se na pripremu i korištenje koksa (uglja). On je taj koji je redukcijsko sredstvo za željezo, gorivo, izvor topline, dobavljač ugljika. Stoga se u opisanom procesu koristi prilično velika količina, a time i visoki novčani troškovi.

Uvjeti skladištenja

Crni metali prvenstveno uključuju željezo i njegove legure. Treba imati na umu da je ovo materijal vrlo otporan na koroziju. Stoga skladištenje crnih metala zahtijeva poštivanje određenih pravila, posebno kada se ne radi o konstrukcijama i proizvodima, već o tzv. otpadu od crnih metala (otpadu, slomljenim proizvodima, limovima, šipkama, armaturama i sl.):

1. Prostorija u kojoj se nalazi materijal mora biti potpuno zatvorena od vlage (kiša, snijeg). Što je manje vlage, duži je rok trajanja.
2. Skladišna površina treba biti velika, ne možete skladištiti limene konstrukcije od crnih metala jedna uz drugu, jer će to izazvati ranu koroziju.
3. Svi dostupni materijali trebaju biti razvrstani po marki i veličini.

Ako se poštuju ova jednostavna pravila, bit će moguće što je duže moguće obuzdati procese razaranja strukture metala.

Željezne legure

Kuobičajeno je da se kao takve nazivaju legure željeza, koje se dijele na nekoliko tipova:

1. Čelik. Crveni metal spojen s ugljikom daje ovaj rezultat.
2. Ljevano željezo. Početno sirovo željezo, koje se dobiva u visokim pećima tijekom prerade rude, potpuno je nepogodno kao materijal za proizvodnju aparata i predmeta za kućanstvo. Previše je krhak. Mora se podvrgnuti daljnjoj obradi u obliku zasićenja željezom i ugljikom kako bi se dobio izvrstan izdržljiv materijal. Dodatni su i drugi elementi za poboljšanje otpornosti na koroziju i performanse.
3. Ferolegure (silikokalcij, ferokrom, ferosilicij, silikomangan). Glavna svrha ovih legura je poboljšati tehničke karakteristike konačnog materijala.

čelik

Glavno mjesto među svim legurama crnih metala zauzima čelik. Danas smo naučili kako postići vrlo značajne rezultate u proizvodnji ovog materijala s unaprijed određenim važnim svojstvima. Ova vrsta legure je najvažnija za industriju koju su dali crni metali. Koji se čelici razlikuju?

1. Nisko ugljični - koristi se za izradu raznih alata.
2. Nehrđajući (koriste se za izradu cijevi, vatrostalnih dijelova, alata za rezanje, zavarene opreme i tako dalje).
3. Ferrito Chrome.
4. Martenzitni krom.
5. Legirana.
6. Nikal.
7. Chrome.
8. Chrome vanadij.
9. Tungsten.
10. molibden.
11. mangan.

Iz imena je očito daupravo se te komponente dodaju mješavini željeza i ugljika u određenom omjeru. To utječe na značajnu promjenu svojstava dobivenih materijala.

Sekundarni metali

Nažalost, koliko god želimo, stvari ne mogu trajati vječno. S vremenom sve postaje neupotrebljivo – lomi se, tuče, stari i izlazi iz mode. To je također slučaj s konstrukcijama od crnih metala. Čelik, lijevano željezo i drugi proizvodi, rezervni dijelovi jednostavno prestaju biti potrebni.

Potom se predaju posebnim poduzećima koja se bave preradom sirovina koje su postale neupotrebljive. Sada su to crni sekundarni metali. Ovo je naziv metalnih proizvoda od crnih metala koji su neispravni i nepotrebni u svakodnevnom životu.

Ona poduzeća koja prikupljaju otpad moraju se pridržavati određenih pravila za njegovo skladištenje, uklanjanje i prodaju. Zakonodavstvo naše zemlje o ovom pitanju utvrđuje GOST. Crni metali, kao i obojeni, pod strogom su kontrolom zakona.

Reciklirani metali mogu se reciklirati i vratiti u proizvodnju. Na prodaju je u takve svrhe posrednički poduzetnici kupuju crni staro željezo.

Danas se prema crnim metalima postupa s dužnim poštovanjem, oni zauzimaju vodeću poziciju na tržištu svojih proizvoda.

Mehanička upotreba

Čelični i lijevani željezni predmeti, dijelovi, razni uređaji imaju široku primjenu u strojarstvu. Oni su traženi ne samo zaautomobilskoj, ali i u kemijskoj, zrakoplovnoj proizvodnji, kao i u brodogradnji. Sve je to zbog posebne čvrstoće ovih materijala, njihove otpornosti na toplinu i otpornosti na koroziju. Crni metali postaju osnovni materijal za proizvodnju mnogih vrsta proizvoda. Među najčešćim su:

• bočni poklopci zupčanika;
• ležajevi;
• ventili;
• okov;
• čahure;
• cijevi;
• cilindri automobila i drugih vozila;
• zupčanici;
• vezice lanca na traktorima;
• bubnjevi kočnice;
• kočije;
• čahuri i tako dalje.

Ovaj popis je beskonačan, jer ima stvarno puno proizvoda od crnih metala i njihovih legura.

Primjena u drugim industrijama

Postoji nekoliko glavnih područja u kojima se koriste crni metali:

1. Kemijska industrija.
2. Inženjering.
3. Proizvodnja namještaja za posebne namjene.
4. Puštanje posuđa.
5. Proizvodnja strukturnih dijelova.

Ovo svakako nije potpuni popis, već samo najčešća područja koja čine veliku većinu proizvoda od čelika.