Metalurgijos gamybos produktai ir tarpiniai produktai. Puiki naftos ir dujų enciklopedija

Metalų gamyba žmonijai buvo žinoma nuo seno. Pavyzdžiui, varis ir alavas buvo kasamas jau penktame tūkstantmetyje prieš Kristų.

Rusijoje pirmoji metalurgijos gamykla pradėjo veikti 1701 m. Urale. Vėliau geležies ir plieno gamyba sparčiai vystėsi. Rusija net pradėjo eksportuoti plieną. Tačiau XX amžiaus pradžioje Rusijoje vienam gyventojui vis dar buvo 18 kartų mažiau geležies ir plieno nei JAV, 8 kartus mažiau nei Vokietijoje, 4 kartus mažiau nei Prancūzijoje.

Metalai ir lydiniai skirstomi į juoduosius ir spalvotuosius.

Svarbiausias pramoninis metalas yra geležis (Fe), kuri lydiniuose su anglimi (C) ir kitais elementais sudaro juodųjų metalų lydinių – plieno, ketaus ir ferolydinių – grupę. Iš viso pasaulyje pagaminamų metalų daugiau nei 90% sudaro juodieji metalai.

Iš spalvotųjų metalų ypatinga prasmė turi vario (Cu), aliuminio (Al), magnio (Mg), švino (Pb), cinko (Zn), alavo (Sn), taip pat chromo (Cr), nikelio (Ni), molibdeno (Mo) ir kt. .

Visi išvardyti metalai vadinami techniniais, priešingai nei taurieji (platina, auksas, sidabras), retųjų žemių ir kiti metalai.

Metalų lydiniai yra labiausiai paplitę šalies ekonomikoje dėl savo savybių geresnes savybes juos sudaro paprasti elementai.

Geležies metalurgija

Žaliavos geležies lydymui

Juodųjų metalų lydiniai, kaip minėta, yra geležies ir anglies lydiniai; be to, juose yra priemaišų – silicio, mangano, fosforo, sieros ir kai kurių kitų.

Chemiškai gryna geležis pramonėje praktiškai nenaudojama, nes jos mechaninės savybės yra žemos.

Elementas, turintis pagrindinę įtaką juodųjų metalų savybėms, yra anglis, o pagal jos kiekį juodieji metalai skirstomi į plieną ir ketų.

Plienas vadinamas geležies ir anglies lydiniu, kuriame anglies kiekis yra iki 2,14%. Ketus yra geležies ir anglies lydinys, kuriame anglies yra nuo 2,14% iki 6,67%. Plienas pasižymi žymiai aukštesnėmis mechaninėmis savybėmis (stiprumas, kietumas, plastiškumas ir kt.), lyginant su ketaus. Pagrindinis ketaus tikslas yra tarnauti kaip žaliava plieno gamybai.

Ketaus gamybos žaliavos yra geležies rūdos, kuras ir srautai. Ketaus lydymo įrenginys yra aukštakrosnė.

Į aukštakrosnę įkrautas žaliavų kiekis, skaičiuojamas tam tikru santykiu, vadinamas įkrova.

Geležies rūda yra uoliena, kurioje yra tam tikrų geležies junginių, taip pat kitų elementų junginių priemaišų, kurios yra atliekos.

Šiuo metu ketaus gamybai naudojamos šios rūdos.

Magnetinė geležies rūda (Fe 3 0 4) yra juodasis mineralas, turintis magnetinių savybių; Geležies kiekis jame siekia 72%.

Ruda geležies rūda (2Fe 2 0 3 3H 2 0) yra geltonai rudos spalvos mineralas; Geležies kiekis svyruoja nuo 35% iki 50%.

Raudonoji geležies rūda (Fe 2 0 3) yra raudonasis mineralas, kuriame yra iki 60 % geležies.

Geležies rūda (FeC0 3) yra pilkas mineralas, turintis 30–42 % geležies.

Aukštakrosnės procese naudojamas kuras turi būti didelio šilumingumo ir mažo pelenų kiekio, poringumo, tvirtumo aukšta temperatūra, taip pat turi kuo mažiau sieros, kuri iš kuro iš dalies pereina į ketų ir pablogina jo savybes.

Anglies koksas naudojamas kaip kuras aukštakrosnių gamyboje. Norėdami sustiprinti ketaus lydymą, jie naudoja gamtinių dujų ir deguonies.

Norint atskirti atliekas ir pelenus, į aukštakrosnę įvedamos medžiagos, vadinamos srautais; šios medžiagos, susiliejusios su atliekomis ir kuro pelenais, susidaro tirpios cheminiai junginiai, formuojasi šlakas.

Norint lydyti ketų, rūda yra iš anksto paruošiama - sodrinama. Rūdos paruošimo kokybė turi didelę įtaką lydymo eigai, degalų sąnaudoms ir gaunamo ketaus kokybei.

Rūdos paruošimas apima smulkinimo, rūšiavimo, sodrinimo ir, jei reikia, skrudinimo operacijas.

Smulkinimas – smulkinimas didelius rūdos gabalus – atliekamas specialiomis mašinomis – trupintuvais ir gaunami 20–100 mm dydžio gabalai. Smulkios dalys išsijojamos ir naudojamos aglomeracijai (sukepimui).

Magnetinis sodrinimas pagrįstas magnetinio lauko poveikiu rūdos komponentams, turintiems magnetinių savybių. Jis atliekamas vienetuose, vadinamuose magnetiniais separatoriais.

Sukepinimas atliekamas siekiant panaudoti smulkias rūdos miltelius ir dūmų dulkes; Sukepinimui šios medžiagos sumaišomos su smulkintu koksu.

Sukepinimas atliekamas specialiomis sukepinimo juostinėmis mašinomis, kur deginant kuras sudaro porėtus sukepintus gabalus, vadinamus aglomeratu.

Progresyvus rūdos sodrinimo būdas yra efektyvesnis rūdos paruošimo procesas – granuliavimas. Proceso esmė – susmulkintų užtaiso dalelių granuliavimas ir vėlesnis granulių sudeginimas.

Aukštakrosnės dizainas

Šiuolaikinė aukštakrosnė – tai šachtinė (vertikali) krosnis, kurios bendras aukštis iki 70 m, o skersmuo – iki 14 m.

Aukštakrosnės vidus išklotas (išklotas) ugniai atspariomis plytomis. Orkaitės išorėje yra plieninis korpusas, skirtas tvirtumui. Aukštakrosnės dalys yra šios (1 pav.): įkrovimo aparatas, viršus, velenas, garų kamera, pečiai ir židinys.

Užpildymo aparatas naudojamas krūviui kaupti ir paduoti per viršų. Viršutinėje dalyje yra dujų išleidimo anga aukštakrosnės (viršuje) dujoms išvesti. Velenas yra nupjauto kūgio formos, besiplečiantis žemyn. Tokia veleno forma palengvina laisvą įkrovos nuleidimą lydymo metu. Pečių pagalvėlės yra nupjauto kūgio formos, besiplečiančios į viršų, todėl jos sulaiko visą kietąjį krūvį, esantį garuose ir kote.

Apatinė aukštakrosnės dalis – židinys – yra cilindro formos. Viršutinėje krosnies dalyje išilgai perimetro yra vamzdeliai, skirti į krosnį tiekti įkaitintą orą, gamtines dujas ir deguonį. Apatinė krosnies dalis, kurioje surenkama skysta geležis ir šlakas, vadinama arkliu. Kalvėje yra dvi skylės – čiaupo angos – ketaus ir šlako išleidimui. Ketaus čiaupo anga yra apatinėje židinio dalyje, o šlako čiaupo anga yra viršutinėje dalyje.

Oro šildymas atliekamas siekiant padidinti krosnies našumą ir sumažinti kuro sąnaudas. Šildymas atliekamas specialiuose šildymo įrenginiuose – oro šildytuvuose.

Oro šildytuvas yra bokštas, kurio skersmuo yra apie 10 m, o aukštis iki 50 m. Oro šildytuvo korpusas pagamintas iš plieno lakšto, viduje išklotas ugniai atspariomis plytomis. Aukštakrosnės dujos dega oro šildytuvo šachtoje. Likusi oro šildytuvo erdvė užpildyta antgaliu (mūriu su praėjimais dujoms), kuris kaupia šilumą iš aukštakrosnių dujų degimo produktų.

Atmosferos oras nukreipiamas į oro šildytuvą, kur jis praeina per karštą antgalį, pašildomas iki 1000-1200 °C ir tada nukreipiamas į aukštakrosnės vamzdžius.

Domeno procesas

Krosnyje du medžiagų srautai nuolat juda vienas kito link: iš viršaus į apačią - įkrovos medžiagų srautas ir iš apačios į viršų - dujų srautas, susidarantis dėl kuro degimo ir reakcijos su įkrovos komponentais.

Lydymo aukštakrosnėse esmė yra geležies redukavimas iš rūdoje esančių oksidų, geležies karbiuravimas, kad būtų pagamintas ketus, ir uolienų atliekų pašalinimas.

Oro deguonis, pučiamas per vamzdžius, reaguoja su kuro anglimi pagal formulę:

C + 0 2 = C0 2 + Q

Tuo pačiu metu vamzdžių srityje susidaro iki 2000 °C temperatūra, esant aukštai temperatūrai, anglies dioksidas C0 2 redukuojasi iki oksido:

С0 2 + С = 2СО – Q

Susidūrus su rūda tolimesnio jos kilimo metu, dalis anglies monoksido redukuoja geležies oksidus ir vėl virsta CO 2 .

Į krosnį įkelta rūda krosnies zonoje šachtos viršuje išdžiūsta ir praranda chemiškai surištą vandenį. Pradedant nuo kasyklos vidurio ir iki garų, vyksta laipsniškas geležies oksido redukavimas anglies monoksidu:

3Fe 2 0 3 + CO = 2Fe 3 0 4 + C0 2

Fe 3 0 4 + CO = 3FeO + C0 2

FeO + CO = Fe + C0 2

Geležies redukcijos reakcijų su anglies monoksidu (netiesioginio redukavimo) bendras terminis poveikis yra teigiamas; šios reakcijos vyksta 400-950 °C temperatūroje. Lygiagrečiai garų srityje ir viršutinėje pečių dalyje, esant 1300–1400 ° C temperatūrai, vyksta geležies redukcija kietąja karšto kokso anglimi (tiesioginė redukcija):

FeO + C = Fe + CO + Q

Gautas kietas kempinės geležis garinimo zonoje iki pečių yra karbonizuojama ir dėl sumažėjusios lydymosi temperatūros (geležies lydymosi temperatūra yra 1539 ° C, ketaus - 1100-1200 ° C) pereina į skystą būseną. . Ketaus srautai, tekantys į krosnį, sugeria lydymo proceso metu susigrąžintas priemaišas - manganą, silicį ir fosforą, taip pat dalinai sierą iš kokso pelenų.

Silicio ir mangano buvimas ketuje teigiamai veikia ketaus savybes. Fosforas ir siera yra kenksmingos priemaišos. Silicis pagerina ketaus liejimo savybes; manganas su nedideliu kiekiu (iki 1%) padidina ketaus stiprumą. Dėl fosforo šaltas ketus tampa trapus, siera padidina ketaus gaminių trapumą kaitinant.

Kartu su silicio dioksidu (Si0 2), aliuminio oksidu (A1 2 0 3) ir kitomis uolienų atliekų ir kuro pelenų priemaišomis, srautai sudaro šlaką, kuris ištirpsta garuose ir pečiais ir nuteka į židinį, kur kaupiasi ant skysčio. ketaus.

Įvadas

Mano nuomone, nagrinėjama tema yra aktuali, nes metalurgija yra didžiausia pagrindinė Ukrainos pramonės gamybos šaka, kuri kartu su kitomis pramonės šakomis lėmė bendrą šalies ekonomikos specializaciją. Donecko sritis užima pirmaujančią vietą pagal Ukrainos metalurgijos gamyklų skaičių ir mastą. Donecko srities plieno gamyklose gaminamas valcuotas metalas plačiai naudojamas mechaninėje inžinerijoje, transporte ir visose be išimties pramonės šakose, atlaiko intensyvią plastikų, keramikos, kompozitų ir kt. konkurenciją. modernios medžiagos. Metalurgijos pramonė yra pramonė, kuri gana gerai atneša Ukrainą į pasaulinę rinką ir išlaiko ją tarp dešimties geriausių pasaulio metalo gamintojų. Tačiau, kaip ir bet kuriame kitame pramonės sektoriuje, metalurgija turi savų vystymosi problemų, kurias reikia išspręsti anksčiau.

Šis testas skirtas susipažinti su metalurgijos pramone, jos esme ir reikšme Ukrainoje ir ypač Donecko srityje bei įvertinti krizinę situaciją metalurgijos rinkoje 2007–2009 m. Šio bandomojo darbo tikslai yra nustatyti pagrindines Donecko srities ir visos Ukrainos metalurgijos problemas ir jų sprendimo būdus valstybiniu lygiu, taip pat tolesnio jos vystymosi tendencijas. Testas yra pagrįstas duomenimis, paimtais iš periodinių leidinių ir interneto šaltinių 2007–2012 m. Darbe buvo analizuojami pastarųjų metų statistiniai duomenys, taip pat atlikta senų ir naujų rodiklių lyginamoji analizė.

Darbą sudaro 4 skyriai, kurių kiekvienoje yra daugiau atskleidžiančios informacijos pilna forma siūlomos temos esmė.

Metalurgijos pramonė

Metalurgijos samprata ir jos uždaviniai

METALURGIJA – mokslo ir technologijų sritis, apimanti metalų gavimo iš rūdų ar kitų medžiagų procesus, keičiant metalų lydinių cheminę sudėtį, struktūrą ir savybes. Yra pirometalurgija ir hidrometalurgija. Jis taip pat naudojamas nemetalinėms medžiagoms, įskaitant puslaidininkius, gaminti.

Struktūros tyrimas ir fizinės ir cheminės savybės metalų ir oksidų lydalai bei kietieji tirpalai, kondensuotos medžiagos būsenos teorijos kūrimas;

Metalurginių reakcijų termodinamikos, kinetikos ir mechanizmo studijos;

Polimetalinių mineralinių žaliavų ir technogeninių atliekų kompleksinio panaudojimo su aplinkosaugos problemų sprendimu mokslinių, techninių ir ekonominių pagrindų sukūrimas;

Pirometalurginių, elektroterminių, hidrometalurginių ir dujų fazių procesų pagrindų teorijos sukūrimas metalų, lydinių, metalo miltelių ir kompozicinių medžiagų bei dangų gamybai. (5)

Ukrainos metalurgija yra pagrindinė pramonės šaka Nacionalinė ekonomika Ukraina, teikia daugiau nei 25% valstybės pramonės produkcijos (96 955,5 mln. grivinų 2005 m.), Ukrainai suteikia apie 40% užsienio valiutos keitimo pajamų ir daugiau nei 10% pajamų į Ukrainos valstybės biudžetą. Pasaulinėje gamyboje juodoji metalurgija Ukrainos dalis, anot Tarptautinis institutas ketaus ir plieno yra 7,4% (2007). Ukrainos metalurgija – kasybos ir metalurgijos komplekso įmonės ir organizacijos, vienijančios ne tik juodųjų ir spalvotųjų metalų metalurgijos įmones, bet ir kasybos bei perdirbimo, geležies lydinių gamyklas, perdirbimo gamyklas, kokso gamyklas, metalo gaminius gaminančias įmones. (8)

Metalurgijos pramonė yra viena didžiausių pramonės šakų didelė valstybė. Tai apima rūdos gavybą ir perdirbimą, metalų gamybą ir sodrinimą bei lydinių iš jų gamybą. Ukraina turi nemažas atsargas įvairių metalų rūdų: juodųjų (geležies, mangano, chromo, titano ir vanadžio), spalvotųjų (aliuminio, cinko ir švino) bei tauriųjų (sidabro, aukso ir platinos) metalų. (9)

Ukrainos metalurgijos kompleksas yra gerai veikianti tarpusavyje sąveikaujančių žaliavų gavybos, perdirbimo ir metalurgijos gamyklų sistema, užimanti dešimčių tūkstančių kvadratinių kilometrų plotą. Iš viso metalurgijos kompleksą sudaro apie 400 didelių ir vidutinių juodųjų ir spalvotųjų metalų metalurgijos įmonių, esančių daugelyje Ukrainos regionų. (9)

Ukraina yra viena iš juodųjų metalų gamybos lyderių pasaulyje ir užima 7 vietą pagal plieno gamybą ir 3 vietą pagal metalo gaminių eksportą. Metalurgijos įmonių pagamintos produkcijos dalis sudaro 30 proc. visos pramoninės gamybos ir sudaro 42% viso Ukrainos eksporto. Daugiau nei 80% metalo gaminių eksportuojama į Europos, Azijos, Artimųjų Rytų šalis, Pietų Amerika. (8)

Metalurgijos komplekso esmė ir reikšmė

Metalurgijos kompleksą sudaro juodosios ir spalvotosios metalurgijos įmonės, apimančios visus technologinių procesų etapus: nuo žaliavų gavybos ir sodrinimo iki gatavų gaminių juodųjų ir spalvotųjų metalų, taip pat jų lydinių gamybos. . Metalurgijos kompleksas yra šių technologinių procesų derinys:

Žaliavų išgavimas ir paruošimas perdirbimui (gavyba, sodrinimas, aglomeravimas, reikalingų koncentratų gavimas ir kt.);

Metalurginis apdirbimas – pagrindinis technologinis ketaus, plieno, valcuotų juodųjų ir spalvotųjų metalų, vamzdžių ir kt. gamybos procesas;

lydinių gamyba;

Kokso gamyba;

Pirminės gamybos atliekų perdirbimas ir antrinių produktų gavimas iš jų.

Pagrindinis technologinių jungčių tipas ir forma visuomeninė organizacija gamyba pramonėje yra derinys. Todėl pirmaujanti metalurgijos įmonių rūšis yra kombainai. Priklausomai nuo šių technologinių procesų derinio, šių tipų gamyba metalurgijos komplekse:

Sujungia pilnas ciklas, kuriame vienu metu veikia visi įvardinti technologinio proceso etapai;

Dalinio ciklo gamyklos – tai įmonės, kuriose vykdomi ne visi technologinio proceso etapai (rūdos gavyba ir perdirbimas, plieno ir valcavimo gaminių arba ketaus ir valcavimo gaminių gamyba atskirai). Nepilno ciklo įmonės („mažoji metalurgija“) vadinamos perdirbimo įmonėmis.

Gamyklos, kuriose kasama ir apdorojama rūda, vadinamos kasybos ir perdirbimo įmonėmis (GOK).

Metalurgijos kompleksas yra pramonės pagrindas. Juodieji metalai vadinami pramonės duona. Juodieji ir spalvotieji metalai plačiai naudojami mechanikos inžinerijoje, statyboje, transporte ir visuose be išimties šalies ūkio sektoriuose, atlaikant intensyvią plastikų, keramikos ir kitų šiuolaikinių medžiagų konkurenciją. Tačiau, priešingai nei neseniai, dabar šalies ekonominė galia nėra vertinama pagal ketaus, plieno ir valcavimo gaminių gamybos lygį.

Metalurgijos kompleksas turi išskirtinai didelę kompleksą ir regioną formuojančią reikšmę Ukrainos ekonomikos teritorinėje struktūroje. Jis vaidina svarbų vaidmenį tarptautinis padalinys darbo. Netauriųjų metalų ir gaminių dalis sudaro 30% Ukrainos eksporto. (6) O tarptautinės paklausos požiūriu būtina nuolat gerinti metalo gaminių kokybę, užtikrinant jų konkurencingumą itin reiklioje pasaulio rinkoje, didinti elektrotechninio plieno ir geležies lydinių, vamzdžių ir kt.

Žodis „metalurgija“ kilęs iš senovės graikų kalba„μεταλλουργέω“ pažodžiui reiškia „rūdą išgauti“ arba „apdirbti metalus“. Tai tam tikra mokslo ir technikos sritis, aprašanti metalo gavimo procesus iš rūdų arba įvairios medžiagos. Be to, perdirbimo metu keičiasi medžiagų cheminė sudėtis, struktūra ir savybės. Šiandien šie žodžiai vartojami pramonei apibūdinti, tačiau anksčiau tai buvo metalo išgavimo iš rūdos menas.

Šiuolaikinė metalurgijos samprata yra plati, ji apima:

Metalų (rūdos) ir kitų medžiagų gamyba;
lydinių gamyba;
karštasis ir šaltasis metalų apdirbimas;
suvirinimas;
mokslo kryptis, tirianti metalų ir lydinių fizines ir chemines savybes;
įrangos ir mašinų gamyba metalurgijos pramonė.

Kokso pramonė ir gamyba yra metalurgijos šakos.

Metalurgijos rūšys

Iš pradžių metalurgija, pagrįsta žaliavomis, skirstoma į: juodąją ir. Pirmajam tipui priskiriama geležis ir jos lydiniai, į kuriuos įeina: geležies rūdos gavyba, sodrinimas, gamyba ir valcavimas ir kt.
Antrajam tipui priskiriami atitinkamai spalvotieji metalai: jų gavyba, rūdos apdorojimas, metalų ir lydinių gamyba. Spalvotieji metalai yra sunkieji (Cu, Zn, Pb, Ni, Sn) ir lengvieji (Al, Ti, Mg).

Be žaliavų, metalurgiją galima skirstyti pagal technologinis procesas:

1. Pirometalurgija – tai procesai, tokie kaip skrudinimas arba lydymas, vykstantys aukštoje temperatūroje. Tokios metalurgijos porūšis apima plazmą.
2. Hidrometalurgija yra visiškai priešingas procesas, kai metalas išgaunamas iš rūdų naudojant vandenį arba vandens pagrindu pagamintus chemikalus, šis procesas vadinamas „išplovimu“.

Pasaulinėje praktikoje mokslo pažanga nestovi vietoje, metalurgijoje naudojami net mikroorganizmai, biotechnologijos. Tokie procesai apima: biologinį išplovimą, biooksidaciją ir kt. Šiandien tokiu būdu išgaunami kai kurie spalvotieji metalai (Cu, Au, Zn, Ni, U). Tačiau svarbiausias biotechnologijos pritaikymas yra gryninimo procesas Nuotekos gamyboje.

Metalo gamyba ir vartojimas

Naudojimo sritys

Jame yra nedaug vertingų metalų Žemės pluta V pakankamas kiekis. Pavyzdžiui: Al – 8,9%, Fe – 4,65%, Mg – 2,1%, Ti – 0,63%. Galima pastebėti, kad kuo tauresnis metalas, tuo mažiau jo randama gamtoje.
Metalų paklausa ir gamyba kasmet auga. Įvertinus pastarųjų 20 metų laikotarpį, matyti, kad išaugo suvartojimas (apie 0,8 mlrd. tonų) ir metalo atsargos (aštuoni mlrd. tonų).

Metalinės konstrukcijos tapo populiariausios, vartojimo sritys išsiplėtė, nes ši medžiaga turi gerų savybių, o gamyba yra ekonomiškai pelninga. 72–74 % daugelio šalių BNP sudaro gamyba, pagrįsta juodųjų ir spalvotųjų metalų naudojimu.

750 milijonų tonų iš 800 milijonų tonų, o tai atitinka 90% metinio metalo suvartojimo, yra plienas. Sunaudojama žymiai mažiau - 3%, - 1,5%, - apie 5,5 tonos, - apie 4,5 tonos.
JAV, JK, Prancūzija, Italija gamina ir vartoja liūto dalis visi metalai.

Skirtingi metalai turi individualų fizinių savybių rinkinį, būdingą tik jiems. Dėl tokių savybių kaip kietumas, tankis, elektrinis laidumas, lydymosi temperatūra, išvaizda ir kiti, jų taikymo sritis gana plati.

Geležis turi didelį kietumą ir stiprumą, statybos pramone Tai nepakeičiami ir vertingi rodikliai.
Iš aliuminio lengva nukalti norimą daiktą, jis gerai praleidžia šilumą ir išlaiko šilumą esant žemai temperatūrai. didelio stiprumo. Todėl jis plačiai naudojamas indų, folijos gamybai, netgi orlaivių konstrukcijoje.
Kaliojo vario laidumas yra geras, todėl jis naudojamas gaminti elektros kabeliai ir naudojami energetikos inžinerijoje.
Tokios brangios medžiagos kaip auksas ir sidabras pasižymi geru lankstumu, klampumu ir inertiškumu, o tai, be papuošalų, leidžia jas naudoti neoksiduojančių elektros jungčių gamyboje.

Lydinių taikymas

Metalai retai naudojami gryna forma, dažniausiai naudojami lydiniai, kurie pasižymi geresnėmis savybėmis ir būdingos savybės. Gamyboje populiarūs šie lydiniai: aliuminis, geležis, varis, magnis, cinkas. Jei reikia, naudokite pigi medžiaga, su dideliu stiprumo indeksu, tada naudojamas anglinis plienas.

Miltelinė metalurgija iš esmės skiriasi nuo ankstesnių gamybos metodų. Pagrindinė idėja yra ta, kad metalas naudojamas miltelių pavidalu, dalelių dydis yra 0,1 - 0,5 mikrono. Juodųjų metalų dalelės suspaudžiamos ir sukepinamos. Taip susidaro tanki vienalytė masė.

Spalvotoji metalurgija

Spalvotoji metalurgija pasižymi gamybos būdų įvairove. Yra du pagrindiniai:

1. Pirometalurginis, jis labiau paplitęs daugelio metalų gamyboje. Tai atliekama lydant metalus, redukuojant arba oksiduojant. Šiame procese šilumos šaltinis yra siera, kuri yra pačioje rūdoje. Jis taip pat naudojamas kaip cheminis reagentas.
2. Hidrometalurginis, pagrįstas išplovimo procesu, paverčiant juos tirpiais junginiais.
Be šių dviejų tipų, naudojami elektrolitiniai procesai. Kaip pagrindas naudojami vandeniniai tirpalai arba išlydyta terpė.

Metaloterminis procesas naudojamas rečiau. Per šis metodas jie naudoja kitus metalus, panašesnius į deguonį, ir jų pagrindu atkuria reikiamą metalą. Yra nemažai kitų metodų, tačiau jie nėra tokie įprasti: cheminis-terminis, cianidavimas, chlorido sublimacija.

Kaip gaminamas varis?

Yra 2 būdai, kaip gauti varį iš rūdos ir koncentratų:

1. Hidrometalurginis, rečiau paplitęs metodas. Išimtiniais atvejais jis naudojamas, pavyzdžiui, jei reikia apdoroti oksiduotas arba vietines rūdas. Šio metodo trūkumas yra nesugebėjimas išgauti tauriųjų metalų pakeliui.
2. Pirometalurginis, priešingai, daro šią operaciją prieinamą, todėl jos naudojimas yra tinkamesnis. Tokiu būdu pagaminama 85-90% vario, gaunamas varis iš sulfidinės rūdos. Tai gražu sunkus procesas, ji apima kelis etapus. Pagrindiniai yra šie: paruošiamasis etapas, vario matinės lydymas arba lydymas, juodojo vario gavimas konvertuojant matinį, rafinavimas, metalo gamyba. Pradinis paruošiamasis etapas apima: sodrinimą ir, jei reikia, metalo skrudinimą. Rafinavimas vyksta 2 etapais, pirmasis – ugnies, antrasis – elektrolitinis.

Elektrolizės vonios Alcoa Norvegijos aliuminio lydykloje Mosjøen mieste

Aliuminio pramonė

Aliuminis gaminamas elektrolitiniu metodu, tačiau šiandien jis yra modernesnis.

Susideda iš dviejų etapų:

1. Gaunamas aliuminio oksidas (Al 2 O 3), pagrindinė žaliava yra
2. Gaunamas skystas aliuminis. Pirmajame etape elektrolizės būdu gautas aliuminio oksidas gamina skystą aliuminį.

Pasaulyje aliuminio oksidas gaunamas iš boksito pagal Bayer metodą. Bayeris yra austrų inžinierius, dirbęs Rusijoje. Be šio metodo, yra ir kitas būdas – aliuminio oksido gavimas iš boksito ir nefelinų, tai yra sukepinimo būdas. Tai šarminiai metodai, dėl kurių . Tada jis ištirpinamas elektrolite ir elektrolizės būdu gaunamas aliuminis. Elektrolitas susideda iš kelių komponentų, iš kurių pagrindinis yra kriolitas. Idealiu atveju Na 3 AlF 6 (3NaF AlF 3) santykiu NaF: AlF 3 yra 3:1. Galite sutaupyti elektros energijos, nes šis procesas pakanka 2,6-2,8:1 santykio. Norint gauti šią proporciją, į kriolitą pridedama aliuminio. Lydymosi temperatūrą taip pat galite sumažinti tiesiog į elektrolitą įpildami nedidelį kiekį CaF 2, MgF 2 ir NaCl. Pramoninio elektrolito pagrindiniai komponentai turėtų būti tokie: Na 3 AlF 6 - 75-90%; AlF 3 - 5-12%; MgF 2 - 2-5%; CaF 2 - 2-4%; Al 2 O 3 - 2-10%. Jei šio santykio nesilaikoma, pasikeičia elektrolito savybės, pavyzdžiui, Al 2 O 3 padidėja daugiau nei 10%, atsparumas ugniai iš karto padidės. Jei kiekis sumažinamas žemiau 1,3%, elektrolizės režimas automatiškai nutrūksta.

Kai aliuminis išgaunamas iš elektronų vonios, jis vadinamas žaliaviniu aliuminiu. Tokiame elemente yra metalinių ir nemetalinių priemaišų bei dujų. Pastarosios apima: vandenilį, azotą, sierą ir kitas dujas. Neapdoroto aliuminio metalo sudėtį sudaro: Fe, Si, Cu, Zn ir kt. Aliuminio oksidas, pamušalų dalelės, elektrolitai, kai jų dalelės yra įtraukiamos mechaniškai, bus priskiriami nemetaliniams mišiniams. Aliuminį taip pat galima chloruoti, o tai būtina valymui. Būtina išvalyti metalą nuo Na, Ca, Mg dujų ir priemaišų.

Po visų procedūrų aliuminis pilamas į elektrines krosnis, kurios kartu tarnauja ir kaip maišytuvas. Galima įdėti, aliuminis nusistovi 30-45 min. Po šios procedūros metalas bus visiškai išvalytas nuo dujinių ir nemetalinių komponentų. Įsiliejo skirtingos vonios prijungtas aliuminis. Po to jis bus pilamas ant konvejerio, todėl bus kiaulė. Kai kuriose pramonės šakose yra nuolatinio liejimo įrenginiai, tada aliuminis pilamas į luitus ir valcuojamas. Tokio aliuminio grynumas viršija 99,8%.

Kaip gaminami kiti spalvotieji metalai?

Kiti spalvotieji metalai yra švinas, alavas, cinkas, volframas ir molibdenas. Jų gamybai naudojami kai kurie iš minėtų būdų ir gamybos būdų. Apskritai proceso esmė išsaugoma, skiriasi reagentai ir vienetai, yra gamybos ypatybių.

Žmonijos istorija siekia daugiau nei tūkstantį metų. Per visą mūsų rasės gyvavimo laikotarpį vyko stabili technologinė pažanga, kurioje svarbų vaidmenį vaidino žmogaus gebėjimas dirbti, kurti ir išgauti metalą. Todėl visiškai logiška, kad metalurgija yra tai, be ko neįmanoma įsivaizduoti savo gyvenimo, normalaus darbo pareigų atlikimo ir daug daugiau.

Apibrėžimas

Visų pirma, verta suprasti, kaip moksliškai, techniniu požiūriu, vadinama šiuolaikinė gamybos sfera.

Taigi metalurgija yra mokslo ir technologijų šaka, apimanti įvairių metalų gavimo iš rūdos ar kitų medžiagų procesą, taip pat visus procesus, susijusius su lydinių cheminės sudėties, savybių ir struktūros keitimu.

Struktūra

Šiandien metalurgija yra galingiausia pramonės šaka. Be to, tai plati sąvoka, apimanti:

  • Tiesioginė metalų gamyba.
  • Apdorojimas metalo gaminiai tiek karšta, tiek šalta.
  • Suvirinimas.
  • Įvairių metalinių dangų dengimas.
  • Mokslo šaka – medžiagų mokslas. Ši fizikinių ir cheminių procesų teorinio tyrimo kryptis yra orientuota į metalų, lydinių ir intermetalinių junginių elgesio supratimą.

Veislės

Visame pasaulyje yra dvi pagrindinės metalurgijos šakos – juodoji ir spalvotoji. Ši gradacija susiklostė istoriškai.

Juodoji metalurgija susideda iš geležies ir visų lydinių, kuriuose jos yra, apdirbimas. Ši pramonė taip pat apima rūdos gavybą iš žemės gelmių ir vėlesnį rūdų, plieno ir geležies liejyklų sodrinimą, ruošinių valcavimą ir ferolydinių gamybą.

Spalvotoji metalurgija apima apdirbimą su bet kokio metalo rūda, išskyrus geležį. Beje, jie sąlyginai suskirstyti į dvi dideles grupes:

Sunkus (nikelis, alavas, švinas, varis).

Lengvas (titanas, magnis, aliuminis).

Moksliniai sprendimai

Neabejotina, kad metalurgija yra veikla, kurią reikia įgyvendinti naujoviškų technologijų. Šiuo atžvilgiu daugelis mūsų planetos šalių aktyviai siekia mokslinių darbų, kurio tikslas – ištirti ir praktiškai pritaikyti įvairiausius mikroorganizmus, kurie padėtų išspręsti, pavyzdžiui, tokią aktualią problemą kaip nuotekų valymas, kuris yra esminis metalurgijos gamybos komponentas. Be to, tokie procesai kaip biologinė oksidacija, nusodinimas, sorbcija ir kiti jau tapo realybe.

Atskyrimas pagal procesą

Metalurgijos gamyklos apytiksliai gali būti suskirstytos į dvi pagrindines grupes:

Pirometalurgija, kai procesai vyksta labai aukštoje temperatūroje (lydymas, skrudinimas);

Hidrometalurgija, kurią sudaro metalų ekstrahavimas iš rūdų naudojant vandenį ir kitus vandeninius tirpalus naudojant cheminius reagentus.

Metalurgijos gamyklos statybos vietos pasirinkimo principas

Norint suprasti, kokiomis išvadomis remiantis priimamas sprendimas statyti įmonę tam tikroje vietoje, verta apsvarstyti pagrindinius metalurgijos vietos veiksnius.

Visų pirma, jei klausimas yra susijęs su spalvotosios metalurgijos gamyklos vieta, tada iškyla šie kriterijai:

  • Energijos išteklių prieinamumas. Gamybai, susijusiai su lengvųjų spalvotųjų metalų apdirbimu, reikia milžiniško kiekio elektros energija. Todėl tokios įmonės statomos kuo arčiau hidroelektrinių.
  • Reikalingas žaliavų kiekis.Žinoma, kuo arčiau rūdos telkiniai, tuo geriau.
  • Aplinkos veiksnys. Deja, posovietinės erdvės šalių negalima priskirti kategorijai, kurioje metalurgijos įmonės yra draugiškos aplinkai.

Taigi, metalurgijos išdėstymas yra sunkiausias klausimas, kurio sprendimui reikėtų skirti didžiausią dėmesį, atsižvelgiant į visus galimus reikalavimus ir niuansus.

Norint susidaryti kuo išsamesnį vaizdą metalo apdirbimo aprašyme, svarbu nurodyti pagrindines šios gamybos sritis.

Juodosios metalurgijos įmonėse yra keli vadinamieji perdirbimo etapai. Tarp jų: ​​sukepinimo aukštakrosnė, plieno gamyba, valcavimas. Pažvelkime į kiekvieną iš jų išsamiau.

Aukštakrosnių gamyba

Būtent šiame etape geležis išleidžiama tiesiai iš rūdos. Tai atsitinka aukštakrosnėje ir aukštesnėje nei 1000 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Taip lydoma geležis. Jo savybės tiesiogiai priklausys nuo lydymosi proceso eigos. Reguliuodami rūdos lydymą, galiausiai galite gauti vieną iš dviejų: perdirbimo (vėliau naudojama plieno gamybai) ir liejyklą (iš jos liejami geležies ruošiniai).

Plieno gamyba

Sujungus geležį su anglimi ir, jei reikia, su įvairiais legiravimo elementais, gaunamas plienas. Yra daug būdų, kaip jį lydyti. Ypač atkreipiame dėmesį į deguonies keitiklius ir elektrinius lydymo įrenginius, kurie yra moderniausi ir labai produktyvūs.

Keitiklio lydymas pasižymi jo trumpalaikumu ir gaunamu plienu su reikiamu cheminė sudėtis. Proceso pagrindas yra deguonies pūtimas per vamzdelį, dėl kurio ketus oksiduojasi ir virsta plienu.

Elektrinis plieno lydymo būdas yra efektyviausias. Būtent naudojant lankines krosnis galima išlydyti aukščiausios kokybės legiruotą plieną. Tokiuose agregatuose į juos įkrauto metalo įkaitimas įvyksta labai greitai, ir galima pridėti reikalinga suma legiravimo elementai. Be to, šiuo metodu gautame pliene yra mažai nemetalinių intarpų, sieros ir fosforo.

Legiravimas

Šis procesas susideda iš plieno sudėties pakeitimo, įvedant į jį apskaičiuotas pagalbinių elementų koncentracijas, kad vėliau suteiktų jam tam tikras savybes. Tarp dažniausiai naudojamų legiravimo komponentų yra: manganas, titanas, kobaltas, volframas, aliuminis.

Nuoma

Daugelis metalurgijos gamyklų apima valcavimo cechų grupę. Jie gamina ir pusgaminius, ir pilnai gatavų gaminių. Proceso esmė yra metalo perdavimas į tarpą tarp malūno, besisukančio priešingomis kryptimis. Be to, svarbiausia yra tai, kad atstumas tarp ritinėlių turi būti mažesnis nei praleidžiamo ruošinio storis. Dėl šios priežasties metalas įtraukiamas į spindį, juda ir galiausiai deformuojasi iki nurodytų parametrų.

Po kiekvieno praėjimo tarpas tarp ritinėlių sumažinamas. Svarbus punktas- dažnai šaltas metalas nėra pakankamai lankstus. Todėl perdirbimui jis pašildomas iki reikiamos temperatūros.

Perdirbtų medžiagų sunaudojimas

IN šiuolaikinėmis sąlygomis Perdirbamų medžiagų – tiek juodųjų, tiek spalvotųjų metalų – vartojimo rinka nuolat vystosi. Taip yra daugiausia dėl to, kad rūdos ištekliai, deja, neatsinaujina. Kiekvieni jų gavybos metai žymiai sumažina atsargas. Atsižvelgiant į tai, kad metalo gaminių poreikis mechanikos inžinerijoje, statyboje, orlaivių gamyboje, laivų statyboje ir kituose šalies ūkio sektoriuose nuolat auga, sprendimas plėtoti eksploatavimo laiką jau išnaudojusių detalių ir gaminių apdirbimą atrodo visai pagrįstas. .

Galima drąsiai teigti, kad metalurgijos plėtra iš dalies paaiškinama teigiama pramonės segmento dinamika – antrinių žaliavų naudojimu. Tuo pačiu metu metalo laužo perdirbimu užsiima tiek didelės, tiek mažos įmonės.

Pasaulinės metalurgijos plėtros tendencijos

IN pastaraisiais metais Aiškiai išaugo valcavimo, plieno ir ketaus gamyba. Tai daugiausia lėmė reali Kinijos plėtra, kuri tapo viena iš pirmaujančių pasaulio žaidėjų metalurgijos produkcijos rinkoje.

Tuo pačiu metu įvairūs metalurgijos veiksniai leido Dangaus imperijai laimėti beveik 60% visos pasaulio rinkos. Likę didžiausių gamintojų dešimtukas buvo: Japonija (8 %), Indija ir Jungtinės Amerikos Valstijos (6 %), Rusija ir Pietų Korėja(5%), Vokietija (3%), Turkija, Taivanas, Brazilija (2%).

Jei 2015 metus vertintume atskirai, tai pastebima metalo gaminių gamintojų veiklos mažėjimo tendencija. Be to, didžiausias nuosmukis užfiksuotas Ukrainoje, kur užfiksuotas 29,8% mažesnis nei pernai rezultatas.

Naujos technologijos metalurgijoje

Kaip ir bet kuri kita pramonės šaka, metalurgija tiesiog neįsivaizduojama be naujoviškų pokyčių kūrimo ir įgyvendinimo praktikoje.

Taigi, Nižnij Novgorodo darbuotojai Valstijos universitetas sukūrė ir pradėjo taikyti naujus nanostruktūrinius dilimui atsparius kietuosius lydinius volframo karbido pagrindu. Pagrindinė naujovės taikymo kryptis – modernių metalo apdirbimo įrankių gamyba.

Be to, Rusijoje grotelių būgnas su specialiu rutuliniu antgaliu buvo modernizuotas siekiant sukurti nauja technologija skysto šlako perdirbimas. Šis renginys buvo vykdomas pagal Švietimo ir mokslo ministerijos valstybės užsakymą. Šis žingsnis visiškai pasiteisino, nes jo rezultatai galiausiai pranoko visus lūkesčius.

Didžiausios metalurgijos įmonės pasaulyje

  • ArcelorMittal- bendrovė, kurios pagrindinė buveinė yra Liuksemburge. Jos dalis sudaro 10% visos pasaulinės plieno gamybos. Rusijoje įmonei priklauso kasyklos „Berezovskaya“, „Pervomaiskaya“, „Anžerskaya“, taip pat „Severstal Group“.
  • Hebei geležis ir plienas- milžinas iš Kinijos. Jis visiškai priklauso valstybei. Be gamybos, įmonė užsiima žaliavų gavyba, jų transportavimu bei tyrimais ir plėtra. Įmonės gamyklose naudojami išskirtinai nauji gaminiai ir moderniausios technologinės linijos, kurios leido kinams išmokti gaminti itin plonas plieno plokštes ir itin plonus šalto valcavimo lakštus.
  • Nippon plieno– Japonijos atstovas. Dar 1957 metais veiklą pradėjusios įmonės vadovybė siekia susijungti su kita įmone „Sumitomo Metal Industries“. Pasak ekspertų, toks susijungimas leis japonams greitai užimti pirmąją vietą pasaulyje, aplenkiant visus savo konkurentus.

Metalurgija– (iš graikų kalbos metalurgas – kasu rūdą, apdirbu metalus) – mokslo ir technologijų sritis, pramonės šaka. Metalurgija apima:

Metalų iš natūralių žaliavų ir kitų metalo turinčių gaminių gamyba;

lydinių gamyba;

Metalų apdirbimas karštomis ir šaltomis sąlygomis;

Metalo danga;

Medžiagų mokslo sritis, tirianti metalų, intermetalinių junginių ir lydinių fizinį ir cheminį elgesį.

Metalurgija apima metalurgijos pramonėje naudojamų mašinų, aparatų ir agregatų kūrimą, gamybą ir eksploatavimą.

Metalurgijos rūšys

Metalurgija skirstoma į juodąją ir spalvotąją. Juodoji metalurgija apima juodųjų metalų rūdų gavybą ir sodrinimą, ketaus, plieno ir ferolydinių gamybą. Juodoji metalurgija taip pat apima valcuotų juodųjų metalų, plieno, ketaus ir kitų juodųjų metalų gaminių gamybą. Spalvotoji metalurgija apima kasybą, spalvotųjų metalų rūdų sodrinimą, spalvotųjų metalų ir jų lydinių gamybą. Kokso chemija ir ugniai atsparių medžiagų gamyba yra glaudžiai susijusios su metalurgija.

Juodiesiems metalams priskiriama geležis. Visos likusios spalvos. Autorius fizines savybes ir paskirtį, spalvotieji metalai sutartinai skirstomi į sunkiuosius (varis, švinas, cinkas, alavas, nikelis) ir lengvuosius (aliuminį, titaną, magnį).

Pagal pagrindinį technologinį procesą skirstoma į pirometalurgiją (lydymą) ir hidrometalurgiją (metalų išgavimą cheminiuose tirpaluose). Viena iš pirometalurgijos rūšių yra plazminė metalurgija.

Labiausiai paplitę metalai yra:

1) Aliuminis

Juodoji metalurgija

Juodoji metalurgija yra mechanikos inžinerijos (trečdalis pagaminamo metalo patenka į mechaninę inžineriją) ir statybos (1/4 metalo patenka į statybą) plėtros pagrindas.

Geležies ir plieno sudėtis

Juodosios metalurgijos pramonė apima šiuos pagrindinius posektorius:

Juodųjų metalų rūdos (geležies, chromo ir mangano rūdos) gavyba ir sodrinimas

Nemetalinių žaliavų, skirtų juodajai metalurgijai, gavyba ir sodrinimas (susiliejančio kalkakmenio, ugniai atsparaus molio ir kt.);

Juodųjų metalų (ketaus, anglinio plieno, valcavimo gaminių, juodųjų metalų miltelių) gamyba;

Plieninių ir ketaus vamzdžių gamyba;

Kokso ir chemijos pramonė (kokso, kokso krosnių dujų ir kt. gamyba);

Antrinis juodųjų metalų perdirbimas (juodųjų metalų laužas ir atliekos).

Juodosios metalurgijos metalurgijos ciklas

Tikrasis metalurgijos ciklas yra gamyba

1) ketaus aukštakrosnių gamyba,

2) plienas (atviras židinys, deguonies keitiklis ir elektrinė krosnis plieno gamyba), (nuolatinis liejimas, nepertraukiamo liejimo mašina),

3) valcavimas (valcavimo gamyba).

Ketaus, anglinio plieno ir valcavimo gaminius gaminančios įmonės priskiriamos viso ciklo metalurgijos įmonėms.

Įmonės, kuriose nėra geležies lydymo, priskiriamos vadinamajai pigmentinei metalurgijai. „Mažoji metalurgija“ – tai plieno ir valcavimo gaminių gamyba mašinų gamybos įmonėse. Pagrindinis juodosios metalurgijos įmonių tipas yra kombainai.

Diegiant viso ciklo juodosios metalurgijos, žaliavos ir kuras vaidina ypač svarbų vaidmenį geležies rūdos ir koksinių anglių derinių.

Spalvotoji metalurgija

Spalvotųjų metalų metalurgija – tai metalurgijos šaka, apimanti spalvotųjų metalų rūdų gavybą, sodrinimą ir spalvotųjų metalų bei jų lydinių lydymą. Pagal fizines savybes ir paskirtį spalvotieji metalai gali būti skirstomi į sunkiuosius (varis, švinas, cinkas, alavas, nikelis) ir lengvuosius (aliuminis, titanas, magnis). Remiantis šiuo skirstymu, išskiriama lengvųjų metalų metalurgija ir metalurgija. sunkieji metalai.

Pramonės įmonių vieta

Spalvotosios metalurgijos įmonių vieta priklauso nuo daugelio ekonominių ir gamtinės sąlygos, ypač dėl žaliavos faktoriaus. Be žaliavų, svarbų vaidmenį vaidina kuro ir energijos faktorius.

Rusijos teritorijoje buvo suformuotos kelios pagrindinės spalvotosios metalurgijos bazės. Jų specializacijos skirtumai paaiškinami lengvųjų metalų (aliuminio, titano-magnio pramonė) ir sunkiųjų metalų (vario, švino-cinko, alavo, nikelio-kobalto pramonės) geografijos nepanašumu.

Sunkieji metalai

Dėl mažo energijos poreikio sunkiųjų spalvotųjų metalų gamyba apsiriboja žaliavų gavybos teritorijomis.

Kalbant apie atsargas, vario rūdos gavybą ir sodrinimą, taip pat vario lydymą, pirmaujančią vietą Rusijoje užima Uralo ekonominis regionas, kurio teritorijoje išskiriamos Krasnouralsko, Kirovgrado, Sredneuralsko ir Mednogorsko gamyklos.

Visa švino ir cinko pramonė traukia į sritis, kuriose platinamos polimetalinės rūdos. Tokie telkiniai apima Sadonskoje ( Šiaurės Kaukazas), Salair ( Vakarų Sibiras), Nerchenskoje (Rytų Sibiras) ir Dalnegorskoje (Tolimuosiuose Rytuose).

Nikelio-kobalto pramonės centrai yra Norilsko (Rytų Sibiro), Nikelio ir Mončegorsko (Šiaurės ekonominis regionas) miestai.

Lengvieji metalai

Norint gauti lengvųjų metalų, reikia didelis skaičius energijos. Todėl lengvuosius metalus lydančių įmonių koncentracija prie pigios energijos šaltinių yra svarbiausias principas jų išdėstymas.

Aliuminio gamybos žaliavos yra boksitas iš Šiaurės Vakarų regiono (Boksitogorskas), Uralo (Severouralsko miestas), nefelinai iš Kolos pusiasalio (Kirovskas) ir Sibiro pietuose (Goryachegorsk). Iš šios aliuminio žaliavos kasybos rajonuose išskiriamas aliuminio oksidas – aliuminio oksidas. Aliuminio metalo gamybai iš jo reikia daug elektros energijos. Todėl aliuminio lydyklos statomos prie didelių elektrinių, daugiausia hidroelektrinių (Bratsko, Krasnojarsko ir kt.)

Titano-magnio pramonė daugiausia yra Urale, tiek žaliavų gavybos srityse (Bereznikovskio titano-magnio gamykla), tiek pigios energijos srityse (Ust-Kamenogorsko titano-magnio gamykla). Paskutinis titano-magnio metalurgijos etapas – metalų ir jų lydinių apdirbimas – dažniausiai yra tose vietose, kur sunaudojama gatava produkcija.

Istorija

Pirmieji įrodymai, kad žmogus dalyvavo metalurgijoje, datuojami V–VI tūkstantmetyje prieš Kristų. e. ir buvo rasta Majdanpeke, Pločnike ir kitose vietose Serbijoje (įskaitant varinį kirvį iš 5500 m. pr. Kr., datuojamą Vinčos kultūra), Bulgarijoje (5000 m. pr. Kr.), Palmeloje (Portugalija), Ispanijoje, Stounhendže (JK). Tačiau, kaip dažnai nutinka su tokiais senovės reiškiniais, amžius ne visada gali būti tiksliai nustatytas.

Ankstyvųjų laikų kultūroje buvo sidabro, vario, alavo ir geležies, o tai leido riboti metalo apdirbimą. Taigi „Dangiški durklai“ buvo labai vertinami - Egipto ginklai, sukurti iš meteorito geležies 3000 m. e. Tačiau išmokę iš uolienų išgauti varį ir alavą ir gauti lydinį, vadinamą bronza, žmonės 3500 m. e. įžengė į bronzos amžių.

Iš rūdos gauti geležį ir išlydyti metalą buvo daug sunkiau. Manoma, kad šią technologiją išrado hetitai apie 1200 m. e., kuri tapo geležies amžiaus pradžia. Kasybos ir geležies gamybos paslaptis tapo pagrindiniu filistinų galios veiksniu.

Daugelyje praeities kultūrų ir civilizacijų galima atsekti juodosios metalurgijos raidos pėdsakus. Tai apima senovės ir viduramžių Artimųjų Rytų ir Artimųjų Rytų karalystes ir imperijas, senovės Egiptą ir Anatoliją (Turkija), Kartaginą, senovės graikus ir romėnus. viduramžių Europa, Kinija, Indija, Japonija ir kt. Reikia pažymėti, kad daugelis metalurgijos metodų, prietaisų ir technologijų iš pradžių buvo išrasti m. Senovės Kinija, o vėliau šį amatą įvaldė europiečiai (išradę aukštakrosnius, ketaus, plieno, hidraulinius plaktukus ir kt.).

Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad romėnų technologija buvo daug pažangesnė, nei manyta anksčiau, ypač kasybos ir kalimo srityse.

Kasybos metalurgija

Kasybos metalurgija apima vertingų metalų išgavimą iš rūdos ir išgautų žaliavų lydymą į gryną metalą. Norint metalo oksidą ar sulfidą paversti grynu metalu, rūda turi būti atskirta fizikinėmis, cheminėmis arba elektrolitinėmis priemonėmis.

Metalurgai dirba su trimis pagrindiniais komponentais: žaliava, koncentratu (vertingu metalo oksidu arba sulfidu) ir atliekomis. Iškasus dideli rūdos gabalai susmulkinami iki taško, kur kiekviena dalelė yra vertingas koncentratas arba atliekos.

Kasyba nėra būtina, jei rūda ir aplinką leisti išplauti. Tokiu būdu galite ištirpinti mineralą ir gauti mineralu prisodrintą tirpalą.

Dažnai rūdoje yra keletas vertingų metalų. Tokiu atveju vieno proceso atliekos gali būti naudojamos kaip žaliava kitam procesui.

Metalų savybės

Metalai apskritai turi šias fizines savybes:

Kietumas.

Garso laidumas.

Aukšta lydymosi temperatūra.

Aukšta virimo temperatūra.

At kambario temperatūra metalai yra kieto būvio (išskyrus gyvsidabrį, vienintelį metalą, kuris kambario temperatūroje yra skystas).

Poliruotas metalo paviršius blizga.

Metalai yra geri šilumos ir elektros laidininkai.

Jie turi didelį tankį.

Metalų pritaikymas

Varis pasižymi lankstumu ir dideliu elektros laidumu. Štai kodėl jis plačiai naudojamas elektros kabeliuose.

Auksas ir sidabras yra labai klampūs, klampūs ir inertiški, todėl naudojami papuošaluose (ypač aukso, kuris nesioksiduoja). Auksas taip pat naudojamas neoksiduojančioms elektros jungtims kurti.

Geležis ir plienas yra kieti ir patvarūs. Dėl šių savybių jie plačiai naudojami statybose.

Aliuminis yra kalus ir gerai praleidžia šilumą. Jis naudojamas keptuvėms ir folijai gaminti. Dėl mažo tankio – orlaivių dalių gamyboje.

Lydiniai

Lydinys – makroskopiškai vienalytis mišinys iš dviejų arba daugiau cheminiai elementai, kuriuose vyrauja metaliniai komponentai. Pagrindinė arba vienintelė lydinio fazė, kaip taisyklė, yra kietas legiravimo elementų tirpalas metale, kuris yra lydinio pagrindas.

Lydiniai pasižymi metalinėmis savybėmis, pavyzdžiui: metaliniu blizgesiu, dideliu elektros laidumu ir šilumos laidumu. Kartais lydinio komponentai gali būti ne tik cheminiai elementai, bet ir metalinių savybių turintys cheminiai junginiai. Pavyzdžiui, pagrindiniai kietųjų lydinių komponentai yra volframo arba titano karbidai. Lydinių makroskopinės savybės visada skiriasi nuo jų komponentų savybių, o daugiafazių (heterogeninių) lydinių makroskopinis homogeniškumas pasiekiamas dėl vienodo priemaišų fazių pasiskirstymo metalinėje matricoje.

Lydiniai paprastai gaminami maišant komponentus išlydytus ir po to aušinant. Esant aukštai komponentų lydymosi temperatūrai, lydiniai gaminami maišant metalo miltelius ir po to sukepinant (taip gaunama, pavyzdžiui, daugelis volframo lydinių).

Lydiniai yra viena iš pagrindinių konstrukcinių medžiagų. Tarp jų didžiausia vertė turi lydinių geležies ir aliuminio pagrindu. Nemetalai, tokie kaip anglis, silicis, boras ir kt., taip pat gali būti įtraukti į daugelio lydinių sudėtį Technologijoje naudojama daugiau nei 5 tūkst.

Pramonėje naudojami lydiniai skiriasi savo paskirtimi.

Struktūriniai lydiniai:

Duraliuminis

Ypatingų savybių turinčios konstrukcijos (pvz., vidinės saugos, antifrikcinės savybės):

Norėdami užpildyti guolius:

Matavimo ir elektros šildymo įrangai:

Manganinas

Pjovimo įrankiams gaminti:

Laimės

Pramonėje taip pat naudojami karščiui atsparūs, mažai tirpstantys ir korozijai atsparūs lydiniai, termoelektrinės ir magnetinės medžiagos, taip pat amorfiniai lydiniai.

Dažniausiai naudojami lydiniai yra aliuminis, chromas, varis, geležis, magnis, nikelis, titanas ir cinkas. Daug pastangų buvo skirta geležies ir anglies lydinių tyrimams. Įprastas anglinis plienas naudojamas pigiems, didelio stiprumo gaminiams kurti, kai svoris ir korozija nėra svarbūs.

Nerūdijantis arba cinkuotas plienas naudojamas, kai svarbus atsparumas korozijai. Aliuminis ir magnio lydiniai naudojami, kai reikia tvirtumo ir lengvumo.

Vario ir nikelio lydiniai (pvz., Monel metalas) naudojami korozinėje aplinkoje ir nemagnetizuojamiems gaminiams gaminti. Nikelio pagrindu pagaminti superlydiniai (pvz., Inconel) naudojami aukštoje temperatūroje (turbokompresoriuose, šilumokaičiuose ir kt.). Esant labai aukštai temperatūrai, naudojami vieno kristalo lydiniai.