Metale żelazne: złoża, magazynowanie. Metalurgia metali żelaznych

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Metale to materiały, które nigdy nie tracą na aktualności. Znajdują szerokie zastosowanie w życiu codziennym i przemyśle. Oczywiście dzisiaj wymyślili wiele różnych alternatywnych substancji, na podstawie których uzyskuje się materiały nie gorszej jakości od metali. Nie da się ich jednak całkowicie wymienić. Trudno wyobrazić sobie ogrodzenia i bramy, kraty, pokrywy włazów, narzędzia i wiele więcej z czegoś innego.

Chociaż plastik, szkło, silikon, polietylen i polipropylen mocno wkroczyły we współczesne życie człowieka, trudno jest zastąpić podstawowe części konstrukcji, liczne części samochodów i innych pojazdów jakąkolwiek alternatywą dla metali. Ona po prostu nie istnieje.

Metale w układzie okresowym

W układzie okresowym pierwiastków chemicznych metale zajmują wiodącą pozycję. Na 117 znanych dziś pozycji do metali należy ponad 90. Wszystkie te pierwiastki mają szereg charakterystycznych cech, które pozwalają zaliczyć je do grupy metali:

1. Może przewodzić prąd.
2. Mają przewodnictwo cieplne.
3. Glastyczny, ciągliwy, można go zwijać w arkusze i druty (nie wszystkie).
4. Miej srebrny połysk (z wyjątkiem miedzi i złota).

Oprócz właściwości ogólnych, każdy podobny element ma kilka konkretnych, co czyni go tak popularnym.

Typologia

Wszystkie metale jako proste substancje można również podzielić na trzy klasy:

1. Czarny.
2. Kolorowe.
3. Droga.

Metale nieżelazne obejmują wszystko oprócz cennego i żelaza. Oznacza to, że jest to miedź, rtęć, pallad, chrom, nikiel, cynk, magnez, wapń, aluminium, ołów, cyna i tak dalej.

Do metali szlachetnych należą:

• srebrny;
• złoty;
• platyna.

Metale żelazne – czym one są?

Ta klasa obejmuje:

• żelazo i wszystkie jego stopy;
• mangan;
• chrome;
• wanad;
• tytan;
• aktynowce i uran (tor, pluton, neptun i inne);
• wolfram;
• metale alkaliczne.

Oznacza to, że z całej gamy tych substancji metale żelazne stanowią mniejszą część. I w większości nie najczęstsze (z wyjątkiem żelaza) znajdują się w skorupie ziemskiej i jelitach.

Ale pomimo faktu, że metale żelazne są reprezentowane przez tak małą liczbę pierwiastków, są one bardzo powszechne i obszerne w produkcji i przetwarzaniu. Masa produktów, części, akcesoriów wykonana jest z żelaza i jego stopów.

Metalurgia metali żelaznych jest dość rozległa i poszukiwana na całym świecie. Wydobycie i przetwarzanie żelaza jest jednym z zaawansowanych zadań technicznych i ekonomicznych wielu osóbkraje świata, w tym Rosja.

Złoża metali żelaznych na planecie

Żelazo pod względem wydobycia zajmuje pierwsze miejsce wśród wszystkich metali. Jego masowa zawartość w przyrodzie, w tym w skorupie ziemskiej, wynosi miliardy. Jednocześnie, zdaniem ekspertów, dziś człowiek zbadał zaledwie sto miliardów ton.

Jeżeli mówimy o światowych złożach metali żelaznych, głównie żelaza, należy zauważyć, że znajdują się one na wszystkich kontynentach, we wszystkich częściach świata, z wyjątkiem punktów na Dalekiej Północy. Jednocześnie rozkład według krajów jest w przybliżeniu następujący (w porządku malejącym):

• Rosja (około czterdzieści procent wszystkich światowych rezerw);
• Brazylia;
• Australia;
• Kanada;
• USA;
• Chiny;
• Indie;
• Szwecja.

Depozyty w Rosji

W Rosji metale żelazne występują w prawie wszystkich dużych okręgach federalnych.

1. Centralny Okręg Federalny (anomalia magnetyczna Kurska) – ponad 59%.
2. Uralski Okręg Federalny - 14%.
3. Powiat syberyjski - 13%.
4. Daleki Wschód - 8%.
5. Północno-Zachodni Okręg Federalny - 4%.
6. Privolzhsky - 0,5%.

W każdym z powyższych okręgów znajduje się przedsiębiorstwo, w którym prowadzona jest hutnictwo żelaza. Rosja jest wyraźnym liderem na świecie pod względem tego wskaźnika i sądząc po rezerwach, będzie to trwało bardzo długo.

Ekstrakcja materiału

Produkcja metali żelaznych obejmuje kilka złożonych procesów etapowych. Po pierwsze, metale żelazne nie występują w postaci rodzimej, ale są częścią odpowiednich rud (mangan, żelazo itd.). Dlatego przed pozyskaniem metalu konieczne jest wydobycie z ziemi skały – rudy.

Ten proces jest realizowany przez przemysł wydobywczy. Jednocześnie rudy zawierające żelazo mogą być bogate i nasycone lub ubogie w metal. Dlatego po wydobyciu warstwy rudy jej kawałek jest pobierany do analizy chemicznej. Jeśli zawartość ilościowa metalu przekracza 57-60%, praca jest kontynuowana. Jeśli jest niższy, zatrzymują się lub przenoszą na inne terytorium w poszukiwaniu bogatszej rudy. W przeciwnym razie proces ten jest po prostu nieopłacalny ekonomicznie.

Kolejnym etapem, który obejmuje produkcję metali żelaznych, jest przerób wydobywanej rudy w specjalnym zakładzie. Ten proces nazywa się metalurgią. Może być kilku typów:

1. Hydrometalurgia - technologia wydobycia i przerobu rudy oparta jest na wykorzystaniu wody. Jednocześnie w procesie ługowania metale ze składu rudy przechodzą do roztworu, a stamtąd są ekstrahowane w czystej postaci przez elektrolizę. Pod względem energetycznym i materialnym ta metoda jest droższa, dlatego stosuje się ją tylko do metali specjalnych.
2. Pirometalurgia jest podstawą techniki używania ognia. Procesy obróbki cieplnej rud w wielkich piecach z wykorzystaniem węgla koksowanego. Najczęstszy sposób przetwarzania rudy iwydobycie metali. Stosowany w metalurgii żelaza.
3. Biometalurgia. Oparta na działaniu żywych organizmów, dopiero zaczyna być wprowadzana w życie, jest rozwijana przez biotechnologów. Najważniejsze jest to, że niektóre mikroorganizmy potrafią wydobywać metale ze składu rud w trakcie ich życia.

Przetwarzanie

W zakładzie przeróbczym wydobywane rudy zawierające metale żelazne są starannie przetwarzane. Wszystkie te procesy są odzwierciedlone w poniższej tabeli.

Proces technologiczny	Istota procesu	Wynik
1. Wzbogacanie rudy	Oddzielenie części rudy zawierającej metal od skały płonnej. Może się to zdarzyć na jeden z trzech sposobów: magnetyczny (oparty na ferromagnetyzmie żelaza); grawitacja (podstawa - różne gęstości odpadów i bogatej skały); flotacja (w oparciu o użycie wody ze środkiem spieniającym).	Uzyskaj czyste, bogate w metale żelazne podłoże, które zostanie wysłane do dalszego przetwarzania.
2. Aglomeracja	Proces spiekania rudy. Przeprowadza się go w celu uzyskania czystej substancji, bez zanieczyszczeń gazowych i pyłowych itd.	Uzyskaj trzy rodzaje przetworzonej rudy: Ruda spiekana (pieczona w wysokich temperaturach bez dostępu powietrza); oddzielone (oczyszczone przez oddzielenie); pellet (masa zawierająca topniki żelaza).
3. Proces domeny	Koksowanie rudy w wielkim piecu wstosować jako paliwo i reduktor żelaza z tlenków węgla.	Zdobądź czyste żelazo, opcjonalnie już stopowane z węglem, aby utworzyć stal.

W ten sposób uzyskuje się żelazo i jego stopy. W tym przypadku maksymalne koszty materiałowe są wydawane na przygotowanie i wykorzystanie koksu (węgla). To on jest reduktorem żelaza, paliwem, źródłem ciepła, dostawcą węgla. Dlatego w opisywanym procesie wykorzystywana jest dość duża jego ilość, stąd wysokie koszty gotówkowe.

Warunki przechowywania

Metale żelazne obejmują przede wszystkim żelazo i jego stopy. Należy rozumieć, że jest to materiał bardzo odporny na korozję. Dlatego składowanie metali żelaznych wymaga przestrzegania pewnych zasad, zwłaszcza jeśli chodzi nie o konstrukcje i wyroby, ale o tzw. złom metali żelaznych (odpady, połamane wyroby, blachy, pręty, okucia itp.):

1. Pomieszczenie, w którym znajduje się materiał, musi być całkowicie zamknięte przed wilgocią (deszcz, śnieg). Im mniej wilgoci, tym dłuższy okres trwałości.
2. Powierzchnia magazynu powinna być duża, nie można składować konstrukcji blaszanych z metali żelaznych blisko siebie, ponieważ spowoduje to wczesną korozję.
3. Wszystkie dostępne materiały powinny być posortowane według marki i rozmiaru.

Jeżeli te proste zasady będą przestrzegane, możliwe będzie powstrzymanie procesów niszczenia struktury metali tak długo, jak to możliwe.

Stopy żelaza

Kzwyczajowo odnosi się do stopów żelaza jako takich, które są podzielone na kilka typów:

1. Stal. Wynik ten daje stopiony metal żelazny z węglem.
2. Żeliwo. Surówka wyjściowa, która pozyskiwana jest w wielkich piecach podczas przeróbki rudy, zupełnie nie nadaje się jako materiał do produkcji urządzeń i artykułów gospodarstwa domowego. Jest zbyt kruchy. Musi zostać poddany dalszej obróbce w postaci nasycenia żelazem i węglem, aby uzyskać doskonały trwały materiał. Dodawane są również inne pierwiastki w celu poprawy odporności na korozję i wydajności.
3. Żelazostopy (wapń krzemowy, żelazochrom, żelazokrzem, krzemomangan). Głównym celem tych stopów jest poprawa właściwości technicznych końcowego materiału.

Stal

Główne miejsce wśród wszystkich stopów metali żelaznych zajmuje stal. Dziś nauczyliśmy się, jak osiągnąć bardzo znaczące wyniki w produkcji tego materiału o z góry określonych ważnych właściwościach. Ten rodzaj stopu jest najważniejszy dla przemysłu, jaki dały metale żelazne. Jakie stale wyróżniamy?

1. Niskoemisyjny - używany do produkcji różnych narzędzi.
2. Nierdzewne (są używane do produkcji rur, części ogniotrwałych, narzędzi tnących, sprzętu spawanego itp.).
3. Ferrito Chrome.
4. Chrom martenzytyczny.
5. Stopy.
6. Nikiel.
7. Chrom.
8. Chrom wanad.
9. Wolfram.
10. Molibden.
11. Mangan.

Po nazwach jasno wynika, żeto właśnie te składniki są dodawane do mieszaniny żelaza i węgla w określonej proporcji. Wpływa to na znaczną zmianę właściwości otrzymanych materiałów.

Metale wtórne

Niestety, jak byśmy chcieli, rzeczy nie mogą trwać wiecznie. Z czasem wszystko staje się bezużyteczne – pęka, bije, starzeje się i wychodzi z mody. Dotyczy to również konstrukcji z metali żelaznych. Stal, żeliwo i inne produkty, części zamienne po prostu przestają być potrzebne.

Następnie są one przekazywane do specjalnych przedsiębiorstw zajmujących się przetwarzaniem surowców, które stały się bezużyteczne. Teraz są to czarne metale wtórne. Tak nazywają się wyroby metalowe z metali żelaznych, które są niesprawne i niepotrzebne w życiu codziennym.

Te przedsiębiorstwa, które zbierają złom, muszą przestrzegać pewnych zasad dotyczących jego przechowywania, usuwania i sprzedaży. Ustawodawstwo naszego kraju w tej kwestii ustala GOST. Metale żelazne, a także nieżelazne podlegają ścisłej kontroli prawnej.

Metale poddane recyklingowi można poddać recyklingowi i ponownie wprowadzić do produkcji. Jest na sprzedaż do takich celów, że pośrednicy przedsiębiorcy kupują czarny złom.

Dziś metale żelazne są traktowane z należytym szacunkiem, zajmują wiodącą pozycję na rynku swoich produktów.

Zastosowanie mechaniczne

Przedmioty, części, różne urządzenia ze stali i żeliwa są szeroko stosowane w inżynierii mechanicznej. Są poszukiwane nie tylko nasamochodowe, ale także w produkcji chemicznej, lotniczej, a także w przemyśle stoczniowym. Wszystko to za sprawą szczególnej wytrzymałości tych materiałów, ich odporności na ciepło oraz odporności na korozję. Metale żelazne stają się podstawowym materiałem do produkcji wielu rodzajów wyrobów. Do najczęstszych należą:

• boczne osłony przekładni;
• łożyska;
• zawory;
• okucia;
• tuleje;
• rury;
• cylindry samochodów i innych pojazdów;
• koła zębate;
• ogniwa łańcucha w ciągnikach;
• bębny hamulcowe;
• wózki;
• osłonki i tak dalej.

Ta lista jest nieskończona, ponieważ istnieje naprawdę wiele produktów z metali żelaznych i ich stopów.

Zastosowanie w innych branżach

Istnieje kilka głównych obszarów, w których wykorzystywane są metale żelazne:

1. Przemysł chemiczny.
2. Inżynieria.
3. Produkcja mebli specjalnego przeznaczenia.
4. Wydawanie naczyń.
5. Produkcja elementów konstrukcyjnych.

To z pewnością nie jest pełna lista, ale tylko najczęstsze obszary, które stanowią zdecydowaną większość produktów stalowych.