Melnie metāli: atradnes, uzglabāšana. Melno metālu metalurģija

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Metāli ir materiāli, kas nekad nezaudē savu aktualitāti. Tos plaši izmanto ikdienas dzīvē un rūpniecībā. Protams, šodien viņi ir izdomājuši daudz dažādu alternatīvu vielu, uz kuru pamata tiek iegūti materiāli, kas pēc kvalitātes nav zemāki par metāliem. Tomēr tos nevar pilnībā aizstāt. Ir grūti iedomāties žogus un vārtus, stieņus, lūku vākus, instrumentus un daudz ko citu no kaut kā cita.

Lai gan plastmasa, stikls, silikons, polietilēns un polipropilēns ir stingri ienākuši mūsdienu cilvēka dzīvē, konstrukciju pamatdaļas, daudzas automašīnu un citu transportlīdzekļu daļas ir grūti aizstāt ar kādu alternatīvu metāliem. Viņa vienkārši neeksistē.

Metāli periodiskajā tabulā

Ķīmisko elementu periodiskajā tabulā metāli ieņem vadošo pozīciju. No mūsdienās zināmajām 117 pozīcijām metāliem pieder vairāk nekā 90. Visiem šiem elementiem ir vairākas raksturīgas pazīmes, kas ļauj tos attiecināt uz metālu grupu:

1. Spēja vadīt elektrību.
2. Ir siltumvadītspēja.
3. Kaļamas, kaļamas, var sarullēt loksnēs un stieplēs (ne visās).
4. Izmantojiet sudraba spīdumu (izņemot varu un zeltu).

Papildus vispārīgajām īpašībām katram līdzīgajam elementam ir vairākas specifiskas īpašības, kas padara to tik populāru.

Tipoloģija

Visus metālus kā vienkāršas vielas var iedalīt arī trīs klasēs:

1. Melns.
2. Krāsaina.
3. Precious.

Krāsainajos metālos ietilpst viss, izņemot dārgmetālu un dzelzi. Tas ir, tas ir varš, dzīvsudrabs, pallādijs, hroms, niķelis, cinks, magnijs, kalcijs, alumīnijs, svins, alva un tā tālāk.

Dārgmetāli ietver:

• sudrabs;
• zelts;
• platīns.

Melnie metāli - kas tie ir?

Šajā klasē ietilpst:

• dzelzs un visi tā sakausējumi;
• mangāns;
• hroms;
• vanādijs;
• titāns;
• aktinīdi un urāns (torijs, plutonijs, neptūnijs un citi);
• volframs;
• sārmu metāli.

Tas ir, no visa šo vielu daudzveidības melnie metāli veido mazāku daļu. Un pārsvarā ne visizplatītākie (izņemot dzelzi) atrodas zemes garozā un zarnās.

Bet, neskatoties uz to, ka melnie metāli ir pārstāvēti ar tik nelielu elementu skaitu, tie ir ļoti izplatīti un apjomīgi ražošanā un pārstrādē. Izstrādājumu, detaļu, piederumu masa ir izgatavota no dzelzs un tās sakausējumiem.

Melno metālu metalurģija ir diezgan plaša un pieprasīta visā pasaulē. Dzelzs ieguve un apstrāde ir viens no daudzu modernākajiem tehniskajiem un ekonomiskajiem uzdevumiempasaules valstis, tostarp Krievija.

Melno metālu nogulsnes uz planētas

Dzelzs ieguves ziņā ir pirmajā vietā starp visiem metāliem. Tā masas saturs dabā, tostarp zemes garozā, ir miljardos. Tajā pašā laikā, pēc ekspertu domām, mūsdienās cilvēks ir izpētījis tikai simt miljardus tonnu.

Ja runājam par melno metālu, galvenokārt dzelzs, atradnēm pasaulē, jāatzīmē, ka tās ir visos kontinentos, visās pasaules daļās, izņemot Tālo Ziemeļu punktus. Tajā pašā laikā sadalījums pa valstīm ir aptuveni šāds (dilstošā secībā):

• Krievija (apmēram četrdesmit procenti no visām pasaules rezervēm);
• Brazīlija;
• Austrālija;
• Kanāda;
• ASV;
• Ķīna;
• Indija;
• Zviedrija.

Noguldījumi Krievijā

Krievijā melnie metāli ir gandrīz visos liela mēroga federālajos apgabalos.

1. Centrālais federālais apgabals (Kurskas magnētiskā anomālija) - vairāk nekā 59%.
2. Urāles federālais apgabals - 14%.
3. Sibīrijas apgabals - 13%.
4. Tālie Austrumi - 8%.
5. Ziemeļrietumu federālais apgabals - 4%.
6. Privolzhsky - 0,5%.

Katrā no iepriekšminētajiem rajoniem ir kāds uzņēmums, kurā tiek veikta melnā metalurģija. Krievija šajā rādītājā ir izteikta līdere pasaulē, un, spriežot pēc rezervēm, tas turpināsies ļoti ilgi.

Materiāla ieguve

Melno metālu ražošana ietver vairākus sarežģītus posmu procesus. Pirmkārt, melnie metāli nav sastopami vietējā formā, bet ir daļa no atbilstošām rūdām (mangāna, dzelzs utt.). Tāpēc pirms metāla iegūšanas ir nepieciešams no zemes iegūt iezi - rūdu.

Šo procesu veic ieguves rūpniecība. Tajā pašā laikā rūdas, kas satur dzelzi, var būt bagātas un piesātinātas vai nabadzīgas ar metālu. Tāpēc pēc rūdas slāņa ekstrakcijas tā gabalu ņem ķīmiskai analīzei. Ja metāla kvantitatīvais saturs ir virs 57-60%, tad darbs turpinās. Ja tas ir zemāks, viņi apstājas vai pārceļas uz citu teritoriju, lai meklētu bagātāku rūdu. Pretējā gadījumā šis process vienkārši nav ekonomiski dzīvotspējīgs.

Nākamais posms, kas ietver melnā metāla ražošanu, ir iegūtās rūdas apstrāde īpašā rūpnīcā. Šo procesu sauc par metalurģiju. Tas var būt vairāku veidu:

1. Hidrometalurģija – rūdas ieguves un apstrādes tehnoloģija balstās uz ūdens izmantošanu. Tajā pašā laikā izskalošanās procesā metāli no rūdas sastāva nonāk šķīdumā, un no turienes tos tīrā veidā ekstrahē ar elektrolīzes palīdzību. Enerģētiski un materiāli šī metode ir dārgāka, tāpēc to izmanto tikai īpašiem metāliem.
2. Pirometalurģija ir uguns izmantošanas tehnikas pamatā. Rūdas termiskās apstrādes procesi domnās, izmantojot koksētas ogles. Visizplatītākais rūdas apstrādes veids unmetālu ieguve. Izmanto melnajā metalurģijā.
3. Biometalurģija. Pamatojoties uz dzīvo organismu darbību, to tikai sāk ieviest praksē, to izstrādā biotehnologi. Apakšējā līnija ir dažu mikroorganismu spēja savas dzīves laikā iegūt metālus no rūdu sastāva.

Notiek apstrāde

Pārstrādes rūpnīcā tiek rūpīgi apstrādātas iegūtās rūdas, kas satur melnos metālus. Visi šie procesi ir atspoguļoti zemāk esošajā tabulā.

Tehnoloģiskais process	Procesa būtība	Rezultāts
1. Rūdas bagātināšana	Rūdas daļas, kas satur metālu, atdalīšana no atkritumiem. Var notikt vienā no trim veidiem: magnētisks (pamatojoties uz dzelzs feromagnētismu); gravitācija (bāze - dažāda blīvuma atkritumi un bagāts iezis); flotācija (pamatojoties uz ūdens izmantošanu ar putojošo līdzekli).	Iegūstiet tīru, ar melnajiem metāliem bagātu substrātu, kas tiek nosūtīts tālākai apstrādei.
2. Aglomerācija	Rūdas saķepināšanas process. To veic, lai iegūtu tīru vielu, bez gāzu un putekļu piemaisījumiem un tā tālāk.	Iegūstiet trīs veidu apstrādātu rūdu: sinterrūda (cep augstā temperatūrā bez piekļuves gaisam); atdalīts (attīrīts ar atdalīšanu); granula (masa, kas satur dzelzs plūsmas).
3. Domēna process	Rūdas koksēšana domnā plkstizmantot kā degvielu un dzelzs reducētāju no ogļu oksīdiem.	Iegūstiet tīru dzelzi, kas pēc izvēles jau ir leģēta ar oglekli, veidojot tēraudu.

Tādā veidā tiek iegūta dzelzs un tās sakausējumi. Šajā gadījumā maksimālās materiālās izmaksas tiek tērētas koksa (ogļu) sagatavošanai un izmantošanai. Tas ir tas, kurš ir dzelzs reducētājs, degviela, siltuma avots, oglekļa piegādātājs. Tāpēc aprakstītajā procesā tiek izmantots diezgan liels tā daudzums, līdz ar to augstās skaidras naudas izmaksas.

Uzglabāšanas apstākļi

Melnie metāli galvenokārt ietver dzelzi un tās sakausējumus. Jāsaprot, ka tas ir ļoti izturīgs pret koroziju materiāls. Tāpēc melnā metāla uzglabāšanai ir jāievēro noteikti noteikumi, it īpaši, ja runa ir nevis par konstrukcijām un izstrādājumiem, bet gan par tā sauktajiem melno metālu lūžņiem (atkritumiem, salauztiem izstrādājumiem, loksnēm, stieņiem, veidgabaliem utt.):

1. Telpai, kurā atrodas materiāls, jābūt pilnībā noslēgtai no mitruma (lietus, sniega). Jo mazāk mitruma, jo ilgāks glabāšanas laiks.
2. Noliktavas platībai jābūt lielai, jūs nevarat glabāt melno metālu lokšņu konstrukcijas tuvu vienu otrai, jo tas izraisīs agrīnu koroziju.
3. Visi pieejamie materiāli ir jāsakārto pēc zīmola un izmēra.

Ievērojot šos vienkāršos noteikumus, metālu struktūras iznīcināšanas procesus būs iespējams ierobežot pēc iespējas ilgāk.

Dzelzs sakausējumi

Kir ierasts apzīmēt dzelzs sakausējumus kā tādus, kurus iedala vairākos veidos:

1. Tērauds. Melnais metāls, kas sakausēts ar oglekli, nodrošina šo rezultātu.
2. Čuguns. Sākotnējais čuguns, ko iegūst domnas krāsnīs rūdas pārstrādes laikā, ir pilnīgi nepiemērots kā materiāls iekārtu un sadzīves priekšmetu ražošanai. Viņš ir pārāk trausls. Tas ir jāpakļauj tālākai apstrādei, piesātinot ar dzelzi un oglekli, lai iegūtu izcili izturīgu materiālu. Ir pievienoti arī citi elementi, lai uzlabotu izturību pret koroziju un veiktspēju.
3. Dzelzskausējumi (silikokalcijs, ferohroms, ferosilīcijs, silikomangāns). Šo sakausējumu galvenais mērķis ir uzlabot gala materiāla tehniskās īpašības.

Tērauds

Galvenā vieta starp visiem melno metālu sakausējumiem ir tēraudam. Šodien mēs esam iemācījušies, kā sasniegt ļoti nozīmīgus rezultātus šī materiāla ražošanā ar iepriekš noteiktām svarīgām īpašībām. Šis sakausējuma veids ir vissvarīgākais nozarei, ko melnie metāli ir devuši. Kādus tēraudus izšķir?

1. Zems oglekļa daudzums - izmanto dažādu instrumentu izgatavošanai.
2. Nerūsējošais materiāls (tos izmanto cauruļu, ugunsizturīgu detaļu, griezējinstrumentu, metināšanas iekārtu u.c. ražošanai).
3. Ferrito Chrome.
4. Martensīta hroms.
5. Leģēts.
6. Niķelis.
7. Chrome.
8. Chrome vanādijs.
9. Tungsten.
10. Molibdēns.
11. Mangāns.

No nosaukumiem ir skaidrs, katieši šīs sastāvdaļas tiek pievienotas dzelzs un oglekļa maisījumam noteiktā proporcijā. Tas ietekmē būtiskas iegūto materiālu īpašību izmaiņas.

Sekundārie metāli

Diemžēl, lai kā mēs vēlētos, lietas nevar turpināties mūžīgi. Ar laiku viss kļūst nelietojams – lūzt, sitas, noveco un iziet no modes. Tā tas ir arī melnā metāla konstrukciju gadījumā. Tērauds, čuguns un citi izstrādājumi, rezerves daļas vienkārši vairs nav vajadzīgas.

Pēc tam tie tiek nodoti īpašiem uzņēmumiem, kas nodarbojas ar nederīgu izejvielu pārstrādi. Tagad tie ir melnie sekundārie metāli. Tā sauc metālizstrādājumus, kas izgatavoti no melnajiem metāliem, kas nav kārtībā un ikdienā nav vajadzīgi.

Uzņēmumiem, kas savāc lūžņus, ir jāievēro noteikti to uzglabāšanas, izvešanas un pārdošanas noteikumi. Mūsu valsts tiesību aktus šajā jautājumā nosaka GOST. Melnie metāli, kā arī krāsainie metāli ir stingrā likuma kontrolē.

Pārstrādātus metālus var pārstrādāt un nodot atpakaļ ražošanā. Tādiem nolūkiem tiek pārdots, ka starpuzņēmēji iepērk melnos metāllūžņus.

Mūsdienās pret melnajiem metāliem izturas ar pienācīgu cieņu, tie ieņem vadošo pozīciju savu produktu tirgū.

Mehāniska lietošana

Mašīnbūvē plaši izmanto tērauda un čuguna izstrādājumus, detaļas, dažādas ierīces. Tie ir pieprasīti ne tikaiautomobiļu, bet arī ķīmiskajā, aviācijas ražošanā, kā arī kuģu būvē. Tas viss ir saistīts ar šo materiālu īpašo izturību, to karstumizturību un izturību pret koroziju. Melnie metāli kļūst par pamatmateriālu daudzu veidu produktu ražošanai. Visizplatītākie ir:

• gear sānu vāki;
• gultņi;
• vārsti;
• armatūra;
• bukses;
• caurules;
• automašīnu un citu transportlīdzekļu cilindri;
• zobratu riteņi;
• ķēžu saites uz traktoriem;
• bremžu trumuļi;
• rati;
• apvalki un tā tālāk.

Šis saraksts ir bezgalīgs, jo melno metālu izstrādājumu un to sakausējumu ir patiešām daudz.

Pielietojums citās nozarēs

Ir vairākas galvenās jomas, kurās tiek izmantoti melnie metāli:

1. Ķīmiskā rūpniecība.
2. Inženierzinātnes.
3. Speciālu mēbeļu ražošana.
4. Ēdienu izlaišana.
5. Strukturālo daļu ražošana.

Šis noteikti nav pilnīgs saraksts, bet tikai visizplatītākās jomas, kas veido lielāko daļu tērauda izstrādājumu.