Чорныя металы: радовішча, захоўванне. Металургія чорных металаў

Металы - гэта ніколі не якія трацяць сваёй актуальнасці матэрыялы. Яны шырока прымяняюцца ў побыце і ў прамысловасці. Вядома, сёння прыдумалі масу розных альтэрнатыўных рэчываў, на аснове якіх атрымліваюць матэрыялы, якія не ўступаюць па якасці металах. Аднак цалкам замяніць іх немагчыма. Цяжка ўявіць сабе платы і вароты, рашоткі, вечка люкаў, інструменты і многае іншае з чагосьці іншага.

Хоць пластык, шкло, сілікон, поліэтылен і поліпрапілен трывала ўвайшлі ў сучасную жыццё чалавека, складана замяніць фундаментальныя часткі канструкцый, шматлікія дэталі аўтамабіляў і іншых транспартных сродкаў на любую альтэрнатыву металах. Яе проста няма.

Металы ў Перыядычнай сістэме

У Перыядычнай сістэме хімічных элементаў металы займаюць лідзіруючае становішча. З вядомых на сёння 117 пазіцый да металаў ставіцца больш за 90. Усе гэтыя элементы маюць шэраг характэрных асаблівасцяў, якія дазваляюць адносіць іх да групы металаў:

1. Здольныя праводзіць электрычны ток.
2. Валодаюць цеплаправоднасцю.
3. Коўка, пластычныя, паддаюцца прокатке ў лісты і дрот (не ўсе).
4. Валодаюць серабрыстым бляскам (акрамя медзі і золата).

Акрамя агульных уласцівасцяў кожны падобны элемент валодае і побач спецыфічных, што і робіць яго такім запатрабаваным.

тыпалогія

Усе металы як простыя рэчывы можна таксама падзяліць на тры класа:

1. Чорныя.
2. Каляровыя.
3. Каштоўныя.

Да каляровым металам адносяцца ўсе, акрамя каштоўных і жалеза. То бок, гэта медзь, ртуць, паладый, хром, нікель, цынк, магній, кальцый, алюміній, свінец, волава і гэтак далей.

Да каштоўных металах адносяць наступныя:

• срэбра;
• золата;
• плаціну.

Чорныя металы - якія да іх адносяцца?

У дадзены клас уваходзяць:

• жалеза і ўсе яго сплавы;
• марганец;
• хром;
• ванадый;
• тытан;
• актиноиды і ўран (торый, плутоній, Няптун і іншыя);
• вальфрам;
• шчолачныя металы.

Гэта значыць з усяго разнастайнасці дадзеных рэчываў на долю чорных металаў прыходзіцца меншая частка. Прычым у асноўным не самыя распаўсюджаныя (за выключэннем жалеза) знаходзяцца ў зямной кары і нетрах.

Але нягледзячы на тое што чорныя металы прадстаўлены такім нешматлікіх колькасцю элементаў, яны вельмі распаўсюджаны і аб'ёмныя ў вытворчасці і перапрацоўцы. Маса вырабаў, дэталяў, прыладаў выраблена менавіта з жалеза і яго сплаваў.

Металургія чорных металаў дастаткова шырокая і запатрабавана ва ўсім свеце. Здабыча і апрацоўка жалеза - адна перадавых тэхнічных і эканамічных задач многіх краін свету, у тым ліку і Расіі.

Радовішча чорных металаў на планеце

Жалеза па маштабах здабычы стаіць на першым месцы сярод усіх металаў. Яго масавае ўтрыманне ў прыродзе, у тым ліку і ў зямной кары, вылічаецца мільёнамі. Пры гэтым, па дадзеных спецыялістаў, чалавек на сённяшні дзень разведаў толькі сто мільярдаў тон.

Калі казаць аб сусветных радовішчах чорных металаў, у першую чаргу жалеза, то варта заўважыць, што яны ёсць на ўсіх кантынентах, ва ўсіх частках свету, акрамя кропак крайняй Поўначы. Пры гэтым размеркаванне па краінах прыкладна наступнае (у парадку змяншэння):

• Расія (каля сарака адсоткаў усіх сусветных запасаў);
• Бразілія;
• Аўстралія;
• Канада;
• ЗША;
• Кітай;
• Індыя;
• Швецыя.

Радовішча ў Расіі

У Расіі чорныя металы ўтрымліваюцца практычна ва ўсіх маштабных федэральных акругах.

1. Цэнтральны федэральная акруга (Курская магнітная анамалія) - звыш 59%.
2. Ўральскі федэральная акруга - 14%.
3. Сібірскі акруга - 13%.
4. Далёкаўсходні - 8%.
5. Паўночна-Заходняя федэральная акруга - 4%.
6. Прыволжская - 0,5%.

У кожным з пералічаных акругаў знаходзіцца прадпрыемства, на якім ажыццяўляецца металургія чорных металаў. Расія займае відавочнае лідыруе становішча ў свеце па дадзеным паказчыку, і, мяркуючы па запасах, так будзе працягвацца яшчэ вельмі працяглы час.

здабыча матэрыялу

Вытворчасць чорнага металу спалучана з некалькімі складанымі стадыйнасці працэсамі. Па-першае, чорныя металы не сустракаюцца ў самароднае выглядзе, а ўваходзяць у склад адпаведных руд (марганцевых, чыгунак і гэтак далей). Таму перш чым атрымаць метал, неабходна атрымаць з зямлі горную пароду - руду.

Гэты працэс ажыццяўляецца горназдабыўной прамысловасцю. Пры гэтым руды, якія змяшчаюць жалеза, могуць быць багатымі і насычанымі ці ж беднымі на метал. Таму пасля здабывання пласта руды яе кавалак бярэцца на хімічны аналіз. Калі колькаснае ўтрыманне металу складае звыш 57-60%, то працы працягваюцца. Калі ж ніжэй, то спыняюцца альбо перамяшчаюцца на іншую тэрыторыю для пошуку больш багатай руды. Інакш гэты працэс проста эканамічна нерентабелен.

Наступны этап, які ўключае ў сябе вытворчасць чорнага металу, - гэта апрацоўка вынятай руды на спецыяльным заводзе. Такі працэс носіць назву металургіі. Ён можа быць некалькіх выглядаў:

1. Гидрометаллургия - у аснове тэхнікі здабывання і апрацоўкі руды ляжыць выкарыстанне вады. Пры гэтым у працэсе вылугаванне металы са складу руды пераходзяць у раствор, а адтуль метадам элетролиза здабываюцца ў чыстым выглядзе. Энергетычна і матэрыяльна дадзены спосаб больш дарагі, таму ўжываецца толькі для асаблівых металаў.
2. Пирометаллургия - у аснове тэхніка выкарыстання агню. Працэсы тэрмічнай апрацоўкі руды ў даменных печах з выкарыстаннем коксованного вугалю. Самы распаўсюджаны спосаб апрацоўкі руды і здабывання металаў. Выкарыстоўваецца ў чорнай металургіі.
3. Биометаллургия. Заснавана на дзеянні жывых арганізмаў, толькі пачынае ўводзіцца ў практыку, распрацоўваецца біятэхналогіі. Сутнасць складаецца ў здольнасці некаторых мікраарганізмаў здабываць у працэсе жыццядзейнасці металы са складу руд.

апрацоўка

На перапрацоўчым прадпрыемстве здабытыя руды, якія змяшчаюць чорныя металы, падвяргаюцца дбайнай апрацоўцы. Усе гэтыя працэсы адлюстраваны ў прадстаўленай ніжэй табліцы.

тэхналагічны працэс	сутнасць працэсу	вынік
1. Узбагачэнне руды	Аддзяленне часткі руды, якая змяшчае метал, ад пустой пароды. Можа адбывацца адным з трох спосабаў: магнітны (грунтуецца на ферамагнітных жалеза); гравітацыйны (база - розныя шчыльнасці пустой і багатай пароды); флотационный (заснаваны на ўжыванні вады з пенаўтваральніка).	Атрымліваюць чысты, багаты чорным металам субстрат, які адпраўляецца на далейшую апрацоўку.
2. Агламерацыя	Працэс спякання руды. Праводзіцца з мэтай атрымання чыстага рэчывы, без прымешак газаў і пылу і гэтак далей.	Атрымліваюць тры тыпу апрацаванай руды: аглоруда (выпечаны высокімі тэмпературамі без доступу паветра); сепарыраваць (вычышчаная сепарацыяй); окатышная (маса, якая змяшчае флюсы жалеза).
3. Даменны працэс	Каксавання руды ў даменнай печы пры выкарыстанні ў якасці паліва і аднаўляльніка жалеза з яго аксідаў вугалю.	Атрымліваюць чыстае жалеза, пры неабходнасці ўжо сплавленных з вугляродам, з адукацыяй сталі.

Вось такім чынам адбываецца атрыманне жалеза і яго сплаваў. Пры гэтым максімум матэрыяльных выдаткаў сыходзіць на падрыхтоўку і выкарыстанне коксу (вугалю). Менавіта ён з'яўляецца для жалеза адраджэнцам, палівам, крыніцай цяпла, пастаўшчыком вугляроду. Таму ў апісаным працэсе выкарыстоўваецца даволі вялікая яго колькасць, адсюль і высокія грашовыя выдаткі.

ўмовы захоўвання

Да чорным металах, перш за ўсё, адносіцца жалеза і яго сплавы. Варта разумець, што гэта вельмі каразійна няўстойлівы матэрыял. Таму захоўванне чорнага металу патрабуе захавання пэўных правілаў, асабліва калі гаворка ідзе не пра канструкцыях і вырабах, а пра так званы ломе чорных металаў (адходы, паламаныя вырабы, лісты, дубцы, арматуры і гэтак далей):

1. Памяшканне, у якім знаходзіцца матэрыял, павінна быць цалкам закрыта ад доступу вільгаці (дажджу, снегу). Чым менш вільгаці, тым даўжэй тэрмін захоўвання.
2. Тэрыторыя склада павінна быць вялікі, нельга захоўваць ліставыя структуры чорных металаў ўпрытык адзін да аднаго, паколькі гэта справакуе раннюю карозію.
3. Увесь існуючы матэрыял варта пасартаваць па маркам і памерах.

Пры выкананні гэтых няхітрых правіл можна будзе максімальна доўга стрымліваць працэсы разбурэння структуры металаў.

Сплавы чорнага металу

Да такіх прынята адносіць сплавы жалеза, якія падзяляюцца на некалькі тыпаў:

1. Сталь. Чорны метал, сплавленных з вугляродам, дае такі вынік.
2. Чыгун. Пачатковы чыгун, які атрымліваецца ў даменных печах пры апрацоўцы руды, цалкам немагчыма ўжываць у якасці матэрыялу для вытворчасці прыбораў і прадметаў гаспадарчага прызначэння. Ён занадта далікатны. Яго трэба падвергнуць далейшай апрацоўцы ў выглядзе насычэння жалезам і вугляродам, каб атрымаўся выдатны трывалы матэрыял. Таксама дадаюць іншыя элементы з мэтай павышэння каразійнай стойкасці і паляпшэння тэхнічных характарыстык.
3. Ферасплавы (силикокальций, феррохром, ферасіліцыя, силикомарганец). Асноўнае прызначэнне дадзеных сплаваў - паляпшэнне тэхнічных характарыстык канчатковага матэрыялу.

сталь

Галоўнае месца сярод усіх сплаваў чорных металаў адводзіцца сталі. Сёння навучыліся дамагацца вельмі значных вынікаў у вытворчасці гэтага матэрыялу з загадзя зададзенымі важнымі ўласцівасцямі. Такога роду сплаў - самае важнае для прамысловасці, што далі чорныя металы. Якія сталі вылучаюць?

1. Низкоуглеродистые - выкарыстоўваюцца для вытворчасці розных інструментаў.
2. Нержавеючыя (з іх робяць трубы, тугаплаўкія дэталі, рэжучыя інструменты, сварная апаратура і гэтак далей).
3. Ферыты-хромавыя.
4. Мартенситно-хромавыя.
5. Легаваныя.
6. Нікелевыя.
7. Хромавыя.
8. Хром-ванадиевые.
9. Вальфрамавай.
10. Малібдэнавы.
11. Марганцевый.

Па назвах відавочна, што менавіта гэтыя кампаненты дадаюцца ў сумесь жалеза і вугляроду ў пэўным суадносінах. Гэта ўплывае на істотнае змяненне уласцівасцяў атрымліваюцца матэрыялаў.

другасныя металы

На жаль, як бы нам ні хацелася, рэчы не могуць служыць вечна. З часам усё прыходзіць у непрыдатнасць - ламаецца, б'ецца, старэе і выходзіць з моды. Так адбываецца і з канструкцыямі з чорных металаў. Сталёвыя, чыгунныя і іншыя вырабы, запчасткі проста перастаюць быць патрэбнымі.

Тады іх здаюць на спецыяльныя прадпрыемствы, якія займаюцца апрацоўкай які прыйшоў у непрыдатнасць сыравіны. Зараз гэта металы чорныя другасныя. Менавіта так называюцца якія выйшлі са строю і непатрэбныя ў побыце металічныя вырабы з чорных металаў.

Тыя прадпрыемствы, якія ажыццяўляюць збор лому, павінны выконваць пэўныя правілы па яго захаванню, вывазу і продажы. Заканадаўствам нашай краіны па гэтым пытанні усталяваны ДАСТ. Чорныя металы, гэтак жа, як і каляровыя, знаходзяцца пад строгім кантролем закона.

Другасныя металы можна перапрацаваць і зноў пускаць у вытворчасць. Менавіта для продажу ў такіх мэтах і скупляюць чорны лом металаў пасярэднікі-прадпрымальнікі.

Сёння да чорных металаў ставяцца з належнай павагай, яны займаюць лідзіруючыя пазіцыі на рынку адпаведных вырабаў.

Выкарыстанне ў машынабудаванні

Стальныя і чыгунныя прадметы, дэталі, розныя прыстасаванні знаходзяць самае шырокае прымяненне ў машынабудаванні. Яны запатрабаваныя не толькі на аўтамабільным, але і на хімічным, авіяцыйным вытворчасці, а таксама ў суднабудаванні. Усё гэта дзякуючы асаблівай трываласці дадзеных матэрыялаў, іх тэрмастойкасці і каразійнай устойлівасці. Чорныя металы становяцца базавым матэрыялам для выпуску многіх тыпаў вырабаў. Сярод найбольш распаўсюджаных наступныя:

• бакавыя крышкі рэдуктараў;
• падшыпнікі;
• клапаны;
• фітынгі;
• ўтулкі;
• трубы;
• цыліндры аўтамабіляў і іншых транспартных сродкаў;
• зубчастыя колы;
• звёны ланцугоў на трактарах;
• тармазныя барабаны;
• карэткі;
• кажухі і гэтак далей.

Гэты спіс можна працягваць бясконца, таму што вырабаў з чорных металаў і іх сплаваў сапраўды шмат.

Прымяненне ў іншых галінах прамысловасці

Можна назваць некалькі асноўных сфер, у якіх знаходзяць прымяненне чорныя металы:

1. Хімічная прамысловасць.
2. Машынабудаванне.
3. Вытворчасць мэблі спецыяльнага прызначэння.
4. Выпуск посуду.
5. Вытворчасць канструкцыйных дэталяў.

Гэта, вядома, далёка не поўны спіс, а толькі самыя распаўсюджаныя вобласці, на долю якіх прыпадае пераважная большасць прадуктаў чорнай металургіі.