Juodieji metalai: nuosėdos, sandėliavimas. Juodųjų metalų metalurgija

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Metalai yra medžiagos, kurios niekada nepraranda savo aktualumo. Jie plačiai naudojami kasdieniame gyvenime ir pramonėje. Žinoma, šiandien jie sugalvojo daug įvairių alternatyvių medžiagų, kurių pagrindu gaunamos medžiagos, savo kokybe nenusileidžiančios metalams. Tačiau jų visiškai pakeisti negalima. Sunku įsivaizduoti tvoras ir vartus, grotas, šulinių dangčius, įrankius ir daug daugiau iš kažko kito.

Nors plastikas, stiklas, silikonas, polietilenas ir polipropilenas tvirtai įsiliejo į šiuolaikinį žmogaus gyvenimą, bet kokia alternatyva metalui sunku pakeisti esmines konstrukcijų dalis, daugybę automobilių ir kitų transporto priemonių dalių. Jos tiesiog nėra.

Metalai periodinėje lentelėje

Periodinėje cheminių elementų lentelėje metalai užima pirmaujančią vietą. Iš 117 šiandien žinomų pozicijų metalams priklauso daugiau nei 90. Visi šie elementai turi nemažai būdingų bruožų, leidžiančių juos priskirti metalų grupei:

1. Gali praleisti elektrą.
2. Turėkite šilumos laidumą.
3. Kalus, kalus, galima susukti į lakštus ir vielą (ne visas).
4. Turėkite sidabro blizgesį (išskyrus varį ir auksą).

Be bendrųjų savybių, kiekvienas panašus elementas turi keletą specifinių, todėl jis toks populiarus.

Tipologija

Visi metalai, kaip paprastos medžiagos, taip pat gali būti suskirstyti į tris klases:

1. Juoda.
2. Spalvota.
3. Brangūs.

Spalvotieji metalai apima viską, išskyrus tauriuosius ir geležį. Tai yra varis, gyvsidabris, paladis, chromas, nikelis, cinkas, magnis, kalcis, aliuminis, švinas, alavas ir pan.

Tauriuosius metalus sudaro:

• sidabras;
• auksas;
• platina.

Juodieji metalai – kas jie?

Šią klasę sudaro:

• geležis ir visi jos lydiniai;
• manganas;
• chromas;
• vanadium;
• titanas;
• aktinidai ir uranas (toris, plutonis, neptūnas ir kt.);
• volframas;
• šarminiai metalai.

Tai yra, iš visų šių medžiagų juodieji metalai sudaro mažesnę dalį. Ir dažniausiai ne labiausiai paplitę (išskyrus geležį) yra žemės plutoje ir žarnyne.

Tačiau nepaisant to, kad juoduosius metalus sudaro toks mažas elementų skaičius, jie yra labai paplitę ir dideli gamyboje ir perdirbime. Gaminių, dalių, priedų masė pagaminta iš geležies ir jos lydinių.

Juodųjų metalų metalurgija yra gana plati ir paklausi visame pasaulyje. Geležies gavyba ir apdirbimas yra viena iš pažangių techninių ir ekonominių daugelio užduočiųpasaulio šalyse, įskaitant Rusiją.

Juodųjų metalų nuosėdos planetoje

Geležis kasybos požiūriu yra pirmoje vietoje tarp visų metalų. Jo masė gamtoje, taip pat ir žemės plutoje, siekia milijardus. Tuo pačiu metu, pasak ekspertų, šiandien žmogus ištyrė tik šimtą milijardų tonų.

Jei kalbėtume apie pasaulinius juodųjų metalų, pirmiausia geležies, telkinius, reikėtų pažymėti, kad jų yra visuose žemynuose, visose pasaulio dalyse, išskyrus Tolimosios Šiaurės taškus. Tuo pačiu metu pasiskirstymas pagal šalis yra maždaug toks (mažėjančia tvarka):

• Rusija (apie keturiasdešimt procentų visų pasaulio atsargų);
• Brazilija;
• Australija;
• Kanada;
• JAV;
• Kinija;
• Indija;
• Švedija.

Indėliai Rusijoje

Rusijoje juodųjų metalų yra beveik visuose didelio masto federaliniuose rajonuose.

1. Centrinė federalinė apygarda (Kursko magnetinė anomalija) – daugiau nei 59%.
2. Uralo federalinė apygarda – 14%.
3. Sibiro rajonas – 13%.
4. Tolimieji Rytai – 8%.
5. Šiaurės vakarų federalinė apygarda – 4%.
6. Privolzhsky – 0,5%.

Kiekviename iš aukščiau paminėtų rajonų yra įmonė, kurioje atliekama juodoji metalurgija. Rusija pagal šį rodiklį yra aiški lyderė pasaulyje ir, sprendžiant iš atsargų, tai tęsis labai ilgai.

Medžiagos gavyba

Juodųjų metalų gamyba apima kelis sudėtingus etapinius procesus. Pirma, juodieji metalai nėra natūralios formos, bet yra atitinkamų rūdų (mangano, geležies ir kt.) dalis. Todėl prieš gaunant metalą, būtina iš žemės išgauti uolieną – rūdą.

Šį procesą vykdo kasybos pramonė. Tuo pačiu metu rūdos, kuriose yra geležies, gali būti turtingos ir prisotintos arba neturtingos metalo. Todėl po rūdos sluoksnio išgavimo jo gabalas paimamas cheminei analizei. Jei kiekybinis metalo kiekis viršija 57-60%, darbas tęsiamas. Jei jis žemesnis, jie sustoja arba persikelia į kitą teritoriją ieškoti turtingesnės rūdos. Priešingu atveju šis procesas tiesiog ekonomiškai neperspektyvus.

Kitas etapas, apimantis juodųjų metalų gamybą, yra išgaunamos rūdos apdorojimas specialioje gamykloje. Šis procesas vadinamas metalurgija. Jis gali būti kelių tipų:

1. Hidrometalurgija – rūdos gavybos ir perdirbimo technologija pagrįsta vandens naudojimu. Tuo pačiu metu išplovimo procese metalai iš rūdos sudėties patenka į tirpalą, o iš ten jie išgaunami gryna forma elektrolizės būdu. Energetiškai ir materialiai šis metodas yra brangesnis, todėl naudojamas tik specialiems metalams.
2. Pirometalurgija yra ugnies panaudojimo technikos pagrindas. Rūdos terminio apdorojimo procesai aukštakrosnėse naudojant koksuotą anglį. Dažniausias rūdos apdorojimo būdas irmetalų gavyba. Naudojama juodojoje metalurgijoje.
3. Biometalurgija. Remiantis gyvų organizmų veikimu, jis tik pradedamas taikyti praktiškai, jį kuria biotechnologai. Esmė – kai kurių mikroorganizmų gebėjimas per savo gyvavimo laiką išskirti metalus iš rūdų sudėties.

Apdorojama

Perdirbimo įmonėje kasamos rūdos, kuriose yra juodųjų metalų, yra kruopščiai apdorojamos. Visi šie procesai pateikti toliau esančioje lentelėje.

Technologinis procesas	Proceso esmė	Rezultatas
1. Rūdos sodrinimas	Rūdos, kurioje yra metalo, atskyrimas nuo uolienų atliekų. Gali atsitikti vienu iš trijų būdų: magnetinis (remiantis geležies feromagnetizmu); gravitacija (pagrindas – įvairaus tankio atliekos ir turtinga uoliena); flotacija (remiantis vandens su putojančia medžiaga naudojimu).	Gaukite švarų, daug juodųjų metalų turintį substratą, kuris siunčiamas tolesniam apdorojimui.
2. Aglomeracija	Rūdos sukepinimo procesas. Tai atliekama siekiant gauti gryną medžiagą be dujų ir dulkių priemaišų ir pan.	Gaukite trijų rūšių apdorotos rūdos: sukepinimo rūda (kepama aukštoje temperatūroje be oro); atskirtas (išgrynintas atskyrimu); granulės (masė, kurioje yra geležies srautų).
3. Domeno procesas	Rūdos koksavimas aukštakrosnėjenaudoti kaip kurą ir geležies reduktorius iš anglies oksidų.	Įsigykite grynos geležies, pasirinktinai jau legiruotos su anglimi, kad susidarytų plienas.

Taip gaunama geležis ir jos lydiniai. Šiuo atveju didžiausios materialinės išlaidos išleidžiamos kokso (anglies) paruošimui ir naudojimui. Būtent jis yra geležies reduktorius, kuras, šilumos š altinis, anglies tiekėjas. Todėl aprašytame procese sunaudojama gana didelė jo dalis, todėl didelės grynųjų pinigų sąnaudos.

Laikymo sąlygos

Juodiesiems metalams visų pirma priskiriama geležis ir jos lydiniai. Reikėtų suprasti, kad tai labai atspari korozijai medžiaga. Todėl juodųjų metalų saugojimui reikia laikytis tam tikrų taisyklių, ypač kai kalbama apie ne konstrukcijas ir gaminius, o vadinamąjį juodųjų metalų laužą (atliekas, sulūžusius gaminius, lakštus, strypus, jungiamąsias detales ir pan.):

1. Patalpa, kurioje yra medžiaga, turi būti visiškai uždaryta nuo drėgmės (lietaus, sniego). Kuo mažiau drėgmės, tuo ilgesnis galiojimo laikas.
2. Sandėlio plotas turi būti didelis, negalima laikyti lakštinių konstrukcijų iš juodųjų metalų arti vienas kito, nes tai sukels ankstyvą koroziją.
3. Visa turima medžiaga turėtų būti rūšiuojama pagal prekės ženklą ir dydį.

Jei bus laikomasi šių paprastų taisyklių, bus galima kuo ilgiau sulaikyti metalų struktūros irimo procesus.

Geležies lydiniai

Kįprasta vadinti geležies lydinius, kurie skirstomi į keletą tipų:

1. Plienas. Juodasis metalas, lydytas su anglimi, suteikia tokį rezultatą.
2. Ketus. Pradinis ketus, kuris gaunamas aukštakrosnėse apdorojant rūdą, visiškai netinkamas kaip medžiaga prietaisų ir namų apyvokos reikmenų gamybai. Jis per trapus. Jis turi būti toliau apdorojamas prisotinant geležimi ir anglimi, kad būtų gauta puiki patvari medžiaga. Taip pat pridedami kiti elementai, siekiant pagerinti atsparumą korozijai ir našumą.
3. Geros lydiniai (siliciokalcis, ferochromas, ferosilicis, silikomanganas). Pagrindinis šių lydinių tikslas – pagerinti galutinės medžiagos technines charakteristikas.

Plienas

Pagrindinė vieta tarp visų juodųjų metalų lydinių tenka plienui. Šiandien mes išmokome, kaip pasiekti labai reikšmingų rezultatų gaminant šią medžiagą, turinčią iš anksto nustatytas svarbias savybes. Šis lydinys yra svarbiausias pramonei, kurį suteikė juodieji metalai. Kokie plienai skiriami?

1. Mažai anglies dvideginio – naudojamas įvairiems įrankiams gaminti.
2. Nerūdijantis (iš jų gaminami vamzdžiai, ugniai atsparios dalys, pjovimo įrankiai, suvirinimo įranga ir pan.).
3. Ferrito Chrome.
4. Martensitinis chromas.
5. Legiruotas.
6. nikelis.
7. Chrome.
8. Chrome vanadis.
9. Volframas.
10. Molibdenas.
11. Manganas.

Iš pavadinimų akivaizdu, kadbūtent šie komponentai tam tikru santykiu dedami į geležies ir anglies mišinį. Tai turi įtakos reikšmingam gautų medžiagų savybių pokyčiui.

Antriniai metalai

Deja, kad ir kaip norėtume, viskas negali tęstis amžinai. Laikui bėgant viskas tampa nebenaudojama – lūžta, daužosi, sensta ir išeina iš mados. Taip yra ir juodųjų metalų konstrukcijų atveju. Plieno, ketaus ir kitų gaminių, atsarginių dalių tiesiog nebereikia.

Tada jie perduodami specialioms įmonėms, kurios apdoroja žaliavas, kurios tapo netinkamos naudoti. Dabar tai juodieji antriniai metalai. Taip vadinami metalo gaminiai iš juodųjų metalų, kurie yra netvarkingi ir nereikalingi kasdieniame gyvenime.

Įmonės, kurios surenka laužą, turi laikytis tam tikrų jo saugojimo, išvežimo ir pardavimo taisyklių. Mūsų šalies teisės aktus šiuo klausimu nustato GOST. Juodieji metalai, kaip ir spalvotieji, yra griežtai kontroliuojami įstatymų.

Perdirbtus metalus galima perdirbti ir vėl pradėti gaminti. Tokiems tikslams jis parduodamas, kad verslininkai tarpininkai superka juodąjį metalo laužą

Šiandien su juodaisiais metalais elgiamasi pagarbiai, jie užima pirmaujančią poziciją savo gaminių rinkoje.

Mechaninis naudojimas

Plieniniai ir ketaus gaminiai, detalės, įvairūs prietaisai plačiai naudojami mechaninėje inžinerijoje. Jie yra paklausūs ne tikautomobilių, bet ir chemijos, aviacijos gamyboje, taip pat laivų statyboje. Visa tai lemia ypatingas šių medžiagų stiprumas, atsparumas karščiui ir atsparumas korozijai. Juodieji metalai tampa pagrindine daugelio rūšių gaminių gamybos medžiaga. Tarp labiausiai paplitusių yra:

• pavaros šoniniai dangteliai;
• guoliai;
• vožtuvai;
• jungiamosios detalės;
• įvorės;
• vamzdžiai;
• automobilių ir kitų transporto priemonių cilindrai;
• pavarų ratai;
• traktorių grandinės jungtys;
• stabdžių būgnai;
• vežimai;
• korpusai ir pan.

Šis sąrašas yra begalinis, nes juodųjų metalų gaminių ir jų lydinių yra tikrai daug.

Taikymas kitose pramonės šakose

Yra kelios pagrindinės juodųjų metalų naudojimo sritys:

1. Chemijos pramonė.
2. Inžinerija.
3. Specialios paskirties baldų gamyba.
4. Patiekalų išleidimas.
5. Struktūrinių dalių gamyba.

Tai tikrai ne visas sąrašas, o tik labiausiai paplitusios sritys, kurios sudaro didžiąją dalį plieno gaminių.