Rautametallit: esiintymät, varastointi. Rautametallien metallurgia

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Metallit ovat materiaaleja, jotka eivät koskaan menetä merkitystään. Niitä käytetään laaj alti jokapäiväisessä elämässä ja teollisuudessa. Tietenkin nykyään he ovat keksineet paljon erilaisia vaihtoehtoisia aineita, joiden perusteella saadaan materiaaleja, jotka eivät ole laadultaan huonompia kuin metallit. Niitä ei kuitenkaan voida kokonaan korvata. On vaikea kuvitella aidat ja portit, tangot, kaivon kannet, työkalut ja paljon muuta jostain muusta.

Vaikka muovi, lasi, silikoni, polyeteeni ja polypropeeni ovat lujasti tulleet ihmisen moderniin elämään, rakenteiden perusosia, lukuisia autojen ja muiden ajoneuvojen osia on vaikea korvata millään vaihtoehdolla metalleille. Häntä ei vain ole olemassa.

Metallit jaksollisessa taulukossa

Kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa metallit ovat johtavassa asemassa. Nykyään tunnetuista 117 asemasta yli 90 kuuluu metalleihin. Kaikilla näillä alkuaineilla on useita tunnusomaisia piirteitä, joiden perusteella ne voidaan liittää metalliryhmään:

1. Kykee johtamaan sähköä.
2. Lämmönjohtavuus.
3. Sumuttava, sitkeä, voidaan rullata levyiksi ja langoiksi (ei kaikista).
4. Hopean kiilto (paitsi kupari ja kulta).

Yleisten ominaisuuksien lisäksi jokaisella samank altaisella elementillä on useita erityisiä ominaisuuksia, mikä tekee siitä niin suositun.

Typologia

Kaikki metallit yksinkertaisina aineina voidaan myös jakaa kolmeen luokkaan:

1. Musta.
2. Värillinen.
3. Kallista.

Epärautametallit sisältävät kaiken paitsi jalometallin ja raudan. Eli se on kuparia, elohopeaa, palladiumia, kromia, nikkeliä, sinkkiä, magnesiumia, kalsiumia, alumiinia, lyijyä, tinaa ja niin edelleen.

Jalometallit sisältävät seuraavat:

• hopea;
• kulta;
• platina.

Rautametallit - mitä ne ovat?

Tämä luokka sisältää:

• rauta ja kaikki sen seokset;
• mangaani;
• kromi;
• vanadium;
• titaani;
• aktinidit ja uraani (torium, plutonium, neptunium ja muut);
• volframi;
• alkalimetallit.

Toisin sanoen kaikista näistä aineista rautametallien osuus on pienempi. Eivätkä enimmäkseen yleisimmät (rautaa lukuun ottamatta) ovat maankuoressa ja suolistossa.

Mutta huolimatta siitä, että rautametalleja edustaa niin pieni määrä alkuaineita, ne ovat hyvin yleisiä ja suuria tuotannossa ja jalostuksessa. Tuotteiden, osien, tarvikkeiden massa on valmistettu raudasta ja sen seoksista.

Rautametallien metallurgia on varsin laajaa ja kysyntää kaikkialla maailmassa. Raudan louhinta ja käsittely on yksi monien edistyneistä teknisistä ja taloudellisista tehtävistämaailman maissa, mukaan lukien Venäjä.

Rautametalliesiintymät planeetalla

Rauta on kaivostoiminnassa ensimmäisellä sijalla metallien joukossa. Sen massapitoisuus luonnossa, myös maankuoressa, on miljardeja. Samanaikaisesti asiantuntijoiden mukaan ihminen on nykyään tutkinut vain sata miljardia tonnia.

Jos puhumme rautametallien, ensisijaisesti raudan, maailmanesiintymistä, on huomattava, että niitä on kaikilla mantereilla, kaikkialla maailmassa, paitsi Kaukopohjolan osissa. Samaan aikaan maittainen jakautuminen on suunnilleen seuraava (laskevassa järjestyksessä):

• Venäjä (noin neljäkymmentä prosenttia maailman kaikista varannoista);
• Brasilia;
• Australia;
• Kanada;
• USA;
• Kiina;
• Intia;
• Ruotsi.

Talletukset Venäjällä

Venäjällä rautamealleja on lähes kaikissa suurissa liittov altion piireissä.

1. Central Federal District (Kurskin magneettinen anomalia) - yli 59 %.
2. Uralin liittopiiri - 14 %.
3. Siperian piiri - 13 %
4. Kaukoitä - 8 %
5. Luoteinen liittov altiopiiri - 4 %.
6. Privolzhsky - 0,5 %

Jokaisella yllä mainitulla alueella on yritys, jossa tehdään rautametallurgiaa. Venäjä on tässä indikaattorissa selkeä johtaja maailmassa, ja varannoista päätellen tämä tulee jatkumaan vielä pitkään.

Materiaalin t alteenotto

Rautametallin tuotantoon liittyy useita monimutkaisia vaiheprosesseja. Ensinnäkin rautametallit eivät esiinny natiivimuodossa, vaan ovat osa vastaavia malmeja (mangaani, rauta ja niin edelleen). Siksi ennen metallin hankkimista on tarpeen ottaa maasta kivi - malmi.

Tämän prosessin suorittaa kaivosteollisuus. Samaan aikaan rautaa sisältävät malmit voivat olla metallirikkaita ja kylläisiä tai köyhiä. Siksi malmikerroksen uuttamisen jälkeen sen pala otetaan kemialliseen analyysiin. Jos metallin määrällinen pitoisuus on yli 57-60%, työ jatkuu. Jos se on matalampi, he pysähtyvät tai siirtyvät toiselle alueelle etsimään rikkaampaa malmia. Muuten tämä prosessi ei yksinkertaisesti ole taloudellisesti kannattava.

Seuraava vaihe, joka sisältää rautametallin tuotannon, on louhitun malmin käsittely erityisessä tehtaassa. Tätä prosessia kutsutaan metallurgiaksi. Se voi olla useita tyyppejä:

1. Hydrometallurgia - malmin louhinta- ja käsittelytekniikka perustuu veden käyttöön. Samaan aikaan liuotusprosessissa metallit malmin koostumuksesta siirtyvät liuokseen, ja sieltä ne uutetaan puhtaassa muodossa elektrolyysillä. Tämä menetelmä on energisesti ja materiaalisesti kalliimpi, joten sitä käytetään vain erikoismetalleille.
2. Pyrometallurgia on tulen käyttötekniikan perusta. Malmin lämpökäsittelyprosessit masuuneissa koksihiilellä. Yleisin tapa käsitellä malmia jametallien louhinta. Käytetään rautametalurgiassa.
3. Biometallurgia. Elävien organismien toiminnan perusteella se on vasta alkamassa käytäntöön, sitä kehittävät bioteknikot. Tärkeintä on joidenkin mikro-organismien kyky erottaa metalleja malmien koostumuksesta elämänsä aikana.

Käsittely

Jalostuslaitoksella louhitut rautametallia sisältävät malmit käsitellään huolellisesti. Kaikki nämä prosessit näkyvät alla olevassa taulukossa.

Teknologinen prosessi	Prosessin ydin	Tulos
1. Malmin rikastus	Metallia sisältävän malmin osan erottaminen jätekivestä. Voi tapahtua jollakin kolmesta tavasta: magneettinen (perustuu raudan ferromagnetismiin); painovoima (pohja - eri tiheydet jätteitä ja rikasta kiveä); vaahdotus (perustuu veden käyttöön vaahdotusaineen kanssa).	Hanki puhdas, rautametallirikas alusta, joka lähetetään jatkokäsittelyyn.
2. Taajama	Malmin sintrausprosessi. Se suoritetaan puhtaan aineen saamiseksi ilman kaasujen ja pölyn epäpuhtauksia ja niin edelleen.	Hanki kolmenlaisia jalostettuja malmia: sintterimalmi (paistettu korkeissa lämpötiloissa ilman pääsyä ilmaan); erotettu (puhdistettu erottamalla); pelletti (rautajuotteita sisältävä massa).
3. Verkkotunnuksen prosessi	Malmin koksaus masuunissa klokäyttää polttoaineena ja raudan vähentäjänä sen hiilen oksideista.	Hanki puhdasta rautaa, joka on valinnaisesti jo seostettu hiilellä teräksen muodostamiseksi.

Näin saadaan rautaa ja sen seoksia. Tässä tapauksessa enimmäismateriaalikustannukset käytetään koksin (hiilen) valmistukseen ja käyttöön. Hän on raudan pelkistäjä, polttoaine, lämmönlähde, hiilen toimittaja. Siksi kuvatussa prosessissa sitä käytetään melko suuri määrä, mistä johtuu korkeat käteiskustannukset.

Säilytysolosuhteet

Rautametallit sisältävät pääasiassa rauta ja sen seokset. On ymmärrettävä, että tämä on erittäin korroosionkestävä materiaali. Siksi rautametallin varastointi vaatii tiettyjen sääntöjen noudattamista, varsinkin kun kyse ei ole rakenteista ja tuotteista, vaan niin sanotusta rautametalliromusta (jätteet, rikkoutuneet tuotteet, levyt, tangot, varusteet ja niin edelleen):

1. Huoneen, jossa materiaali sijaitsee, on oltava täysin suljettu kosteudelta (sade, lumi). Mitä vähemmän kosteutta, sitä pidempi säilyvyys.
2. Varastoalueen tulee olla suuri, et voi säilyttää rautametallilevyrakenteita lähellä toisiaan, koska tämä aiheuttaa varhaista korroosiota.
3. Kaikki saatavilla oleva materiaali tulee lajitella merkin ja koon mukaan.

Jos näitä yksinkertaisia sääntöjä noudatetaan, on mahdollista hillitä metallien rakenteen tuhoutumisprosesseja mahdollisimman pitkään.

Rautametalliseokset

Kon tapana viitata rautaseoksiin sellaisenaan, jotka on jaettu useisiin tyyppeihin:

1. Teräs. Hiilen kanssa sulatettu rautametalli antaa tämän tuloksen.
2. Valurauta. Alkuperäinen harkkorauta, jota saadaan masuuneista malmin käsittelyn aikana, on täysin soveltumaton materiaaliksi koneiden ja kodin tarvikkeiden valmistukseen. Hän on liian hauras. Se on jatkokäsiteltävä kyllästämällä raudalla ja hiilellä erinomaisen kestävän materiaalin saamiseksi. Muita elementtejä on myös lisätty parantamaan korroosionkestävyyttä ja suorituskykyä.
3. Ferroseokset (piikalsium, ferrokromi, ferrosilikoni, piimangaani). Näiden seosten päätarkoitus on parantaa lopullisen materiaalin teknisiä ominaisuuksia.

Teräs

Pääpaikka rautametalliseosten joukossa on teräksellä. Tänään olemme oppineet saavuttamaan erittäin merkittäviä tuloksia tämän materiaalin valmistuksessa, jolla on enn alta määrätyt tärkeät ominaisuudet. Tällainen metalliseos on teollisuudelle tärkein rautametallien tarjoama seos. Mitkä teräkset erotetaan toisistaan?

1. Matalahiilinen – käytetään erilaisten työkalujen valmistukseen.
2. Ruostumaton (niistä valmistetaan putkia, tulenkestäviä osia, leikkaustyökaluja, hitsauslaitteita ja niin edelleen).
3. Ferrito Chrome.
4. Martensiittinen kromi.
5. Seostettu.
6. Nikkeli.
7. Chrome.
8. Kromi vanadiini.
9. Tungsten.
10. Molybdeeni.
11. Mangaani.

Nimistä on selvää, ettänämä komponentit lisätään raudan ja hiilen seokseen tietyssä suhteessa. Tämä vaikuttaa merkittävään muutokseen tuloksena olevien materiaalien ominaisuuksissa.

Toissijaiset metallit

Valitettavasti asiat eivät voi kestää ikuisesti niin paljon kuin haluaisimme. Ajan myötä kaikki muuttuu käyttökelvottomaksi - se rikkoutuu, lyö, vanhenee ja menee pois muodista. Tämä koskee myös rautametallirakenteita. Teräs, valurauta ja muut tuotteet, varaosat eivät yksinkertaisesti enää ole tarpeen.

Sitten ne luovutetaan erikoisyrityksille, jotka käsittelevät käyttökelvottomiksi tulleita raaka-aineita. Nyt nämä ovat mustia toissijaisia metalleja. Tämä on rautametallista valmistettujen metallituotteiden nimi, jotka ovat epäkunnossa ja tarpeettomia jokapäiväisessä elämässä.

Romua keräävien yritysten on noudatettava tiettyjä sääntöjä sen varastoinnissa, poistamisessa ja myynnissä. Maamme tätä asiaa koskeva lainsäädäntö on vahvistettu GOST: lla. Rautametallit, kuten ei-rautametallit, ovat tiukan lain alaisia.

Kierrätetyt metallit voidaan kierrättää ja laittaa takaisin tuotantoon. Se on myytävänä sellaisiin tarkoituksiin, että välittäjäyrittäjät ostavat mustaa metalliromua.

Nykyään rautametalleja kohdellaan asianmukaisella kunnioituksella, niillä on johtava asema tuotteidensa markkinoilla.

Mekaaninen käyttö

Teräs- ja valurautatuotteita, osia ja erilaisia laitteita käytetään laajasti koneenrakennuksessa. Niille ei ole kysyntää vainautoteollisuudessa, mutta myös kemianteollisuudessa, lentotuotannossa sekä laivanrakennuksessa. Kaikki tämä johtuu näiden materiaalien erityisestä lujuudesta, niiden lämmönkestävyydestä ja korroosionkestävyydestä. Rautametalleista on tulossa perusmateriaali monentyyppisten tuotteiden valmistuksessa. Yleisimpiä ovat:

• vaihteiston sivusuojukset;
• laakerit;
• venttiilit;
• liittimet;
• holkit;
• putket;
• autojen ja muiden ajoneuvojen sylinterit;
• hammaspyörät;
• traktoreiden ketjulenkit;
• jarrurummut;
• vaunut;
• kotelot ja niin edelleen.

Tämä luettelo on loputon, koska rautametallituotteita ja niiden seoksia on todella paljon.

Sovellus muilla toimialoilla

Rautametallien käyttöalueita on useita:

1. Kemianteollisuus.
2. Insinöörityö.
3. Erikoiskäyttöön tarkoitettujen huonekalujen valmistus.
4. Aterioiden julkaisu.
5. Rakennusosien valmistus.

Tämä ei todellakaan ole täydellinen luettelo, vaan vain yleisimmät alueet, jotka muodostavat suurimman osan terästuotteista.