Mustmetallid: maardlad, ladustamine. Mustmetallide metallurgia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Metallid on materjalid, mis ei kaota kunagi oma tähtsust. Neid kasutatakse laialdaselt igapäevaelus ja tööstuses. Loomulikult on nad tänaseks välja mõelnud palju erinevaid alternatiivseid aineid, mille põhjal saadakse materjale, mis ei jää kvaliteedilt alla metallidele. Siiski ei saa neid täielikult asendada. Aedu ja väravaid, trelle, kaevukaaneid, tööriistu ja palju muud on raske ette kujutada millestki muust.

Kuigi plast, klaas, silikoon, polüetüleen ja polüpropüleen on kindl alt sisenenud tänapäeva inimese ellu, on konstruktsioonide põhiosi, paljusid autode ja muude sõidukite osi raske asendada metallide alternatiividega. Teda lihts alt pole olemas.

Metallid perioodilises tabelis

Keemiliste elementide perioodilises tabelis on metallid liidripositsioonil. Tänapäeval teadaolevast 117 positsioonist kuulub metallidele üle 90. Kõigil neil elementidel on mitmeid iseloomulikke tunnuseid, mis võimaldavad neid omistada metallide rühma:

1. Võimeline juhtima elektrit.
2. Oma soojusjuhtivust.
3. Temperatuurne, plastiline, saab rullida lehtedeks ja traadiks (mitte kõigiks).
4. Hõbedase läikega (va vask ja kuld).

Lisaks üldistele omadustele on igal sarnasel elemendil mitmeid spetsiifilisi omadusi, mis teeb selle nii populaarseks.

Tüpoloogia

Kõik metallid lihtainetena võib samuti jagada kolme klassi:

1. Must.
2. Värviline.
3. Kallis.

Värviliste metallide hulka kuuluvad kõik peale väärismetalli ja raua. See tähendab, et see on vask, elavhõbe, pallaadium, kroom, nikkel, tsink, magneesium, k altsium, alumiinium, plii, tina ja nii edasi.

Väärismetallide hulka kuuluvad järgmised:

• hõbe;
• kuld;
• plaatina.

Mustmetallid – mis need on?

See klass sisaldab:

• raud ja kõik selle sulamid;
• mangaan;
• chrome;
• vanadium;
• titaan;
• aktiniidid ja uraan (toorium, plutoonium, neptuunium ja teised);
• volfram;
• leelismetallid.

See tähendab, et kõigist nendest ainetest moodustavad mustmetallid väiksema osa. Ja enamasti mitte kõige levinumad (välja arvatud raud) asuvad maakoores ja sooltes.

Kuid hoolimata asjaolust, et mustmetallid on esindatud nii väikese arvu elementidega, on need tootmises ja töötlemises väga levinud ja mahukad. Toodete, osade, tarvikute mass on valmistatud rauast ja selle sulamitest.

Mustmetallide metallurgia on üsna ulatuslik ja nõutud kogu maailmas. Raua kaevandamine ja töötlemine on paljude jaoks üks kõrgetasemelisi tehnilisi ja majanduslikke ülesandeidmaailma riigid, sealhulgas Venemaa.

Mustmetallide ladestused planeedil

Raud on kaevandamise poolest kõigi metallide seas esikohal. Selle massisisaldus looduses, sealhulgas maakoores, ulatub miljarditesse. Samal ajal on ekspertide sõnul täna inimene uurinud vaid sada miljardit tonni.

Kui räägime maailma mustmetallide, eelkõige raua leiukohtadest, tuleb märkida, et neid leidub kõigil mandritel, kõikjal maailmas, välja arvatud Kaug-Põhja punktid. Samal ajal on jaotus riigiti ligikaudu järgmine (kahanevas järjekorras):

• Venemaa (umbes nelikümmend protsenti kõigist maailma varudest);
• Brasiilia;
• Austraalia;
• Kanada;
• USA;
• Hiina;
• India;
• Rootsi.

Hoiused Venemaal

Venemaal leidub mustmetalle peaaegu kõigis suuremahulistes föderaalpiirkondades.

1. Keskföderaalringkond (Kurski magnetanomaalia) – üle 59%.
2. Uurali föderaalringkond – 14%.
3. Siberi ringkond – 13%.
4. Kaug-Ida – 8%.
5. Loode föderaalringkond – 4%.
6. Privolzhsky – 0,5%.

Igas ül altoodud rajoonis on ettevõte, kus tegeletakse mustmetallurgiaga. Venemaa on selles näitajas maailmas selge liider ja reservide järgi otsustades jätkub seda veel väga pikaks ajaks.

Materjali väljavõtmine

Musta metalli tootmine hõlmab mitmeid keerukaid etappe. Esiteks, mustmetallid ei esine natiivsel kujul, vaid on osa vastavatest maakidest (mangaan, raud jne). Seetõttu on enne metalli hankimist vaja maast kaevandada kivim – maak.

Seda protsessi viib läbi mäetööstus. Samal ajal võivad rauda sisaldavad maagid olla metallirikkad ja küllastunud või metallivaesed. Seetõttu võetakse pärast maagikihi kaevandamist selle tükk keemiliseks analüüsiks. Kui metalli kvantitatiivne sisaldus on üle 57-60%, siis töö jätkub. Kui see on madalam, siis nad peatuvad või liiguvad teisele territooriumile, et otsida rikkalikumat maaki. Vastasel juhul pole see protsess lihts alt majanduslikult tasuv.

Järgmine etapp, mis hõlmab musta metalli tootmist, on kaevandatud maagi töötlemine spetsiaalses tehases. Seda protsessi nimetatakse metallurgiaks. Seda võib olla mitut tüüpi:

1. Hüdrometallurgia – maagi kaevandamise ja töötlemise tehnoloogia põhineb vee kasutamisel. Samal ajal lähevad leostumise käigus maagi koostisest metallid lahusesse ja se alt ekstraheeritakse need puhtal kujul elektrolüüsi teel. Energeetiliselt ja materiaalselt on see meetod kallim, seetõttu kasutatakse seda ainult spetsiaalsete metallide puhul.
2. Pürometallurgia on tule kasutamise tehnika aluseks. Maagi kuumtöötlemise protsessid kõrgahjudes, kasutades koksisütt. Levinuim viis maagi töötlemiseks jametallide kaevandamine. Kasutatakse mustmetallurgias.
3. Biometallurgia. Elusorganismide tegevusest lähtuv alt alles hakatakse seda ellu viima, seda arendavad biotehnoloogid. Põhimõte on mõnede mikroorganismide võime eraldada oma eluea jooksul maakide koostisest metalle.

Töötlemine

Töötlemistehases töödeldakse hoolik alt kaevandatud mustmetalle sisaldavaid maake. Kõik need protsessid on kajastatud allolevas tabelis.

Tehnoloogiline protsess	Protsessi olemus	Tulemus
1. Maagi rikastamine	Metalli sisaldava maagi osa eraldamine jääkkivist. See võib juhtuda kolmel viisil: magnetiline (raua ferromagnetismi alusel); gravitatsioon (alus – erineva tihedusega jäätmed ja rikas kivim); flotatsioon (põhineb vee kasutamisel koos vahutava ainega).	Hankige puhas, mustmetallirikas substraat, mis saadetakse edasiseks töötlemiseks.
2. Linnastus	Maagi paagutamise protsess. Seda tehakse selleks, et saada puhas aine, ilma gaaside ja tolmu lisanditeta jne.	Hankige kolme tüüpi töödeldud maaki: paagutamaak (küpsetatud kõrgel temperatuuril ilma õhu juurdepääsuta); eraldatud (eraldamisega puhastatud); pellet (raua räbusti sisaldav mass).
3. Domeeni protsess	Maagi koksimine kõrgahjus klkasutada kütusena ja söeoksiidide raua redutseerijana.	Hankige puhas raud, mis on valikuliselt juba süsinikuga legeeritud, et moodustada teras.

Nii saadakse raud ja selle sulamid. Sel juhul kulutatakse maksimaalsed materjalikulud koksi (söe) valmistamisele ja kasutamisele. Just tema on raua redutseerija, kütus, soojusallikas, süsiniku tarnija. Seetõttu kasutatakse kirjeldatud protsessis seda küll altki suures koguses, sellest ka kõrged sularahakulud.

Säilitustingimused

Mustmetallide hulka kuuluvad peamiselt raud ja selle sulamid. Tuleb mõista, et see on väga korrosioonikindel materjal. Seetõttu nõuab musta metalli ladustamine teatud reeglite järgimist, eriti kui tegemist on mitte konstruktsioonide ja toodetega, vaid nn mustmetallijäätmetega (jäätmed, katkised tooted, lehed, vardad, liitmikud jne):

1. Ruum, kus materjal asub, peab olema niiskuse (vihm, lumi) eest täielikult suletud. Mida vähem niiskust, seda pikem on säilivusaeg.
2. Laopind peaks olema suur, mustmetallidest lehtkonstruktsioone ei saa hoida üksteise lähedal, kuna see kutsub esile varajase korrosiooni.
3. Kõik saadaolevad materjalid tuleks sortida kaubamärgi ja suuruse järgi.

Neid lihtsaid reegleid järgides on võimalik metallide struktuuri hävimise protsesse võimalikult kaua ohjeldada.

Rauasulamid

Kon tavaks viidata rauasulamitele kui sellistele, mis jagunevad mitut tüüpi:

1. Teras. Selle tulemuse annab süsinikuga sulatatud must metall.
2. Malm. Esialgne malm, mida saadakse kõrgahjudes maagi töötlemisel, on seadmete ja majapidamistarvete valmistamise materjaliks täiesti sobimatu. Ta on liiga habras. Suurepärase vastupidava materjali saamiseks tuleb seda täiendav alt töödelda raua ja süsinikuga küllastamise teel. Korrosioonikindluse ja jõudluse parandamiseks on lisatud ka muid elemente.
3. Ferrosulamid (ränik altsium, ferrokroom, ferrosilikoon, ränimangaan). Nende sulamite peamine eesmärk on parandada lõppmaterjali tehnilisi omadusi.

Teras

Kõigi mustade metallide sulamite seas on peamine koht terasele. Tänaseks oleme õppinud, kuidas saavutada selle ettemääratud oluliste omadustega materjali tootmisel väga olulisi tulemusi. Selline sulam on tööstuse jaoks kõige olulisem, mida mustmetallid on andnud. Milliseid teraseid eristatakse?

1. Madala süsinikusisaldusega – kasutatakse erinevate tööriistade valmistamiseks.
2. Roostevaba (neid kasutatakse torude, tulekindlate osade, lõikeriistade, keevitusseadmete jms valmistamiseks).
3. Ferrito Chrome.
4. Martensiitkroom.
5. Legeeritud.
6. Nikkel.
7. Chrome.
8. Kroom vanaadium.
9. Volfram.
10. Molübdeen.
11. Mangaan.

Nimedest on ilmne, etjust neid komponente lisatakse raua ja süsiniku segule teatud vahekorras. See mõjutab olulist muutust saadud materjalide omadustes.

Secondary Metals

Kahjuks, nii palju kui me tahaksime, ei saa asjad kesta igavesti. Aja jooksul muutub kõik kasutuskõlbmatuks – puruneb, peksab, vananeb ja läheb moest välja. Nii on see ka mustmetallkonstruktsioonide puhul. Teras, malm ja muud tooted, varuosad ei ole lihts alt vajalikud.

Seejärel antakse need üle spetsiaalsetele ettevõtetele, kes tegelevad kasutuskõlbmatuks muutunud tooraine töötlemisega. Nüüd on need mustad sekundaarsed metallid. Nii nimetatakse mustast metallist valmistatud metalltooteid, mis on korrast ära ja igapäevaelus mittevajalikud.

Need ettevõtted, kes koguvad vanaraua, peavad järgima teatud reegleid selle ladustamisel, äraviimisel ja müümisel. Meie riigi õigusaktid selles küsimuses on kehtestatud GOST-iga. Mustmetallid ja ka värvilised metallid on seaduse range kontrolli all.

Taaskasutatud metalle saab ringlusse võtta ja uuesti tootmisse panna. Müüakse just sellistel eesmärkidel, et vahendajad ettevõtjad ostavad musta vanametalli.

Tänapäeval koheldakse mustmetalle austusega, need on oma toodete turul liidripositsioonil.

Mehaaniline kasutus

Terasest ja malmist esemeid, osi, erinevaid seadmeid kasutatakse laialdaselt masinaehituses. Nende järele on nõudlus mitte ainultautotööstuses, aga ka keemiatööstuses, lennunduses, aga ka laevaehituses. Kõik see on tingitud nende materjalide erilisest tugevusest, kuumakindlusest ja korrosioonikindlusest. Mustmetallid on saamas mitut tüüpi toodete tootmise alusmaterjaliks. Kõige levinumad on järgmised:

• käigukasti küljekatted;
• laagrid;
• ventiilid;
• liitmikud;
• puksid;
• torud;
• autode ja muude sõidukite silindrid;
• hammasrattad;
• traktorite ketilingid;
• piduritrumlid;
• vankrid;
• kestad ja nii edasi.

See nimekiri on lõputu, sest mustmetallitooteid ja nende sulameid on tõesti palju.

Kasutamine muudes tööstusharudes

Mustametalle kasutatakse mitmes põhivaldkonnas:

1. Keemiatööstus.
2. Insener.
3. Eriotstarbelise mööbli tootmine.
4. Toitude vabastamine.
5. Konstruktsiooniosade tootmine.

See pole kindlasti täielik loetelu, vaid ainult kõige levinumad valdkonnad, mis moodustavad valdava enamuse terasetoodetest.