Železne kovine: nahajališča, skladiščenje. Metalurgija železnih kovin

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Kovine so materiali, ki nikoli ne izgubijo svoje pomembnosti. Široko se uporabljajo v vsakdanjem življenju in v industriji. Seveda so danes pripravili veliko različnih alternativnih snovi, na podlagi katerih se pridobivajo materiali, ki po kakovosti niso slabši od kovin. Vendar jih ni mogoče popolnoma zamenjati. Težko si je predstavljati ograje in vrata, rešetke, pokrove za jaške, orodje in še marsikaj drugega.

Čeprav so plastika, steklo, silikon, polietilen in polipropilen trdno vstopili v sodobno življenje človeka, je težko nadomestiti temeljne dele konstrukcij, številne dele avtomobilov in drugih vozil s kakršno koli alternativo kovinam. Ona preprosto ne obstaja.

Kovine v periodnem sistemu

V periodnem sistemu kemičnih elementov kovine zasedajo vodilni položaj. Od 117 danes znanih položajev jih več kot 90 pripada kovinam. Vsi ti elementi imajo številne značilne lastnosti, zaradi katerih jih lahko pripišemo skupini kovin:

1. Zmožen prevajati elektriko.
2. Imajo toplotno prevodnost.
3. Duktilno, duktilno, se lahko zvije v pločevine in žico (ne vse).
4. Imejo srebrn lesk (razen bakra in zlata).

Poleg splošnih lastnosti ima vsak podoben element številne posebne, zaradi česar je tako priljubljen.

Tipologija

Vse kovine kot preproste snovi lahko razdelimo tudi v tri razrede:

1. črna.
2. barvna.
3. Precious.

Neželezne kovine vključujejo vse razen plemenitih in železa. To je baker, živo srebro, paladij, krom, nikelj, cink, magnezij, kalcij, aluminij, svinec, kositer itd.

Žlahtne kovine vključujejo naslednje:

• srebro;
• zlato;
• platina.

Železne kovine - kaj so?

Ta razred vključuje:

• železo in vse njegove zlitine;
• mangan;
• chrome;
• vanadij;
• titan;
• aktinidi in uran (torij, plutonij, neptunij in drugi);
• volfram;
• alkalijske kovine.

To pomeni, da od celotne raznolikosti teh snovi, železne kovine predstavljajo manjši del. In večinoma niso najbolj pogosti (z izjemo železa) v zemeljski skorji in črevesju.

A kljub temu, da so železne kovine zastopane s tako majhnim številom elementov, so v proizvodnji in predelavi zelo pogoste in obsežne. Masa izdelkov, delov, dodatkov je izdelana iz železa in njegovih zlitin.

Metalurgija železnih kovin je precej obsežna in povpraševana po vsem svetu. Pridobivanje in predelava železa je ena izmed naprednih tehničnih in gospodarskih nalog mnogihdržave sveta, vključno z Rusijo.

Naloge železnih kovin na planetu

Železo je po rudarjenju na prvem mestu med vsemi kovinami. Njegova množična vsebnost v naravi, tudi v zemeljski skorji, je v milijardah. Hkrati pa je po mnenju strokovnjakov danes človek raziskal le sto milijard ton.

Če govorimo o svetovnih nahajališčih železnih kovin, predvsem železa, je treba omeniti, da so na vseh celinah, v vseh delih sveta, razen na krajih skrajnega severa. Hkrati je porazdelitev po državah približno naslednja (v padajočem vrstnem redu):

• Rusija (približno štirideset odstotkov vseh svetovnih rezerv);
• Brazilija;
• Avstralija;
• Kanada;
• ZDA;
• Kitajska;
• Indija;
• Švedska.

Depoziti v Rusiji

V Rusiji so železne kovine v skoraj vseh velikih zveznih okrožjih.

1. Srednje zvezno okrožje (magnetna anomalija Kursk) - več kot 59%.
2. Uralsko zvezno okrožje - 14%.
3. Sibirsko okrožje - 13%.
4. Daljni vzhod - 8%.
5. severozahodno zvezno okrožje - 4%.
6. Privolzhsky - 0,5%.

V vsakem od zgornjih okrožij obstaja podjetje, kjer se izvaja črna metalurgija. Rusija je po tem kazalniku nedvomno vodilna na svetu in, sodeč po rezervah, se bo to nadaljevalo še zelo dolgo.

Pridobivanje materiala

Proizvodnja železnih kovin vključuje več zapletenih faznih procesov. Prvič, železne kovine se ne pojavljajo v naravni obliki, ampak so del ustreznih rud (mangan, železo itd.). Zato je treba pred pridobivanjem kovine iz zemlje pridobiti kamnino - rudo.

Ta postopek izvaja rudarska industrija. Hkrati so lahko rude, ki vsebujejo železo, bogate in nasičene ali revne s kovino. Zato se po ekstrakciji rudne plasti njen kos vzame za kemično analizo. Če je kvantitativna vsebnost kovine več kot 57-60%, se delo nadaljuje. Če je nižja, se ustavijo ali preselijo na drugo ozemlje, da bi poiskali bogatejšo rudo. V nasprotnem primeru ta postopek preprosto ni ekonomsko izvedljiv.

Naslednja faza, ki vključuje proizvodnjo železa, je predelava izkopane rude v posebnem obratu. Ta postopek se imenuje metalurgija. Lahko je več vrst:

1. Hidrometalurgija - tehnologija pridobivanja in predelave rude temelji na uporabi vode. Hkrati v procesu izpiranja kovine iz sestave rude preidejo v raztopino, od tam pa se ekstrahirajo v čisti obliki z elektrolizo. Energijsko in materialno je ta metoda dražja, zato se uporablja samo za posebne kovine.
2. Pirometalurgija je osnova tehnike uporabe ognja. Postopki toplotne obdelave rude v plavžih z uporabo koksanega premoga. Najpogostejši način predelave rude inpridobivanje kovin. Uporablja se v črni metalurgiji.
3. Biometalurgija. Na podlagi delovanja živih organizmov se šele začenja izvajati, razvijajo ga biotehnologi. Bistvo je sposobnost nekaterih mikroorganizmov, da v času svojega življenja izločijo kovine iz sestave rud.

obdelava

V predelovalnem obratu se izkopane rude, ki vsebujejo železne kovine, skrbno predelajo. Vsi ti procesi so prikazani v spodnji tabeli.

Tehnološki proces	Bistvo procesa	rezultat
1. Obogatenje rude	Ločevanje dela rude, ki vsebuje kovino, od odpadne kamnine. Lahko se zgodi na enega od treh načinov: magnetno (na podlagi feromagnetizma železa); gravitacija (osnova - različne gostote odpadkov in bogate kamnine); flotacija (na podlagi uporabe vode s penilcem).	Pridobite čist substrat, bogat s železnimi kovinami, ki ga pošljete v nadaljnjo obdelavo.
2. Aglomeracija	Postopek sintranja rude. Izvaja se, da dobimo čisto snov, brez nečistoč plinov in prahu itd.	Pridobite tri vrste predelane rude: sinterna ruda (pečena pri visokih temperaturah brez dostopa do zraka); ločeno (prečiščeno z ločitvijo); pelet (masa, ki vsebuje železove tokove).
3. Proces domene	Koksanje rude v plavžu priuporabljajte kot gorivo in reduktor železa iz njegovih oksidov premoga.	Pridobite čisto železo, po želji že legirano z ogljikom v jeklo.

Tako se pridobiva železo in njegove zlitine. V tem primeru se največji materialni stroški porabijo za pripravo in uporabo koksa (premoga). Prav on je redukcijsko sredstvo za železo, gorivo, vir toplote, dobavitelj ogljika. Zato se ga v opisanem procesu porabi precej velika količina, od tod tudi visoki denarni stroški.

Pogoji shranjevanja

Železne kovine vključujejo predvsem železo in njegove zlitine. Treba je razumeti, da je to zelo odporen proti koroziji material. Zato skladiščenje železnih kovin zahteva skladnost z določenimi pravili, zlasti ko ne gre za konstrukcije in izdelke, temveč za tako imenovane ostanke železnih kovin (odpadki, zlomljeni izdelki, pločevine, palice, okovje itd.):

1. Prostor, v katerem se nahaja material, mora biti popolnoma zaprt pred vlago (dež, sneg). Manj kot je vlage, daljši je rok uporabnosti.
2. Skladiščna površina mora biti velika, pločevinastih konstrukcij iz železnih kovin ne smete shranjevati blizu drug drugega, saj bo to povzročilo zgodnjo korozijo.
3. Vsi razpoložljivi materiali morajo biti razvrščeni po znamki in velikosti.

Če boste upoštevali ta preprosta pravila, bo mogoče čim dlje zadržati procese uničenja strukture kovin.

železove zlitine

Kobičajno se omenja železove zlitine kot take, ki so razdeljene na več vrst:

1. Jeklo. Ta rezultat daje železna kovina, stopljena z ogljikom.
2. Lito železo. Začetno grodlje železo, ki ga pridobivajo v plavžih pri predelavi rude, je popolnoma neprimerno kot material za izdelavo aparatov in gospodinjskih predmetov. Preveč je krhek. Da bi dobili odličen trpežen material, ga je treba podvrže nadaljnji obdelavi v obliki nasičenosti z železom in ogljikom. Dodani so tudi drugi elementi za izboljšanje odpornosti proti koroziji in učinkovitosti.
3. Ferozlitine (silikokalcij, ferokrom, ferosilicij, silikomangan). Glavni namen teh zlitin je izboljšati tehnične lastnosti končnega materiala.

Jeklo

Glavno mesto med vsemi zlitinami železnih kovin ima jeklo. Danes smo se naučili, kako doseči zelo pomembne rezultate pri proizvodnji tega materiala z vnaprej določenimi pomembnimi lastnostmi. Tovrstna zlitina je najpomembnejša za industrijo, ki so jo dale železne kovine. Katera jekla se razlikujejo?

1. Z nizko vsebnostjo ogljika - uporablja se za izdelavo različnih orodij.
2. Nerjaveče (uporabljajo se za izdelavo cevi, ognjevzdržnih delov, rezalnih orodij, varjene opreme itd.).
3. Ferrito Chrome.
4. martenzitni krom.
5. legirano.
6. nikelj.
7. Chrome.
8. Chrome vanadij.
9. volfram.
10. molibden.
11. mangan.

Iz imen je razvidno, daprav te komponente so dodane mešanici železa in ogljika v določenem razmerju. To vpliva na znatno spremembo lastnosti nastalih materialov.

sekundarne kovine

Na žalost, kolikor si želimo, stvari ne morejo trajati večno. Sčasoma vse postane neuporabno – lomi se, tepe, se postara in gre iz mode. To velja tudi za konstrukcije iz železnih kovin. Jeklo, lito železo in drugi izdelki, rezervni deli preprosto ne bodo več potrebni.

Potem jih predajo posebnim podjetjem, ki se ukvarjajo s predelavo surovin, ki so postale neuporabne. Zdaj so to črne sekundarne kovine. Tako se imenujejo kovinski izdelki iz železnih kovin, ki niso v redu in so nepotrebni v vsakdanjem življenju.

Tista podjetja, ki zbirajo ostanke, morajo upoštevati določena pravila za njihovo skladiščenje, odvoz in prodajo. Zakonodajo naše države o tem vprašanju določa GOST. Železne kovine, pa tudi neželezne, so pod strogim nadzorom zakona.

Reciklirane kovine je mogoče reciklirati in vrniti v proizvodnjo. Za te namene se prodajajo posredniški podjetniki, ki kupujejo črno odpadno kovino.

Danes se z železnimi kovinami obravnava z dolžnim spoštovanjem, zavzemajo vodilni položaj na trgu svojih izdelkov.

mehanska uporaba

Jekleni in litoželezni predmeti, deli, različne naprave se pogosto uporabljajo v strojništvu. Povpraševanje po njih ni samoavtomobilski, pa tudi v kemični, letalski proizvodnji, pa tudi v ladjedelništvu. Vse to je posledica posebne trdnosti teh materialov, njihove toplotne odpornosti in odpornosti proti koroziji. Železne kovine postajajo osnovni material za proizvodnjo številnih vrst izdelkov. Med najpogostejšimi so:

• bočni pokrovi zobnikov;
• ležaji;
• ventili;
• okovja;
• puše;
• cevi;
• cilindri avtomobilov in drugih vozil;
• zobniki;
• verižni členi na traktorjih;
• zavorni bobni;
• kočije;
• ohišja in tako naprej.

Ta seznam je neskončen, ker je res veliko izdelkov iz železnih kovin in njihovih zlitin.

Uporaba v drugih panogah

Obstaja več glavnih področij, na katerih se uporabljajo železne kovine:

1. Kemična industrija.
2. inženiring.
3. Proizvodnja pohištva za posebne namene.
4. Sprostitev posode.
5. Proizvodnja strukturnih delov.

To zagotovo ni popoln seznam, ampak le najpogostejša področja, ki predstavljajo veliko večino jeklenih izdelkov.