Роль черной металлургии в промышленности и экономике

Металлы – это никогда не теряющие своей актуальности материалы. Они широко применяются в быту и в промышленности. Конечно, сегодня придумали массу различных альтернативных веществ, на основе которых получают материалы, не уступающие по качеству металлам. Однако полностью заменить их невозможно. Сложно представить себе заборы и ворота, решетки, крышки люков, инструменты и многое другое из чего-то иного.

Хотя пластик, стекло, силикон, полиэтилен и полипропилен прочно вошли в современную жизнь человека, сложно заменить фундаментальные части конструкций, многочисленные детали автомобилей и других транспортных средств на любую альтернативу металлам. Ее просто нет.

Металлы в Периодической системе

В Периодической системе химических элементов металлы занимают лидирующее положение. Из известных на сегодня 117 позиций к металлам относится более 90. Все эти элементы имеют ряд характерных особенностей, которые позволяют относить их к группе металлов:

1. Способны проводить электрический ток.
2. Обладают теплопроводностью.
3. Ковкие, пластичные, поддаются прокатке в листы и проволоку (не все).
4. Обладают серебристым блеском (кроме меди и золота).

Помимо общих свойств каждый подобный элемент обладает и рядом специфических, что и делает его таким востребованным.

Черные металлы – какие к ним относятся?

В данный класс входят:

• железо и все его сплавы;
• марганец;
• хром;
• ванадий;
• титан;
• актиноиды и уран (торий, плутоний, нептуний и другие);
• вольфрам;
• щелочные металлы.

То есть из всего многообразия данных веществ на долю черных металлов приходится меньшая часть. Причем в основном не самые распространенные (за исключением железа) находятся в земной коре и недрах.

Но несмотря на то что черные металлы представлены таким немногочисленным количеством элементов, они очень распространены и объемны в производстве и переработке. Масса изделий, деталей, принадлежностей изготовлена именно из железа и его сплавов.

Металлургия черных металлов достаточно обширна и востребована во всем мире. Добыча и обработка железа – одна передовых технических и экономических задач многих стран мира, в том числе и России.

История [ править | править код ]

Добыча железа началась, по крайней мере, за два тысячелетия до нашей эры. Получение чистого железа, его сплавов стало возможным благодаря опыту, накопленному древними металлургами по выплавке меди и её сплавов с оловом, серебром, свинцом и другими легкоплавкими металлами.

Плавку железа в древности производили в ямах-горнах, обмазанных глиной или выложенных камнем. В горн загружали дрова и древесный уголь. Через отверстие в нижней части горна нагнетали с помощью кожаных мехов воздух. На смесь древесного угля и дров засыпали измельченную железную руду. Сгорание дров и угля проходило интенсивно. Внутри горна достигалась относительно высокая температура [2] .

Благодаря взаимодействию угля и оксида углерода СО, образовавшегося при сгорании угля, с оксидами железа, содержавшимися в руде, железо восстанавливалось и в виде тестообразных кусков накапливалось на дне горна. Куски были загрязнены золой, шлаком, выплавлявшимся из составляющих руды. Такое железо называли сыродутным. Из него необходимо было удалить примеси прежде, чем приступить к изготовлению изделий. Разогретый металл ковали и на наковальне выжимали остатки шлака, примесей и др. Отдельные куски железа сваривали в единое целое. Такой способ существовал вплоть до XII—XIII вв.

Когда стали использовать энергию падающей воды и приводить в движение меха механическим способом, удалось увеличить объём воздуха, подаваемого в горн. Горн сделали больше, стенки его выросли из земли, он стал прообразом доменной печи — домницей. Домницы имели высоту в несколько метров и сужались кверху. Сначала они были квадратными, потом стали круглыми. Подачу воздуха производили через несколько фурм. В нижней части домницы имелось отверстие, замазываемое глиной, через которое после окончания плавки вынимали готовое железо. Улучшение технологии плавки, обкладки стенок домницы природным огнеупорным камнем позволили значительно повысить температуру в горне. На дне печи образовывался жидкий сплав железа с углеродом — чугун. Вначале чугун считали отходом производства, так как он был хрупким (отсюда появилось английское название чугуна — pig iron

, свиное железо). Позже заметили, что чугун обладает хорошими литейными свойствами и из него стали отливать пушки, ядра, архитектурные украшения [3] .

В начале XIV в. из чугуна научились приготовлять ковкое железо, появился двухступенчатый способ производства металла. Куски чугуна переплавляли в небольших тиглях — горнах, в которых удавалось получать высокую температуру и создавать окислительные условия в области фурм. Благодаря окислению из чугуна выжигали большую часть углерода, марганца, кремния. На дне тигля собирался слой железной массы — крица. Масса была загрязнена остатками шлака. Её извлекали из тигля клещами или ломом и тут же в разогретом состоянии подвергали ковке для выдавливания загрязнений и сваривания в один прочный кусок. Такие горны назывались кричными. Они обладали большей производительностью, чем сыродутные, и давали металл более высокого качества. Поэтому со временем получение сыродутного железа было прекращено. Выгоднее было получать железо из чугуна, чем непосредственно из руды. По мере улучшения качества железа возрастали и потребности в нём в сельском хозяйстве, военном деле, строительстве, промышленности. Возрастало производство чугуна, домницы увеличивались в размерах, постепенно превращаясь в доменные печи. В XIV в. высота доменных печей достигала уже 8 м.

Читать также: Шаблон для облицовочной кладки

Ускоренное развитие металлургии началось после замены древесного угля коксом. Вырубка лесов для получения древесного угля привела к тому, что уже в XV в. в Англии было запрещено использовать древесный уголь в металлургии. Применение кокса не только удачно решило проблему топлива, но и благоприятствовало росту производительности доменных печей. Благодаря повышенной прочности и хорошей теплотворной способности кокса стало возможным увеличение диаметра и высоты печей. Позднее были успешно проведены опыты по использованию доменного колошникового газа для подогрева дутья. Раньше все газы выбрасывались в атмосферу, теперь колошник стали делать закрытым и улавливали отходящие газы.

Одновременно совершенствовался и способ получения стали. Кричный способ уже не мог удовлетворить потребности в железе. Прочность сталям придавал углерод. Науглероживание кричного железа производили либо в твердом состоянии, либо сплавлением с чугуном в маленьких тиглях. Но такие методы не могли дать много стали. В конце XVIII в. на металлургических заводах появился новый процесс — пудлингование. Сущность процесса пудлингования заключалась в том, что топка была отделена от ванны, в которой расплавляют чугун. По мере окисления примесей из жидкого чугуна выпадали кристаллы твердого железа, которые накапливались на поду ванны. Ванну перемешивали ломом, намораживали на него тестообразную железную массу (до 50 кг) и вытаскивали из печи. Эту массу — крицу обжимали под молотом и получали железо.

В 1856 г. Генри Бессемер в Англии разработал наиболее производительный способ получения стали из чугуна — продувкой воздухом жидкого чугуна в конвертере, выложенном изнутри кремнеземистым кирпичом. В бессемеровских конвертерах перерабатывали чугуны с повышенным содержанием кремния. Процесс шел быстро: 15-18 т чугуна превращались в сталь в течение 15-20 мин. Для переработки чугуна с повышенным содержанием фосфора Томасом был предложен конвертер с футеровкой из оксидов кальция и магния [4] .

В 1864 г. в Европе появились первые мартеновские печи, в которых расплавление чугуна, окисление его примесей производили в подовых (отражательных) печах. Печи работали на жидком и газообразном топливе. Газ и воздух подогревали теплом отходящих газов. Благодаря этому в печи развивались настолько высокие температуры, что стало возможным на поду ванны иметь не только жидкий чугун, но и поддерживать в жидком состоянии более тугоплавкое железо и его сплавы. В мартеновских печах начали получать из чугуна сталь любого состава и использовать для переплава стальной и чугунный лом. В начале XX в появились электрические дуговые и индукционные печи. В этих печах выплавляли легированные высококачественные стали и ферросплавы. В 50-х годах XX в. начали использовать процесс передела чугуна в сталь в кислородном конвертере продувкой чугуна кислородом через фурму сверху. Сегодня это наиболее производительный метод получения стали. В последние годы появились значительно усовершенствованные по сравнению с прошлым процессы прямого получения железа из руды.

Развитие сталеплавильного производства повлекло за собой и развитие нового оборудования для горячей и холодней обработки стали. В конце XVIII в. появились прокатные станы для обжатия слитков и проката готовых изделий. В первой половине XIX в. начали применять крупные паровые и воздушные молоты для ковки тяжелых слитков. Последняя четверть XIX в. ознаменовалась появлением крупных прокатных станов и станов для непрерывной прокатки с электрическими приводами.

История развития чёрной металлургии в России [ править | править код ]

В России до XVII в. производство железа носило кустарный характер. Выплавкой железа занимались отдельные крестьянские семьи или совместно несколько крестьянских дворов. Строили домницы на землях Новгородчины, Псковщины, в Карелии. В начале XVII в. появились доменные печи на Городищенских заводах около Тулы, началось строительство заводов на Урале. В 1699 г. был построен Невьянский завод. Бурное производство чугуна началось при Петре I. Демидовыми на Урале была построена колоссальная по тем временам печь высотой в 13 м, выплавлявшая в сутки 14 т чугуна. Большие земельные вотчины, лежащие рядом с заводом, приписывались к заводу вместе с крестьянами, которые обязаны были отрабатывать на нём определённое время. Крепостное право в течение длительного времени обеспечивало заводы рабочей силой. Хорошие природные условия — руда, лес, из которого выжигали уголь, обилие воды, энергию которой использовали для приведения в движение различных механизмов, — способствовали бурному развитию русской металлургии. Чугун начали экспортировать за границу [5] .

Но в XIX в. крепостное право стало тормозом в развитии производства. Страны Европы и США обогнали Россию по производству чугуна и стали. Если с 1800 по 1860 г. производство чугуна в России увеличилось только в два раза, то в Англии оно возросло в десять раз, во Франции — в восемь раз. Владельцы русских заводов, имевшие в своем распоряжении дешёвую рабочую силу, не заботились о развитии производства, о внедрении технических новшеств, облегчении условий труда рабочих. Постепенно старые уральские заводы приходили в упадок и останавливались.

Министерство финансов, в ведении которого находилась горно-металлургическая отрасль, стремилось внедрять в стране передовые технические достижения, в первую очередь британские. Отчёты о достижениях европейской промышленности, составляемые зарубежными «агентами» Корпуса Горных Инженеров, регулярно печатались на страницах «Горного журнала». Так, например, об изобретении Нилсоном нагрева доменного дутья и многих других, российские металлурги и промышленники узнавали уже через несколько месяцев после их оглашения. Например, ещё в 1830-х гг., вскоре после того, как Дж. Нилсон внедрил своe изобретение, Христофор Иоакимович Лазарев, представитель знаменитого армянского рода промышленников и меценатов, провёл на Чёрмозском заводе в Пермском крае успешные опыты по использованию нагретого дутья. Но даже готовые технические решения практически не были востребованы, поскольку внешний спрос на русское железо иссяк ещё в начале века, после того, как Великобритания стала сама обеспечивать себя металлом, а внутренний спрос был крайне низок. Количество инициативных, предприимчивых людей, способных и желающих внедрять инновации, было невелико, поскольку бо́льшая часть населения страны не имела никаких прав, не говоря уже о капиталах. В результате даже те инновации, которые внедрялись наиболее технически грамотными и предприимчивыми заводовладельцами, представляли собой скорее дань технической моде, нежели реальный инструмент повышения экономической эффективности [6] .

Читать также: Как самому сделать заземление в частном доме

Ситуация изменилась в конце XIX в. — наметился подъём в чёрной металлургии России, особенно в южных районах (Украина). В 1870 г. русский купец Пастухов построил в г. Сулине завод для выплавки чугуна на донецком антраците. В местечке Юзовка (ныне г. Донецк) был пущен крупнейший по тому времени Юзовский металлургический завод. Бурное развитие металлургия Юга получила с открытием залежей железных руд Кривого Рога. В сочетании с запасами донецких углей это стало основой развития горнорудной промышленности Юга России. В отличие от заводов Урала южные заводы были оборудованы более крупными агрегатами. В доменные печи загружали кокс и выдавали в сутки примерно в шесть-семь раз больше чугуна, чем в печах, работающих на древесном угле.

В 1870 г. на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде заработали первые мартеновские печи, а в Донбассе в сталелитейных цехах появились и конвертеры. В 1910 г. была установлена первая дуговая сталеплавильная печь, а в конце 1917 г. под Москвой стал работать электрометаллургический завод с несколькими электропечами [5] .

В годы гражданской войны развитие металлургии было приостановлено, и только в 1926 г. был достигнут уровень 1913 г. — максимальной дореволюционной выплавки стали в 4,3 млн т. Интенсивное развитие чёрная металлургия в СССР получила в годы первых пятилеток. Были построены крупнейшие в мире комбинаты — Магнитогорский и Кузнецкий; , Криворожский. Подвергались коренной реконструкции старые заводы: Днепропетровский, Макеевский, Ннжие-Днепровскнй, Таганрогский. Построены новые заводы высококачественных сталей: «Электросталь», «Днепроспецсталь». В 1940 г. производство стали достигло 18,5 млн т и проката 13,1 млн т.

Великая Отечественная война нанесла серьезный урон южным заводам СССР. Большая часть оборудования металлургических заводов была эвакуирована на Восток. В кратчайшие сроки на Урале и в Сибири было развернуто производство металла, необходимого для победы. Построены новые заводы — такие, как Челябинский, расширено производство на Кузнецком и Магнитогорском металлургических комбинатах, вывезенное оборудование устанавливалось на заводах в Златоусте, Нижнем Тагиле, Серове. Были освоены новые марки броневой, орудийной стали, налажен выпуск необходимых сортов проката. Металлурги страны создали в короткие сроки базу для наращивания всех видов вооружений и уже в 1943 г. Советский Союз значительно превосходил врага по производству танков, орудий, самолетов и другой техники. В послевоенные годы чёрная металлургия быстро оправилась от потерь. К 1950 г. уровень выплавки чёрного металла в полтора раза превысил довоенный. Все последующие пятилетки характеризуются последовательным наращиванием объёмов производства, строительством новых заводов и цехов. Крупнейшими стали комбинаты: Магнитогорский, Новолипецкий, Западно-Сибирский, Криворожский, Череповецкий, Челябинский и ряд других. Появились кислородные конвертеры емкостью до 350 т, 900 т мартеновские печи, двухванные сталеплавильные агрегаты, 200-т дуговые электропечи, доменные печи с полезным объёмом 5000 м 3 . Построены непрерывные станы для получения листа, сортового проката, труб, установки для непрерывной разливки стали (УНPC). Получила развитие специальная металлургия высококачественных сталей и сплавов: процессы получения стали на установках электрошлакового, вакуумного индукционного, вакуумно-дугового, электронно-лучевого, плазменно-дугового переплавов.

Широко применяются такие методы, как обработка жидкой стали в ковше синтетическим шлаком и аргоном, вакуумирование жидкого металла. В 1974 г. по объёму производства черных металлов СССР вышел на первое место в мире. В годы XI пятилетки на техническое перевооружение отрасли было затрачено около 6 млрд руб. Были построены конвертеры вместимостью 350 т. электропечи с мощностью трансформатора 60—80 МВА, мощность установок по непрерывной разливке стали достигла 20 млн т в год. Построены новые коксовые батареи, агломерационные фабрики, горнообогатительные комбинаты, в том числе Костомукшский ГОК, вошел в строй Оскольский электрометаллургический комбинат по производству стали из железа прямого восстановления, начали работать два электрометаллургических завода в Белоруссии и Молдавии производительностью по 600 тыс. т готового проката в год. Продолжается выведение из эксплуатации старых агрегатов, работа которых экономически нецелесообразна. Значительное внимание уделяется повышению качества металла на всех стадиях его производства. Проведены большие работы по улучшению качества подготовки железорудного сырья.

Вклад российских и советских учёных [ править | править код ]

Большую роль в развитии отечественной металлургии сыграли выдающиеся ученые [7] .

• П. П. Аносов разработал основы теории производства литой высококачественной стали.
• Д. К. Чернов является основоположником научного металловедения, его труды по кристаллизации стали не потеряли своего значения и в настоящее время.
• Академики А. А. Байков, М. А. Павлов, Н. С. Курнаков создали глубокие теоретические разработки в области восстановления металлов, доменного производства, физико-химического анализа.
• В. Е. Грум-Гржимайло, А. М. Самарин, М. М. Карнаухов заложили основы современного сталеплавильного и электросталеплавильного производства.
• Академик И. П. Бардин известен во всем мире своими трудами в области доменного производства и организацией научных металлургических исследований.

Месторождения черных металлов на планете

Железо по масштабам добычи стоит на первом месте среди всех металлов. Его массовое содержание в природе, в том числе и в земной коре, исчисляется биллионами. При этом, по данным специалистов, человек на сегодняшний день разведал только сто миллиардов тонн.

Если говорить о мировых месторождениях черных металлов, в первую очередь железа, то следует заметить, что они есть на всех континентах, во всех частях света, кроме точек крайнего Севера. При этом распределение по странам примерно следующее (в порядке убывания):

• Россия (около сорока процентов всех мировых запасов);
• Бразилия;
• Австралия;
• Канада;
• США;
• Китай;
• Индия;
• Швеция.

География черной металлургии мира, ее сырьевая база. Проблемы развития.

Черная металлургия включает добычу и подготовку (обогащение и пр.) сырья, производства чугуна, стали, проката и ферросплавов. (Ферросплавы — сплавы железа с так называемыми легирующими металлами (марганец, хром и др.), применяются при выплавке стали как специальные добавки для повышения качества металла.)

В зависимости от полноты завершенности основного цикла (выплавка чугуна, стали и проката) в составе черной металлургии выделяют металлургические комбинаты (включающие в себя все три передела), предприятия передельной (без выплавки чугуна) и малой (цеховой) металлургии. Особо выделяют предприятия с электротермическим производством стали и ферросплавов.

Исходным сырьем для черной металлургии служат железная, марганцевая и хромовая руды.

В целом в мире ежегодно добывается примерно 1 млрд. т железной руды, из них более половины мировой добычи приходится на три страны — Китай (23%), Бразилию (17%) и Австралию (13%). Добыча железной руды в этих странах быстро растет. В большом количестве железную руду добывают также Россия, Украина, США, Индия, Канада, Венесуэла, Франция, Казахстан и др. Крупнейшие ее экспортеры — Бразилия и Австралия, обеспечивающие около 60% мирового экспорта. Многие страны мира, в том числе добывающие железную руду — США, Великобритания, Италия, Китай и др., ее импортируют. Крупнейшие импортеры — Япония, ФРГ, Республика Корея. Комбинаты, несмотря на определенные структурные изменения, происшедшие в отрасли, остаются основным типом предприятий черной металлургии большинства развитых стран. Черная металлургия полного цикла отличается высокой материалоемкостью производства, т.е. высоким расходом используемых материалов по отношению к весу готовой продукции.

Особенно велик расход железной руды, несколько меньше — коксующегося угля. На выплавку 1 т чугуна расходуется не менее 1,5-2 т железной руды (чем богаче руда железом, тем меньше ее расход), от 1-1,2 т коксующегося угля, а всего 4-5 т сырья и топлива. В связи с этим идеальными местами для развития черной металлургии всегда считались страны и районы, богатые и железной, и марганцевой рудами и топливом — geoglobus.ru. Например, Индия, Китай, Казахстан, Австралия, Донецко-Приднепровский район Украины отличаются сочетанием ресурсов железных и марганцевых руд, коксующегося угля. Но столь благоприятное для черной металлургии сочетание природных ресурсов встречается нечасто, поэтому многие металлургические районы и центры возникли или вблизи разработок железной руды (например, в Лотарингии во Франции, на месторождениях Великих озер в США, в Альпах Италии, в Швеции, Бразилии), или в местах добычи каменного угля (например, район Рура в ФРГ, Пенсильвании в США, Донбасса на Украине, Кузбасса в России и др.).

Дополнительную и весьма крупную по размерам сырьевую базу черной металлургии составляют ресурсы металлического лома (амортизационный лом, отходы металлургического производства и пр.). С переработкой металлического лома связано превышение выплавки стали над чугуном, из лома выгоднее (дешевле) сразу выплавлять сталь, минуя доменное (чугунолитейное) производство.

В мировом производстве стали (примерно 700-750 млн. т) лидируют Китай, Япония, США, Россия, ФРГ, Республика Корея, Бразилия, Англия, Франция, Италия. Производство стали — отрасль специализации хозяйства и ряда других стран — Австралии, Канады, ЮАР, Швеции, Австрии, Испании, Украины, Польши, стран Бенилюкса.

В мировой выплавке стали постоянно увеличивается удельный вес развивающихся стран (выплавляют около 40% стали), прежде всего новых индустриальных (Республика Корея, Бразилия, Индия, Мексика, Аргентина и др.).

Выплавка стали в странах-членах СНГ, в частности в России, в последние годы резко сократилась. Тем не менее, Россия является крупнейшим поставщиком черных металлов на мировой рынок (около 15% мирового экспорта). Больше всех импортируют черные металлы США.

География цветной металлургии мира: сырьевая база, многообразие отраслевой структуры, проблемы развития.

Цветная металлургия включает в себя производство цветных, благородных, редких металлов и их сплавов. По объему производства выделяется выплавка алюминия (более 45% годовой выплавки цветных металлов мира), меди (25%), цинка (16%) и свинца (11%). Значительным является производство никеля, олова, магния, кобальта, вольфрама, молибдена.

Цветную металлургию отличают некоторые особенности, сказывающиеся на размещении.

1. Высокая материалоемкость производства, делающая невыгодным отрыв переработки от мест добычи исходного сырья. Процентное содержание большинства цветных металлов в рудах невелико (обычно от долей процента до нескольких процентов), что предопределяет «привязку» рудообогатительных предприятий к местам добычи сырья.

2. Высокая энергоемкость производства, делающая эффективным развитие отрасли у источников дешевого топлива и электроэнергии. Поскольку производство (выплавка — geoglobus.ru) металлов из обогащенного сырья требует больших затрат энергии, стадии обогащения и металлургических переделов в цветной металлургии зачастую оказываются территориально разобщенными.

3. Комплексный характер используемого сырья. Многие руды цветных металлов по своей природе полиметаллические, т.е. содержат несколько металлов, С целью их полного извлечения (использования) в цветной металлургии эффективным является производственное комбинирование.

4. Широкое использование в производстве ресурсов вторичного сырья (в развитых странах из лома выплавляют 25-30% меди и алюминия, до 40-50% свинца). Размещение отраслей цветной металлургии по этой причине во многих случаях ориентировано на ресурсы вторичного сырья (металлолома).

Разные отрасли металлургии имеют свои особенности размещения.

Ведущей отраслью цветной металлургии (по объему производства и использованию изделий) в современном мировом хозяйстве является алюминиевая промышленность. Среди других отраслей цветной металлургии эта отрасль отличается наибольшей сложностью производства. Первая стадия производства алюминия — добыча сырья (бокситы, нефелины, алуниты) — ориентируется на богатые месторождения. Вторая стадия — производство окиси алюминия (глинозема), — будучи материалоемкой и теплоемкой, тяготеет, как правило, к источникам сырья и топлива. И, наконец, третья стадия — электролиз окиси алюминия — ориентируется на источники дешевой электроэнергии (крупные ГЭС и ТЭС).

Основным сырьем для выработки глинозема являются бокситы, мировая добыча которых составляет примерно 150 млн. т в год. Подавляющая часть добычи и экспорта бокситов приходится на Австралию (почти треть мировой добычи), Гвинею, Ямайку, Бразилию, Китай, Индию, Россию, Суринам, Грецию, Венесуэлу, Казахстан.Большая часть сырья (примерно 2/3) перерабатывается в глинозем на месте — в Австралии, Бразилии, России, Казахстане и др. Часть сырья (примерно 1/3) экспортируется в страны, где для производства окиси алюминия присутствует главный фактор — наличие минерального топлива (местного или поставляемого со стороны), — США, Канада, Украина, Ирландия, Сардиния (Италия) и др.

Производство металлического алюминия получило преимущественное развитие в странах, располагающих крупными источниками дешевой энергии — большими гидроресурсами и мощными ГЭС (США, Россия, Канада, Бразилия, Норвегия и др.), богатых природным газом (Ирак, Бахрейн, ОАЭ, Нидерланды, Великобритания и др.) или каменным углем (Австралия, Индия, Китай и др.). В некоторых старых, традиционных центрах выплавки алюминия (Франция, Австрия, Венгрия и др.), где энергия дорогая, его производство сильно сократилось и постепенно сходит на нет.

Крупнейшие производители алюминия в мире — Россия, США, Япония, ФРГ, Италия.

Медная промышленность в своем размещении в основном ориентируется на ресурсы меди (природное и вторичное сырье). Невысокое содержание металла в медных концентратах (от 8 до 35%), относительно небольшая энергоемкость их переработки (в сравнении с выплавкой алюминия) делают выгодным размещение производства (выплавки) меди в местах добычи и обогащения, медных руд. Поэтому места добычи и выплавки меди оказываются часто территориально совмещенными — geoglobus.ru. Главные районы добычи меди находятся в Северной и Латинской Америке (Чили, США, Канада, Перу, Мексика), Африке (Замбия, Заир), СНГ (Россия, Казахстан), Азии (Япония, Индонезия, Филиппины), Австралии и Океании (Австралия, Папуа — Новая Гвинея).

Главные медедобывающие страны выделяются и по выплавке меди, ведущее место принадлежит США, Чили, Японии, КНР, Канаде, России. Часть добываемой руды в виде концентратов и черновой меди вывозится в другие страны (из Папуа и Филиппин в Японию, из стран Латинской Америки в США, из стран Африки в Европу, из России и Казахстана в Европу и Китай). Почти 1/5 мировой выплавки меди базируется на ресурсах металлолома. Медеплавильная промышленность Великобритании, Франции, ФРГ, Бельгии и других стран выпускает только вторичный металл.

Цинковая и свинцовая промышленность обычно имеет общую сырьевую базу — полиметаллические руды. Страны, располагающие наиболее крупными месторождениями полиметаллов (США, Канада, Мексика, Перу в Северной и Латинской Америке, Ирландия и ФРГ в Европе, Россия и Казахстан в СНГ, Китай, Япония, Австралия), выделяются и по их добыче. По размерам выплавки свинца и цинка ведущие позиции в мире занимают экономически развитые страны мира — США, Япония, Канада, Австралия, ФРГ, Франция, Италия. Очень крупным производителем свинца и цинка является Китай. Россия в мировом производстве цинка и свинца не входит в десятку ведущих стран.

Для современной географии отрасли характерна территориальная разобщенность мест добычи и обогащения свинцовых и цинковых руд и металлургических их переделов. Например, Ирландия, добывающая цинковые и свинцовые руды, мощностей по их выплавке не имеет, в то время как в Японии, ФРГ, Франции размеры выплавки металла значительно превосходят размеры добычи цинка и свинца этих стран. Наряду с влиянием других факторов, это объясняется возможностью использования дальнепривозного сырья, так как транспортабельность цинковых и свинцовых концентратов в силу высокого содержания в них металла (от 30 до 70%) исключительно велика.

Размещение оловянной промышленности. Большую часть (около 2/3) добычи и выплавки олова дают страны Юго-Восточной Азии и, прежде всего Малайзия. Крупные размеры добычи и выплавки олова имеют также Боливия, Россия, Китай.

В мировом производстве цинка, свинца и олова так же, как и в медной промышленности, велика доля вторичного сырья (металлолома). Особенно это характерно для цветной металлургии развитых стран, где вторичное сырье обеспечивает 50% выплавки свинца, 25% цинка и олова.

Месторождения в России

В России черные металлы содержатся практически во всех масштабных федеральных округах.

1. Центральный федеральный округ (Курская магнитная аномалия) – свыше 59%.
2. Уральский федеральный округ – 14%.
3. Сибирский округ – 13%.
4. Дальневосточный – 8%.
5. Северо-Западный федеральный округ – 4%.
6. Приволжский – 0,5%.

В каждом из перечисленных округов находится предприятие, на котором осуществляется металлургия черных металлов. Россия занимает явное лидирующее положение в мире по данному показателю, и, судя по запасам, так будет продолжаться еще очень продолжительное время.

Факторы размещения черной и цветной металлургии

Если рассматривать общие факторы размещения отраслей металлургиечкой промышленности, то выделяют три типа металлургических баз в России:

• база, которая работает с собственной рудой и углем;
• база, которая использует или собственную, или привозную руду, или работает одновременно с двумя видами;
• база, которая функционирует рядом с угольными месторождениями или недалеко от потенциального и реального потребителя

Основными факторами, которые влияют на расположение металлургических центров, являются:

1. потребительский (близость крупных потребителей стали – машиностроительные комплексы);
2. экологический (устаревшие предприятия, которые применяют «грязный» способ изготовления изделий – доменный процесс);
3. транспортный (предприятия из-за отдаленности от топливных источников используют привозные руду и уголь)
4. сырьевой (предприятия, которые располагаются непосредственно рядом с местонахождением руды).

Базой для развития машиностроения и металлообработки является именно отрасль черной металлургии. Ее продукция используется практически во всех сферах экономики. Россия входит в пятерку мировых производителей черных металлов вместе с США, Японией, Китаем и Германией.

Производственную базу черной металлургии составляют предприятия полного цикла: чугун — сталь — прокат, а также комбинаты, которые выпускают чугун — сталь, сталь — прокат и отдельно чугун, сталь, прокат.

Читать также: Верстак слесарный предназначен для

Факторы размещения предприятий черной металлургии довольно разнообразны. Особыми факторами выделяют в производстве электросталей и ферросплавов. Россия достаточно обеспечена сырьем для черной металлургии, но размещены железные руды и топливо на территории страны неравномерно.

Рисунок 1. Основные факторы размещения предприятий черной металлургии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Цветная металлургия в России развивается на основе применения собственных больших месторождений разнообразных руд цветных, благородных и редких металлов, а также на добыче алмазов. РФ занимает второе место после США по выпуску продукции цветной металлургической промышленности. В структуре промышленности 47 горнодобывающих предприятий, из которых 22 – это алюминиевая промышленность. В России производится более 70 разнообразных цветных металлов.

В территориальной организации предприятий цветной металлургии ярко выражена сырьевая ориентация. Это связано с большим разнообразием добываемых сырья и материалов для производства цветных изделий.

Рисунок 2. Основные факторы размещения предприятий цветной металлургической промышленности. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Добыча материала

Производство черного металла сопряжено с несколькими сложными стадийными процессами. Во-первых, черные металлы не встречаются в самородном виде, а входят в состав соответствующих руд (марганцевых, железных и так далее). Поэтому прежде чем получить металл, необходимо извлечь из земли горную породу – руду.

Этот процесс осуществляется горнодобывающей промышленностью. При этом руды, содержащие железо, могут быть богатыми и насыщенными или же скудными на металл. Поэтому после извлечения пласта руды ее кусок берется на химический анализ. Если количественное содержание металла составляет свыше 57-60%, то работы продолжаются. Если же ниже, то прекращаются либо перемещаются на другую территорию для поиска более богатой руды. Иначе этот процесс просто экономически нерентабелен.

Следующий этап, который включает в себя производство черного металла, – это обработка извлеченной руды на специальном заводе. Такой процесс носит название металлургии. Он может быть нескольких видов:

1. Гидрометаллургия – в основе техники извлечения и обработки руды лежит использование воды. При этом в процессе выщелачивания металлы из состава руды переходят в раствор, а оттуда методом элетролиза извлекаются в чистом виде. Энергетически и материально данный способ более дорогой, поэтому применяется только для особых металлов.
2. Пирометаллургия – в основе техника использования огня. Процессы термической обработки руды в доменных печах с использованием коксованного угля. Самый распространенный способ обработки руды и извлечения металлов. Используется в черной металлургии.
3. Биометаллургия. Основана на действии живых организмов, только начинает вводиться в практику, разрабатывается биотехнологами. Суть состоит в способности некоторых микроорганизмов извлекать в процессе жизнедеятельности металлы из состава руд.

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

• Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
• Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

• Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
• Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
• На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения. Сырье Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

• Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
• Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
• Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

Обработка

На перерабатывающем предприятии добытые руды, содержащие черные металлы, подвергаются тщательной обработке. Все эти процессы отражены в представленной ниже таблице.

Отделение части руды, содержащей металл, от пустой породы. Может происходить одним из трех способов:

• магнитный (базируется на ферромагнитности железа);
• гравитационный (база – разные плотности пустой и богатой породы);
• флотационный (основан на применении воды с пенообразователем).

Получают три типа обработанной руды:

• аглоруда (испеченная высокими температурами без доступа воздуха);
• сепарированная (очищенная сепарацией);
• окатышная (масса, содержащая флюсы железа).

Вот таким образом происходит получение железа и его сплавов. При этом максимум материальных затрат уходит на подготовку и использование кокса (угля). Именно он является для железа восстановителем, топливом, источником тепла, поставщиком углерода. Поэтому в описанном процессе используется довольно большое его количество, отсюда и высокие денежные расходы.

Отопление, водоснабжение, канализация

Чугун. Производство. Чугун получают путем плавки железной руды в доменных печах. Современные доменные печи имеют объем до 5000 м3. Процесс получения чугуна из руд называется доменным. Для его осуществления в шахту доменной печи послойно загружают руду, топливо и плавни (флюсы). В качестве топлива обычно используют каменноугольный кокс, флюса — известняк или доломит. По мере сгорания кокса происходит плавление руды и флюса при температуре около 1500°. Расплавленный чугун скапливается на подудоменной печи, а более легкий доменный шлак всплывает над чугуном. По мере образования чугуна и шлака их выпускают через специальные отверстия (лётки) и направляют для дальнейшей обработки.

В зависимости от свойств и названия чугуны подразделяют на литейные (серые), передельные (белые), специальные (ферросплавы).

Излом литейных чугунов темно-серого цвета, поэтому их называют также серыми чугунами. Серый чугун выпускают марок от СЧ12-28 до СЧ38-60, где числа обозначают предел прочности соответственно на растяжение и изгиб в кг/см2. Предел прочности на сжатие 0,5— 0,75 кН/см2. Чугун — хрупкий материал.

Излом передельных чугунов белый, крупнокристаллический. Белые чугуны отличаются высокой твердостью и хорошим сопротивлением износу. Однако они так же, как и серые чугуны, хрупкие и не поддаются обработке обычным режущим инструментом.

Специальные чугуны (ферросплавы) представляют собой сплав железа с кремнием, марганцем.

Серый чугун применяют в основном для изготовления элементов конструкций, работающих на сжатие (колонны, опорные подушки, башмаки, своды, арки), а также отопительных радиаторов, канализационных труб и фасонных частей к ним, плит для полов промышленных зданий.

Белый чугун в основном идет для производства стали. Кроме того, его используют для изготовления деталей, от которых требуется высокая поверхностная твердость и сопротивление истиранию (например, валки для прокатки стали). Отливки из белого чугуна служат также для получения ковкого чугуна, который обладает достаточной пласточностью, вязкостью и легко обрабатывается. Специальный чугун применяют в качестве добавок при производстве стали с целью повышения ее качества.

Сталь. Производство. Исходным материалом для производства стали являются передельные чугуны и стальной лом. В передельных чугунах содержится: углерода С до 4%, кремния Si — 0,2— Л 2%, марганца Мп — 0,6—3,5%, фосфора Р — 0,07—2%, серы S— 1 0,06—0,08%. Ввиду того, что сталь должна содержать все эти вещества в значительно меньших количествах, чем чугун, то основная задача при переделке чугуна на сталь заключается в удалении большей части этих веществ. Следовательно, чтобы получить мягкую строительную сталь, надо довести содержание углерода до 0,15—0,2%, марганца уменьшить в 2—4 раза, кремния — в несколько раз. Особенно важно снизить до возможных пределов процент вредных примесей — фосфора н серы.

Фосфор вызывает в сталях хладноломкость, т. е. хрупкость при низких температурах, проявляющуюся чаще при повышенном содержании углерода.

Сера вызывает красноломкость, т. е. хрупкость в условиях высоких температур, что является причиной образования трещин в стали при горячей прокатке, ковке и сварке.

Количество углерода и примесей уменьшают окислением и переводом их в такие соединения, которые не растворяются в расплавленном металле, а всплывают и переходят в шлак и вместе с ним удаляются из металлургической печи.

Существуют три способа получения стали: конверторный, мартеновский и электроплавильный.

Конверторный способ производства стали заключается в продувке воздухом расплавленного чугуна. При этом способе/применяют специальную печь — конвертор грушевидной формы емкостью до 100 т, поворачивающийся на горизонтальной оси (рис. 11). В днище конвертора имеются отверстия для вдувания воздуха. Расплавленный чугун наливают в наклонный конвертор, заполняя лишь часть его объема. Затем конвертор ставят вертикально, и через отверстия в днище сквозь расплавленный чугун под давлением 0,15—0,2 МПа продувают воздух. Кислород воздуха, вступая во взаимодействие с примесями чугуна (С, Si, Mn), окисляет их и переводит в шлак. Чугун, теряя часть указанных примесей, превращается в сталь.

Конверторный способ высокопроизводителен. Процесс сталеварения длится 15—30 мин.

Мартеновский способ позволяет получать сталь разного качества путем переработки различных чугунов с добавкой чугунного и стального лома (так называемого скрапа) и даже железных руд. Выплавку стали ведут на поду пламенной отражательной печи (рис. 12), т. е. такой печи, рабочее пространство которой ограничено сводом, отражающим тепловой поток. Такая конструкция печи существенно повышает температуру в рабочем пространстве, где сжигают подогретое горючее (обычно газ). Горючий газ и воздух перед поступлением в печь проходят через насадки (решетчатую кладку) регенераторов. Кладка регенераторов поочередно то подогревается теплом газов, отходящих от печи, то отдает свое тепло горючей смеси. Благодаря подогреву горючего газа и воздуха температура в печи достигает 1700°.

В мартеновскую печь последовательно загружают стальной лом, флюсы и чугун. После пуска печи металл и флюсы постепенно нагреваются и переходят в жидкое состояние. Флюсы и образующаяся при окислении железа его окись вступают в химическое взаимодействие с вредными примесями и переводят их в шлак, который всплывает на поверхности стали. По мере образования шлака и стали их выпускают из печи через специальные отверстия.

Преимущества мартеновского способа заключаются в возможности использования стального лома и получении высококачественных сталей требуемого химического состава и свойств. Мартеновские стали применяют для изготовления наиболее ответственных строительных конструкций — ферм, подкрановых балок, подкрановых рельсов. Однако в настоящее время новые мартеновские печи не строятся.

Электроплавильный способ производства стали является наиболее совершенным, так как в этом случае доступ воздуха в печь весьма неначителен, достигается очень высокая температура, можно точно регулировать процесс и обеспечить выпуск высококачественных сталей.

Наибольшее распространение при электроплавке получили электродуговые печи (рис. 13), в которых высокая температура создается в результате образования электрических дуг между угольными электродами и расплавленным металлом. К электродам подводят переменный ток напряжением 110—150 В при силе тока около 103 А.

При изготовлении высоколегированных и легированных сталей плавку также ведут в высокочастотных индукционных печах, которые питаются током от генератора высокой частоты. Процесс получения стали в электропечах аналогичен мартеновскому способу и отличается от него тем, что в электропечь не подводят топливо и воздух для его сжигания. Такая сталь отличается высоким качеством. Однако стоимость ее значительно выше конверторной и мартеновской, что объясняется большим расходом электроэнергии.

Читать также: Мини станки по дереву для домашнего бизнеса

Процесс получения готовой стали (стальных изделий) осуществляется следующим образом. Расплавленную одним из способов сталь разливают в специальные, формы-изложницы, где она затвердевает и образует слитки. Для получения нужных изделий слитки обрабатывают прокатыванием (на прокатных станах), штампованием, ковкой, волочением или литьем. Наиболее широко применяют прокатный способ.

В строительстве применяют углеродистые, легированные и другие виды стали.

Стали делят на отдельные виды главным образом по их химическому составу. Так, углеродистыми называют стали, которые кроме железа содержат углерод, марганец, кремний, фосфор и серу. Стали, в которые кроме указанных элементов введены для повышения механических свойств добавочные, так называемые легирующие компоненты (никель, хром, алюминий), называются легированными сталями. Свойства каждого вида стали зависят от процентного соотношения элементов, входящих в состав. С повышением содержания углерода в углеродистых сталях существенно изменяются их свойства, т. е. уменьшается пластичность, повышаются твердость и хрупкость. Поэтому углеродистые стали подразделяются на следующие виды: низко-Углеродистую (содержание углерода до 0,25%), среднеуглеродистую (содержание углерода 0,25-0,6%), высокоуглеродистую (содержание Углерода 0,6-2%).

Кроме того, углеродистые стали подразделяют на обыкновенные конструкционные и инструментальные. Обыкновенная сталь имеет Марки от СтО до Ст7 с переделом прочности на сжатие 32—75 кН/см2 и пределом текучести 19—31 кН/см2; конструкционную сталь в стройтельстве применяют двух марок: СтЮ и сталь 20 (предел прочности 36—54 кН/см2); инструментальная сталь отличается повышенной прочностью.

Свойства легированных сталей также зависят от вида и количества применяемых легирующих добавок. Легированную сталь, в которой суммарное количество легирующих добавок не превышает 2,5%, называют низколегированной 2,5—10% —среднелегированной более 10% —высоколегированной.

Легированные стали делят также на конструкционные, инструментальные и специальные. В строительстве наиболее широко применяют низколегированные конструкционные стали марок 09Г2, 14Г2, 09Г2Т, 15ГС, 10Г2С, 15ХСНД, ЮХСНД и 10Г2СДс пределом прочности 44-54 кН/см2 и пределом текучести 30—40 кН/см2. В обозначениях марок первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента, цифры внутри — содержание легирующего элемента в целых процентах, буквы обозначают название элементов. Например, условное обозначение марки легированной стали 25ХГ2С показывает, что в ней содержится 0,25% углерода, 1% хрома (X), 2% марганца (Г) и 1% кремния (С).

Конструкционную сталь применяют для изготовления ответственных деталей машин и конструкций; инструментальную — для изготовления режущего, измерительного и ударно-штамповочного инструмента; сталь с особыми физическими и химическими свойствами — для изготовления деталей специального назначения.

В зависимости от механических свойств при растяжении все стали, применяемые для стальных конструкций, подразделяются на условные классы прочности. В табл. 2 дана классификация стали, применяемой для изготовления строительных конструкций.

Применение. Углеродистую сталь обыкновенного качества применяют для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, трубопроводов, арматуры для железобетона, канатов, болтов, заклепок, шурупов, гвоздей, деталей машин, железнодорожных рельс; качественную углеродистую конструкционную — в основном для изготовления конструктивных элементов сооружений связи (мачт, башен), а также в машиностроении; инструмантальную углеродистую — для изготовления различных режущих инструментов.

Прокатная сталь. В строительстве наиболее широко применяют прокатную сталь. Прокатка заключается в том, что нагретый слиток или заготовка зажимается между вращающимися валками прокатного стана, в результате чего из слитка получается изделие нужной формы. Для получения строительных прокатных изделий в основном используется углеродистая сталь. Прокатная сталь обычно подразделяется на группы: сортовая сталь, фасонный прокат, листовой прокат, арматурная сталь для железобетона.

Сортовую сталь выпускают круглого, квадратного, полосового, широкополосного, тонколенточного и уголкового профилей.

Фасонный прокат включает профили сложного поперечного сечения, к которым относятся: двутавры различного типа, швеллеры обычные и облегченные, корытные профили для шахтных креплений, профили для шпунтовых свай, оконных переплетов, рельсов.

Листовой прокат содержит сталь тонколистовую, толстолистовую, листовую рифленую и волнистую, кровельную, рулонную разной толщины (для строительства листовых сооружений — резервуаров, газгольдеров).

Сортамент основного стального проката приведен на рис. 14.

Основной способ производства черных металлов — получение чугуна из руды и последующая его переработка в сталь. Для получения стали используют также металлолом. В последние годы начало развиваться непосредственное получение стали из железных руд.

Производство чугуна. Чугун получают в доменных печах высокотемпературной (до 1900 °С) обработкой смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса. Флюс (обычно известняк СаС03) необходим для перевода в расплавленное состояние пустой породы (состоящей в основном из Si02 и А1203), содержащейся в руде, и золы от сжигания топлива. Эти компоненты, сплавляясь друг с другом, образуют доменный шлак, который представляет собой в основном смесь силикатов и алюминатов кальция, близкую по составу к портландцементу.

Доменная печь — очень большое инженерное сооружение. Полезный объем печи — 2000…3000 м3, а суточная производительность — 5000…7000 т. В печь (рис. 7.1) сверху через устройство 3 загружают шихту, а снизу через фурмы 7 подают воздух. По мере продвижения шихты вниз ее температура поднимается. Кокс, сгорая в условиях ограниченного доступа кислорода, образует СО, который, взаимодействуя с оксидами железа, восстанавливает их до чистого железа, окисляясь до С02. Железо плавится и при этом растворяет в себе углерод (до 5 %), превращаясь в чугун. Расплавленный чугун 9 стекает в низ печи, а расплав шлака 2, как более легкий, находится сверху чугуна. Чугун и шлак периодически выпускают через летки 1 и 8 в ковш. На каждую тонну чугуна получается около 0,6 т огненно-жидкого шлака.

Доменный шлак — ценное сырье для получения строительных материалов: шлакопортландцемента, пористого заполнителя для бетонов — шлаковой пемзы, шлаковой ваты и др.

Чугун главным образом (около 80 ) идет для производства стали, остальная часть чугуна используется для получения литых чугунных изделий.

В зависимости от состава различают белый и серый чугуны. Белый чугун твердый и прочный, содержит большое количество цементита; в сером из-за присутствия кремния цементит не образуется и углерод выделяется в виде графита.

Производство стали. Сталь получают из чугуна и железного металлолома и специальных добавок, в том числе и легирующих элементов, плавлением в мартеновских печах, конверторах или электрических печах.

Рис. 7.1. Схема доменной печи: 1 — летка для выпуска жидкого чугуна; 2 — расплавленный шлак; 3 — загрузочное устройство; 4 — газоотводная труба; 5 — капли расплавленного чугуна; 6 — капли шлакового расплава; 7 — фурма для подачи воздуха; 8 — летка для выпуска расплавленного шлака; 9 — жидкий чугун

Выплавка стали — сложный процесс, складывающийся из целого ряда химических реакций между сырьевой шихтой, добавками и топочными газами. Выплавленную сталь разливают на слитки или перерабатывают в заготовки методом непрерывной разливки.

Читать также: Разработка технологического процесса сварки

Изготовление стальных изделий. Стальные слитки — полуфабрикат, из которого различными методами получают необходимые изделия. В основном применяют обработку стали давлением: металл под действием приложенной силы деформируется, сохраняя приобретенную форму. При обработке металла давлением практически нет отходов. Для облегчения обработки сталь часто предварительно нагревают. Различают следующие виды обработки металла давлением: прокатка, прессование, волочение, ковка, штамповка.

Наиболее распространенный метод обработки — прокатка; им обрабатывается более 70 получаемой стали.

При прокатке стальной слиток пропускают между вращающимися валками прокатного стана, в результате чего заготовка обжимается, вытягивается и в зависимости от профиля прокатных валков приобретает заданную форму (профиль). Прокатывают сталь в основном в горячем состоянии. Сортамент стали горячего проката — сталь круглая, квадратная, полосовая, уголковая равнобокая и неравнобокая, швеллеры, двутавровые балки, шпунтовые сваи, трубы, арматурная сталь гладкая и периодического профиля и др.

При волочении заготовка последовательно протягивается через отверстия (фильеры) размером меньше сечения заготовки, вследствие чего заготовка обжимается и вытягивается. При волочении в стали появляется так называемый наклеп, который повышает ее твердость. Волочение стали обычно производят в холодном состоянии, при этом получают изделия точных профилей с чистой и гладкой поверхностью. Способом волочения изготовляют проволоку, трубы малого диаметра, а также прутки круглого, квадратного и шестиугольного сечения.

Ковка — обработка раскаленной стали повторяющимися ударами молота для придания заготовке заданной формы. Ковкой изготовляют разнообразные стальные детали (болты, анкеры, скобы и т. д.).

Штамповка — разновидность ковки, при которой сталь, растягиваясь под ударами молота, заполняет форму штампа. Штамповка может быть горячей и холодной. Этим способом можно получать изделия очень точных размеров.

Прессование представляет собой процесс выдавливания находящейся в контейнере стали через выходное отверстие (очко) матрицы. ]J Исходным материалом для прессования служит литье или прокатные заготовки. Этим способом можно получать профили различного сечения, в том числе прутки, трубы небольшого диаметра и разнообразные фасонные профили.

Холодное профилирование — процесс деформирования листовой или круглой стали на прокатных станах. Из листовой стали получают гнутые профили с различной конфигурацией в поперечнике, а из круглых стержней на станках холодного профилирования путем сплющивания — упрочненную холодносплющенную арматуру.

Условия хранения

К черным металлам, прежде всего, относится железо и его сплавы. Следует понимать, что это очень коррозионно нестойкий материал. Поэтому хранение черного металла требует соблюдения определенных правил, особенно если речь идет не о конструкциях и изделиях, а о так называемом ломе черных металлов (отходы, поломанные изделия, листы, прутья, арматуры и так далее):

1. Помещение, в котором находится материал, должно быть полностью закрыто от доступа влаги (дождя, снега). Чем меньше влаги, тем дольше срок хранения.
2. Территория склада должна быть большой, нельзя хранить листовые структуры черных металлов впритык друг к другу, поскольку это спровоцирует раннюю коррозию.
3. Весь имеющийся материал следует рассортировать по маркам и размерам.

При соблюдении этих нехитрых правил можно будет максимально долго сдерживать процессы разрушения структуры металлов.

Сплавы черного металла

К таковым принято относить сплавы железа, которые подразделяются на несколько типов:

1. Сталь. Черный металл, сплавленный с углеродом, дает такой результат.
2. Чугун. Начальный чугун, который получается в доменных печах при обработке руды, совершенно непригоден в качестве материала для производства приборов и предметов хозяйственного назначения. Он слишком хрупкий. Его нужно подвергнуть дальнейшей обработке в виде насыщения железом и углеродом, чтобы получился отличный прочный материал. Также добавляют другие элементы с целью повышения коррозионной стойкости и улучшения технических характеристик.
3. Ферросплавы (силикокальций, феррохром, ферросилиций, силикомарганец). Основное назначение данных сплавов – улучшение технических характеристик конечного материала.

Сталь

Главное место среди всех сплавов черных металлов отводится стали. Сегодня научились добиваться очень значимых результатов в производстве этого материала с заранее заданными важными свойствами. Такого рода сплав – самое важное для промышленности, что дали черные металлы. Какие стали выделяют?

1. Низкоуглеродистые – используются для производства различных инструментов.
2. Нержавеющие (из них делают трубы, тугоплавкие детали, режущие инструменты, сварная аппаратура и так далее).
3. Феррито-хромовые.
4. Мартенситно-хромовые.
5. Легированные.
6. Никелевые.
7. Хромовые.
8. Хром-ванадиевые.
9. Вольфрамовые.
10. Молибденовые.
11. Марганцевые.

По названиям очевидно, что именно эти компоненты добавляются в смесь железа и углерода в определенном соотношении. Это влияет на существенное изменение свойств получаемых материалов.

Вторичные металлы

К сожалению, как бы нам ни хотелось, вещи не могут служить вечно. Со временем все приходит в негодность – ломается, бьется, стареет и выходит из моды. Так происходит и с конструкциями из черных металлов. Стальные, чугунные и другие изделия, запчасти просто перестают быть нужными.

Тогда их сдают на специальные предприятия, занимающиеся обработкой пришедшего в негодность сырья. Теперь это металлы черные вторичные. Именно так называются вышедшие из строя и ненужные в быту металлические изделия из черных металлов.

Те предприятия, которые осуществляют сбор лома, должны соблюдать определенные правила по его хранению, вывозу и продаже. Законодательством нашей страны по этому вопросу установлен ГОСТ. Черные металлы, так же, как и цветные, находятся под строгим контролем закона.

Вторичные металлы можно переработать и снова пускать в производство. Именно для продажи в таких целях и скупают черный лом металлов посредники-предприниматели.

Сегодня к черным металлам относятся с должным уважением, они занимают лидирующие позиции на рынке соответствующих изделий.

Использование в машиностроении

Стальные и чугунные предметы, детали, различные приспособления находят самое широкое применение в машиностроении. Они востребованы не только на автомобильном, но и на химическом, авиационном производстве, а также в кораблестроении. Все это благодаря особой прочности данных материалов, их термостойкости и коррозионной устойчивости. Черные металлы становятся базовым материалом для выпуска многих типов изделий. Среди наиболее распространенных следующие:

• боковые крышки редукторов;
• подшипники;
• клапаны;
• фитинги;
• втулки;
• трубы;
• цилиндры автомобилей и других транспортных средств;
• зубчатые колеса;
• звенья цепей на тракторах;
• тормозные барабаны;
• каретки;
• кожухи и так далее.

Этот список можно продолжать бесконечно, потому что изделий из черных металлов и их сплавов действительно много.

Нейтральные

Нейтральные – это материалы, содержащие большое количество Al2O3 и Cr2O3. Например, хромомагнезитовые, шамотные кирпичи.

При высоких температурах футеровка печи взаимодействует с флюсами и шлаками. Если в печи, имеющей футеровку, выложенную основным огнеупорным материалом, применять кислые флюсы, то в процессе плавки образуются кислые шлаки, которые, взаимодействуя с основной футеровкой, будут разрушать ее. То же произойдет, если в печи, выложенной огнеупорными материалами из кислых оксидов, применить основные флюсы. Поэтому в печах с кислой футеровкой используют кислые шлаки, а в печах с основой – основные.

Высокой огнеупорностью обладают углеродистые материалы, содержащие до 92% углерода в виде графита. Материалы применяются в виде кирпичей, блоков для кладки лещади доменных печей, электролизных ванн для получения алюминия, тиглей для наплавки медных сплавов.

Чёрная металлургия

— отрасль тяжёлой промышленности, объединяющая технологически и организационно предприятия по добыче и обогащению рудного и нерудного сырья, по производству огнеупоров, продуктов коксохимической промышленности, чугуна, стали, проката, ферросплавов, стальных и чугунных труб, а также изделий дальнейшего передела (рельсовых скреплений, белой жести, оцинкованного железа), металлических порошков чёрных металлов [1] . Служит основой развития машиностроения (одна треть отлитого металла из доменной печи идёт в машиностроение) и строительства (1/4 металла идёт в строительство) [
источник не указан 383 дня
] . Основным исходным сырьём для получения чёрных металлов являются железная руда, коксующиеся угли и руды легирующих металлов.

Применение в других отраслях промышленности

Можно назвать несколько основных сфер, в которых находят применение черные металлы:

1. Химическая промышленность.
2. Машиностроение.
3. Производство мебели специального назначения.
4. Выпуск посуды.
5. Производство конструкционных деталей.

Это, конечно, далеко не полный список, а лишь самые распространенные области, на долю которых приходится подавляющее большинство продуктов черной металлургии.

Содержание статьи:

Железная руда — это основное сырье для мировой металлургической промышленности. От рынка этого ископаемого в существенной мере зависит экономика разных стран, поэтому разработке рудников уделяется повышенное внимание во всем мире.

Свойства руды

Железо — распространенный в природе химический элемент. Его содержание в коре земли составляет около 4,2%. Но в чистом виде он почти не встречается, чаще всего в виде соединений — в окислах, карбонатах железа, солях и т.д. Железная руда — это соединение минералов со значительным количеством железа. В народном хозяйстве экономически обоснованным считается применение руд, содержащих более 55% этого элемента.

Что делают из руды

Железорудная промышленность — металлургическая отрасль, которая специализируется на добыче и обработке железной руды. Основное предназначение этого материала на сегодняшний день — производство чугуна и стали.

Всю продукцию, которую делают из железа, можно разделить на группы:

• Передельный чугун с повышенной концентрацией углерода (выше 2%).
• Литейный чугун.
• Сталь в слитках для изготовления проката, железобетона и стальных труб.
• Ферросплавы для выплавки стали.

Для чего нужна руда

Материал используется для выплавки чугуна и стали. Сегодня нет практически ни одной промышленной сферы, которая обходится без этих материалов.

Чугун — это сплав углерода и железа с марганцем, серой, кремнием и фосфором. Чугун производится в доменных печах, где при высоких температурах руду выделяют из оксидов железа. Практически 90% полученного чугуна является предельным и используется при выплавке стали.

Применяются различные технологии:

• электронно-лучевая выплавка для получения чистого высококачественного материала;
• вакуумная обработка;
• электро-шлаковый переплав;
• рафинирование стали (устранение вредных примесей).

Отличие стали от чугуна — минимальная концентрация примесей. Для очистки применяется окислительная выплавка в мартеновских печах.

Сталь самого высокого качества выплавляется в индукционных электрических печах с экстремально высокой температурой.

Технологии и безопасность производства

Темпы технологического перевооружения российской черной металлургии превышают другие промышленные отрасли.

Проведенная в последние годы модернизация базовых переделов позволила снизить издержки производства, что и является основным конкурентным преимуществом.

А также повысилась энергоэффективность, потребность в ресурсах, что привело к снижению энергозатрат на экологически вредной мартеновской выплавке стали, которая теперь производится на конверторных, а также электросталеплавильных мощностях.

Одна из насущных проблем на этой стадии развития металлургии – это рациональное природопользование и обеспечение безопасности окружающей среды. При работе оборудования, применяемого при производстве черных металлов, осуществляются вредные выбросы в атмосферу, что негативно влияет как на окружающую природу, так и на здоровье людей.

По объему выбросов в воздух эта отрасль стоит на третьем месте, перед ней только энергетическая область и цветная металлургия.

Среди основных источников загрязнения вредными веществами являются дробильно-размольная техника, машины – агломерационные, а также обжига окатышей. Опасными также являются места, где происходят погрузочно-разгрузочные работы, пересыпка материалов.

В городах, где функционируют крупные комбинаты, которые занимаются переработкой, выплавкой и выпуском товаров этой отрасли, в воздухе наблюдается уровень загрязнения различными примесями с высоким классом опасности.

Особо высокую концентрацию примесей фиксируют в Магнитогорске, где этилбензол, диоксид азота имеют угрожающие показатели, а также аналогичная ситуация в Новокузнецке с диоксидом азота.

Рост производства провоцирует увеличение сбросов отходов, то есть происходит загрязнение вод. По результатам исследований, каждый девятый кубометр сточных вод, получающийся при работе российских промышленных предприятий, это отходы черной металлургии.

Хотя эта проблема стоит достаточно остро, в нынешней ситуации всевозрастающей конкуренции с производителями из СНГ маловероятны широкомасштабные работы, требующие серьезных финансовых вливаний, направленных на решение экологических проблем. Значение черной металлургии часто превышает важность экологии в стране. Предприятия, специализирующиеся на производстве стали, редко задумываются о чистоте окружающей среды. Поэтому и возникает фирма, которая специализируется на проверке работы предприятий черной.

Какие бывают руды

Руда отличается по концентрации содержащегося в ней элемента. Она бывает обогащенной (с концентрацией от 55%) и бедной (от 26%). Бедные руды целесообразно применять в производстве только после обогащения.

По происхождению выделяют следующие виды руд:

• Магматогенная (эндогенная) — образовавшаяся под воздействием высокой температуры;
• Поверхностная — осевшие остатки элемента на дне морских бассейнов;
• Метаморфогенная — полученная под воздействием экстремально высокого давления.

Основные соединения минералов с содержанием железа:

• Гематит (красный железняк). Самый ценный источник железа с содержанием элемента от 70% и с минимальной концентрацией вредных примесей.
• Магнетит. Химический элемент с содержанием металла от 72% отличается высокими магнитными свойствами и добывается на магнитных железняках.
• Сидерит (карбонат железа). Отмечается большое содержание пустой породы, самого железа в нем около 45-48%.
• Бурые железняки. Группа водных окислов с низким процентом железа, с примесями марганца и фосфора. Элемент с такими свойствами отличается хорошей восстанавливаемостью и пористой структурой.

Как выглядит руда

Вид материала зависит от его состава и содержания дополнительных примесей. Самый распространенный красный железняк с высоким процентом железа может встречаться в разном состоянии — от очень плотного до пылевого.

Бурые железняки имеют рыхлую, слегка пористую структуру бурого или желтоватого цвета. Такой элемент часто нуждается в обогащении, при этом легко перерабатывается в руду (из него получается высококачественный чугун).

Магнитные железняки плотные и зернистые по своей структуре, выглядят как кристаллы, вкрапленные в породу. Оттенок руды — характерный черно-синий.

Как добывают руду

Добыча железной руды — это сложный технический процесс, при котором происходит погружение в земные недра с целью поиска минералов. На сегодняшний день существует два способа добычи руды: открытая и закрытая.

Добыча руды открытым способом

Открытый (карьерный способ) — распространенный и наиболее безопасный вариант по сравнению с закрытой техникой. Метод актуален для тех случаев, когда в рабочей зоне отсутствуют твердые породы, а рядом нет населенных пунктов или инженерных систем.

Сначала вырывается карьер до 350 метров глубиной, после чего со дна большими машинами собирается и вывозится железо. После добычи материал на тепловозах отправляется на заводы по изготовлению стали и чугуна.

Карьеры роются экскаваторами, но такой процесс занимает много времени. Как только машина доберется до первого пласта рудника, материал сдается на экспертизу, чтобы определить процент содержания железа и целесообразность дальнейших работ (если процент выше 55%, работы в этой местности продолжаются).

Закрытый способ добычи

Шахтная (закрытая) добыча руды применяется только в том случае, если планируется сохранить целостность ландшафта в той области, где ведется разработка рудных залежей. Также этот способ актуален для работ в горной местности. В этом случае создается сеть тоннелей под землей, что приводит к дополнительным расходам — строительство самой шахты и сложная транспортировка металла на поверхность. Самый главный недостаток — высокий риск для жизни рабочих, шахта может обрушиться и перекрыть доступ на поверхность.

Металлургический комплекс

Черная и цветная металлургия – два основных направления металлургического комплекса. Он включает в себя весь жизненный цикл производства металла, начиная с добычи и обогащения сырья, заканчивая получением готового продукта – различных металлов и их сплавов. Весь металлургический комплекс, это совокупность таких технологических процессов, как: — добыча и подготовка к переработке рудного сырья (здесь можно выделить следующие виды работ: добыча, обогащение, агломерация, получение нужных концентратов и т.п.); — металлургический передел – главной целью этого технологического процесса является переработка чугуна, стали, прокат черных и цветных металлов, труб и т.п.; — производство сплавов; — утилизация отходов производства, базовый принцип которой основывается на безотходном производстве.

Главным отличием металлургического производства от остальных является несопоставимый с другими производствами масштаб работы и сложность выполняемого производственного цикла. Так, для производства отдельных видов продукции, выполняются от пятнадцати до восемнадцати переделов, для того, чтобы получить конечный продукт. При этом металлургический комплекс имеет самую хорошо налаженную систему логистики не только с другими предприятиями в РФ, но и в странах СНГ. Еще одной особенностью металлургического комплекса является в то, что по сравнению с другими производствами, в нем задействовано и работает больше людей, чем в других отраслях. На сегодняшний день в мире нет более крупномасштабного производства, чем металлургическое.

Черная металлургия

Фундаментом для развития всего машиностроения служит черная металлургия. Она охватывает такие процессы как: добыча и подготовка топлива, сырья, вспомогательных материалов для выпуска проката с изделиями дальнейшего передела.

Основные процессы производства в черной металлургии:

— добыча, обогащение и агломерация железных, хромовых и марганцевых руд; — производство стали, чугуна, доменных ферросплавов и прокатов; — производство электроферросплавов; — вторичный передел сплавов; — коксование угля; — производство огнеупоров; — добыча вспомогательных материалов (магнезит, известняк и др.); — выпуск изделий производственного назначения.

Основным видом работ в черной металлургии является металлургический передел (чугун, сталь, прокат), остальные же производства являются второстепенными, но играющими немаловажную роль в металлургической индустрии. На сегодняшний день, согласно мировой статистики, Россия занимает лидирующее место по уровню концентрации производства черных металлов, опережая США. Свыше двух третьих всей стали, трёх четвертых чугуна и трёх пятых проката в мире выпускается российскими предприятиями с ежегодной производительностью более трёх миллионов тонн каждого. Лидерами производства в нашей стране является восьмерка крупных предприятий: Магнитогорский (ММК), Челябинский (ЧМК), Нижнетагильский (Н, Западносибирский (ЗСМК), Новокузнецкий (НКМК), Череповецкий (ЧерМК), Новолипецкий (НЛМК) комбинаты. На территории перечисленных промышленных комбинатов производится свыше четырёх пятых всей стали (в том числе вся конвертерная и почти вся сталь, разливаемая на МНЛЗ), 9/10 всего чугуна в стране и свыше 4/5 проката. Эти предприятия из года в год перерабатывают две пятых вторичного сырья и свыше девяти десятых железной руды.

Стоит отметить, что предприятия черной металлургии крупнее предприятий цветной металлургии. Однако если в цветной металлургии используются модернизированные научно-технологические разработки, то в черной металлургии процесс внедрения модернизации в производство происходит куда медленнее. В основном весь процесс модернизации основан на безотходном производстве, позволяющем, сократить затраты.

Неотъемлемой частью всего металлургического производства является комбинирование. Наибольшую выгоду получают от комбинирования металлургического передела с коксованием угля. У нас в стране более чем девяноста пяти процентов всего кокса выпускается на металлургических комбинатах. На сегодняшний день крупнейшие предприятия черной металлургии по характеру внутренних технологических взаимосвязей представляют собой металлурго-энергохимические комбинаты.

Производственные комбинаты – это тип предприятий с полным производственным циклом, в настоящее время присущий индустриально развитым странам. В РФ такие предприятия и дают где-то около девяти десятых всей стали, чугуна и проката. Помимо этого, есть и такие заводы, которые выпускают чугун и сталь или же сталь и прокат, а также каждый из перечисленных металлов раздельно.

К передельной металлургии относятся все предприятия без выплавки чугуна. Предприятия с электрометаллургическим производством стали и ферросплавов занимают особое место по технико-экономическим параметрам. В черной металлургии еще выделяется в отдельное производство «малая» металлургия занимающаяся производством стали и проката на машиностроительных заводах.

Из всех видов промышленного производства, черная металлургия с полным технологическим циклом является главнейшим районообразующим фактором. Черная металлургия помимо многочисленных производств, связанных с утилизацией разного рода отходов, при выплавке чугуна и коксовании угля, применяет к себе сопутствующие отрасли.

С черной металлургией непосредственно взаимосвязаны:

1. Тепловая электроэнергетика – в черной металлургии широко используется употребление вторичных энергоресурсов, таких как кокс, коксовая мелочь, доменный газ, для снижения расходов материалов и энергии на единицу продукции; 2. Металлоемкое машиностроение – так как это производство, базирующееся на использовании как основного сырья — металла;

Курская магнитная аномалия (КМА) является основным местом сосредоточения запасов железных руд в России (21,6 млрд тонн). Её основные месторождения железных руд: Лебединское, Яковлевское, Михайловское. Помимо этого, запасы железной руды в России есть и на Урале — около семи с половиной млрд тонн, в пределах которого особенно выделяется Качканарская группа месторождений (три с половиной млрд т).

Восточная Сибирь стоит на третьем месте по запасам железной руды в РФ (около пяти млрд. тонн) с Коршуновским и Рудногорским месторождениями в Ангаро-Илимском бассейне и Абаканской группой месторождений. На четвертом месте — Дальний Восток (четыре с половиной млрд т), Северный район (почти три млрд т), где известны такие месторождения как Ено-Ковдорское, Костамукшское и другие, а также Западная Сибирь (около двух млрд т).

Больше всего марганцевых руд расположено в Западной Сибири на Усинском месторождении. Бассейн хромитовых руд располагается на Саранском месторождении, на Урале.

Черная металлургия, использующая полный производственный цикл сильно зависима от экономической целесообразности к источникам сырья и топливным базам или, наконец, к пунктам, находящимся между ними.

«Малая металлургия» основывается на выделении одной из стадий в отдельное производство или же связана с переработкой вторичного сырья. Передельная металлургия размещается преимущественно в центрах крупных машиностроительных баз. Она представляет собой машиностроительные цеха, входящие в состав крупных комплексов.

Несмотря на то, что в металлургии произошел существенный прорыв в области освоения новых источников сырья и топлива по всей стране, Урал по-прежнему остается крупным металлургическим центром России. Другими лидирующими гигантами металлургической индустрии остаются дальний восток, центр и Сибирь. Замыкает число лидеров район Севера.

На уральской земле производится половина чугуна, проката и стали в России. Также широко применяется тепловая электроэнергика на базе таких ресурсов как Карагандинский и Кузнецкий, а также в процессе производства применяется поставляемое сырье из Казахстана — соколовско-сарбайская руда, и еще ресурсы КМА. Применение и закрепление сырьевой базы как основы для жизнедеятельности предприятия, связано с освоением титаномагнетитов (Качканарское месторождение) и сидеритов (Бакальское месторождение), на добычу которых 3/4 запасов железных руд. Титаномагнетиты давно используются в разработке (Качканарский ГОК).

Предприятия с полным производственным циклом играют доминирующую роль в развитии передельной металлургии, что объясняет превышение выплавки стали над производством чугуна в 1,5 раза. Предприятия передельной металлургии расположены вдоль западных склонов Уральских гор, в таких городах как: Екатеринбург, Ижевск, Серов, Златоуст и Лысьва и др.

На Урале концентрация металлургического производства уже не один десяток лет, находится на самом высоком уровне. В большинстве своем черная металлургия является градообразующей отраслью, и многие города Урала являются монопрофильными. Крупными центрами производств полного цикла являются Челябинск, Нижний Тагил, Екатеринбург, Магнитогорск и Новотроицк. Освоение черной металлургии в этих промышленных центров началось в период индустриализации.

Однако, несмотря на то, что Урал богат крупными предприятиями-гигантами, на сегодняшний день здесь расположено множество мелких заводов выпускающих свыше 1/10 чугуна и стали и более 1/5 всего проката.

Качественный профиль уральской металлургии во многом зависит от спецификации сырьевых ресурсов района. Особое положение занимает производство ферросплавов следующими способами: доменным в Чусовой и электрометаллургическим в Серове и Челябинске, а трубопрокат в Первоуральске, Каменск-Уральске и Челябинске. Отметим то, что Урал – остается единственный район в стране, где выплавляются природно-легированные металлы в Новотроицке.

Центр России в отличие от остальных индустриальных районов черной металлургии формируется не так уж давно, не имея на своей территории предприятий-гигантов. Таким образов, основными невзаимосвязанными производствами в Центре страны являются выплавка литейного чугуна и доменных ферросплавов в Туле и производство из металлического лома стали и проката в Москве, Нижнем Новгороде, Электростали и др. промышленных центрах. Малая металлургия в центральной части России всегда достигала крупного развития.

На сегодняшний день Центр – и на сегодняшний день остается основной металлургической базой нашей страны. Центр вырабатывает более 2/5 всей железной руды в стране, а по производству черных металлов – расположен где-то на одном уровне с Дальним Востоком и Сибирью. Уже давно в Центре не имеется разрыва в стадиях производства передельного чугуна.

Строительство, реконструкция и расширение предприятий полного цикла — Новолипецкий и Новотульский заводы, дали возможность уменьшить роль обособленных переделов по стали и по чугуну, создав тем самым комбинированное производство. Конечно, уровни комбинированности на центральных заводах страны совсем не достигают уровня Урала, выпуская по сравнению с уральскими гигантами лишь маленькие частички от общего объема производства готовой продукции. Производство центральных заводов полностью базируется на ввозимом сырье – донецком угле и коксе. Основными ресурсами предприятия являются месторождения КМА. Особое значение занимает металлический лом.

Открытым способом добывается железная руда. Железистые кварциты разрабатываются в большом количестве, наряду с богатыми рудами (Лебединский, Стойленский и Михайловский ГОКи). Осваивается Яковлевское месторождение. Курская магнитная аномалия является главным источником сырья не только для заводов Центра, но и также поставляется для предприятий Урала, а также Севера.

В зоне курской магнитной аномалии ведется производство металлизированных окатышей. Благодаря чему осваивается электрометаллургия без доменного передела на Оскольском комбинате. Производство такого специфического продукта как холоднокатаной ленты расположено на Орловском сталепрокатном заводе.

Металлургическое ядро в Сибири также как и на Дальнем Востоке, пока что находятся в процессе своего формирования. Металлургическая база Сибири на сегодняшний день незначительно уступает Центру по выплавки стали и чугуна, но полностью превосходит его в выплавке проката. В Сибири расположены два крупных предприятия с полным производственным циклом – это Западно-Сибирский завод в Новокузнецке и крупный Кузнецкий металлургический комбинат. Кроме этого сибирская земля богата передельными заводами, расположенными в Новосибирске, Красноярске, Гурьевске, Петровск-Забайкальске и Комсомольск-на-Амуре. Еще в Сибири размещен завод по выплавке ферросплавов в Новокузнецке.

Сырьевой базой Сибири являются железные руды Горной Шории Хакасии и Ангаро-Илимского бассейна (Коршуновский ГОК), а основным поставщиком топлива служит Кузбасс. Формирование металлургического производства в Северном районе началось в 1960 году при закладке Череповецкого металлургического комбината. Металлургический комбинат, также как и остальные комбинаты, предпочитает работать на топливном сырье. Основное сырье для комбината поступает с Кольского полуострова (железная руда), Карелии и коксующийся уголь с Печерского бассейна.

Стоит отметить, что в отдаленности от металлургических баз, если посмотреть на карте нашей страны, можно найти еще одни крупнейшие передельные металлургические заводы. Так в Южном Федеральном округе расположены передельные заводы в таких городах как: Красный Сулин, Таганрог, Волгоград. Относительно недавно начал действовать новый передельный завод на Комсомольске-на-Амуре, на Дальнем Востоке.

Цветная металлургия.

Цветная металлургия включает в себя следующие работы: добычу, обогащение, металлургический передел руд цветных, благородных и редких металлов, в том числе производство сплавов, прокат цветных металлов и переработку вторичного сырья, а также добычу алмазов. Стоит отметить, что деятельность цветной металлургии направлена на создание конструкционных материалов более высокого качества, путем применения в своей основной деятельности новейших технологий научно-технического прогресса.

Сложность структуры цветной металлургии, прежде всего, обусловлена большим разнообразием используемого сырья и широким применением цветных материалов в своей промышленности.

По своим физическим характеристикам и назначению в использовании цветные материалы подразделяются на следующие группы:

1.

Основные металлы: тяжелые (свинец, медь, цинк, никель, олово) и легкие (калий, натрий, алюминий и пр.) и малые (кадмий, мышьяк, сурьма и т.д.) металлы;
2.
Легирующие металлы: ниобий, ванадий, вольфрам, молибден, тантал;
3.
Благородные металлы: серебро, золото, платина с платиноидами;
4.
Редкие и рассеянные: цирконий, галлий, индий, таллий, германий, селен и другие.

Состав цветной металлургии России весьма разнообразен. Пожалуй ни у одной страны мира нет столько производств. Так выделяются основные отрасли: медная, свинцово-цинковая, никель-кобальтовая, алюминиевая, титано-магниевая, вольфрамо-молибденовая, твердых сплавов, редких металлов и другие отрасли, обособляющиеся в зависимости от вида выпускаемой продукции, а также золотообрабатывающая.

Цветная металлургия характеризуется стадиями технологического процесса:

— добыча и обогащение исходного сырья; — металлургический передел; — обработка цветных материалов.

Характерна для цветной металлургии организация замкнутых технологических схем с многократной переработкой промежуточных продуктов и утилизацией различных отходов. Со временем, подчиняясь законов научно-технического прогресса тенденция к переработки и утилизации отходов будет только расти, для того, чтобы создать безотходное производство. В настоящее время уже происходит огромный прорыв по расширению пределов технологического комбинирования. Так на производстве цветных металлов стало возможно получение сопутствующей продукции: серной кислоты, минеральных удобрения, цемента и прочего.

Из-за большой материалоемкости производственного процесса, цветная металлургия базируется на сырьевой базе, из-за чего производство «привязано» к местам добычи производственного сырья.

Главная особенность руды цветных материалов заключается в низком содержании полезных компонентов, одна по своему составу руды являются многокомпонентными. Таким образом, в цветной металлургии действует принцип комплексности в использовании получаемого сырья.

Анализируя технологический процесс в цветной металлургии можно заметить, что производственное комбинирование стало не возможностью, а необходимостью производства в целях максимального извлечения полезных компонентов.

Эффективность комбинирования в цветной металлургии основывается не только на принципе безотходности производства, как в черной металлургии, но, а также и на том, что множество элементов получаемых в процессе обработки не имеют собственных месторождений, а могут добываться лишь путем тщательной обработки металла. Кроме того, следует подчеркнуть и то, что сырьевая база цветной металлургии расположена на слабо освоенных территориях, из-за чего требуются дополнительные затраты на разработку месторождений.

Огромные промышленные комплексы формируются в отдельных районах страны – на Севере, Урале, Сибири в связи с тем, что цветная металлургия имеет смежные отрасли с рядом отраслей тяжелой индустрии. Обусловлено это комплексным использованием сырья и утилизацией производственных отходов.

Так в процессе производства цинка и меди используется сернистый газ, использование которого возможно при комбинировании цветной металлургии с основной химией. Также происходит комбинирование производственных процессов цветной металлургии не только с химической промышленностью, но и со строительной, например, при переработке нефелинов, когда помимо выделения в виде готовой продукции алюминия, соды, поташа, происходит и выделение цементы.

Немаловажную роль играет топливно-энергетический фактор, который в зависимости от требований, предъявляемых к топливу и энергетике, подразделяется на топливоемкие и электроемкие производства.

В отличие от черной металлургии, цветная отличается преимущественно большим количеством вариантов по размещению производства, в зависимости от стадии технологического процесса или схемы получения цветных и редких материалов. Таким образом, сырьевой и топливно-энергетический факторы не влияют на размещение производственных комплексов отраслей цветной металлургии.

Так, медная промышленность тяготеет к близлежащему расположению к сырьевым ресурсам из-за низкого содержания концентратов в ресурсах. Для того чтобы исключить простой производства и, следовательно, увеличение себестоимости производимой продукции, медную промышленность располагают на Урале. Основными месторождениями типов руд, используемые при производстве меди являются Красноуральское, Ревдинское, Блявинское, Сибайское, Гайское и другие месторождения. Резервом служат медистые песчаники, основной запас которых сосредоточен в Восточной Сибири –Удоканское месторождение.

Встречаются также медно-молибденовые руды. Так самым крупным месторождением медно-молибденовой руды в нашей стране является Таймырский АО: Октябрьское, Талахнинское и Норильск. Вместе эти месторождения дают 2/3 всей медно-молибденовой руды, добываемой в России. Одному только Октябрьскому месторождению принадлежит 57% руды. Следующим по добычи руды идет Уральский меднорудный район (Приволжский и Уральский федеральные округа. Богатейшим месторождением песчаника является Удокан, расположенный в Читинской области.

В качестве вспомогательного сырья в цветной металлургии используют медно-никелевые и полиметаллические руды. Основным местом сосредоточения полиметаллической руды в России является Западная Сибирь — Салаирская группа в Алтайском крае, Восточная Сибирь — Нерчинская группа в Забайкальском регионе, Горевское месторождение в Красноярском крае, на Дальнем Востоке —Тетюхинская группа в Приморском крае. Руды из николя добываются на территориях Мурманской, Оренбургской и Челябинской областей и Красноярского края.

На Урале отдельно выделяют предприятия по производству черной меди и ее переработки. К производству черной меди относятся Красноуральский, Кировоградский, Среднеуральский,Карабашский и Медногорский медеплавильные, а к ее переработки — Кыштымский и Верхнепышминский медеэлектролитные заводы.

Свинцово-цинковая промышленность отличается более сложным структурно-территориальным признаком в отличие от медной промышленности. Она тяготеет к местам расположения полиметаллических руд – Кузбасс, Дальневосточное Приморье, Северный Кавказ и Забайкалье.

Свинцовые и цинковые руды обладают высоким содержанием полезных компонентов, что обозначает, что они более транспортабельны в отличие от медных, что приводит к тому, что процесс обогащения и металлургического передела можно отрывать друг от друга. К примеру, на Урале при производстве цинка используется не только местные концентраты руд, но еще ввозимые из других территорий страны. Подобные случае применимы и при выплавке свинца.

Индивидуально чертой свинцово-цинковой промышленности является территориальная независимость обогащения и металлургического передела. Еще одной особенностью комплекса является то, что цинк и свинец не везде возможно получить одновременно в чистом виде.

Степень законченности технологического процесса выделяет отдельно следующие районы:

по производству свинцовых и цинковых концентратов без металлургического передела – Забайкалье; по производству металлического свинца и цинковых концентратов – Дальневосточное Приморье (Дальнегорск); по производству металлического цинка и свинцовых концентратов – Кузбасс (Белово); по совместному переделу свинца и цинка – Северный Кавказ (Владикавказ); по производству металлического цинка из привозных концентратов – Урал (Челябинск).

Никель-кобальтовая промышленность наиболее тесно связана с источниками сырья, что обусловлено низким содержанием промежуточных продуктов (штейн и файнштейн), получаемых в процессе переработки исходных руд.

В нашей стране эксплуатируется два типа руд: сульфидные и окисленные. Первые добываются на Кольском полуострове (Никель) и в низинах Енисея (Норильск), а окисленными рудами богаты земли Урала (Орск, Реж, Верхний Уфалей).

Оловодобывающая промышленность отличается тем, что металлургический передел не зависит от расположения источников сырья. Таким образом, передел ориентирован на районы потребления готовой продукции или же производства распределяются на путях следования концентратов (например, Новосибирск). Все это связано с тем, что продукты обогащения руды обладают высокой транспортабельностью и добыча сырья, как правило, рассредоточена по мелким месторождениям. Основа ресурсной базы олова нашей страны находится на территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. Известны такие крупные производства, как Шерловогорский, Хрустальненский, Солнечный, Эссе-Хайский и другие горнообогатительные комбинаты. Особый интерес представляет география легких металлов.

Алюминиевая промышленность.

Сама по себе алюминиевая промышленность уникальна тем, что в отличие от всей остальной цветной металлургии, в ней используются материалы более высокого качества. Сырьем являются бокситы и нефелины. Основными местами добычи бокситов являются Бокситогорск и Североуральск. Заметьте то, что монопрофильные города, специализирующиеся на добыче бокситов. Совсем недавно разработано новое месторождение бокситов – Северо-Онежское, находящееся в Северном районе.

Нефелины добывают на Кольском полуострове в Кировске, а также и в Восточной Сибири в Горячегорске. По своему составу они отличаются друг от друга тем, что бокситы являются простым сырьем, а нефелины комплексным.

Выделим основные стадии в алюминиевой промышленности:

— производство глинозема; — производство металлического алюминия.

Территориально стадии могут находиться в пределах одного района, однако существуют разные факторы размещения, согласно которым процессы существуют порознь. Глиноземовое производство тяготеет к источником сырья, будучи материалоемким, а производство металлического алюминия является энергоемким, что в свою очередь нуждается в источниках массой и дешевой электроэнергии.

Оптимальными для производства глинозема следует считать районы, где наряду с алюминиевым сырьем встречаются известняки и дешевое топливо. К ним относятся, в частности, Ачинско-Красноярский в Восточной Сибири и Североуральско-Краснотурьинский на Урале.

Все производственные центры алюминия (за исключением Урала) в большинстве своем удалены от сырья и находятся рядом с гидроэлектростанциями. Это обусловлено тем фактором, что при производстве алюминия требуется дешевое топливо.

Заключительная стадия технологического процесса в цветной металлургии – обработка металлов и их сплавов – приближена к районам потребления и находится обычно в крупных промышленных центрах. Районы потребления притягивают к себе и переработку вторичного сырья – важного дополнительного ресурса в увеличении производства цветных металлов, дающего возможность получать готовую продукцию с гораздо меньшими затратами.

Золотодобывающая промышленность является одной из старейших промышленностей в России. По данным мировой статистики на 2009 год, доля добычи золота Россией составляет 8,9% от мировой добычи золота. Лидирующий страной по добычи золота является КНР – 12,8%, затем следует Австралия – 9,4%, а замыкает тройку лидеров ЮАР – 8,9%. Мы стоим на 4 месте по добычи золота в мире. Лидером по добычи золота в России является Хабаровский край. Также золотом богаты земли Красноярского, края, Иркутской, Амурской, Свердловской и Магаданской областей, Республики Саха и Бурятия, и Чукотско-Автономная Республика.

Где добывают руду

Добыча железной руды — одна из ведущих сфер хозяйственного комплекса РФ. Но несмотря на это, доля России в мировой добыче руды составляет всего 5,6%. Мировые запасы составляют около 160 млрд. тонн. Объем чистого железа достигает 80 млрд. тонн.

Страны, богатые рудами

Распределение ископаемых по странам выглядит следующим образом:

• Россия — 18%;
• Бразилия — 18%;
• Австралия — 13%;
• Украина — 11%;
• Китай — 9%;
• Канада — 8%;
• США — 7%;
• остальные страны — 15%.

Существенные залежи железной руды отмечены в Швеции (города Фалуня и Гелливар). В Америке обнаружено большое количество руды в штате Пенсильвания. В Норвегии металл добывается в Персберге и Арендали.

Руды России

Курская магнитная аномалия — крупное месторождение железной руды в РФ и в мире, в которой объем неочищенного металла достигает 30000 млн. тонн.

Курская магнитная аномалия — фото с места добычи

Площадь рудников Кольского полуострова составляет 115000 кв.км. Здесь добывается железная, никелевая, медная руды, кобальт и апатиты.

Горы Урала также входят в число самых крупных месторождений руды в РФ. Основной район разработок — Качканар. Объем рудных ископаемых составляет 7000 млн. тонн.

В меньшем объеме металл добывается в Западно-Сибирском бассейне, в Хакасии, Керченском бассейне, в Забайкальске и Иркутской области.

Металлы разделяются на цветные и черные. Черные металлы, по сути – это железо, имеющее в себе различное количество углерода, а также отличающиеся кристаллической решетки. К черным металлам относят стали и чугуны, которые в свою очередь имеют достаточно большое количество основных классов. При производстве чугунов и сталей различных типов, используют именно черные металлы, добываемые из металлических руд. В экономике металлов черные металлы составляют более 90%, а это указывает на их широкое распространение. От процентного содержания углерода зависит, какие свойства приобретет материал — чугунов или сталей. Для повышения качества черного металла, используются легирующие добавки (другие металлы и сплавы, а также химические элементы), которые улучшают свойства сплавов и придают им нужный оттенок характеристик в зависимости от его применения. Распространенными легирующими добавками являются:

Понятие и отрасли металлургической промышленности

Базовой отраслью промышленности РФ, которая определяет жизнеспособность экономики, является металлургическая промышленность. Кроме этого это одна из ключевых направлений развития экономики страны, так как ее доля в ВВП составляет 5%.

Металлургическая промышленность – это отрасль тяжелой промышленности, которая включает в себя процессы изготовления металлов из руд или других материалов, а также металлических сплавов.

В структуру металлургической промышленности входят следующие процессы: непосредственное производство металлов; горячая и холодная обработка металлических изделий; сварка; нанесение металлических покрытий.

Сама процедура изготовления металлических изделий состоит из трех этапов: добыча и подготовка руды; переплавка; использование и утилизация.

В процессе производства металлов используется различное сырье. В зависимости от того, какое именно сырье применяется, выделяют черную и цветную металлургическую промышленность. К первой категории относятся металлы, в состав которых входят железо, марганец и хром. К другой группе – все остальные металлы.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Под черной металлургической промышленностью понимается извлечение из недр земли и последующая обработка руд черных металлов, а также сталелитейное и чугунолитейное производства, прокат заготовок и изготовление сплавов из железа.

Продукция, которая производится на металлургических комбинатах является: основной (или конечным продуктом); побочной (или той, что появляется при изготовлении основных изделий); попутной (или той продукцией, которая остается после производства основной и побочной продукции и может применяться как вторичное сырье).

Основной продукцией черной металлургической промышленности считается металлопрокат, чугун, метизы и др.

Если сравнивать черную с цветной металлургией, то при производстве цветных металлических изделий затрачивается много энергии. Это объясняется низким содержанием полезных веществ в цветных металлах и большими объемами отходов, которые требуют определенных способов утилизации.

Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут!

Основными видами цветных изделий являются сортовый и листовой прокат.

Классификация черных металлов

В большинстве случаев, классификация черных металлов построена на основании разделения элементов по их химическому составу и свойствам. Содержание легирующих элементов определяет железо и его сплав. В свою очередь, определенное процентное содержание углерода в сплаве указывает что это — чугун или сталь. Так чугуны содержат более 1,7% углерода, а стали от 0,2 до 1,7% углерода. Классификация черных металлов подразумевает разделение на следующие классы:

• железные металлы;
• тугоплавкие;
• урановые;
• щелочноземельные;
• редкоземельные.

Также классификация черных металлов подразумевает отделение сталей легированных и нелегированных, которые еще называют углеродистыми. К углеродистым сталям относятся стали, в которых углерод является основным компонентом, при этом примеси на свойства металла не оказывают особого значения. Легированные имеют в наличие один или несколько легируемых элементов, которые оказывают огромное влияние на свойства стали. /Легированные стали очень широко применяется для изготовления ответственных деталей, несущих большую нагрузку, испытывающих разный температурный режим, сильное фрикционное воздействие. Применение такой стали распространенно в машиностроении, тракторостроении, тяжелой промышленности и в других областях.

Виды черных металлов

Виды черных металлов из стали имеют большое применение. Однако все виды стали по себе разные и имеют свое предназначение, и область применения. Также различные виды черных металлов, в частности стали, пройдя термообработку, приобретают отличительные свойства. Многие сплавы хорошо поддаются прокатке, прессованию, успешно льются. Другие достаточно мягкие и их можно обработать вручную. Такие виды черных металлов как нержавеющая сталь, обладая нужными легирующими элементами, имеют очень высокую стойкость к коррозии, большую твердость и прочность. Данный вид стали успешно применяют в пищевой промышленности, медицине, для изготовления бытовых предметов, для производства турбин и др. Еще одним видом черного металла является чугун. Чугун – это сплав железа с углеродом и его содержание больше чем в стали. Так как чугун имеет хорошие литейные свойства, то его в основном используют для литых деталей. Чугун подразделяется на виды:

• Чугун литейный;
• Чугун передельный;
• Чугун антифрикционный;
• Ковкий чугун;
• Чугун низколегированный;
• Чугун высоколегированный;
• Чугун с шаровидным графитом;
• Чугун с вермикулярным графитом для отливок.

Литейный чугун используют для литья, этому хорошо способствует пластинчатый графит. Ковкий — обладает замечательной пластичностью, хорошо поддается ковке, откуда и взято название. Отдельные виды черного металла, к примеру, чугун шаровидным графитом, благодаря своей структуре шаровидного состояния, применяют в изготовлении деталей, имеющие очень высокое качество.

Руды черных и легированных металлов

Руды черных металлов входит в состав всех как изверженных, так и осадочных горных пород, но под названием черных руд понимают такие скопления железистых соединений, из которых в больших размерах и с выгодой в экономическом отношении может быть получаемо металлическое железо. Железные руды встречаются лишь на ограниченных пространствах и только в известных местностях. По химическому составу представляют собой окиси, гидраты окисей и углекислые соли закиси железа, встречаются в природе в виде разнообразных рудных минералов, из которых главнейшие: магнитный железняк или магнетит, железный блеск и плотная его разновидность красный железняк, бурый железняк, к которому относятся болотные и озерные руды, наконец, железняк в его разновидность сферосидерит. Обыкновенно каждое скопление названных рудных минералов представляет смесь их, иногда весьма тесную, с другими минералами, не содержащими железа, как, например, с глиной, известняком или даже с составными частями кристаллических изверженных пород. Иногда в одном и том же месторождении встречаются некоторые из этих минералов совместно, хотя в большинстве случаев преобладает какой-нибудь один, а другие связаны с ним генетически.

Начало применения железа относится к ІІІ тысячелетию до н.э., когда люди из метеоритов делали орудия труда и охоты, украшения. В I тысячелетии до н.э. люди начали выплавлять железо из руд, на смену бронзовому веку пришел век железа. С развитием металлургии бурые железняки начали плавить в домнах сначала на древесном угле, а с ХIХ в. на каменном угле и коксе. Из чугуна научились выплавлять сталь. А в ХХ в. и высококачественные легированные стали путем добавок марганца, хрома, титана, никеля, кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала.

К легирующим металлам относятся: марганец, хром, титан, ванадий, никель, кобальт, молибден, вольфрам в основном применяются как легирующие добавки для изготовления легированных сталей.

Марганец

Марганцевые руды использовались с конца XVIII в. для изготовления красок и медицинских препаратов. В связи с развитием черной металлургии марганцевые руды начали широко применяться со второй половины XIX в.

В настоящее время металлургия является главным потребителем марганца. Добавка марганца повышает вязкость стали, ее твердость и ковкость, способствует переходу в шлак многих вредных примесей. В небольших количествах марганец используется в электротехнической, химической и керамической промышленности.

Хром

Хромо содержащие руды были впервые выявлены на Урале в 1799 году. В начале XIX в. они использовались в качестве огнеупорного материала для футеровки металлургических печей, получения красок и дубителей кожи. В конце XIX в. хром начал широко использоваться в качестве легирующего металла. В настоящее время основным потребителем хромо содержащих руд является металлургическая промышленность 65%, остальные используются в огнеупорной и химической промышленности. Хром применяют для производства нержавеющих, жаропрочных, кислотоупорных, инструментальных и других сталей.

Титан

Титан был открыт в 1791 году, но применяться начал лишь с середины XX в. Свойства титана уникальны: температура плавления 17250.

Титан отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Титановые сплавы, отличающиеся высокой прочностью, ковкостью и свариваемостью, применяются в космической технике, авиационной, автомобильной, судостроительной, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Карбид титана применяется для изготовления сверхтвердых сплавов, двуокись титана для производства стойких титановых белил, пластмасс и в целлюлозно-бумажной промышленности.

Ванадий

Ванадий был открыт в 1801г., используется с начала XX в. для легирования чугуна и стали. Он повышает твердость, упругость, износоустойчивость и сопротивление разрыву. Титано ванадиевые сплавы применяются для изготовления реактивных самолетов и космической техники. Известны также сплавы V с Cu, Ta, Nb, Zr, Ni, Co, Al и Mg. В химической промышленности ванадий применяется в качестве катализатора при крекинге нефти, производстве красок, каучука.

Никель

Никель известен с глубокой древности, но промышленное производство началось в первой половине XIX в. Никель используется для покрытия металлических изделий для придания им высокой химической и термической стойкости. Добавка к сталям повышает их вязкость, упругость, антикоррозионные свойства. Применяются также сплавы Ni с Cu, Zn, Al, Cr, монетный сплав содержит 75% Cu + 25% Ni.

Кобальт

Кобальтовые краски использовались в глубокой древности. Металлический кобальт впервые получен в 1735г. Резкое возрастание потребления кобальта относится к началу XX в. В настоящее время свыше 40% Co используется для производства сплавов и супер сплавов, сверхтвердых сплавов Co с Ni, Fe, Cr, W, Mo.

Молибден

Молибден был открыт в 1778г., но широкое применение в промышленности он нашел только в XX в. Свыше 80% всего добываемого молибдена используется в металлургической промышленности в основном для легирования сталей и получения супер сплавов. Молибденовые стали приобретают высокую твердость, вязкость, тугоплавкость, кислотоупорность и ряд других ценных свойств. Металлический молибден используется в производстве электроламп, электровакуумных приборов. Кроме этого он употребляется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной и других отраслях промышленности.

Вольфрам

Вольфрам в виде соединения WO3 был открыт в 1781 г, а промышленное использование его для легирования сталей началось с конца XIX в. Вольфрам применяется в производстве специальных сталей, присадка вольфрама к стали повышает ее твердость, прочность, тугоплавкость, это быстрорежущие, инструментальные, броневые стали, используемые в изготовлении оружия и снарядов. Вольфрам в сочетании с Cr, Ni, Co используется для изготовления жаропрочных и сверхтвердых сплавов – победитов, карбидов, боридов.

Список использованной литературы

1. Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология 1982г.

2. КононовВ.М., Крысенко А.М., Швец В.М. Основы геологии гидрогеологии и инженерной геологии, М. 1978г.

3. Белевцев Я.Н. Железный пояс Земли 1987г.

4. Красулин В.С. Справочник техника-геолога 1986г.

5. Цытович Н.А. Механика грунтов 1983г.

6. Альбомов М.Н. Рудная геология 1973г.

7. Аристов В.В. Поиск и разведка месторождений полезных ископаемых 1989г.

3

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту: