Лекция по технологии на тему «Черные металлы. Цветные металлы и их сплавы»

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды. Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов. Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

• твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
• прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
• упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
• пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
• износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
• вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
• усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
• жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

Чугун и сталь

Как правило, в производстве черные металлы проходят несколько стандартных фаз: добыча руды и её обработка в доменной печи. После этого получается чугун, из которого впоследствии получают любые виды стали и железных сплавов. Последние чаще используются в тяжелой промышленности. В отличие от них, цветные металлы —это более мягкое вещество, обладающее несколько другими свойствами, они используются в другой сфере.

В состав чугуна входит 93% железа и около 3-5% углерода, плюс остаточные элементы в незначительном количестве. Этот материал редко используется для производства, поскольку обладает хрупкостью. Его можно встретить при изготовлении некоторых видов труб, вентилей или же клапанов. Но большинство производимого объема чугуна (более 90%) перерабатывается в сталь.

Основные виды стали, которые изготавливаются из железа, это: углеродистая и низкоуглеродистая (закалённая) сталь, нержавеющая, феррито-хромовая, хромовая, мартенситно-хромовая, хром-ванадиевая, легированная, никелевая, вольфрамовая, молибденовая и марганцевая сталь.

Черные металлы

Три главные особенности черных металлов: большая плотность, высокая температура плавления и темная окраска. Так как с черными металлами в чистом виде тяжело работать, в них добавляют легирующие компоненты — примеси для изменения физических и химических свойств основного материала.

Чтобы придать черным металлам форму, их сначала нагревают до высоких температур, а потом прессуют

Черные металлы делятся на 5 подгрупп:

Железные металлы

К ним относятся кобальт, никель и марганец. Они применяются как добавки к железу — чаще всего, из сплавов получают прочную сталь, которая используется в изготовлении различных деталей для крупной техники, ножей и других изделий.

Из стали изготавливаются прочные и красивые ножи причем не только кухонные

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства. Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении. Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Щелочноземельные металлы

В эту подгруппу входят бериллий, магний, кальций, радий и другие металлы. Все они окрашены природой в серый цвет и при комнатной температуре всегда остаются в твердом состоянии. В чистом виде они практически нигде не применяются, за исключением атомных реакторов.

Щелочноземельный элемент бериллий используют для изготовления рентгеновских трубок, через которые лучи выходят наружу

Это интересно: Роботы из жидкого металла могут появиться уже в ближайшем будущем

Основные виды

В сравнении с черным, у цветного металла гораздо больше разновидностей. Добавление различных веществ в состав привело к тому, что материал стали классифицировать по семи группам. У цветного металла есть тугоплавкие, легкие и тяжелые, рассеянные, редкоземельные, радиоактивные, благородные, рассеянные материалы. Мы не будем перечислять все эти типы, а остановимся лишь на самых востребованных металлах и их свойствах:

• Медь. Входит в перечень элементов, которые составляют до 98% земной коры. Не имеет магнитных свойств, обладает высокой электропроводимостью. Используется для создания проводки, труб, технических элементов.

• Свинец. По распространенности этот сплав занимает четвертое место в производственных процессах. Подходит для электропроводных элементов, но применяется не так часто, поскольку считается токсичным.

• Латунь. Она превосходит медь по прочности. Используется для производства труб, листового металла, фольги, проволоки.

• Цинк. Относится к тяжелым цветным металлам. Применяется для создания сплавов и в качестве антикоррозийной защиты для черных металлов. В чистом виде используется только в фармацевтической и производственной отрасли.

• Алюминий. Чаще остальных берется для производства из-за легкого веса. Не видоизменяется от внешних факторов, поэтому распространен на потребительском рынке.

У черного металла не так много сплавов, в промышленных целях используется только 2 разновидности:

• Сталь. Это используемый во многих отраслях черный металл. В нем содержится около 99% железа, остальное занимает углерод. При добавлении других веществ повышают прочность металла, защищают от коррозии, делают устойчивым к перепадам температуры. Некоторые марки стали используются для вторичного производства.

• Чугун. В нем содержится больше углерода (около 5%). Он используется в промышленности и производстве, но много весит, поэтому применим не везде. После эксплуатации чугун переливают в сталь.

Цветные металлы

Цветные металлы стоят дороже черных, потому что более востребованы в мире. Они нужны при изготовлении автомобилей, строительстве домов и в области высоких технологий — именно они являются основными материалами при изготовлении смартфонов и другой электроники. В сфере строительства они нужны для изготовления всевозможных арматур, балок, уголков и так далее.

Железо и его сплавы относятся к черным металлам, а все остальное — это цветные металлы

Цветные металлы принято разделять на три группы:

Тяжелые металлы

Самыми яркими представителями этой категории цветных металлов считаются медь, латунь и бронза. Наибольшим спросом среди них пользуется медь, потому что она — отличный проводник электрического тока и широко применяется в электронике. Из латуни изготавливают различные проволоки, подшипники и другие металлические элементы. Из бронзы нередко делают памятники, потому что она не боится дождя, снега и механических повреждений.

Несколько лет назад ученые выяснили, что медь способна предотвратить распространение вирусов

Легкие металлы

Самые популярные легкие металлы, это алюминий, магний и титан. Их довольно легко расплавить, а также они легче черных металлов. Благодаря устойчивости к коррозии, высокой пластичности и небольшой массе, алюминий активно используется в строительстве самолетов и автомобилей. Магний широко применяется в изготовлении корпусов для различной техники, начиная с фотоаппаратов и заканчивая двигателями. Титан отличается высокой прочностью и небольшой массой, поэтому применяется при изготовлении космических ракет.

В воздухе алюминий мгновенно покрывается пленкой, которая защищает ее от возникновения ржавчины

Благородные металлы

К благородным металлам относятся золото, серебро и платина. Из-за сложности добычи и своей красоты, они считаются самыми дорогими разновидностями металлов. Их стоимость постоянно меняется и их можно купить в банках, тем самым вложив в них свои деньги. Также благородные металлы широко используются в ювелирном деле. Из них изготавливаются кольца, браслеты и прочие украшения.

Про алюминий можно почитать в материале про самые ценные металлы в мире

Почему необходимо сдавать черные и цветные металлы?

За прошлые столетия количество металлов, использовавшихся для изготовления различных изделий, сильно возросло. Если не следить за выбросом отходов, объемы старого лома послужат причиной нанесения вреда экологии. При этом некоторый цветмет имеет токсичные свойства, которые наносят вред организму человека. Хранение таких изделий может привести к хроническим заболеваниям сотрудников.

Также переработка металлов позволяет значительно сократить расходы предприятий и организаций за счет переплавки старого лома. Сдача металлолома обеспечивает экономическую выгоду для всех сторон, дополнительно помогая снизить риск возникновения экологической катастрофы. Наша обеспечит клиентов транспортом и погрузчиками для быстрого вывоза лома. Высокие цены и качественный сервис наших пунктов приема обеспечат выгодные условия для наших клиентов.

Виды лома и отходов цветных металлов и сплавов, маркировка, классификация и категории цветмета

Цветными называют группу различных металлов и их сплавов.

Рассмотрим подробно что такое лом цветных металлов.

Есть две группы металлов:

Черными именуют железо и его сплавы.

Остальные являются цветными или не железными.

Их список многообразен:

• алюминий;
• медь;
• никель;
• марганец;
• титан;
• цирконий и др.

Все они сегодня востребованы и на производстве, и в научной деятельности. Области их применения разнообразны.

Пункты приема металлолома с удовольствием покупают лом цветмета по выгодным ценам, а для того, чтобы не попасть впросак при его сдаче, нужно ориентироваться в видах и знать стандартную классификацию цветных металлов.

Классификация цветных металлов по ГОСТ

Действующий ГОСТ 1639-2009 четко указывает на то, что относится к лому цветмета.

Классификация скрапа подразделяется на четыре, характеризующих его, основных раздела:

• наименование;
• физические параметры;
• химический состав;
• качество.

В ГОСТе прописаны названия металлов и их сплавов.

В разделе отображено 13 видов, которые принимаются в организациях по приему вторсырья.

Ниже приведена таблица, в которой вы можете видеть перечень цветных металлов одним списком и количество отдельных видов лома:

Чистый металл при сдаче в пункты вторсырья встретить можно нечасто, так как большинство лома составляют сплавы.

При приеме принадлежность к тому или иному виду оценивается по элементу, которого во вторсырье больше в процентном отношении.

Определить данное соотношение можно с помощью специального оборудования.

Делят лом цветмета на типы по следующим критериям:

• происхождение;
• химический состав;
• физическое состояние.

Происхождение скрапа может быть следующим:

• отходы промышленности;
• брак;
• некондиция;
• лом готовой продукции.

Химический состав скрапа из цветмета, который определяется в лаборатории, показывает к какому металлу или сплаву он принадлежит.

Самым ценным вторсырьем являются нелегированные металлы с незначительным содержанием примесей. Физические параметры так же важны при сдаче, как и химические.

По этим характеристикам лом делят на следующие классы:

• А – относятся непосредственно лом и кусковые отходы;
• Б – включает стружку, путаную проволоку и небольшие куски;
• В — порошкообразные отходы (в основном, встречаются лишь у редких металлов: вольфрама, кобальта, молибдена и титана);
• Г — прочее вторсырье.

Безопасность

Весь цветной лом должен в обязательном порядке проверяться на:

• наличие радиационных и вредных химических загрязнений;
• взрывоопасность.

При транспортировке металлолом требуется сопровождать документацией о радиационной и взрывобезопасности.

Концентрация вредных веществ должна не превышать значений, указанных в ГОСТ 12.1.005.

Минприроды России выделило пять классов химической, радиационной и взрывоопасности лома цветмета:

1. Опасные отходы с большим вредом для экосистемы. Сюда входят ртуть, полоний и плутоний.
2. Высокоопасные отходы, на выведение последствий которых природе требуется тридцать лет. Это сплавы свинца, кобальта и молибдена.
3. Умеренная опасность, при которой для восстановления экологии необходимо десять лет. Это лом с примесью меди, никеля, железа, цинка, алюминия и серебра.
4. Малоопасные отходы, выведение последствий занимает три года. Сюда относят лом бронзы.
5. Низкая опасность, такой лом не наносит ущерба экологической среде. Это наиболее распространенный класс среди цветного скрапа.

Из-за предполагаемого вреда человеку и природе, все операции с цветным ломом требуют наличия лицензии у пунктов, принимающих вторичные цветные металлы. Проверку на все виды опасности осуществляют по следующей схеме:

Качество

В ГОСТе указаны параметры качества, которые определяют сорт лома.

Здесь большое значение имеют следующие характеристики:

• размер скрапа;
• происхождение лома;
• однородность;
• количество засора;
• химический состав;
• физическое состояние;
• габариты и объем.

Качество определяется на представительной пробе.

По ГОСТу весь транспортируемый лом должен маркироваться с указанием:

• наименования;
• обозначения ГОСТа;
• обозначения вида вторсырья;
• марки сплава.

Маркировка цветных металлов и сплавов должна прочно крепиться на грузе во время перевозки и хранения.

Чтобы определить марку металла, нужно заглянуть в марочник, специальный документ со всеми маркировками интересующего вас металла или сплава.

Виды

Многочисленность цветных металлов и различные характеристики потребовали их классификации по отдельным видам.

Сегодня в ходу промышленная систематизация, отражающая исторически установившиеся составляющие металлургической индустрии и одноименной науки.

Само наименование не отражает полностью суть цветмета.

Только золото и медь являются окрашенными, а остальные имеют обычные серо-черные оттенки.

Наукой принято выделять следующие виды цветных металлов и сплавов:

• легкие;
• тяжелые;
• благородные;
• тугоплавкие;
• рассеянные;
• редкоземельные;
• радиоактивные.

Отрасль цветной металлургии сегодня в России находится на подъеме и включает в себя:

• металлодобычу;
• обогащение руды;
• металлоплавку.

К основным цветным металлам можно отнести:

Алюминий – отличный электропроводник. Он пластичен, что является и его достоинством, и недостатком.

Для придания прочности к нему добавляют:

• марганец;
• медь;
• магний и т. д.

Такие сплавы применяют для производства:

• самолетов;
• морских и речных кораблей;
• космических шаттлов;
• в строительстве;
• в пищевой промышленности.

Алюминий и его сплавы – самый дешевый вид лома цветмета.

Найти его можно в различных предметах быта, включая:

• сайдинг;
• водостоки;
• кровлю.

Медь – часто встречающийся цветной металл.

Также обладает хорошими характеристиками:

• пластичен;
• хороший электропроводник;
• хороший теплопроводник.

Она в больших количествах востребована в сплавах, используется в различных хозяйственных отраслях.

Известен ее сплав с цинком и оловом – латунь.

Ее можно встретить в:

• машинах;
• часах;
• дорогих украшениях.

Найти медь для металлолома можно в:

• силовых кабелях;
• водопроводных трубах;
• бытовых изделиях.

Медь высоко ценится в пунктах сдачи вторсырья.

Популярные виды в пунктах приема

Самые популярные цветные металлы в пунктах приема:

Если хотите узнать, что сдавать выгоднее, то читайте данную статью.

Заключение

Исторически сложилось так, что цветные металлы подразделяют на виды:

• легкие;
• тяжелые;
• благородные;
• редкоземельные и т. д.

Такая классификация принята в технике, на сегодня она отвечает почти всем требованиям промышленной индустрии.

Это облегчает:

• задачу производства новых сплавов;
• сдачу вторичного сырья из цветмета в пунктах приема.

Каждая операция по приемке и сдаче цветмета должна подтверждаться актом, в котором указан:

• состав;
• качество;
• объем;
• стоимость за килограмм и за весь лом.

При сдаче лома убедитесь в добросовестности пункта приема. Многие небольшие пункты специально занижают сортность лома или обвешивают с помощью некорректно работающих весов.

Как подготовить цветной металлолом к сдаче, смотрите в данном видео:

ГОСТ: лом и отходы цветных металлов, классификация

Природные ресурсы истощаются, поэтому лом и отходы цветных металлов становятся источником сырья для переработки, изготовления новых предметов. Необходимо систематизировать процесс сбора цветмета для дальнейшей его переделки.

Вторичное сырье из цветных металлов: выгодно, экономично

В результате хозяйственной деятельности человека появляется металлический мусор. Он подлежит утилизации либо переработке. Железо не относится к цветным металлам. Все остальные делятся на 4 группы.

Легкие

Имеют удельный вес менее 5 (к примеру, у лития – 0,53).

Наиболее востребованы следующие:

• титан;
• магний;
• алюминий;
• кальций;
• рубидий.

Они выступают как раскислители расплавленных металлов. Алюминий обладает коррозионной стойкостью, хорошей пластичностью. Поэтому широко используется во всех отраслях машиностроения, в производстве посуды, других предметов.

Из вторичных литейных алюминиевых сплавов получают различные изделия.

Тяжелые

Обладают высокой электро- и теплопроводностью, отличными эксплуатационными характеристиками.

К ним относятся:

• свинец;
• никель;
• медь;
• кобальт;
• цинк и др.

Исключая гальванические покрытия, используются в чистом виде. Представляют собой полуфабрикаты: листы, трубы, проволоку.

Вторичная переплавка цветного лома выгоднее трудоемкого процесса добычи и переработки руд.

Не наносит вред экосистеме планеты в отличие от добычи металла.

Благородные

Высокая коррозийная стойкость в большинстве кислот, атмосферных условиях — отличительная черта таких элементов.

В них основным компонентом может быть:

• золото;
• палладий;
• родий;
• платина;
• серебро и др.

Электронная промышленность поставляет отходы, покрытые платиной, серебром. Их вторичная переработка оправдывает затраты, которые вкладывают в утилизацию. В скрапе содержатся полезные компоненты. Они превосходят природные источники по своей ценности. Действующий стандарт указывает, что относится к лому цветных металлов.

Редкие

По составу многокомпонентные. Сырье лучше использовать комплексно. На этой основе эффективно комбинирование, так как большинство элементов не образуют месторождений. Считаются тугоплавкими металлами.

Некоторые из них:

• ванадий;
• германий;
• молибден;
• вольфрам;
• селен и др.

Из молибдена и вольфрама изготавливают нагревательные элементы, детали электро-, радиоламп. Тантал отличается химической стойкостью, большой твердостью. Подходит для изготовления хирургических и зубоврачебных инструментов.

Классификации цветмета

Классифицируют отходы цветмета по физическим признакам; качественная характеристика определяет сорт, ориентироваться следует по государственным стандартам (ГОСТ); по химическому составу выделяют группу, марку.

Важно определить принадлежность к сорту.

Поэтому необходимо выявить:

• содержание металла;
• параметры;
• засоренность;
• состояние разделки.

Исходя из этих моментов можно выделить четыре сорта цветного лома.

Первый отличается определенными размерами, весом, высоким содержанием преобладающего металла, лом не засорен другими составляющими. Скрапу не нужна специальная подготовка для передела.

Второй сорт отличается большей засоренностью по сравнению с первым.

Третий нельзя направлять в переплавку, сырье нужно первично обработать.

Четвертый сорт – низкокачественный. Не соблюдены требования предыдущих групп, высокая засоренность, отходы смешанные, нуждаются в разделке.

Если на свалку вывезти аккумуляторы, трубы, проволоку, то эти предметы будут не только ржаветь, но и выделять опасные вещества.

В общих технических условиях даны требования по утилизации лома цветных металлов, соблюдение режима безопасности при работе с ними. Переделка скрапа по правилам сохранит его полезные характеристики.

Вторсырье экономит средства на металл для металлообрабатывающих производств. Используя скрап, можно сберечь полезные ископаемые, не страдает экология.

Значение терминов

Скрапом называют лом цветмета, который идет в переплавку, входит в состав плавильных шихт.

Шихта — смесь материалов, которую загружают в плавильную печь, чтобы получить металл с определенным химическим составом.

Засоренность определяется наличием примесей (изоляции, краски, упаковки, грязи, прочего) в сырье.

Гальванические покрытия (электроосажденные металлические) наносят на поверхность металлических изделий, трубы, проволоку. Повышают коррозионную стойкость, увеличивают износоустойчивость.

Хорошо отлаженный процесс переработки цветных металлов позволит сэкономить первичные ресурсы и улучшит экологию.