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. Кстати до сих пор существует очень выгодный прием черного металла в СПб от компании ВестВторМет, официальный сайт west-vtor-met.ru . Рекомендую на нем подзаработать.
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:
- Способны проводить электрический ток.
- Обладают теплопроводностью.
- Ковкие, пластичные, поддаются прокатке в листы и проволоку (не все).
- Обладают серебристым блеском (кроме меди и золота).
Помимо общих свойств каждый подобный элемент обладает и рядом специфических, что и делает его таким востребованным.
Типология
Все металлы как простые вещества можно также разделить на три класса:
- Черные.
- Цветные.
- Драгоценные.
К цветным металлам относятся все, кроме драгоценных и железа. То есть это медь, ртуть, палладий, хром, никель, цинк, магний, кальций, алюминий, свинец, олово и так далее.
К драгоценным металлам относят следующие:
- серебро;
- золото;
- платину.
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.
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.
Месторождения в России
В России черные металлы содержатся практически во всех масштабных федеральных округах.
- Центральный федеральный округ (Курская магнитная аномалия) - свыше 59%.
- Уральский федеральный округ - 14%.
- Сибирский округ - 13%.
- Дальневосточный - 8%.
- Северо-Западный федеральный округ - 4%.
- 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.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Обработка
На перерабатывающем предприятии добытые руды, содержащие черные металлы, подвергаются тщательной обработке. Все эти процессы отражены в представленной ниже таблице.
| Технологический процесс |
Суть процесса |
Результат |
| 1. Обогащение руды |
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 чистый, богатый черным металлом субстрат, который отправляется на дальнейшую обработку. |
| 2. Агломерация |
Процесс спекания руды. Проводится с целью получения чистого вещества, без примесей газов и пыли и так далее. |
Получают три типа обработанной руды:
- аглоруда (испеченная высокими температурами без доступа воздуха);
- сепарированная (очищенная сепарацией);
- окатышная (масса, содержащая флюсы железа).
|
| 3. Доменный процесс |
Коксование руды в доменной печи при использовании в качестве топлива и восстановителя железа из его оксидов угля. |
Получают чистое железо, при необходимости уже сплавленное с углеродом, с образованием стали. |
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.
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):
- Помещение, в котором находится материал, должно быть полностью закрыто от доступа влаги (дождя, снега). Чем меньше влаги, тем дольше срок хранения.
- Территория склада должна быть большой, нельзя хранить листовые структуры черных металлов впритык друг к другу, поскольку это спровоцирует раннюю коррозию.
- 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:
- Сталь. Черный металл, сплавленный с углеродом, дает такой результат.
- 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.
- 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?
- Низкоуглеродистые - используются для производства различных инструментов.
- Нержавеющие (из них делают трубы, тугоплавкие детали, режущие инструменты, сварная аппаратура и так далее).
- Феррито-хромовые.
- Мартенситно-хромовые.
- Легированные.
- Никелевые.
- Хромовые.
- Хром-ванадиевые.
- Вольфрамовые.
- Молибденовые.
- 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.
Применение в других отраслях промышленности
Можно назвать несколько основных сфер, в которых находят применение черные металлы:
- Химическая промышленность.
- Машиностроение.
- Производство мебели специального назначения.
- Выпуск посуды.
- Производство конструкционных деталей.
Это, конечно, далеко не полный список, а лишь самые распространенные области, на долю которых приходится подавляющее большинство продуктов черной металлургии.
