Кара металлдар: кендер, кампалар. Кара металлдардын металлургиясы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Металдар эч качан актуалдуулугун жоготпогон материалдар. Алар күнүмдүк турмушта жана өндүрүштө кеңири колдонулат. Албетте, бугунку кунде алар ар кандай альтернативалуу заттарды ойлоп табышты, алардын негизинде сапаты жагынан металлдардан кем калбаган материалдар алынат. Бирок, аларды толугу менен алмаштыруу мүмкүн эмес. Тосмолорду жана дарбазаларды, темирлерди, люктардын капкагын, шаймандарды жана башка көптөгөн нерселерди башка нерседен элестетүү кыйын.

Пластик, айнек, силикон, полиэтилен жана полипропилен адамдын заманбап жашоосуна бекем киргени менен, конструкциялардын негизги бөлүктөрүн, автоунаалардын жана башка транспорт каражаттарынын көптөгөн бөлүктөрүн металлга кандайдыр бир альтернатива менен алмаштыруу кыйын. Ал жөн эле жок.

Мезгилдик системадагы металлдар

Химиялык элементтердин мезгилдик системасында металлдар алдыңкы орунду ээлейт. Бүгүнкү күндө белгилүү болгон 117 позициянын 90дон ашыгы металлдарга таандык. Бул элементтердин баары металлдардын тобуна кирүүгө мүмкүндүк берген бир катар мүнөздөмөлөргө ээ:

1. Электр тогун өткөрүүгө жөндөмдүү.
2. Жылуулук өткөргүчтүгү бар.
3. Ийилгич, ийкемдүү, барактарга жана зымдарга түрлөөгө болот (баары эмес).
4. Күмүш жалтылдаган (жез менен алтындан башка).

Жалпы касиеттерден тышкары, ар бир окшош элементте бир нече өзгөчөлүктөр бар, бул аны абдан популярдуу кылат.

Типология

Жөнөкөй заттар катары бардык металлдарды да үч класска бөлүүгө болот:

1. Кара.
2. Түстүү.
3. Баалуу.

Түстүү металлдарга асыл жана темирден башкасынын баары кирет. Башкача айтканда, бул жез, сымап, палладий, хром, никель, цинк, магний, кальций, алюминий, коргошун, калай жана башкалар.

Баалуу металлдарга төмөнкүлөр кирет:

• күмүш;
• алтын;
• платина.

Кара металлдар - бул эмне?

Бул класска төмөнкүлөр кирет:

• темир жана анын бардык эритмелери;
• марганец;
• chrome;
• ванадий;
• титан;
• актиниддер жана уран (торий, плутоний, нептуний жана башкалар);
• волфрам;
• щелочтуу металлдар.

Башкача айтканда, бул заттардын ар түрдүүлүгүнүн ичинен кара металлдар азыраак бөлүгүн түзөт. Ал эми көбүнчө эң көп кездешпейт (темирден башкасы) жер кыртышында жана ичегисинде.

Бирок кара металлдар ушунчалык аз сандагы элементтер менен берилгендигине карабастан, алар өндүрүштө жана кайра иштетүүдө абдан кеңири таралган жана көлөмдүү. Продукциялардын, тетиктердин, аксессуарлардын массасы темирден жана анын эритмелеринен жасалган.

Кара металлдардын металлургиясы бүткүл дүйнө жүзү боюнча кыйла кеңири жана суроо-талапка ээ. Темирди казып алуу жана кайра иштетүү – көптөгөн алдыңкы техникалык-экономикалык милдеттердин биридүйнө өлкөлөрү, анын ичинде Россия.

Планетадагы кара металлдардын кендери

Темир казып алуу жагынан бардык металлдардын ичинен биринчи орунда турат. Анын жаратылыштагы массасы, анын ичинде жер кыртышында миллиарддаган. Ошол эле учурда, адистердин айтымында, бүгүнкү күндө адам жүз миллиард тоннаны гана чалгындаган.

Эгерде кара металлдардын, биринчи кезекте темирдин дуйнелук кендери женунде айта турган болсок, алар Ыраакы Тундуктун точкаларынан башка бардык континенттерде, дуйненун бардык булуц-бурчтарында экендигин белгилей кетуу керек. Ошол эле учурда, өлкөлөр боюнча бөлүштүрүү болжол менен төмөнкүдөй (төмөндөө тартибинде):

• Россия (дүйнөлүк запастардын болжол менен кырк пайызы);
• Бразилия;
• Австралия;
• Канада;
• АКШ;
• Кытай;
• Индия;
• Швеция.

Россиядагы депозиттер

Россияда кара металлдар дээрлик бардык ири федералдык округдарда камтылган.

1. Борбордук федералдык округ (Курск магниттик аномалиясы) - 59%дан жогору.
2. Урал федералдык округу - 14%.
3. Сибирь округу - 13%.
4. Ыраакы Чыгыш - 8%.
5. Түндүк-Батыш Федералдык округу - 4%.
6. Приволжский - 0,5%.

Жогоруда аталган райондордун ар биринде кара металлургия жургузулуп жаткан ишкана бар. Орусия бул көрсөткүч боюнча дүйнөдө айкын лидер жана резервдерге караганда, бул абдан узак убакытка созулат.

Материалды алуу

Кара металлды өндүрүү бир нече татаал этап процесстерин камтыйт. Биринчиден, кара металлдар жергиликтүү түрдө кездешпейт, бирок тиешелүү рудалардын (марганец, темир жана башкалар) курамына кирет. Ошондуктан металлды алуудан мурда жерден тоо текти - руданы алуу керек.

Бул процессти тоо-кен тармагы ишке ашырат. Ошол эле учурда темир камтыган рудалар металлга бай жана каныккан же кедей болушу мүмкүн. Ошондуктан кен катмары алынгандан кийин анын бөлүгү химиялык анализге алынат. Эгерде металлдын сандык курамы 57-60%дан ашса, анда иш уланат. Эгерде андан төмөн болсо, анда алар токтоп же башка аймакка көчүп, бай руданы издөөгө киришет. Болбосо, бул процесс жөн эле экономикалык жактан пайдалуу эмес.

Кара металл өндүрүүнү камтыган кийинки этап - казылып алынган руданы атайын заводдо кайра иштетүү. Бул процесс металлургия деп аталат. Анын бир нече түрү болушу мүмкүн:

1. Гидрометаллургия - руданы казып алуу жана кайра иштетүү технологиясы сууну колдонууга негизделген. Ошону менен бирге, эритүү процессинде руданын курамындагы металлдар эритмеге өтүп, ал жерден электролиз жолу менен таза түрүндө алынат. Энергетикалык жана материалдык жактан бул ыкма кымбатыраак, ошондуктан ал атайын металлдар үчүн гана колдонулат.
2. Пирометаллургия отту колдонуу техникасынын негизин түзөт. Кокстолгон көмүрдү колдонуу менен домна мештеринде руданы жылуулук менен иштетүү процесстери. Кенди иштетүүнүн эң кеңири таралган ыкмасы жанаметаллдарды казып алуу. Кара металлургияда колдонулат.
3. Биометаллургия. Тирүү организмдердин аракетинин негизинде ал практикага жаңыдан киргизиле баштады, биотехнологдор тарабынан иштелип чыгууда. Жыйынтык - кээ бир микроорганизмдердин жашоо мезгилинде кендердин курамынан металлдарды бөлүп алуу жөндөмдүүлүгү.

Иштелип жатат

Кайра иштетүүчү ишканада кара металлдар бар казылып алынган рудалар кылдаттык менен иштетилет. Бул процесстердин баары төмөнкү таблицада чагылдырылган.

Технологиялык процесс	Процесстин маңызы	Натыйжа
1. Руданы байытуу	Металл камтылган руданын бөлүгүн бош тектен бөлүү. Үч жолдун биринде болушу мүмкүн: магниттик (темирдин ферромагнетизмине негизделген); гравитация (негиз - калдыктардын жана бай тектердин ар кандай тыгыздыгы); флотация (көпүргүч менен сууну колдонууга негизделген).	Таза, кара металлга бай субстрат алыңыз, ал андан ары иштетүүгө жөнөтүлөт.
2. Агломерация	Кенди агломерациялоо процесси. Ал газдардын жана чаңдардын аралашмасы жок, таза затты алуу үчүн жүргүзүлөт.	Кайра иштетилген руданын үч түрүн алыңыз: агломердик руда (жогорку температурада абага жетпей бышырылган); бөлүнгөн (бөлүү жолу менен тазаланган); пелет (темир агымын камтыган масса).
3. Домен процесси	Руданы домна мешинде кокстоокөмүрдүн оксиддеринен темирди отун жана редуктор катары колдонуу.	Таза темирди алыңыз, ыктыярдуу түрдө болотту түзүү үчүн көмүртек кошулган.

Темир жана анын эритмелери ушундайча алынат. Мында максималдуу материалдык чыгымдар коксту (көмүр) даярдоого жана пайдаланууга жумшалат. Ал темирди калыбына келтирүүчү, отун, жылуулук булагы, көмүртек менен камсыз кылуучу. Ошондуктан, сүрөттөлгөн процессте анын бир кыйла чоң көлөмү колдонулат, демек, жогорку акчалай чыгымдар.

Сактоо шарттары

Кара металлдарга биринчи кезекте темир жана анын эритмелери кирет. Бул абдан коррозияга туруктуу материал экенин түшүнүү керек. Демек, кара металлды сактоодо, өзгөчө, кеп конструкцияларга жана буюмдарга эмес, кара металлдардын сыныктары деп аталгандарга (калдыктар, сынган буюмдар, листектер, штангалар, арматуралар ж.б.у.с.) келгенде, белгилүү бир эрежелерди сактоону талап кылат:

1. Материал жайгашкан бөлмө нымдуулуктан (жамгыр, кар) толугу менен жабылышы керек. Ным канчалык аз болсо, сактоо мөөнөтү ошончолук көп болот.
2. Кампанын аянты чоң болушу керек, кара металлдардан жасалган барак конструкцияларды бири-бирине жакын сактай албайсыз, анткени бул эрте коррозияга алып келет.
3. Бардык жеткиликтүү материалдар бренди жана өлчөмү боюнча иреттелиши керек.

Эгер бул жөнөкөй эрежелер сакталса, металлдардын түзүлүшүнүн бузулуу процесстерин мүмкүн болушунча узак убакытка ооздуктоого мүмкүн болот.

Темир эритмелери

Кбир нече түргө бөлүнөт, мисалы, темир эритмелерине кайрылуу салт болуп саналат:

1. Болат. Көмүртек менен кошулган кара металл ушундай натыйжа берет.
2. Чойун. Руданы кайра иштетүүдө домна мештеринде алынган алгачкы чоюн приборлорду жана тиричилик буюмдарын өндүрүү үчүн материал катары таптакыр жараксыз. Ал өтө назик. Ал мыкты бышык материалды алуу үчүн темир жана көмүртек менен каныккан түрүндө андан ары кайра иштетүүгө дуушар болушу керек. Коррозияга туруктуулукту жана иштөөнү жакшыртуу үчүн башка элементтер да кошулган.
3. Ферроэритмелер (силикокальций, феррохром, ферросилиций, кремниймарганец). Бул эритмелердин негизги максаты акыркы материалдын техникалык мүнөздөмөлөрүн жакшыртуу болуп саналат.

Болат

Бардык кара металлдын эритмелеринин арасында негизги орунду болот ээлейт. Бүгүн биз алдын ала белгиленген маанилүү касиеттери менен бул материалды өндүрүүдө абдан маанилүү натыйжаларга жетүү үчүн кантип үйрөндүк. Мындай эритме кара металлдар берген енер жай учун эн маанилуу болуп саналат. Кандай болоттор айырмаланат?

1. Төмөн көмүртек - ар кандай шаймандарды жасоо үчүн колдонулат.
2. Дат баспас (алар түтүктөрдү, отко чыдамдуу тетиктерди, кесүүчү шаймандарды, ширетүүчү жабдууларды жана башкаларды жасоо үчүн колдонулат).
3. Ferrito Chrome.
4. Мартенситтик хром.
5. Эритилген.
6. Никель.
7. Chrome.
8. Chrome ванадий.
9. Вольфрам.
10. Молибден.
11. Марганец.

Аттарынан эле көрүнүп тураттемир менен көмүрдүн аралашмасына белгилүү бир катышта кошулган ушул компоненттер. Бул алынган материалдардын касиеттеринин олуттуу өзгөрүшүнө таасирин тийгизет.

Экинчи металлдар

Тилекке каршы, биз каалагандай, нерселер түбөлүккө созула албайт. Убакыттын өтүшү менен баары жараксыз болуп калат - ал сынып, согулуп, карып, модадан чыгып кетет. Бул кара металл конструкцияларында да. Болот, чоюн жана башка буюмдар, запастык бөлүктөр жөн эле керектелбей калат.

Андан кийин алар жараксыз болуп калган сырьёну кайра иштетуучу атайын ишканаларга берилет. Азыр бул кара экинчи металлдар. Күнүмдүк турмушта керексиз жана керексиз кара металлдардан жасалган металл буюмдар ушундай аталышта.

Сыныктарды чогулткан ишканалар аны сактоонун, ташып чыгаруунун жана сатуунун белгилүү эрежелерин сакташы керек. Бул маселе боюнча биздин өлкөнүн мыйзамдары ГОСТ тарабынан белгиленген. Кара металлдар, ошондой эле түстүү металлдар мыйзамдын катуу көзөмөлүндө.

Кайра иштетилген металлдарды кайра иштетүүгө жана кайра өндүрүшкө коюуга болот. Бул ортомчу ишкерлер кара металл сыныктарын сатып алуу үчүн сатылат.

Бүгүнкү күндө кара металлдарга тиешелүү урмат-сый менен мамиле кылынат, алар өз продукциялары боюнча рынокто алдыңкы орунду ээлейт.

Механикалык колдонуу

Болат жана чоюндан жасалган буюмдар, тетиктер, ар кандай приборлор машина курууда кеңири колдонулат. Алар үчүн гана эмес, суроо-талап баравтомобиль, ошондой эле химиялык, авиациялык өндүрүштө, ошондой эле кеме курууда. Мунун баары бул материалдардын өзгөчө бекемдигине, ысыкка жана коррозияга туруктуулугуна байланыштуу. Кара металлдар продукциянын кеп сандаган турлерун чыгаруунун негизги материалы болуп калууда. Алардын эң кеңири таралгандары:

• тиштүү каптал капкактары;
• подшипниктер;
• клапандар;
• арматуралар;
• втулкалар;
• түтүктөр;
• автоунаалардын жана башка унаалардын цилиндрлери;
• тиштүү дөңгөлөктөр;
• тракторлордогу чынжыр шилтемелер;
• тормоз барабандары;
• вагондор;
• капка жана башкалар.

Бул тизме чексиз, анткени кара металлдан жасалган буюмдар жана алардын эритмелери абдан көп.

Башка тармактарда колдонуу

Кара металлдар колдонулган бир нече негизги чөйрөлөр бар:

1. Химиялык өнөр жайы.
2. Инженердик.
3. Атайын багыттагы эмеректерди чыгаруу.
4. Идиштерди чыгаруу.
5. Структуралык тетиктерди чыгаруу.

Бул, албетте, толук тизме эмес, бирок болоттон жасалган буюмдардын басымдуу бөлүгүн түзгөн эң кеңири таралган аймактар гана.