Производство черных и цветных металлов

2. Производство  черных  и  цветных  металлов

(Краткое описание производства чугуна (доменный процесс), производство стали (мартеновский и кислородно-конверторный процессы, плавка в электропечах дуговых и индукционных), современные методы получения высококачественных сталей, алюминия и меди).

Металлургическое производство – совокупность большого количества производственных процессов связанных с добычей руд, их переработкой (обогащением), получением концентратов, получение промежуточных продуктов и непосредственное получение качественных металлов и сплавов. Металлургическое производство основных промышленных металлов и сплавов относится к массовому производству, десятки и сотни миллионов тонн в год. Это трудоемкое, энергоемкое в большинстве своем вредное по экологическим нормам. Поэтому в настоящее время необходимо рациональное использование полученных металлов и сплавов, защита их от коррозии и разрушения, утилизация и повторное переработка. Существуют следующие металлургические процессы для получения металлов:

Пирометаллургический – тепло необходимое для выплавки металла обеспечивается сжиганием топлива. Этот процесс характерен для доменных печей, мартеновского способа переделки чугуна в сталь, выплавки меди из медных руд.

Электрометаллургический — выплавка металлов и сплавов в электриче­ских дуговых и индукционных печах.

Гидрометаллургический – выщелачивание металлов из руд различными растворителями и последующее выделение их из раствора. Способ широко применяется для получения меди, а также урана.

Химико-металлургический – объединяет химические и пирометаллургические процессы.

Основная продукция черной металлургии: передельные чугуны, используемые для передела в сталь, и литейные — для производства чугунных отливок; железорудные металлизированные окатыши для выплавки стали; ферросплавы (сплавы железа с марганцем, кремнием, титаном и др.) для раскисления и легирования сталей; стальные слитки для производства сортового проката, листа и труб; стальные слитки для изготовления крупных кованых валов, роторов турбин и др., называемых кузнечными слитками.

Продукция цветной металлургии: слитки цветных металлов для производства сортового проката и листа; слитки цветных металлов для изготовления отли­вок на машиностроительных заводах; лигатуры — сплавы цветных металлов с легирующими элементами, необходимые для производства сложных легированных сплавов; слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения, электронной техники и других отраслей.

В металлургии исходными материалами являются руды, топливо, огнеупорные материалы и флюсы.

Рудой называют горные породы, содержащие металлы (или их соединения) в количествах, обеспечивающих их экономную переработку. Руда состоит из минералов, содержащих металл в виде оксидов, сульфидов, карбонатов и пустой породы. Пустой породой называются такие минералы, которые не вносят серьезных технологических осложнений в металлургиче­скую переработку и легко отделяются от рудных минералов в процессе обо­гащения или переходят в шлаки при плавке. В состав руды могут входить примеси — сера, фосфор, мышьяк и др.

Флюсы – неметаллические вещества, которые добавляют в печь для облегчения шлакования при плавках. Флюсы способствуют спеканию пустой породы, золы топлива и обеспечивают перевод их из металла в жидкий шлак.

Обычно шлак располагается в печи над металлом и может быть удален в процессе плавки. Он защищает металл от печных газов и воздуха.

Топливом в металлургических процессах служат кокс, мазут, природный, доменный и коксовый газы, а также используются и другие горючие вещества. Кокс получают сухой перегонкой коксующихся каменных углей без дос­тупа воздуха при температуре 1000 – 1100°С. Природный газ состоит в основном из метана СН₄. Доменный газ – побочный продукт при выплавке чугуна в доменной печи, содержащий значительное количество горючих составляющих (до 32 % СО, 4 % Н₂). Мазут – тяжелый остаток перегонки нефти, содержащий до 88 % С, 10 – 12 % Н₂ и небольшое количество кислорода и серы.

Огнеупорные материалы применяют для внутренней облицовки (футеровки) плавильных печей и другого оборудования, находящегося под действием высоких температур, расплавленных металлов и шлаков. По химическим свойствам они делятся на: кислые, основные и нейтральные.