מתכות ברזליות: פיקדונות, אחסון. מטלורגיה של מתכות ברזליות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מתכות הן חומרים שלעולם לא מאבדים מהרלוונטיות שלהם. הם נמצאים בשימוש נרחב בחיי היומיום ובתעשייה. כמובן שהיום יצאו עם המון חומרים אלטרנטיביים שונים, שעל בסיסם מתקבלים חומרים שאינם נחותים באיכותם ממתכות. עם זאת, לא ניתן להחליף אותם לחלוטין. קשה לדמיין גדרות ושערים, סורגים, מכסי ביוב, כלי עבודה ועוד הרבה ממשהו אחר.

למרות שפלסטיק, זכוכית, סיליקון, פוליאתילן ופוליפרופילן נכנסו בחוזקה לחייו המודרניים של אדם, קשה להחליף את החלקים הבסיסיים של מבנים, חלקים רבים של מכוניות וכלי רכב אחרים בכל חלופה למתכות. היא פשוט לא קיימת.

מתכות בטבלה המחזורית

בטבלה המחזורית של יסודות כימיים, מתכות תופסות עמדה מובילה. מתוך 117 העמדות המוכרות כיום, יותר מ-90 שייכות למתכות.לכל היסודות הללו יש מספר מאפיינים אופייניים המאפשרים לייחסם לקבוצת המתכות:

1. מסוגל להוליך חשמל.
2. יש מוליכות תרמית.
3. גמיש, רקיע, ניתן לגלגול ליריעות וחוט (לא כולם).
4. יש ברק כסף (חוץ מנחושת וזהב).

בנוסף למאפיינים כלליים, לכל אלמנט דומה יש מספר מאפיינים ספציפיים, מה שהופך אותו לכל כך פופולרי.

טיפולוגיה

ניתן לחלק את כל המתכות כחומרים פשוטים לשלוש מחלקות:

1. שחור.
2. Colored.
3. Precious.

מתכות לא ברזליות כוללות הכל מלבד יקרות וברזל. כלומר, זה נחושת, כספית, פלדיום, כרום, ניקל, אבץ, מגנזיום, סידן, אלומיניום, עופרת, בדיל וכן הלאה.

מתכות יקרות כוללות את הדברים הבאים:

• silver;
• gold;
• platinum.

מתכות ברזליות - מה הן?

השיעור הזה כולל:

• ברזל וכל סגסוגותיו;
• manganese;
• chrome;
• vanadium;
• titanium;
• אקטינידים ואורניום (תוריום, פלוטוניום, נפטון ואחרים);
• טונגסטן;
• מתכות אלקליות.

כלומר, מכל מגוון החומרים הללו, מתכות ברזליות מהוות חלק קטן יותר. ובעיקר לא הנפוצים ביותר (למעט ברזל) נמצאים בקרום כדור הארץ ובמעיים.

אבל למרות העובדה שמתכות ברזליות מיוצגות על ידי מספר כה קטן של יסודות, הן נפוצות מאוד ונפחיות בייצור ובעיבוד. מסת המוצרים, החלקים, האביזרים עשויים מברזל וסגסוגותיו.

מתכות של מתכות ברזליות היא די נרחבת ומבוקשת בכל העולם. שאיבת ועיבוד ברזל היא אחת המשימות הטכניות והכלכליות המתקדמות של רביםמדינות העולם, כולל רוסיה.

משקעים של מתכות ברזליות על כדור הארץ

ברזל מבחינת כרייה נמצא במקום הראשון מבין כל המתכות. תכולת המסה שלו בטבע, כולל בקרום כדור הארץ, היא במיליארדים. יחד עם זאת, לפי מומחים, כיום האדם חקר רק מאה מיליארד טון.

אם מדברים על מרבצי מתכות ברזליות, בעיקר ברזל, בעולם, יש לציין שהם נמצאים בכל היבשות, בכל חלקי העולם, למעט נקודות הצפון הרחוק. יחד עם זאת, ההתפלגות לפי מדינה היא בערך הבאה (בסדר יורד):

• רוסיה (כארבעים אחוז מכל הרזרבות העולמיות);
• ברזיל;
• אוסטרליה;
• קנדה;
• USA;
• China;
• הודו;
• Sweden.

הפקדות ברוסיה

ברוסיה, מתכות ברזל נמצאות כמעט בכל המחוזות הפדרליים בקנה מידה גדול.

1. המחוז הפדרלי המרכזי (אנומליה מגנטית של קורסק) - מעל 59%.
2. המחוז הפדרלי של אוראל - 14%.
3. מחוז סיבירי - 13%.
4. המזרח הרחוק - 8%.
5. המחוז הפדרלי הצפון-מערבי - 4%.
6. Privolzhsky - 0.5%.

בכל אחד מהמחוזות הנ ל קיים מפעל שבו מתבצעת מתכות ברזליות. רוסיה היא מובילה ברורה בעולם במדד זה, ואם לשפוט לפי העתודות, זה יימשך עוד הרבה זמן.

חילוץ חומר

ייצור מתכת ברזל כרוך בכמה תהליכים שלבים מורכבים. ראשית, מתכות ברזל אינן מופיעות בצורה מקומית, אלא הן חלק מהעפרות המקבילות (מנגן, ברזל וכו'). לכן, לפני השגת מתכת, יש צורך לחלץ סלע מהאדמה - עפרה.

תהליך זה מבוצע על ידי תעשיית הכרייה. יחד עם זאת, עפרות המכילות ברזל יכולות להיות עשירות ורוויות או עניות במתכת. לכן, לאחר מיצוי שכבת העפרה, החלק שלה נלקח לניתוח כימי. אם התוכן הכמותי של המתכת הוא מעל 57-60%, העבודה נמשכת. אם הוא נמוך יותר, אז הם עוצרים או עוברים לטריטוריה אחרת כדי לחפש עפרות עשירות יותר. אחרת, התהליך הזה פשוט לא כדאי מבחינה כלכלית.

השלב הבא, הכולל ייצור של מתכת ברזלית, הוא עיבוד העפרה המופקת במפעל מיוחד. תהליך זה נקרא מטלורגיה. זה יכול להיות מכמה סוגים:

1. Hydrometallurgy - הטכנולוגיה להפקה ועיבוד עפרות מבוססת על שימוש במים. במקביל, בתהליך השטיפה עוברות מתכות מהרכב העפר לתמיסה, ומשם הן מופקות בצורה טהורה באמצעות אלקטרוליזה. מבחינה אנרגטית וחומרית, שיטה זו יקרה יותר, ולכן היא משמשת רק למתכות מיוחדות.
2. פירומטלורגיה היא הבסיס לטכניקת השימוש באש. תהליכי טיפול בחום בעפרות בתנורי פיצוץ באמצעות פחם קוקי. הדרך הנפוצה ביותר לעיבוד עפרות ומיצוי מתכות. משמש במטלורגיית ברזל.
3. ביומטלורגיה. בהתבסס על פעולתם של אורגניזמים חיים, זה רק מתחיל להיות מיושם בפועל, זה מפותח על ידי ביוטכנולוגים. השורה התחתונה היא היכולת של מיקרואורגניזמים מסוימים להפיק מתכות מהרכב העפרות במהלך חייהם.

עיבוד

במפעל העיבוד מעובדים בקפידה עפרות מכרו המכילות מתכות ברזליות. כל התהליכים הללו משתקפים בטבלה למטה.

תהליך טכנולוגי	מהות התהליך	Result
1. הטבת עפרות	הפרדת חלק מהעפרה המכילה מתכת מסלע פסולת. יכול לקרות באחת משלוש דרכים: מגנטי (מבוסס על פרומגנטיות של ברזל); כבידה (בסיס - צפיפויות שונות של פסולת וסלע עשיר); ציפה (מבוסס על שימוש במים עם חומר מקציף).	קבל מצע נקי, עשיר במתכות ברזל, הנשלח לעיבוד נוסף.
2. צבירה	תהליך סינטר עפרות. הוא מתבצע על מנת להשיג חומר טהור, ללא זיהומים של גזים ואבק, וכן הלאה.	קבל שלושה סוגים של עפרות מעובדות: עפרת סינטר (אפויה בטמפרטורות גבוהות ללא גישה לאוויר); מופרד (טוהר על ידי הפרדה); גלולה (מסה המכילה שטפי ברזל).
3. תהליך דומיין	בישול עפרה בכבשן פיצוץ בשעהלהשתמש כדלק ומפחית ברזל מתחמוצות הפחם שלו.	קבל ברזל טהור, אופציונלי שכבר סגסוגת בפחמן ליצירת פלדה.

כך מתקבלים ברזל וסגסוגותיו. במקרה זה, עלויות החומר המקסימליות מושקעות על הכנה ושימוש בקוקה (פחם). זה הוא גורם הפחתת ברזל, דלק, מקור חום, ספק פחמן. לכן, בתהליך המתואר נעשה שימוש בכמות די גדולה ממנו, ומכאן העלויות הגבוהות במזומן.

תנאי אחסון

מתכות ברזל כוללות בעיקר ברזל וסגסוגות שלו. יש להבין כי מדובר בחומר עמיד בפני קורוזיה. לכן, אחסון מתכת ברזל מחייב ציות לכללים מסוימים, במיוחד כאשר מדובר לא במבנים ומוצרים, אלא במה שנקרא גרוטאות של מתכות ברזליות (פסולת, מוצרים שבורים, יריעות, מוטות, אביזרים וכדומה):

1. החדר בו נמצא החומר חייב להיות סגור לחלוטין מפני רטיבות (גשם, שלג). ככל שפחות לחות, חיי המדף ארוכים יותר.
2. שטח המחסן צריך להיות גדול, לא ניתן לאחסן מבני יריעות של מתכות ברזליות קרוב זה לזה, מכיוון שהדבר יעורר קורוזיה מוקדמת.
3. יש למיין את כל החומר הזמין לפי מותג וגודל.

אם יישמרו כללים פשוטים אלה, ניתן יהיה לרסן את תהליכי ההרס של מבנה המתכות למשך זמן רב ככל האפשר.

סגסוגות ברזל

Kנהוג להתייחס לסגסוגות ברזל ככאלה, המתחלקות למספר סוגים:

1. פלדה. מתכת ברזלית שהתמזגה עם פחמן נותנת תוצאה זו.
2. ברזל יצוק. הברזל החזיר הראשוני, המתקבל בתנורי פיצוץ במהלך עיבוד עפרות, אינו מתאים לחלוטין כחומר לייצור מכשירי חשמל וכלי בית. הוא שביר מדי. זה חייב להיות נתון לעיבוד נוסף בצורה של רוויה עם ברזל ופחמן על מנת לקבל חומר עמיד מעולה. אלמנטים אחרים מתווספים גם כדי לשפר עמידות בפני קורוזיה וביצועים.
3. סגסוגות ברזל (סיליקוקלציום, פרוכרום, פרוסיליקון, סיליקומנגן). המטרה העיקרית של סגסוגות אלו היא לשפר את המאפיינים הטכניים של החומר הסופי.

Steel

המקום העיקרי בין כל סגסוגות המתכת הברזל ניתן לפלדה. היום למדנו איך להשיג תוצאות משמעותיות מאוד בייצור של חומר זה עם תכונות חשובות שנקבעו מראש. סוג זה של סגסוגת היא החשובה ביותר עבור התעשייה שנתנו מתכות ברזליות. אילו פלדות נבדלות?

1. פחמן נמוך - משמש לייצור כלים שונים.
2. נירוסטה (הם משמשים לייצור צינורות, חלקים עקשן, כלי חיתוך, ציוד מרותך וכן הלאה).
3. Ferrito Chrome.
4. כרום מרטנסיטי.
5. Alloyed.
6. ניקל.
7. Chrome.
8. Chrome Vanadium.
9. טונגסטן.
10. מוליבדן.
11. מנגן.

ברור מהשמות שאלו הרכיבים שמתווספים לתערובת של ברזל ופחמן ביחס מסוים. זה משפיע על שינוי משמעותי בתכונות החומרים המתקבלים.

מתכות משניות

למרבה הצער, ככל שהיינו רוצים, דברים לא יכולים להימשך לנצח. עם הזמן הכל הופך לבלתי שמיש - נשבר, דופק, מזדקן ויוצא מהאופנה. זה המקרה גם עם מבני מתכת ברזל. פלדה, ברזל יצוק ומוצרים אחרים, חלקי חילוף פשוט מפסיקים להיות נחוצים.

ואז הם נמסרים למפעלים מיוחדים העוסקים בעיבוד חומרי גלם שהפכו לבלתי שמישים. כעת אלו מתכות משניות שחורות. זה השם של מוצרי מתכת העשויים ממתכות ברזל שאינן תקינות ומיותרות בחיי היום יום.

הארגונים האלה שאוספים גרוטאות חייבים לציית לכללים מסוימים לגבי האחסון, ההסרה והמכירה שלה. החקיקה של המדינה שלנו בנושא זה נקבעה על ידי GOST. מתכות ברזליות, כמו גם ברזליות, נמצאות בפיקוח קפדני של החוק.

ניתן למחזר מתכות ממוחזרות ולהחזיר אותן לייצור. זה למכירה למטרות כאלה שיזמים מתווכים קונים גרוטאות מתכת שחורות

היום, מתכות ברזל מטופלות בכבוד הראוי, הן תופסות עמדה מובילה בשוק עבור המוצרים שלהן.

שימוש מכני

פריטי פלדה וברזל יצוק, חלקים, מכשירים שונים נמצאים בשימוש נרחב בהנדסת מכונות. הם מבוקשים לא רק עבוררכב, אבל גם בייצור כימי, תעופתי, כמו גם בבניית ספינות. כל זה נובע מהחוזק המיוחד של חומרים אלו, עמידותם בחום ועמידותם בפני קורוזיה. מתכות ברזליות הופכות לחומר הבסיס לייצור סוגים רבים של מוצרים. בין הנפוצים ביותר הם:

• כיסויי צד לציוד;
• מיסבים;
• שסתומים;
• אביזרי;
• bushings;
• pipes;
• צילינדרים של מכוניות וכלי רכב אחרים;
• גלגלי הילוכים;
• חוליות שרשרת בטרקטורים;
• תופי בלמים;
• carriages;
• מארזים וכן הלאה.

הרשימה הזו היא אינסופית, כי יש באמת הרבה מוצרי מתכת ברזל וסגסוגות שלהם.

יישום בענפים אחרים

ישנם מספר אזורים עיקריים שבהם נעשה שימוש במתכות ברזליות:

1. תעשייה כימית.
2. הנדסה.
3. ייצור של ריהוט ייעודי.
4. שחרור מנות.
5. ייצור חלקי מבנה.

זו בהחלט לא רשימה מלאה, אלא רק התחומים הנפוצים ביותר המהווים את הרוב המכריע של מוצרי הפלדה.