На металургійному підприємстві

Металургія і металургія ^[1] - (від грец. μεταλλουργέω - Добуваю руду, обробляю метали) - область науки і техніки, галузь промисловості ^[2]. До металургії належать:

• виробництво металів з ​​природної сировини та інших металлсодержащих продуктів;
• отримання сплавів;
• обробка металів у гарячому і холодному стані;
• зварювання;
• нанесення покриттів з металів;
• область матеріалознавства, вивчає фізичний і хімічний поведінку металів, інтерметалідів і сплавів.

До металургії примикає розробка, виробництво та експлуатація машин, апаратів, агрегатів, які використовуються в металургійній промисловості.

1. Різновиди металургії

Металургія підрозділяється на чорну і кольорову. Чорна металургія включає видобуток і збагачення руд чорних металів, виробництво чавуну, сталі і феросплавів. До чорної металургії відносять також виробництво прокату чорних металів, сталевих, чавунних і інших виробів з чорних металів. До кольорової металургії відносять видобуток, збагачення руд кольорових металів, виробництво кольорових металів і їх сплавів. З металургією тісно пов'язані коксохімія, виробництво вогнетривких матеріалів.

До чорних металів відносять залізо. Всі інші - кольорові. По фізичних властивостях і призначенню кольорові метали умовно ділять на важкі (мідь, свинець, цинк, олово, нікель) і легкі (алюміній, титан, магній).

За основним технологічним процесом підрозділяється на Пірометалургія (плавка) і гідрометалургії (витяг металів в хімічних розчинах). Різновидом пирометаллургии є плазмова металургія.

Найпоширенішими металами є:

1. Алюміній
2. Залізо
3. Мідь
4. Цинк
5. Магній

2. Історія

На металургійному заводі. Картина Адольфа фон Менцеля, 1875 рік

Перші свідчення того, що людина займалася металургією, відносяться до 5-6 тисячоліть до н. е.. і були знайдені в Майданпеке, Плочник ^[3] та інших місцях у Сербії (у тому числі мідний сокира 5500 років до н. е.., що відноситься до культури Вінча) ^[4], Болгарії (5000 років до н. е..), Палмела (Португалія), Іспанії, Стоунхенджі (Великобританія). Однак, як це нерідко трапляється з настільки давніми явищами, вік не завжди може бути точно визначений.

У культурі ранніх часів присутні срібло, мідь, олово і метеоритне залізо, що дозволяли вести обмежену металообробку. Так, високо цінувалися "Небесні кинджали" - єгипетське зброя, створена з метеоритного заліза 3000 років до н. е.. Але, навчившись добувати мідь і олово з гірської породи і отримувати сплав, названий бронзою, люди в 3500 роки до н. е.. вступили в Бронзовий вік.

Отримання заліза з руди і виплавка металу було набагато складніше. Вважається, що технологія була винайдена хеттами приблизно в 1200 році до н. е.., що стало початком Залізного століття. Секрет видобутку і виготовлення заліза став ключовим фактором могутності филистимлян.

Сліди розвитку чорної металургії можна відстежити в багатьох минулих культурах і цивілізаціях. Сюди входять стародавні та середньовічні королівства та імперії Середнього Сходу і Близького Сходу, стародавній Єгипет і Анатолія (Туреччина), Карфаген, греки і римляни античної та середньовічної Європи, Китай, Індія, Японія і т. д. Слід зауважити, що багато методів, пристрої і технології металургії спочатку були придумані в Древньому Китаї, а потім і європейці освоїли це ремесло (винайшовши доменні печі, чавун, сталь, гідромолоти і т. п.).

Проте, останні дослідження свідчать про те, що технології римлян були набагато більш просунутими, ніж передбачалося раніше, особливо в галузі гірничої видобутку і кування.

3. Добувна металургія

Добувна металургія полягає у витяганні цінних металів з ​​руди і переплавки витягнутого сировини в чистий метал. Для того, щоб перетворити оксид або сульфід металу в чистий метал, руда повинна бути відокремлена фізичним, хімічним або електролітичним способом.

Металурги працюють з трьома основними складовими: сировиною, концентратом (цінний оксид або сульфід металу) і відходами. Після видобутку великі шматки руди подрібнюються до такого ступеня, коли кожна частка є або цінних концентратом або відходом.

Гірничі роботи не обов'язкові, якщо руда та навколишнє середовище дозволяють провести вилуговування. Таким шляхом можна розчинити мінерал і отримати збагачений мінералом розчин.

Найчастіше руда містить кілька цінних металів. У такому випадку відходи одного процесу можуть бути використані в якості сировини для іншого процесу.

4. Властивості металів

Метали в цілому володіють наступними фізичними властивостями:

• Твердість.
• Звукопровідність.
• Висока температура плавлення.
• Висока температура кипіння.
• При кімнатній температурі метали перебувають у твердому стані (за винятком ртуті, єдиного металу, що знаходиться в рідкому стані при кімнатній температурі).
• Відполірована поверхня металу блищить.
• Метали - гарні провідники тепла і електрики.
• Мають високу щільністю.

5. Застосування металів

• Мідь має пластичністю і високою електропровідністю. Саме тому вона знайшла своє широке застосування в електричних кабелях.
• Золото і срібло дуже тягучі, в'язки та інертні, тому використовуються в ювелірній справі. Золото також використовується для виготовлення неокисляющих електричних з'єднань.
• Залізо і сталь володіють твердістю і міцністю. Завдяки цим їх властивостями вони широко використовуються в будівництві.
• Алюміній кувань і добре проводить тепло. Він використовується для виготовлення каструль і фольги. Завдяки своїй низькій щільності - при виготовленні частин літаків.

6. Сплави

Найбільш часто використовуються сплави алюмінію, хрому, міді, заліза, магнію, нікелю, титану і цинку. Багато зусиль було приділено вивченню сплавів заліза і вуглецю. Звичайна вуглецева сталь використовується для створення дешевих, високоміцних виробів, коли вага і корозія не критичні.

Нержавіюча або оцинкована сталь використовується, коли важливо опір корозії. Алюмінієві і магнієві сплави використовуються, коли потрібні міцність і легкість.

Мідно-нікелеві сплави (такі, як монель-метал) використовуються в корозійно-агресивних середовищах і для виготовлення ненамагнічіваемих виробів. суперсплавів на основі нікелю (наприклад, інконель) використовуються при високих температурах (турбонагнітачі, теплообмінники і т. п.). При дуже високих температурах використовуються монокристалічні сплави.

Примітки

Література

1. Герасимов Я. І. Хімічна термодинаміка в кольоровій металургії. Т. 1-7. / Я. І. Герасимов, А. Н. Крестовников, А. С. Шахов та ін - М.: Металлургиздат, 1960-1973. - 2108 с.
2. Металознавці / Укладач С. С. Черняк - Іркутськ: Изд-во іргу, 2000. - 532 с.
3. Павленко Н.І. Історія металургії в Росії XVIII століття. Заводи і власники заводів. М.: Видавництво АН СРСР, 1962 .- 566 с.