فلزات آهنی: رسوبات، ذخیره سازی. متالورژی فلزات آهنی

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

فلزات موادی هستند که هرگز اهمیت خود را از دست نمی دهند. آنها به طور گسترده در زندگی روزمره و در صنعت استفاده می شوند. البته امروزه آنها مواد جایگزین زیادی را ارائه کرده اند که بر اساس آنها موادی به دست می آید که از نظر کیفیت نسبت به فلزات کم نیستند. با این حال، آنها را نمی توان به طور کامل جایگزین کرد. تصور نرده‌ها و دروازه‌ها، میله‌ها، روکش منهول‌ها، ابزارها و موارد دیگر از چیز دیگری سخت است.

اگرچه پلاستیک، شیشه، سیلیکون، پلی اتیلن و پلی پروپیلن به طور محکم وارد زندگی مدرن یک فرد شده است، جایگزینی قطعات اساسی سازه ها، قطعات متعدد خودروها و سایر وسایل نقلیه با هر جایگزینی برای فلزات دشوار است. او فقط وجود ندارد.

فلزات در جدول تناوبی

در جدول تناوبی عناصر شیمیایی، فلزات جایگاه پیشرو را به خود اختصاص می دهند. از 117 موقعیتی که امروزه شناخته شده است، بیش از 90 مورد متعلق به فلزات است. همه این عناصر دارای تعدادی ویژگی مشخص هستند که به آنها اجازه می دهد به گروه فلزات نسبت داده شوند:

1. قابلیت هدایت الکتریسیته.
2. دارای رسانایی گرمایی.
3. قابلیت شکل پذیر، می تواند به شکل ورق و سیم (نه همه) بغلتد.
4. درخشش نقره ای (به جز مس و طلا) داشته باشید.

علاوه بر ویژگی های عمومی، هر عنصر مشابه تعدادی ویژگی خاص دارد که آن را بسیار محبوب می کند.

نوع شناسی

همه فلزات به عنوان مواد ساده را نیز می توان به سه دسته تقسیم کرد:

1. سیاه.
2. رنگی.
3. گرانبها.

فلزات غیرآهنی شامل همه چیز به جز گرانبها و آهن است. یعنی مس، جیوه، پالادیوم، کروم، نیکل، روی، منیزیم، کلسیم، آلومینیوم، سرب، قلع و غیره است.

فلزات گرانبها شامل موارد زیر است:

• نقره;
• طلا;
• پلاتین.

فلزات آهنی - چه هستند؟

این کلاس شامل:

• آهن و همه آلیاژهای آن؛
• منگنز؛
• chrome;
• وانادیوم؛
• تیتانیوم؛
• اکتینیدها و اورانیوم (توریم، پلوتونیوم، نپتونیم و دیگران)؛
• تنگستن;
• فلزات قلیایی.

یعنی از کل تنوع این مواد، فلزات آهنی بخش کوچکتری را تشکیل می دهند. و عمدتاً رایج ترین آنها (به استثنای آهن) در پوسته زمین و روده ها نیستند.

اما علیرغم این واقعیت که فلزات آهنی با تعداد کمی از عناصر نشان داده می شوند، آنها در تولید و فرآوری بسیار رایج و حجیم هستند. انبوه محصولات، قطعات، لوازم جانبی از آهن و آلیاژهای آن ساخته شده است.

متالورژی فلزات آهنی بسیار گسترده و مورد تقاضا در سراسر جهان است. استخراج و فرآوری آهن یکی از کارهای فنی و اقتصادی پیشرفته بسیاری استکشورهای جهان از جمله روسیه.

رسوبات فلزات آهنی در سیاره

آهن از نظر استخراج در بین تمام فلزات در رتبه اول قرار دارد. محتوای جرم آن در طبیعت، از جمله در پوسته زمین، میلیاردها است. در عین حال، به گفته کارشناسان، امروزه انسان تنها صد میلیارد تن را کاوش کرده است.

اگر در مورد ذخایر جهانی فلزات آهنی، در درجه اول آهن صحبت کنیم، باید توجه داشت که آنها در تمام قاره ها، در تمام نقاط جهان به جز نقاط شمال دور وجود دارند. در عین حال، توزیع بر اساس کشور تقریباً به صورت زیر است (به ترتیب نزولی):

• روسیه (حدود چهل درصد کل ذخایر جهان)؛
• برزیل؛
• استرالیا;
• کانادا;
• ایالات متحده آمریکا;
• چین؛
• هند؛
• سوئد.

سپرده در روسیه

در روسیه، فلزات آهنی تقریباً در همه مناطق فدرال در مقیاس بزرگ وجود دارد.

1. منطقه فدرال مرکزی (ناهنجاری مغناطیسی کورسک) - بیش از 59%.
2. منطقه فدرال اورال - 14%.
3. منطقه سیبری - 13%.
4. خاور دور - 8%.
5. منطقه فدرال شمال غربی - 4%.
6. Privolzhsky - 0.5%.

در هر یک از مناطق فوق یک شرکت وجود دارد که در آن متالورژی آهنی انجام می شود. روسیه در این شاخص یک رهبر آشکار در جهان است و با قضاوت بر اساس ذخایر، این امر برای مدت بسیار طولانی ادامه خواهد داشت.

استخراج مواد

تولید فلزات آهنی شامل چندین مرحله پیچیده است. اولاً، فلزات آهنی به صورت بومی وجود ندارند، بلکه بخشی از سنگ معدن مربوطه (منگنز، آهن و غیره) هستند. بنابراین قبل از به دست آوردن فلز، استخراج سنگ از زمین - سنگ معدن ضروری است.

این فرآیند توسط صنعت معدن انجام می شود. در عین حال، سنگ معدن های حاوی آهن می توانند غنی و اشباع یا فقیر از فلز باشند. بنابراین پس از استخراج لایه سنگ معدن، قطعه آن برای آنالیز شیمیایی گرفته می شود. اگر محتوای کمی فلز بیش از 57-60٪ باشد، کار ادامه می یابد. اگر پایین‌تر باشد، آن‌ها توقف می‌کنند یا به قلمرو دیگری می‌روند تا به دنبال سنگ معدن غنی‌تر بگردند. در غیر این صورت، این فرآیند به سادگی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

مرحله بعدی که شامل تولید فلز آهنی است، فرآوری سنگ معدن استخراج شده در کارخانه ویژه است. به این فرآیند متالورژی می گویند. این می تواند چندین نوع باشد:

1. هیدرو متالورژی - فناوری استخراج و فرآوری سنگ معدن بر پایه استفاده از آب است. در همان زمان، در فرآیند شستشو، فلزات از ترکیب سنگ معدن به محلول عبور می کنند و از آنجا به صورت خالص با الکترولیز استخراج می شوند. از نظر انرژی و مادی، این روش گرانتر است، بنابراین فقط برای فلزات خاص استفاده می شود.
2. پیرومتالورژی اساس تکنیک استفاده از آتش است. فرآیندهای عملیات حرارتی سنگ معدن در کوره بلند با استفاده از زغال سنگ کک شده رایج ترین روش برای فرآوری سنگ معدن واستخراج فلزات مورد استفاده در متالورژی آهنی.
3. بیومتالورژی. بر اساس عملکرد موجودات زنده، تازه شروع به استفاده از آن شده است، توسط بیوتکنولوژیست ها در حال توسعه است. نکته اصلی توانایی برخی از میکروارگانیسم ها برای استخراج فلزات از ترکیب سنگ معدن در طول عمرشان است.

پردازش

در کارخانه فرآوری، سنگ معدن استخراج شده حاوی فلزات آهنی با دقت پردازش می شود. همه این فرآیندها در جدول زیر منعکس شده است.

فرایند فناوری	ماهیت فرآیند	نتیجه
1. استخراج سنگ معدن	جداسازی بخشی از سنگ معدن حاوی فلز از سنگ باطله. می تواند به یکی از سه روش اتفاق بیفتد: مغناطیسی (بر اساس فرومغناطیس آهن)؛ گرانش (پایه - تراکم های مختلف زباله و سنگ غنی)؛ فلوتاسیون (بر اساس استفاده از آب با عامل کف کننده).	یک بستر تمیز و غنی از فلزات آهنی دریافت کنید که برای پردازش بیشتر ارسال می شود.
2. تجمع	فرایند تف جوشی سنگ معدن. برای به دست آوردن یک ماده خالص و بدون ناخالصی گازها و غبار و غیره انجام می شود.	سه نوع سنگ معدن فرآوری شده دریافت کنید: سنگ معدنی پخته شده در دمای بالا بدون دسترسی به هوا؛ جدا شده (تطهیر با جدایی)؛ گلوله (توده حاوی شار آهن).
3. فرآیند دامنه	کک کردن سنگ معدن در کوره بلند دراز اکسیدهای زغال سنگ آن به عنوان سوخت و کاهش دهنده آهن استفاده شود.	آهن خالص را دریافت کنید که به صورت اختیاری از قبل با کربن آلیاژ شده و فولاد را تشکیل می دهد.

آهن و آلیاژهای آن از این طریق به دست می آید. در این حالت حداکثر هزینه های مواد صرف تهیه و استفاده از کک (زغال سنگ) می شود. این اوست که عامل کاهنده آهن، سوخت، منبع گرما، تامین کننده کربن است. بنابراین، در فرآیند توصیف شده، مقدار نسبتاً زیادی از آن استفاده می شود، در نتیجه هزینه های نقدی بالایی دارد.

شرایط نگهداری

فلزات آهنی عمدتاً شامل آهن و آلیاژهای آن است. باید درک کرد که این یک ماده بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. بنابراین، ذخیره سازی فلزات آهنی مستلزم رعایت قوانین خاصی است، به ویژه هنگامی که صحبت از سازه ها و محصولات نیست، بلکه به اصطلاح ضایعات فلزات آهنی (ضایعات، محصولات شکسته، ورق ها، میله ها، اتصالات و غیره) می شود:

1. اتاقی که مواد در آن قرار دارد باید کاملاً از رطوبت (باران، برف) بسته شود. هر چه رطوبت کمتر باشد، ماندگاری طولانی‌تری دارد.
2. مساحت انبار باید بزرگ باشد، شما نمی توانید ساختارهای ورق فلزات آهنی را نزدیک به یکدیگر ذخیره کنید، زیرا این امر باعث ایجاد خوردگی اولیه می شود.
3. همه مواد موجود باید بر اساس مارک و اندازه مرتب شوند.

در صورت رعایت این قوانین ساده، می توان تا زمانی که ممکن است فرآیندهای تخریب ساختار فلزات را مهار کرد.

آلیاژهای آهنی

Kمرسوم است که به آلیاژهای آهن که به چند نوع تقسیم می شوند، اشاره می کنند:

1. فولاد. فلز آهنی ذوب شده با کربن این نتیجه را می دهد.
2. چدن. آهن خام اولیه که در کوره بلند در طی فرآوری سنگ معدن به دست می آید، به عنوان ماده ای برای تولید لوازم خانگی و لوازم خانگی کاملاً نامناسب است. او خیلی شکننده است. برای به دست آوردن یک ماده بادوام عالی، باید تحت پردازش بیشتر به شکل اشباع با آهن و کربن قرار گیرد. عناصر دیگری نیز برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد اضافه شده است.
3. فروآلیاژها (سیلیکوکلسیم، فروکروم، فروسیلیس، سیلیکومنگنز). هدف اصلی این آلیاژها بهبود خصوصیات فنی ماده نهایی است.

فولاد

جایگاه اصلی در بین همه آلیاژهای فلزات آهنی به فولاد داده شده است. امروز یاد گرفتیم که چگونه می توان به نتایج بسیار قابل توجهی در تولید این ماده با خواص مهم از پیش تعیین شده دست یافت. این نوع آلیاژ برای صنعت فلزات آهنی مهم ترین آلیاژ است. چه فولادهایی متمایز می شوند؟

1. کربن کم - برای ساخت ابزارهای مختلف استفاده می شود.
2. ضد زنگ (از آنها برای ساخت لوله ها، قطعات نسوز، ابزارهای برش، تجهیزات جوشکاری و غیره استفاده می شود).
3. Ferrito Chrome.
4. کروم مارتنزیتی.
5. آلیاژ شده.
6. نیکل.
7. Chrome.
8. Chrome Vanadium.
9. تنگستن.
10. مولیبدن.
11. منگنز.

از اسامی پیداست کهاین اجزا هستند که به نسبت معینی به مخلوط آهن و کربن اضافه می شوند. این بر تغییر قابل توجهی در خواص مواد حاصل تأثیر می گذارد.

فلزات ثانویه

متاسفانه، آنقدر که ما دوست داریم، همه چیز نمی تواند برای همیشه دوام بیاورد. با گذشت زمان، همه چیز غیر قابل استفاده می شود - می شکند، می زند، پیر می شود و از مد می رود. این در مورد سازه های فلزی آهنی نیز صادق است. فولاد، چدن و سایر محصولات، قطعات یدکی به سادگی دیگر مورد نیاز نیستند.

سپس به شرکت های ویژه ای که در زمینه فرآوری مواد خام غیرقابل استفاده هستند، تحویل داده می شوند. حالا اینها فلزات ثانویه سیاه هستند. این نام محصولات فلزی ساخته شده از فلزات آهنی است که در زندگی روزمره نامرتب و غیر ضروری هستند.

شرکت هایی که ضایعات جمع آوری می کنند باید قوانین خاصی را برای ذخیره سازی، حذف و فروش آن رعایت کنند. قانون کشور ما در مورد این موضوع توسط GOST ایجاد شده است. فلزات آهنی، و همچنین غیرآهنی، تحت کنترل دقیق قانون هستند.

فلزات بازیافتی را می توان بازیافت کرد و دوباره به تولید بازگرداند. برای چنین اهدافی برای فروش است که کارآفرینان واسطه ضایعات فلز سیاه را خریداری می کنند.

امروزه با فلزات آهنی با احترام رفتار می شود، آنها جایگاه پیشرو در بازار محصولات خود دارند.

استفاده مکانیکی

اقلام فولادی و چدنی، قطعات، دستگاه های مختلف به طور گسترده در مهندسی مکانیک استفاده می شود. آنها نه تنها در تقاضا هستندخودرو، بلکه در تولیدات شیمیایی، حمل و نقل هوایی و همچنین در کشتی سازی. همه اینها به دلیل استحکام ویژه این مواد، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خوردگی آنها است. فلزات آهنی در حال تبدیل شدن به مواد پایه برای تولید بسیاری از انواع محصولات هستند. در میان رایج ترین آنها عبارتند از:

• روکش های جانبی دنده؛
• بلبرینگ;
• سوپاپ؛
• fittings;
• بوشینگ;
• لوله;
• سیلندرهای اتومبیل و سایر وسایل نقلیه؛
• چرخ دنده؛
• حلقه زنجیر در تراکتور؛
• درام ترمز;
• کالسکه;
• جعبه و غیره.

این لیست بی پایان است، زیرا واقعاً محصولات فلزات آهنی و آلیاژهای آنها بسیار زیاد است.

کاربرد در سایر صنایع

چندین زمینه اصلی وجود دارد که در آن فلزات آهنی استفاده می شود:

1. صنایع شیمیایی.
2. مهندسی.
3. تولید مبلمان خاص.
4. آزادسازی ظروف.
5. تولید قطعات سازه ای.

این مطمئناً یک لیست کامل نیست، بلکه فقط رایج ترین مناطقی است که اکثریت قریب به اتفاق محصولات فولادی را تشکیل می دهند.