You might also like
Первое железо, с которым столкнулся человек, было светского происхождения, точнее, встречался камень. В качестве инструментального материала его начали использовать около 4 000 лет до нашей эры. Технология плавки металла появлялась несколько раз и терялась в войнах и смутах, но, как считают историки, первыми плавку освоили хетты.
Стоит отметить, что в сплавах железа присутствуют некоторые примеси. Химически чистые металлы стали возможны только с появлением современных технологий. В данной статье подробно рассматриваются особенности производства металлов с использованием прямого восстановления, криц, губок, сырого железа, чугуна и горячего брикетного железа. Он влияет на производство хлора и чистых веществ.
Железная руда
Вначале стоит рассмотреть, как гладить утюгом. Железо — очень распространенный элемент. По содержанию в земле этот металл занимает четвертое место среди всех элементов и второе среди металлов. В литосфере железо обычно встречается в виде силикатов. Он более обилен в фундаментах и над скалами.
Почти все руды содержат немного железа. Однако они используют породы, в которых доля этого элемента имеет коммерческое значение. Однако даже в этом случае количество полезных ископаемых, которые можно добывать, огромно.
- Прежде всего, это оксид железа — красный (гематит), магнитный (магнетит) и кафе (лимонит). Это сложные оксиды железа с содержанием 70-74%. Бурый железняк часто встречается в размерной коре и образует SO -Calcaled "железные шапки" толщиной до нескольких сотен метров. Остальная часть в основном имеет осадочное происхождение.
- Очень распространенным сульфидом железа является пирит или сульфид сульфида, но он не считается железной рудой и используется в производстве серной кислоты.
- Сидерит — до 35% углеродистого железа, является умеренной рудой.
- Марказит — содержит до 46,6%.
- Миспицель — мужское и серосодержащее соединение, содержит до 34,3% железа.
- Леллингит — содержит только 27,2% элементов и считается бедной рудой.
Руды сортируются по содержанию железа следующим образом
- Богатый — более 57% металла, доля кремния менее 8-10%, содержание серы и фосфора менее 0,15%. Эти руды не подвергаются обогащению и направляются непосредственно на производство.
- Руды умеренно высокого качества содержат не менее 35% материала и нуждаются в улучшении.
- Бедные железные руды должны содержать не менее 26% и должны быть очищены перед отправкой на мельницу.
В видеоролике рассматривается общий цикл производства железа в виде чугуна, стали и прокатной продукции.
Разработка месторождений
Существует несколько методов добычи руды. Используются наиболее экономически выгодные
- Открытые методы добычи полезных ископаемых. Предназначен для неглубокого залегания минералов. Открытые шахты выкапываются на глубину и ширину до 500 метров, в зависимости от толщины месторождения. Железная руда добывается из карьера и перевозится в грузовиках, предназначенных для перевозки тяжелых грузов. Как правило, таким образом добываются богатые руды, поэтому нет необходимости их обогащать.
- Добыча в скважинах — после разработки породы на глубине 600-900 метров шахта вскрывается бурением. Эта добыча намного опаснее, так как связана с подземными взрывами. Уложенные слои сдуваются, и руда собирается наверху. Несмотря на опасность, этот метод считается более эффективным.
- Добыча воды — в этом случае скважина бурится на определенную глубину. Трубы опускаются в скважину, и вода выкачивается под очень высоким давлением. Струи воды разрушают породу, и на поверхности появляется железная руда. Забор воды из разведочных скважин является дорогостоящим и поэтому не получил широкого распространения.
Далее следует обсуждение технологии и процессов производства железа.
Технологии производства железа
Все металлы и сплавы можно разделить на цветные (например, никель, олово, цинк, медь) и черные. К последним относятся чугун и сталь. На долю железа приходится 95% всех металлургических процессов, а сталь используется повсеместно.
Несмотря на невероятное разнообразие производимых сталей, технологий их производства не так много. Кроме того, железо и сталь — это не совсем два разных продукта. Железо является необходимым подготовительным этапом в производстве стали.
Классификация продукции
И чугун, и сталь классифицируются как сплавы железа, легирующим элементом которых является углерод. Хотя его доля невелика, он придает металлу очень высокую твердость и некоторую степень хрупкости. Чугун более хрупок, чем сталь, из-за высокого содержания углерода. Он менее пластичен, но обладает более высокой теплоемкостью и большей устойчивостью к внутреннему давлению.
Чугун производится путем плавки в доменной печи. Различают три типа.
- Серый или литейный чугун — производится путем медленного охлаждения. Сплав содержит от 1,7 до 4,2% углерода. Серый чугун используется в производстве литых изделий, так как он хорошо обрабатывается на станках и полностью заполняет формы.
- Белое железо или переплавленное железо производится путем быстрого охлаждения. Содержание углерода составляет до 4,5%. Эти шарики могут иметь дополнительные примеси кремния, графита и марганца. Белый чугун характеризуется твердостью и хрупкостью и в основном используется в сталелитейном производстве.
- Ковкий чугун — содержит 2-2,2% углерода. Отливки изготавливаются из белого чугуна путем длительного нагрева и медленного, длительного охлаждения.
Сталь может содержать всего 2% углерода и производится тремя основными методами. В любом случае, однако, суть сталеплавильного производства заключается в отжиге нежелательных примесей, таких как кремний, марганец и сера. Кроме того, при производстве легированных сталей в процессе изготовления добавляются дополнительные компоненты.
Стали классифицируются на четыре группы в соответствии с их назначением
- Конструкционная сталь — используется в виде проката без термической обработки. Они используются в строительстве мостов, рам и вагонов.
- Инженерные стали относятся к углеродистым сталям и содержат до 0,75% углерода и до 1,1% марганца. Они используются в производстве широкого спектра деталей машин и
- Инструментальные стали также являются углеродистыми сталями, но имеют более низкое содержание марганца, менее 0,4%. Используется в производстве различных инструментов, особенно металлорежущих.
- Стали специального назначения — все сплавы с особыми свойствами: жаропрочные стали, нержавеющие стали, кислотостойкие стали и т.д. Классифицированы в этой группе.
Предварительный этап.
Прежде чем выплавлять чугун, необходимо подготовить даже богатую руду. Это означает, что пустая порода должна быть удалена.
- Метод спекания — руда дробится, измельчается и засыпается в ленту спекательной машины вместе с коксом. Лента проходит через горелку, где кокс воспламеняется под воздействием температуры. Таким образом, руда сжигается, а сера и другие примеси сгорают. Полученные агломераты переносят в бункерную емкость, где их охлаждают водой и пронизывают потоком воздуха.
- Метод магнитной сепарации — руда измельчается и подается в магнитный сепаратор. Благодаря способности железа намагничиваться, минералы остаются в сепараторе при промывке водой, а отходы вымываются. Полученный концентрат затем превращается в гранулы, а железо — в горячие брикеты. Последний может быть использован для производства стали, минуя стадию чугуна.
В этом видеоролике представлен подробный обзор производства чугуна.
Выплавка чугуна
Чугун выплавляется из руды в доменной печи.
- Груз подготовлен — заполнители, окатыши, кокс, известняк, доломит и т.д. Состав зависит от типа железа.
- Загрузка шихты в доменную печь осуществляется подъемным краном. Температура в печи составляет 1600 °C, горячий воздух подается снизу.
- При этой температуре железо начинает плавиться, а кокс горит. В этом процессе железо восстанавливается. При первом сжигании угля образуется монооксид углерода. Оксид углерода реагирует с оксидом железа с образованием чистого металла и диоксида углерода.
- К загрузке добавляются флюсы (известняк, доломит), преобразующие нежелательные примеси в формы, которые легче выгрузить. Например, оксид кремния не растворяется при таких низких температурах и не может быть отделен от железа. Однако при взаимодействии с оксидом кальция, который образуется при разложении известняка, кварц превращается в силикат кальция. Последний плавится при этих температурах. Он легче чугуна и плавает на поверхности. Сепарация очень проста — шлак периодически выбрасывается через колосниковую решетку.
- Расплавленное железо и шлак попадают в ковш по разным путям.
Чугун в ковше транспортируется на сталелитейный или литейный завод, где он превращается в слитки.
Расплавленная сталь
Чугун превращается в сталь тремя способами В процессе плавки удаляется избыток углерода и нежелательные примеси, и добавляются необходимые компоненты. Это происходит, например, при плавке специальных сталей.
- Процесс горячей прокатки металла является наиболее популярным, поскольку он позволяет получить высококачественную сталь. Расплавленный или твердый чугун с рудой или ломом подается в плоскую печь и расплавляется. Температура поддерживается на уровне около 2000 °C за счет сжигания газообразного топлива. Суть процесса заключается в сжигании углерода и других примесей из железа. Для легированных сталей необходимые добавки добавляются в конце процесса плавки. Готовый продукт разливается в ковши или слитки.
После добычи слитки отправляются на прессовую мельницу. Обжим изменяет структуру и механические свойства сплава. После обжатия слитки превращаются в прутки и отправляются на прокатный стан.
- Кислородно-конвертерный метод — или метод Беземера. Отличается высокой производительностью. В этом процессе сжатый воздух нагнетается под давлением 26 кг/кв.м. через сталь. В ходе этого процесса сжигается уголь, а чугун превращается в сталь. Поскольку реакция является экзотермической, температура повышается до 1600°C. Для улучшения качества продукции через чугун пропускают смесь воздуха и кислорода, и даже чистый кислород.
- Метод электроплавки считается наиболее эффективным. Чаще всего его используют для многолегированных сталей, поскольку такой процесс плавки предотвращает попадание нежелательных примесей в воздух и газы. Печи для производства стали достигают максимальной температуры около 2200°C с помощью электрической дуги.
Прямое производство
Немедленное восстановление железа также используется с 1970 года. Этот метод позволяет избежать дорогостоящих этапов производства чугуна в присутствии COK. Первые установки такого рода были не очень продуктивными, но сегодня этот процесс хорошо известен. Оказывается, природный газ можно использовать в качестве понижающего коэффициента.
Сырьем для процесса редуцирования является бисер. Их загружают в скважину, нагревают и очищают продуктами газовой конверсии — угарным газом, аммиаком, но в основном водородом. Реакции происходят при температуре 1000 C, где железо восстанавливает железо из оксидов.
Ниже рассматриваются традиционные (например, не хлористые и т.д.) производители в мире.
Известные производители
Наибольшая доля железорудных месторождений приходится на Россию и Бразилию — 18%, Австралию — 14%, Украину — 11%. Крупнейшими экспортерами являются Австралия, Бразилия и Индия. Пик цен на железо пришелся на 2011 год, когда крупные партии металла оценивались в 180 долларов США. К 2016 году цены упали до 35 долларов США за тонну.
Крупнейшими производителями чугуна являются следующие компании.
- Vale S. A. — бразильская горнодобывающая компания, которая является крупнейшим производителем железа и никеля; и
- BHP Billiton, австралийская компания. Основной вид деятельности — добыча нефти и газа. Однако она также является крупнейшим поставщиком меди и железа.
- Rio Tinto Group — австралийская англоязычная группа. Группа компаний Rio Tinto занимается добычей и производством золота, меди, железа, алмазов, небесных тел и
- Fortescue Metals Group — еще одна австралийская компания, специализирующаяся на добыче полезных ископаемых и производстве железа.
- В России крупнейшим производителем является "Евразхолдинг", металлургическая и горнодобывающая компания. Металлинвест и ММК также известны на мировом рынке.
- ООО "Метинвест Холдинг" — украинская горно-металлургическая компания.
Распространенность железа высока, методы добычи относительно просты, а плавка в конечном итоге является экономически эффективным процессом. Помимо физических характеристик, производственный процесс гарантирует, что основным материалом является железо.
