Металлургия

Литейный двор доменной печи во время выпуска чугуна на доменной печи

Адольф фон Менцель, "Железопрокатный завод"

Металлургия ( рус. металлургия , англ. metallurgy , нем. Metallurgie f, Httenwesen n, Httenkunde f ) - наука, техника и отрасль промышленности, связанная с получением металлов с руд или металлосодержащих веществ с предоставлением им необходимых свойств. В прикладном плане - совокупность связанных между собой отраслей и стадий производственного процесса от добычи сырья до выпуска готовой продукции - черных и цветных металлов и их сплавов (стопов).

К черным металлам относят железо, марганец и хром. Остальные - цветные. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят на тяжелые ( медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие ( алюминий, титан, магний).

1. История

Горные места на древнем Ближнем Востоке. Легенда: мышьяк отмечен коричневым, медь красным, олово серым, железо бурым, золото желтым, серебро белым, свинец черным. Желтые области обозначают места бронзы с мышьяком, тогда как серые - бронзы с оловом.

Первые свидетельства о производстве людьми металла датируются шестым - пятым тысячелетием до Христа. Они были найдены при раскопках в Майданпеку, Ярмоваци и Плочник ( Сербия). Найденная Беловоде, медная топор культуры Винча свидетельствует о добыче меди ^{[1] [2]}. Другие свидетельства о существовании металлургии датируются были найдены археологическими раскопками в разных странах Европы: в Пальмели ( Португалия), Кортес-де-Наварра ( Испания), Стоунхендж ( Англия). Однако, как часто бывает при изучении доисторических времен, место и время изобретения не может быть установлен точно, и археологи время от времени получают новые артефакты в разных уголках мира.

Серебро, медь, олово и метеоритное железо можно найти в виде самородков, благодаря чему уже ранние культуры могли в ограниченном объеме использовать обработку металлов. Египетская оружие из метеоритного железа, изготовлена ​​примерно за 3 тыс. лет до Христа, высоко ценилась как "кинжалы с Небес" ^[3]. Однако умение получать медь и олово из породы и совмещать эти два металла в сплав под названием бронза дало начало настоящей металлургии примерно три с половиной тысячи лет до Христа, и начало эпохе в истории человечества, которая получила название бронзового века.

Добыча железа из руды и его обработка гораздо более сложные процессы. Производство железа, видимо, придумали хетты где-то примерно за 1200 лет до Христа, и начали железную сутки ^{[3] [4]}. В дальнейшем показания развития черной металлургии археологи находят в разных культурах и цивилизациях. Среди них древние и средневековые государства Среднего и Ближнего Востока, древнего Ирана, Древнего Египта, Нубии, Анатолии, культуры Нок, Карфагена, а также Древняя Греция и Древний Рим, Cтародавний Китай, древняя Япония. Древний Китай обогатил металлургию значительными виноходамы, такими как совершенствование доменной печи, чугуна, гидравлических молотов, кузнечных мехов ^{[5] [6]}.

В 16 в. Георг Агрикола издал книгу De Re Metallica, в которой описал сложный процесс добычи руды, выплавки и обработки металла соответствовала развитию металлургии в то время. Агриколь называют "отцом" металлургии ^[7].

Особенно быстрыми темпами металлургия стала развиваться с началом промышленной революции. Возрос объем производства металлов, совершенствовались способы их получения, росла качество. У современных эпоху возрастает роль высокотехнологичных материалов, таких как сплавы, легированные и композитные материалы с металлическими матрицами.

2. Разновидности металлургии

Металлургия подразделяется на черную и цветную. Черная металлургия включает добычу и обогащение руд черных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. В черной металлургии относят также производство проката черных металлов, стальных, чугунных и других изделий из черных металлов. К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. С металлургией тесно связаны коксохимия, производство огнеупорных материалов.

К черным металлам относят железо. Все остальные - цветные. По физическим свойствами и назначением цветные металлы условно делят на тяжелые ( медь, свинец, цинк, олово, никель) и легкие ( алюминий, титан, магний).

По основным технологическим процессом подразделяется на пирометаллургии (плавление) и гидрометаллургии (добыча металлов в химических растворах). Разновидностью пирометаллургии есть плазменная металлургия. Кроме того есть вакуумная металлургия, порошковая металлургия, электрометаллургия подобное.

Наиболее распространенными металлами являются:

1. Алюминий
2. Железо
3. Медь
4. Цинк
5. Магний

3. Добывающая металлургия

Добывающая металлургия заключается в добыче ценных металлов из руды и переплавки полученного сырья в чистый металл. Для того, чтобы превратить оксид или сульфид металла в чистый металл, руда должна быть отделена физическим, химическим или электролитическим способом.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьем, концентратом (ценный оксид или сульфид металла) и отходами. После добычи крупные куски руды измельчаются до такой степени, когда каждая частица является либо ценным концентратом или уходом.

Горные работы не обязательны, если руда и окружающую среду позволяют провести выщелачивания. Таким путем можно растворить минерал и получить обогащенный минералом раствор.

Чаще руда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

4. Свойства металлов

Металлы в целом обладают следующими физическими свойствами:

• Твердость.
• Звукопроводность.
• Высокая температура плавления.
• Высокая температура кипения.
• При комнатной температуре металлы находятся в твердом состоянии (за исключением ртути, единственного металла, находящегося в жидком состоянии при комнатной температуре).
• Отполированная поверхность металла блестит.
• Металлы - хорошие проводники тепла и электричества.
• Обладают высокой плотность.

5. Применение металлов

• Медь обладает пластичностью и высокой электропроводностью. Именно поэтому она нашла свое широкое применение в электрических кабелях.
• Золото и серебро очень тягучие, вязкие и инертные, поэтому используются в ювелирном деле. Золото также используется для изготовления электрических соединений, что не окисляются.
• Железо и сталь обладают твердостью и прочностью. Благодаря этим их свойствам они широко используются в строительстве.
• Алюминий хорошо куется и проводит тепло. Он используется для изготовления кастрюль и фольги. Благодаря своей низкой плотности - при изготовлении частей самолетов.

6. Сплавы

Наиболее часто используются сплавы алюминия, хрома, меди, железа, магния, никеля, титана и цинка. Много усилий было уделено сплавов железа и углерода. Обычная углеродистая сталь используется для создания дешевых, высокопрочных изделий, в случаях, когда вес и коррозия не критичны.

Нержавеющая или оцинкованная сталь используется, когда важна устойчивость к коррозии. Алюминиевые и магниевые сплавы используются, когда требуются прочность и легкость.

Медно-никелевые сплавы (такие, как монель-металл) используются в коррозионно-агрессивных средах и для изготовления изделий, не намагничиваются. суперсплавов на основе никеля (например, инконель) используются при высоких температурах (турбонагнетателя, теплообменники и т.д.). При очень высоких температурах используются монокристаллические сплавы.

7. Смотри также

• Металлургический завод
• Металлургическая промышленность Украины
• Черная металлургия Украины
• Пирометаллургия
• Доменное производство
• Сталеплавильное производство

Литература

• Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. С. Белецкого. - М.: "Донбасс", 2004. - ISBN 966-7804-14-3.

Эту страницу необходимо дописать или усовершенствовать. Именно Вы можете помочь проекту, сделав это! . Это сообщение следует заменить более точным.

9. Сноски