1Кислородно-конвертерное получение стали

Сущность конвертерного получения стали, предложенного Бесемером в 1856 г., заключается в продувке сжатым воздухом под давлением 0,2-0,25 Мпа расплавленного чугуна, который находится в специальном грушевидном сосуде (конвертере).

Продуктивность одного 250-тонного конвертера - 1200 тыс. т стали на год, а в мартеновской печи около 1000 тыс. т.

Капитальные расходы на строительство и расходы на обслуживание 'значительно меньше, чем для мартеновских печей.

2Мартеновское получение стали

Мартеновский способ выплавки постоянные был предложен в 1864 году металлургами отцом и сыном Мартенами.

В современных мартенах сталь выплавляют из твердого или жидкого чугуна, железной руды. Используется твердое, легкое, газообразное топливо.

3Производство стали в электропечах

Электрометаллургический способ производства стали начали применять в начале XX ст. Этим способом сталь выплавляют в дуговых и индукционных электропечах. В них достигают высоких температур, что превышают 2000 °С. Это дает возможность выплавлять стали и сплавы любого состава. Создание восстановительной среды или вакуума способствует выведению газов и качественной очистке от серы и фосфора.

Таким образом, черная металлургия является отраслью промышленности непосредственно направленная на получение сплавов чугуна и сталей. При этом чугунами и сталями называют сплавы железа с углеродом, которые содержат в своем составе летучие элементы и примеси. Чугун выплавляют в доменных печах. Суть технологии производства чугуна является выведение из железных руд примесей и насыщения железа углеродом. При этом выполняют следующие технологические операции: дробление, обогащение, гранулирование и агломерацию. Сталь, которая является распространенным конструкционным материалом современности, производят кислородно-конвертерным, мартеновским и электрометаллургическим способами. Готовую же сталь разливают двумя способами - в изложнице и в установке непрерывного разливания.

Цветная металлургия.

Цветные металлы и сплавы на их основе находят широкое промышленное использование в связи с особенностями их физико-химических свойств - высокой технологичностью и стойкости к коррозиям. В электро- и радиотехнике, авиации и космической технике они являются основными конструкторскими материалами, все больше применяются в строительстве, сельском хозяйстве, пищевой и химической промышленности.

Больше в Украине применяют алюминий, медь, цинк, титан, магний, никель и сплавы на их основе.

Алюминий.

По количеству получения и использования алюминий и его сплавы занимают второе место после стали.

Технологический процесс производства алюминия включает два основных этапа:

- получение алюминиевых руд глинозема;

- электролитическое исключение алюминия из глинозема и рафинирование его.

Основным промышленным способом получения глинозема является мокрый щелочной (способ Байера), который является наиболее технологическим и дешевым и потому наиболее экономически и практически целесообразным.

Глинозем - стойкое химическое соединение, которое имеет температуру плавления 2050 °С.

Полученный таким способом алюминий рафинируют (очищают). Рафинирования первичного алюминия проводят такими способам

Медь и сплавы

Уже в третьем тысячелетии до нашей эре люди широко применяли изделия из меди - первого металла, освоенного человечеством. Медь использовали для изготовления украшений, орудий, посуды, оружия и тому подобное.

Чистая самородная медь имеет красный цвет, ее плотность 8,94 г/м3, температура плавления 1083 °С, она мягче железа почти в 2 раза, имеет высокую тепло- и электропроводимость, пластичность и коррозионную стойкость. Поэтому медь в наше время является основным проводниковым материалом в електро- и радиотехнике.

Медь выплавляют пирометаллургическим (90 %) или гидрометаллургическим способами.

Пирометаллургическим способом позволяет, кроме меди, выплавлять и сопутствующие металлы (Ag, Zn и другие). Производство меди очень энергоемкое. Для экономии сырьевых ресурсов, топлива и уменьшения загрязнения окружающей среды в последнее время все более широкое используют дуговые электрические печи вместо огневых.

Производство меди пирометаллургическим способом включает такие технологические операции.

- флотационное обогащение фракций измельченной медной руды, и осуществляется путем отделения фракций руды, что, будучи смазанным минеральным маслом, всплывает с масляной пеной в водной среде при его продувке воздухом, отделяясь от смоченной водой породы;

- просушка и получение рудного концентрата, который содержит до 20 % меди;

- выжигание концентрата в печах при температурах 700-800С. При этом вигарает значительная частица примесей серы. Содержание меди в концентрате повышается до 20-33%

- плавление концентрата в печах при температурах 1500-1600 С с получением жидкого штейну, который состоит из меди (35-50 %), железа (20-40 %), серы (до 25 %), кислорода (до 8 %) других примесей.

- продувка штейна (сплаву сульфидов меди) воздухом или кислородом в малых конвертерах для удаления серы.

- огневое рафинирование черновой меди повторным продуванием окислительной среде. Образованы окислы металлов переходят в шлак или выходят вместе с дымовым газом , а содержание меди повышается до 99,5-99,7 %;

- электролизное рафинирование с получением меди с чистотой до 99,9%

Медные сплавы сохраняют положительные качества меди и имеют хорошие механические, технологические особенности.