2.2 Дәрістік сабақтардың конспектісі

Дәріс 1. Металдардың кластарға бөлінуі: қара және түсті, олардың өндірісі (әлемдік, ТМД елдерінде және Қазақстанда) және қолданылуы.

Дәріс конспектісі

Адам пайдаланатын бұйымдардың, машиналардың, құрал-жабдықтардың абсолютті көпшілігі металдардан дайындалған. Бұл автомобильдік, теміржолдық, авиациялық, су көлігі, станоктар, ауылшаруашылық машиналары, байланыс аспаптары, радиоэлектроника, энергетика салаларында және тұрмысқа қажетті көптеген заттар. Металдарсыз қазіргі заманда адамның өмір сүруі мүмкін емес.

Д.И. Менделеевтің кестесіндегі 107 элементтің 90-ы металдардан тұрады.

Металдарды келесі кластарға бөлуге болады. Барлық металдар екі топқа бөлінеді: қара және түсті. Қара металдардың тобына темір, марганец, ванадий және хромды жатқызады. Қалған металдардың барлығы түсті металдардың тобына жатады.

Түсті металдар келесі топтарға бөлінеді:

а) ауыр түсті металдар : мыс, никель, қорғасын, қалайы, мырыш, кадмий, кобальт, мышьяк, сурьма;

ә) жеңіл түсті металдар: алюминий, магний, натрий, сонымен қатар берилий, литий, барий, кальций, стронций, калий, титан, цирконий;

б) асыл металдар: алтын, күміс, платина, осмий, иридий, родий, рутений, палладий;

в ) сирек металдар:

- баяу балқитын: гафний, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений;

- шашыранды: галий, белдердің, германий, селен, теллур, индий, рубидий, цезий;

- сирек жер металдары: скандий, иттрий, лантан және лантаноидтар (церийден лютецийге дейінгі 14 элемент);

- радиоактивті металдар: радий, актиний, актиноидтар (торий, протактиний, уран және ураннан кейінгі элементтер), полоний.

Сирек металдар міндетті түрде жер қыртысында аз мөлшерде болмайтыны ескере кету керек. 1.1 кестеде көрсетілгендей, мысалы, титан, цирконий, литийдің жер қыртысында мырыш, қалайы, қорғасыннан көбірек кездесетіні белгілі. Металдардың бұл тобының «сиректер» деп аталу себебі олар көптеген жыныстарда шашыранды түрде (бір минерал құрамында көп мөлшерде емес, аз-аздан көп минерал құрамында) кездеседі. металдардың Бұлардың кендердегі концентрациясы көп емес, ал кен орындарының қорлары аз мөлшерде болады.

ХХ ғасырдың ортасындағы техникалық ілгерілеудің нәтижесінде жаңа процестер, технологиялар, өнеркәсіп салалары пайда бола бастады: электроника, ядролық энергетика, зымыранды-ғарыштық кешендер. Олардың пайдаланылуы үшін жаңа қасиеттері бар материалдар керек болды. Осыған орай, көптеген сирек металдар осы талаптарды қанағаттандыратын қасиеттерге ие болып шықты.

Кесте 1.1

Жер қыртысының орташа химиялық құрамы, % мас.

Элемент	Құрамы	Элемент	Құрамы	Элемент	Құрамы
O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H C	47.2 27.6 8.80 5.10 3.60 2.64 2.60 2.10 0.60 0.15 0.10	N	1.0·10-2	Ir Yb Tl Mo Hf B Br Ho Eu W Lu	4.0·10-4 3.0·10-4 3.0·10-4 3.0·10-4 3.2·10-4 3.0·10-4 1.8·10-4 1.3·10-4 1.2·10-4 1.0·10-4 1.0·10-4
		Ni Li Zn Ce Sn Co Y Nd La Pb Ga Nb Cd	8.0·10-3 6.5·10-3 5.0·10-3 4.5·10-3 4.0·10-3 3.0·10-3 2.8·10-3 2.5·10-3 1.8·10-3 1.6·10-3 1.5·10-3 1.0·10-3 1.0·10-3
Mn P S Ba Cl Sc Rb F Zr Cr V Cu	9.0·10-2 8.0·10-2 5.0·10-2 5.0·10-2 4.5·10-2 4.0·10-2 3.1·10-2 2.7·10-2 2.0·10-2 2.0·10-2 1.5·10-2 1.0·10-2			Tm Se Cd Sb I Bi Ag In	8.0·10-5 6.0·10-5 5.0·10-5 4.0·10-5 3.0·10-5 2.0·10-5 1.0·10-5 1.0·10-5
		Th Cs Pr Sm Ge Be Sc As Dy	8.0·10-4 7.0·10-4 7.0·10-4 7.0·10-4 7.0·10-4 6.0·10-4 6.0·10-4 5.0·10-4 4.5·10-4
				Hg Os	7.0·10-6 5.0·10-6

 Қалған элементтердің әрқайсысының құрамы 10^-7% аспайды, оның ішінде: Pt–5·10⁶; Au-10^-6; Ra-1·10^-10; Po- 2·10^-14 %.

Түсті металлургиядағы тұтыну, әлемдік тенденциялар және даму. Ешбір жаңаша кәсіпорын саласы түсті металдарсыз және олардың негізіндегі металлөнімдерінсіз жұмыс істей алмайды. Оларды өндіру және тұтынумен жеке өндірістердің, мемлекеттердің, барлық қоғамның өміріндегі қомақты сфераларының экономикалық және ғылыми-техникалық дамуы тығыз байланысты.

Түсті металдардың қолдану түрлері өте бөлек; бірінші ретті металдар және ең бастысы прокат, қорытпалар, ұнтақтар, лигатуралар, химиялық қосылыстар түрінде. Негізгі түсті металдардан жасалатын өнімдер номенклатурасының жүз мыңдаған атаулары бар және одан ары көбеюде.

Түсті металдардың қарастырылып отырған топтарының (алюминий, мыс, никель, қорғасын, мырыш және қалайы) негізгі қолданылу бағыттары төмендегідей:

алюминий — транспорттық және жалпы машина жасау, құрылыс контрукциялары, тароқаттағыш материалдар, электротехника, авиа- және автомобиль жасау, ұзақ пайдаланылатын тұтыну тауарлары;

мыс — энергетика және электротехника, электроника, жалпы және транспорттық машина жасау, құрылыс, жылуалмастыру аппараттары, авто- және авиақұрылыстарға арналған жабдықтар, тұтынушы сұранысындағы тауарлар, химия және ауыл шаруашылығы;

никель — қоспаланған (легирленген) болаттар, аккумуляторларды даярлау, никельдеу, әртүрлі сұранысқа қолданылатын химиялық қосылыстар;

қорғасын — аккумуляторларды, кабель қабықтарын даярлау, отынға қосымша ретінде, бояғыш заттарды және қорытпаларды (баббиттерді) даярлау;

мырыш — мырыштау, машина жасау (қысым астында құюға арналған қорытпалар), бояғыш заттар;

қалайы — ақ қаңылтыр, дәнекерлер, қорытпалар даярлау.

Бұл металдар дүниежүзілік кәсіпкерлік жағынан тұрақты назар аударатын, Лондондық (ЛМБ) және металдардың басқа да ірі биржаларында күн сайын баға тағайындаушы құнды заттар болып келеді. Олардың 2000 жылы әлемдік тұтынуларының жалпы көлемі 55 млн. т-ға бағаланады, оның ішінде алюминий үлесі — 44%, мыс — 26%, мырыш — 16% және қорғасын — 11%. Ең ірі тұтынушы-елдер (млн. т есептегенде): АҚШ (12,5), Қытай (6,8), Жапония (5,0), Германия (3,9). Жан басына шаққандағы дүниежүзілік тұтыну орташа 9 кг/адам құрайды, ал ең дамыған Батыс елдерінде ол 35—48 кг/адам аралығында болады.

Өзгеше биіктермен дәуірге 1990—2000 жылдар аралығындағы ерекше жоғары тұтынылған металдар - никель, мырыш, мыс сияқты металдар (жылдық орташа екпіні 3,5-нан 4,1%).

Осы аралықтағы ең төмен екпінмен тұтынылғаны алюминий (2,5%), оның себебі алдыңғы (1980—1990) жылдарда тұтыну масштабы үлкен болуымен, ал қорғасын және қалайының аз тұтынылуы — оларды ауыстыратын қорытпаларды енгізу тенденцияларының күшеюімен түсіндіріледі.

ТМД елдерін экономикасындағы түсті металлургияның алатын орнына қарай 3 топқа бөлуге болады.

Бірінші топ – бұл кен орындары мен салыстырмалы арзан электр энергиясы көздерінің базасы негізінде құралған қуатты түсті металлургиясы бар елдер. Оларға Ресей, Қазақстан, Өзбекстан, Украина және Тәжікстан жатады. Соңғы кездегі құрылымдық даму бұл елдерде түсті металлургия ролінің жоғарылауынан, әсіресе олардың экспортқа шығарылуынан болып отыр.

Екінші топқа Қырғызстан, Әзірбайжан, Армения және Грузияны жатқызуға болады, мұнда соңғы кездері бұрынғы саланы қайта қалпына келтіру барысында дұрыс алға ілгерілеулер білінеді.

Үшінші топқа түсті металлургия әлі де жинақталған және екінші реттік қосымша шикізатты өңдеуші өнеркәсіп болып есептелетін елдер (Беларусь, Молдова) жатады.

1991-1995 жылдар аралығы және 1997 жылдың басында көптеген ТМД елдеріні макроэканомикалық көрсеткіштердің ең үлкен құлдырауын бастан кешті және осы кезде түсті металлургияның тауарлы өніміне деген сұраныстың өсуі инвестициялардың дәрежесі төмен болса да баяу жақсара бастады.

Кесте 1.2