6 Производство материалов

. ПОНЯТИЕ О МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Извлечение металла из руд сводится не только к восстановлению его из химических соединений, но и к отделению его от пустой породы. Эта задача решается следую­щими способами:

1) пирометаллургическим, или огневым, основанным на плав­лении руд и извлечении из них металлов в жидком состоянии;

2) гидрометаллургическим, основанным на выщелачивании металлов из руд при помощи растворителей и последующем осаждении их электролизом или иным способом;

3) электрометаллургическим, заключающимся либо в плавке руд или металла в электрических печах, либо в электролизе ме­таллов из растворов солей и прочих соединений;

4) химико-металлургическим, которым восстанавливают из окислов титан, цирконий, ванадий, тантал, ниобий и др.

Наиболее распространен пирометаллургический способ. При помощи его получают из руд чугун, а из чугуна сталь. Этим же способом добывают из руд медь и другие металлы.

Гидрометаллургический способ имеет важное значение только при добыче драгоценных металлов и при извлечении меди из окисленных и бедных руд.

Электрометаллургический способ извлечения металлов из руд получил ограниченное распространение и только в странах, имею­щих дешевую электроэнергию. Шире применяется электролиз, являющийся для некоторых металлов (алюминия и чистой меди) единственно возможным способом их получения.

Исходные материалы

ТОПЛИВО

Для получения металлов пирометаллургическим способом требуется значительное количество тепла, которое может быть получено от сжигания топлива, от превращения электроэнергии в тепловую и от экзотермических реакций, протекающих в ходе металлургических процессов.

Топливом являются вещества органического происхождения, состоящие из углерода, водорода, азота и серы в виде их соеди­нений, минеральных примесей (золы) и влаги. содержание серы в топливе должно быть минимальным, В металлургии применяют твердое, жидкое и газообразное

топливо в зависимости от характера процесса и от наличия тех или иных видов его в данном районе.

Естественным твердым топливомявляются дрова, торф, бу­рый и каменный уголь.

Искусственное твердое топливо — древесный уголь и кокс — является основным видом топлива в доменном производстве чугуна.

ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Огнеупорные материалы в металлургии применяют для по­стройки плавильных и нагревательных печей, для футеровки ковшей, желобов и других приспособлений для разливки металла, а также для всех устройств, подверженных действию высокой температуры.

Тяжелые условия службы огнеупорных материалов застав­ляют предъявлять к ним высокие требования по огнеупорности, т. е. способности противостоять плавлению при высоких темпера­турах; механической прочности и сопротивлению истираемости в тех же условиях; термостойкости, т. е. устойчивости при резких изменениях температуры без образования трещин и разрушения.

РУДЫ

Рудыпредставляют собой горные породы, состоящие из хими­ческих соединений железа и из пустой породы (глины, песчаника, кварцита и редко известняка).

Пригодность руд для выплавки чугуна и способы их предва­рительной подготовки к плавке определяются следующими свой­ствами:

а) содержанием железа, которое меняется в широких преде­лах от 25 до 70%;

б) содержанием вредных примесей (фосфора, серы, мы­шьяка) ;

в) степенью восстановимости;

г) состоянием пустой породы, обусловливающим легкость и выгодность получения нужного сорта чугуна;

д) физическим состоянием, т. е. прочностью, величиной кус­ков и количеством мелочи или пыли в ней.

В зависимости от состояния, в котором находится железо, различают четыре вида железных руд.

Бурый железняк,Эта руда содержит 35—60% железа, чиста в отношении вредных примесей и имеет хорошую восстановимость.

Красный железняк.Эта руда богаче бурого железняка и содержит часто 58—60% железа, в ней еще меньше вредных примесей, обладает хорошей восстановимостью.

Магнитный железняк,или магнетит, содержит 40—65% же­леза и обладает магнитными свой­ствами.

Шпатовый железняксодержит 30—45% железа умеренное коли­чество вредных примесей и обладает наиболее легкой восстановимостью.

ФЛЮСЫ

Флюсыприменяются в доменной плавке для сплавления пу­стой породы руды и золы горючего в шлак, подходящий по своему составу к сорту выплавляемого чугуна.

При работе доменных печей на коксе применяются главным образом основные флюсы: известняк, доломит, основной марте­новский шлак, фосфориты и другие, к которым предъявляют требования по содержанию вредных примесей (фосфора и серы), а также не более 1—3% кремнезема и глино­зема. В качестве кислых и глиноземистых флюсов применяют бед­ные железные руды с высоким содержанием в них кремнезема и глинозема.

ПОДГОТОВКА РУД К ПЛАВКЕ

До революции в доменных печах, как правило, использовали только богатые и кусковые руды в сыром состоянии. Это сни­жало производительность печей и приводило к преждевремен­ному истощению рудных месторождений.

Современное доменное производство основано только на применении офлюсованного агломерата ((лат. присоединяю и накопляю) спеченные в куски мелкие материалы гл. образом концентраты обогащенных руд и пылевидные руды) и полном исключении из плавки сырой руды и флюса. Это мероприятие позволило не только увеличить производительность доменных печей и снизить расход кокса, но и полностью исполь­зовать богатства земных недр.

Для производства агломерата руды должны пройти предва­рительную сортировку, дробление, усреднение и обогащение.

Сортировка руд,флюсов и других материалов по величине кусков производится на грохотах различных конструкций: на колосниковых сортируются крупные материалы, на барабан­ных — руды средней крупности, на вибрационных — мелкие.

Дроблениепроизводится при добыче руд и флюсов в крупных кусках, не позволяющих использовать их в плавке, а также перед обогащением в качестве основной подготовительной операции.

Усреднение рудс целью перемешивания и выравнивания со­держания железа легче всего производится на рудных складах грейфером перегружателя путем укладки их в штабели вза­имно поперечными тонкими слоями, а при отсутствии рудных пе­регружателей руду усредняют путем послойной разгрузки ее на эстакадах и забора материалов с торца штабеля вразрез слоям.