1.4. Материалы для производства металлов и сплавов

 Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют

• руду,

• флюсы,

• топливо,

• огнеупорные материалы.

Промышленная руда – горная порода, из которой целесообразно извлекать металлы и их соединения (содержание металла в руде должно быть не менее 30…60 % для железа, 3..5% для меди, 0,005…0,02 % для молибдена).

Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединения, и пустой породы. Называют руду по одному или нескольким металлам, входящим в их состав, например: железные, медно-никелевые.

В зависимости от содержания добываемого элемента различают руды богатые и бедные. Бедные руды обогащают – удаляют часть пустой породы.

Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды или концентратом и золой топлива. Такое соединение называется шлаком. Обычно шлак имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому он располагается над металлом и может быть удален в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Вводят в виде агломерата и окатышей.

Топливо – в металлургических печах используется кокс, природный газ, мазут, доменный (колошниковый) газ.

В коксе содержится 80…88 % углерода, 8…12 % золы, 2…5 % влаги. Куски кокса должны иметь размеры 25…60 мм. Служит не только горючим для нагрева, но и химическим реагентом для восстановления железа из руды.

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей и ковшей для расплавленного металла.

Они способны выдержать нагрузки при высоких температурах, противостоять резким изменениям температуры, химическому воздействию шлака и печных газов.

Исходные материалы для производства чугуна

 Чугун – сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание углерода более 2,14 %).

Для выплавки чугуна в доменных печах используют

• железные руды (красный, бурый, магнитный, шпатовый железняки)

• топливо (кокс, возможна частичная замена газом, мазутом).

• флюсы – плавни (известняк, песчаник и др., применяемые для понижения температуры плавления пустой породы, содержащейся в руде, и для перевода ее и золы топлива в шлак)

Железные руды. Главный исходный материал для производства чугуна в доменных печах – железные руды (горные породы, содержащие железо в таком количестве, при котором выплавка становится экономически выгодной). Железная руда состоит из рудного вещества и пустой породы. Рудным веществом чаще всего являются окислы, силикаты и карбонаты железа. А пустая порода обычно состоит из кварцита или песчаника с примесью глинистых веществ и реже – из доломита или известняка. В зависимости от рудного вещества железные руды бывают богатыми, которых используют непосредственно, и бедными, которых подвергают обогащению.

1. Красный железняк (гематит) содержит много железа (45-65 %) и мало вредных примесей (фосфора и серы). Кривой Рог, КМА. Имеет разную окраску (от темно-красной до темно-серой). Восстановимость железа из руды хорошая.

2. Бурый железняк содержит железо в виде водных окислов (25- 50%). Керчь. Окраска меняется от желтой до буро-желтой. Пустая порода железняка глинистая иногда кремнисто-глиноземистая.

3. Магнитный железняк содержит 40-70% железа. Соколовское, Курская магнитная аномалия (КМА). Руда обладает хорошо выраженными магнитными свойствами, имеет темно-серый или черный с различными оттенками цвет. Пустая порода руды кремнеземистая с примесями других окислов. Железо из магнитного железняка восстанавливается труднее, чем из других руд.

4. Шпатовый железняк (сидерит) содержит железо (30-37 %). Имеет желтовато-белый и грязно-серый цвет. Он легко окисляется и переходит в бурый железняк. Из всех железных руд он обладает наиболее высокой восстановимостью.

* Марганцевые руды (содержат 25-45% марганца) применяются для выплавки сплава железа с марганцем – ферромарганца, а также передельных чугунов, содержащих до 1% марганца.