24 интересных факта о железе

Получение

В промышленности железо получают из железной руды, в основном из гематита (Fe2O3) и магнетита (FeO·Fe2O3).
Существуют различные способы извлечения железа из руд. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха.
В печи углерод в виде кокса окисляется до монооксида углерода. Данный оксид образуется при горении в недостатке кислорода. В свою очередь, монооксид углерода восстанавливает железо из руды. Чтобы данная реакция шла быстрее, нагретый угарный газ пропускают через оксид железа(III). Флюс добавляется для избавления от нежелательных примесей (в первую очередь от силикатов; например кварц) в добываемой руде. Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Для устранения других примесей используют другие флюсы.
Действие флюса (в данном случае карбонат кальция) заключается в том, что при его нагревании он разлагается до его оксида. Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак — метасиликат кальция. Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности — это свойство позволяет разделять шлак от металла. Шлак затем может использоваться при строительстве и сельском хозяйстве. Расплав железа, полученный в доменной печи, содержит довольно много углерода (чугун). Кроме таких случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки.
Излишки углерода и другие примеси (сера, фосфор) удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используются и для выплавки легированных сталей.
Кроме доменного процесса, распространён процесс прямого получения железа. В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями как сера и фосфор, которые являются обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах.

Интересные факты о железе

1. Железо испаряется, если нагреть его до температуры в 2862 градуса. При этом оно становится жидким при нагреве до 1538 градусов.
2. Когда люди только научились добывать железо и обрабатывать его, оно стоило дороже золота.
3. Ещё до развития металлургии древние люди иногда находили железные самородки, зачастую метеоритного происхождения, и изготавливали из них орудия труда и оружие.
4. На железо приходится около 4,65% всей массы земной коры.
5. В космосе железных метеоритов больше, чем каменных.
6. В организме среднестатистического взрослого человека содержится около 5 грамм железа.
7. Из распространённых продуктов больше всего железа содержится в гранатах, яблоках, шоколаде, некоторых бобовых, а также в свиной и говяжьей печени.
8. Недостаток железа в организме приводит к апатии, сонливости, ломкости ногтей и выпадению волос.
9. Человек, если из его организма вдруг убрать всё железо, очень быстро умрёт, так как без железа кровь не сможет переносить кислород.
10. В железной руде, помимо, собственно, железа, содержится до 300 примесей других минералов.
11. Самый большой кусок чистого железа, когда-либо обнаруженный, весит 66 тонн. Это всё, что осталось от метеорита, некогда упавшего на африканскую страну Намибия.
12. Серная и азотная кислоты способны полностью растворить железо.
13. Ржавчина — это просто оксид железа, окисляющегося при контакте с кислородом.
14. И сталь, и чугун представляют собой сплав железа с углеродом, причём разница в содержании углерода в этих сплавах не превышает 3-5%.
15. Именно из железа изготавливают магниты, как обычные, так и электрические.
16. Среди всех металлов в земной коре только алюминий превосходит его по распространённости.
17. Мелкодисперсное железо, представляющее собой мельчайшую пыль, способно само по себе вспыхнуть на воздухе, из-за воздействия кислорода.
18. Учёные полагают, что раскалённое ядро нашей планеты на 80-90% состоит из расплавленного железа, находящегося под огромным давлением.
19. Период полураспада самого долгоживущего изотопа железа достигает 2,6 миллиона лет, а самого короткоживущего — менее 10 минут.
20. В речной воде содержание железа в 100-1000 раз выше, чем в морской.

Химически чистое железо получается электролизом растворов его солей.

Как добывают руду?

Месторождения железной руды имеются не только в России, но также на Украине, в Швеции, в Норвегии, в Бразилии, в США и некоторых других странах. Запасы этого ископаемого не везде одинаковые, его начинают добывать только в том случае, если это представляется выгодным, ведь разработка стоит дорого
и не окупится, если железа окажется слишком мало.

Чаще всего железную руду добывают открытым методом. Копают огромную яму, которая называется карьер.
Она очень глубокая — полкилометра в глубину. А ширина зависит от того, много ли вокруг руды. Специальные машины вычерпывают руду, отделяя её от ненужной породы. Затем грузовики отвозят её на заводы.

Однако не любое месторождение можно разрабатывать таким способом. Если руда глубоко, приходится для её добычи делать шахты. Для шахты сначала роют глубокий колодец, который называется ствол, а внизу от него отходят коридоры — штреки. Вниз спускаются шахтеры. Это отважные люди, они находят руду и взрывают её, а потом по кускам переправляют на поверхность.
Работа шахтёров очень опасна, ведь шахта может обрушиться, а ещё внизу бывают опасные газы, да и при взрыве люди могут пострадать, хотя они очень осторожны и соблюдают правила техники безопасности.

Факторы, определяющие ценность руд

Рентабельность разработки каждого конкретного месторождения объясняется целым набором условий:

Количественный и качественный состав основного минерала, то есть опять же концентрация железа в руде. Понятно, что чем она выше, тем лучше. Этот фактор оказывает решающее влияние на выход конечного продукта и сам процесс плавки. Именно он повышает производительность оборудования и не требует дополнительных затрат на обогащение.

Что касается запасов месторождения, то необходимый минимум для окупаемости вложенных средств, по расчётам экономистов, составляет 600 млн. тонн. Меньшие размеры не покрывают затрат на создание необходимой инфраструктуры: производственных мощностей, инженерных сетей, дорог, жилья, общественных сооружения.

• Также, большое значение имеет остальной состав руды – то есть пустая порода, способная в зависимости от своих качеств увеличивать или уменьшать выход шлака.
• Очень важную роль играет наличие примесей. Если полезные из них улучшают качество выплавленного металла, то от вредных компонентов нужно избавляться сложными технологическими методами или нейтрализовать их неблагоприятное воздействие.
• Физико-металлургические свойства руды, тоже необходимо учитывать. Обогатимость, прочность, размягчаемость, размеры кусков, влажность – всё это факторы, определяющие потенциальную ценность месторождений железных руд.
• Кроме того, имеет значение и способность исходного материала восстанавливаться – отдавать кислород, что существенно ускоряет процесс выплавки.
• Одним из условий, определяющих экономическую целесообразность разработки, является глубина залегания рудного тела и место его расположения в зависимости от удалённости от развитых экономических районов. Преодоление этих проблем требует прокладки дорог, обеспечения месторождения людскими и энергетическими ресурсами.

Методы обогащения горной породы

Прежде чем применить один из методов обогащения полученную руду необходимо измельчить, поскольку пласты могут достигать двух метров. Далее, применяется один или несколько способов обогащения:

Гравитационная сепарация

• гравитационная сепарация;
• флотация;
• магнитная сепарация;
• комплексный метод.

Гравитационная сепарация – один из лучших способов добычи. Этот способ стал широко применяться благодаря своей низкой стоимости. Гравитационную сепарацию применяют для разделения крупных и мелких частиц горной породы между собой. Применяют не только для железных, но и для оловянных, свинцовых, цинковых, платиновых и золотых руд. Необходимое оборудование состоит из виброплощадки, центробежной машины и спирали.

Метод магнитной сепарации основан на различии магнитных свойств у веществ. Благодаря этому свойству данный метод становится незаменим на производстве, когда прочие способы не дают нужного эффекта.

Магнитная сепарация

Магнитную сепарацию применяют для отделения неметаллических примесей от железной руды. В его основе простой закон физики – железо притягивается к магниту, а примеси смываются водой. Из полученного на магните сырья делают окатыши или горячебрикетированное железо.

Флотация – способ добычи руды, при котором частицы металла соединяются с пузырьками воздуха за счёт протекающей химической реакции. Для проведения флотационного разделения необходимо, чтобы полученная порода была однородной и все частицы были измельчены до одинакового размера.

Также важно учитывать качество реагентов, которые будут взаимодействовать с необходимым химическим элементом. На сегодняшний день флотация в основном используется для обновления концентратов железных руд, полученных в результате магнитной сепарации

В результате этого отработанные ранее руды дают еще 50% металла

В результате этого отработанные ранее руды дают еще 50% металла.

Довольно редко для получения необходимого сырья достаточно только одного способа разделения. Чаще всего применяют несколько способов и методик за один процесс обогащения. Суть комплексного способа заключается в измельчении, очищении спиральным классификатором от крупных примесей горных пород, обработки сырья в магнитном сепараторе. Данный распорядок повторяют несколько раз, пока не будет выработано максимум из сырья.

После обработки железной руды и получения металла в виде ГБЖ (горячебрикетированное железо), он отправляется на электрометаллургический комбинат, в котором выполняется производство металлических заготовок стандартных форм, а также нестандартных, по индивидуальному заказу. Иногда стальные заготовки могут иметь до 12 метров в длину.

Высокое качество металла обеспечивают передовые технологии его восстановления – электродуговая плавка, которая значительной мере снижает количество примесей.

После металлургического комбината сталь оправляется к конечным потребителям – машиностроительным, автомобильным предприятиям, для трубной, подшипниковой и метизной промышленности.

24 интересных факта о железе

1. Чтобы железо начало кипеть, его следует разогреть до температуры 2861 ⁰С.
2. В древности железо стоило дороже, чем золото.

3. В течении долгого времени больше всего железа в России добывалось в Екатеринбурге (см. интересные факты о России).

4. Кровь человека и других млекопитающих имеет красный цвет по причине того, что в ней присутствует железо (см. интересные факты о гемоглобине).
5. Дефицит железа в человеческом организме приводит к усталости, ломкости ногтей и выпадению волос.
6. Считается, что железо составляет большую часть ядра Земли.
7. Интересен факт, что по запасам железных руд РФ занимает первое место на планете.
8. Магнитная окись железа (магнетит) является важным материалом в изготовлении долговременной компьютерной памяти, например, жестких дисков или дискет.
9. В организме человека содержится приблизительно 3-4 г железа.
10. На железо приходится порядка 4,6% от общей массы земной коры.
11. По результатам исследований, за время приготовления еды в железной или чугунной посуде содержание в ней железа возрастает от 1,2 до 21 раза. В связи с этим испытывающим недостаток в железе людям рекомендуют класть в посуду с готовящейся пищей специальные чугунные предметы.
12. Наибольшее количество железа содержится в таких продуктах, как печень, яйца, бобовые, кунжут, петрушка, яблоки и шоколад.
13. Знаете ли вы, что в космосе (см. интересные факты о космосе) железных метеоритов гораздо больше, чем каменных?
14. В гемоглобине содержится 68% железа, поступающего в организм.
15. Новорожденным может потребоваться добавка железа, если они питаются коровьим молоком.

16. Любопытно, что преизбыток железа, который может возникнуть вследствие большого потрeбления красного мяса, способен инициировать рост paковых опухолей или увеличить восприимчивость к появлению paка.

17. Самый большой из всех найденных кусок чистого железа весил 66 тонн. Он представлял собой остаток метеорита, обнаруженный на территории Намибии.
18. Менее чем за 1 час в мире добывается больше железа, чем золота, добытого за всю историю человечества.
19. Интересен факт, что именно из железа производят магниты, включая и электрические.
20. Железо является самым распространенным металлом на земле после алюминия.
21. В речной воде содержание железа в сотни раз больше, чем в морской.
22. Апельсиновый сок на 85% увеличивает усваивание железа, во время употрeбления железосодержащих продуктов.
23. Одним из немногих мест, богатым на месторождения чистого железа, является Гренландия.
24. Дефицит железа испытывают около 2 млрд человек в мире.

Сырье для черной металлургии

Из какого сырья выплавляют сталь либо чугун, знает, наверное, каждый еще со школы. Новый рынок черной металлургии формируется уже совсем по другим принципам. Как правило, ранее, металлургическая промышленность и объекты по добыче сырья находились недалеко друг от друга. Сейчас же все устроено по-другому. Между производителями и потребителями сырья идет некое противостояние. Поскольку большинство металлургических комбинатов в данное время наращивают темпы своего производства, основная часть их уже наладила основной цикл.

В черной металлургии применяется сырье, которое извлекают из открытых карьеров, при этом из шахт добывают всего лишь пятую часть материала.

Открытый карьер

Железная руда

Материал, с которым работает черная металлургия, есть практически в каждом уголке планеты. Стоит отметить, что ЖРС обладает различными характерными особенностями, неодинаковым процентным содержанием всевозможных элементов. Из-за этого определенным элементам необходимо обогащение, либо специальная обработка. Сталь, чугун, ферросплавы изготавливают из железной, хромовой, марганцевой руды.

Виды сырья:

— Товарная железная руда; — крупнокусковая руда; — аглоруда; — концентрат мокрой, магнитной и сухой сепарации; — окатыши; — агломерат.

В нынешнее время сотрудничество между поставщиком и крупным производителем серьезно изменились. Одной из причин этому явлению стала смена владельцев богатых месторождений.

Так сложилось, что в основном металлы производят развитые страны, а большой поток экспорта железных руд идет из развивающихся стран. Некоторые рыночные аналитики утверждают, что в скором будущем около 70 процентов всего мирового экспорта руды пойдет из Австралии и Бразилии.

К тому же Бразилия будет в выигрышном положении благодаря незначительным ценам. Что касается РФ, то даже, несмотря на ее 17 процентные мировые запасы железной руды, особой роли на этом рынке она играть не будет. Дело в том, что основной задачей России в первую очередь является удовлетворение собственных потребностей. Китай в этом плане считается достаточно серьезным игроком, проводящий в странах Африки и Азии свою инвестиционную политику. Что касается новых участников этого большого сырьевого рынка, то им довольно сложно проложить себе дорогу, так как производитель стал думать на несколько шагов вперед, при этом никакого сбоя в поставках тут быть не должно.

Факторы, влияющие на сырьевой рынок черной металлургии:

— Разработка месторождений; — утверждение договоров на длительный период; — увеличение производительных мощностей; — влияние политической обстановки на объемы импортируемой продукции.

Металлорудное сырьё

В зависимости от географии залежей железных руд зависит покупка/ продажа данных материалов. Государства, в которых есть большие запасы железной руды, приходятся, как правило, экспортерами. К ним относятся: Китай, Бразилия, Австралия, добывающие в общей сложности больше половины мировой руды. Огромные накопления руды есть у Америки, Индии, Венесуэлы, Швеции, Италии, Франции, Казахстана, Украины и у РФ. Некоторые страны с большими собственными запасами руды закупают ее еще и у других государств. Это Англия, Америка, Корея, Япония, Германия.

Коксующиеся угли

Большие добывающие комбинаты строились обычно там, где находились залежи коксующихся углей. Крупными металлургическими центрами являются: Донбасс на Украине, Рур, Кузбасс. Чтобы выплавить 1 тонну чугуна, необходим коксующийся уголь и железная руда почти в одинаковых пропорциях — 1,5:1,2. Наилучшим вариантом при этом считается, когда уголь, марганцевую, а также железную руду добывают рядом. Такие места есть на Украине, в Казахстане, Индии, Китае, Австралии. Но такое бывает редко, обычно на месторождении добывается что-то одно. Это одна из главных причин из-за чего металлургические заводы строились вблизи от объектов добычи железной руды, или на плодородных угольных площадях.

Выплавка металла

Лом

В процессе человеческой деятельности появилось много вторичных материалов (металлолома), которые можно переработать. Большое количество сталелитейных заводов стали заниматься переработкой лома. Сталь, выполненная из отработанных материалов, стоит меньше, так как не требуется производство чугуна. На данный момент времени примерно половина всей мировой стали изготавливают из собственного, либо импортированного лома. Металлургические заводы стали возводить рядом с портами, так как перевозить лом выгоднее по воде.

Химия железа

Вероятно, вы обратили внимание, что и статья, и заметки об элементе № 26 посвящены главным образом железу-металлу. Это и не удивительно: именно этим прежде всего железо интересно для пас

Но, отдавая должное главному металлу современной техники, нельзя забывать, что: элемент № 26 обладает значительной химической активностью, он образует множество соединений, проявляя обычно валентности 2+ и 3+ ; существуют соли железной кислоты H 2 FeO 4 , но в свободном состоянии эта кислота не получена, так же как и ее ангидрид — FeO 3 ; природное железо состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 54, 56, 57 и 58; железо — жизненно важный элемент
; в крови человека 14,5% ее веса приходится на долю гемоглобина — красного пигмента эритроцитов, в центре молекулы которого находится атом железа.

АЛЬФА, БЕТА, ГАММА, ДЕЛЬТА. Железо — полиморфный металл, оно кристаллизуется по-разному в зависимости от температуры. При обычных условиях железо существует в виде кристаллов с объемноцентрированной решеткой. Это привычное нам альфа-железо. При медленном его нагревании наблюдаются странные, на первый взгляд, температурные остановки: тепло продолжает поступать в металл, а температура его не повышается. Первая такая остановка для чистого железа будет при 769, вторая — при 910, третья — при 1401°С. Закон сохранения энергии при этом, конечно, не нарушается. «Исчезнувшее» тепло тратится на перестройки кристаллической решетки. Они сказываются на многих свойствах металла. При 769°С, когда альфа-железо превращается в бета-железо, оно утрачивает свои магнитные свойства. При 910°С происходит обычная перекристаллизация: объемноцентрированная решетка перестраивается в гранецентрированную (это гамма-железо). При 1401°С — последняя перестройка: решетка вновь становится объемноцентрированной, но уже с большими, чем у альфа-железа, размерами элементарных кристаллов. Эта разновидность называется дельта-железом. При охлаждении расплавленного железа те же перестройки происходят в обратном порядке.

Характер происхождения

Большая часть известных рудниковых типов была сформирована под влиянием трёх основных факторов. От них, собственно, зависят особенности и характеристики руды железа.

Магматическое формирование. Магматические составы формировались под воздействием высоких температур магмы либо при условии высокой активности древних вулканов. По сути, имели место естественные процессы перемешивания и переплавки горных пород.

Эта разновидность полезных ископаемых представляет собой кристаллические минеральные ископаемые соединения, отличающиеся высоким процентом содержания железа. Залежи магматических ископаемых, как правило, можно обнаружить в зонах старинного образования гористых местностей. Именно в этих местах расплавленные вещества подходили максимально близко к поверхностным слоям почвы.

Метаморфическое формирование. В процессе такого формирования образуются минералы осадочного типа. Суть этого процесса сводится к передвижению отдельных участков коры Земли при котором определённые пласты, богатые определёнными элементами, попадают под породы, залёгшие выше.

Полезные ископаемые, которые образовались при очередном перемещении, мигрируют ближе к земляной поверхности. Железная руда, которая образуется в процессе метаморфического формирования, как правило, имеет высокое процентное содержание полезных металлических соединений и располагается не слишком глубоко от поверхности. Один из наиболее распространённых примеров – железняк магнитный, содержащий в своём составе до 75% железа.

Осадочное формирование. В данном случае основные факторы этого типа формирования рудников – естественные силы природы, в частности ветры и вода. Пласты породы подвергаются разрушению и перемещению в низины – именно здесь они скапливаются, формируя отдельные слои. В качестве реагента выступает вода, которая выщелачивает исходные материалы. В ходе таких процессов формируются залежи бурого железняка, представляющего собой рассыпчатую, разрыхлённую массу с высоким содержанием минеральных примесей и процентным содержанием железа до 35-40%.

За счёт различной специфики образования метаморфических пород сырьё часто перемешивается внутри пластов с магматической породой, известняком и глиной. В одном и том же месторождении, обозначенном соответствующим знаком на карте, обнаруживаются различные по происхождению залежки, которые перемешаны между собой. Места, предположительно богатые осадочными железными рудами в этом случае определяются в ходе геологических разведочных мероприятий.

Основные свойства и типы. Из какой руды получают железо?

К наиболее распространённому типу принято относить красный железняк, основой которого служит гематитовый оксид. В его составе содержится минимум побочных примесей и свыше 70% железа.

Следующий по распространённости – бурый железняк (лимонит), представляющий собой оксид железа, содержащий в своём составе H2O. Как правило, в состав лимонита входит порядка четверти процентного содержания железа. В природе бурый железняк можно встретить в форме пористых, рыхлых пород, содержащих фосфор и марганец. В качестве пустой породы в руде содержится глина.

Магнитная руда железа содержит в своём составе магнитный оксид, свойства которого теряются в условиях сильного нагрева. В природе встречается намного реже вышеперечисленных пород и по процентному соотношению железа в некоторых случаях не уступает красному железняку.

Железняк шпатовый – рудная порода, содержащая сидерит с высоким содержанием глины в составе. Это весьма редкая порода, а за счёт малого содержания железа добывают его намного реже, особенно если речь идёт о промышленном применении.

Помимо оксидов существуют другие железорудные типы, в основу которых входят карбонаты и силикаты.

Географическое расположение ключевых месторождений

Все основные месторождения принято делить на:

1. Метаморфогенные – кварцитовые залежи;
2. Экзогенные – бурый железняк и прочие осадочные породы;
3. Эндогенные – преимущественно титаномагнетитовые составы.

Подобные рудные залежи встречаются практически на каждом континенте. Большая часть железорудных залежей находится на территории стран СНГ, в частности это территория Казахстана, России и Украины. Достаточно большими запасами железорудных скоплений могут похвастать такие государства, как ЮАР, Индия, США, Австралия, Канада и Бразилия. Существуют карты месторождений железной руды, как в мировых масштабах, так и с более подробным указанием залежей на территории конкретного государства.

Как из руды получается железо?

Но добыть руду — это еще не все! Ведь получение железа из руды — тоже непростой процесс. Хотя выплавлять железо из руды научились уже давно. В древности выплавкой его занимались кузнецы, они были очень уважаемыми людьми. В специальную печь, которая называется горн, клали руду и древесный уголь, а затем поджигали. Однако обычная температура горения недостаточно высока для выплавки, поэтому огонь раздували, используя мехИ — приспособление, выдувающее воздух с большой силой. Сначала их двигали руками, а позже научились использовать силу воды. В результате нагревания получалась спекшаяся масса, которую потом кузнец ковал, придавая железу нужную форму.

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

• Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
• Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия. Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

• Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
• Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
• На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения. Сырье Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

• Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
• Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
• Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

Технологии производства железа

Все металлы и сплавы разделяют на цветные (вроде никеля, олова, цинка, меди и т.п.) и черные. К последним относятся чугун и сталь. 95% всех металлургических процессов приходится на черную металлургию, железо используется повсеместно.

Несмотря на невероятное разнообразие получаемых сталей технологий изготовления не так уж много. Кроме того, чугун и сталь – это не совсем 2 разных продукта, чугун – обязательная предварительная стадия получения стали.

Читать также: Микроволновка плохо разогревает причины

Классификация продукции

И чугун, и сталь относят к сплавам железа, где легирующим компонентом выступает углерод. Доля его невелика, но он придает металлу очень высокую твердость и некоторую хрупкость. Чугун, поскольку содержит больше углерода, более хрупкий, чем сталь. Менее пластичен, но отличается лучшей теплоемкостью и стойкостью к внутреннему давлению.

Чугун получают при доменной плавке. Различают 3 вида:

• серый или литейный – получают методом медленного остывания. Сплав содержит от 1,7 до 4,2% углерода. Серый чугун хорошо обрабатывается механическими инструментами, прекрасно заполняет формы, поэтому его используют для производства литьевых изделий;
• белый – или передельный, получают при быстром остывании. Доля углерода – до 4,5%. Может включать дополнительные примеси кремния, графита, марганца. Белый чугун отличается твердостью и хрупкостью и в основном применяется для выплавки стали;
• ковкий – включает от 2 до 2,2% углерода. Производится из белого чугуна путем длительного прогревания отливок и медленного длительного охлаждения.

Сталь может включать не более 2% углерода, получают ее 3 основными способами. Но в любом случае суть сталеварения сводится к отжигу нежелательных примесей кремния, марганца, серы и так далее. Кроме того, если получают легированную сталь, то в процессе изготовления вводят дополнительные ингредиенты.

По назначению сталь разделяют на 4 группы:

• строительная – применяют в виде проката без термической обработки. Это материал для сооружения мостов, каркасов, изготовления вагонов и так далее;
• машиностроительная – конструкционная, относится к категории углеродистой стали, включает не более 0,75% углерода и не более 1,1% марганца. Используется для производства разнообразных машинных деталей;
• инструментальная – также углеродистая, но с низким содержанием марганца – не более 0,4%. Из нее производят разнообразный инструмент, в частности, металлорежущий;
• сталь специального назначения – к этой группе относят все сплавы с особыми свойствами: жаропрочная сталь, нержавеющая, кислотоупорная и так далее.

Предварительный этап

Даже богатую руду перед выплавкой чугуна необходимо подготовить – освободить от пустой породы.

Железная руда стала добываться человеком много веков назад. Уже тогда стали очевидными преимущества использования железа.

Найти минеральные образования, содержащие железо, довольно легко, так как этот элемент составляет около пяти процентов земной коры. В целом, железо является четвертым по распространенности элементом в природе.

В чистом виде найти его невозможно, железо содержится в определенном количестве во многих типах горных пород. Наибольшее содержание железа имеет железная руда, добыча металла из которой является наиболее экономично выгодным. От ее происхождения зависит количество содержащегося в ней железа, нормальная доля которого в составе около 15%.

Необычная прочность: секрет долговечности железных конструкций

Железо – один из самых распространенных и полезных металлов на Земле. Его структура и свойства делают его отличным выбором для строительства и создания различных конструкций. Однако, самое удивительное и необычное свойство железа заключается в его прочности, позволяющей выдерживать огромные нагрузки.

Основным секретом долговечности железных конструкций является их устойчивость к коррозии. При контакте с воздухом, железо начинает окисляться и покрываться слоем ржавчины. Однако, для защиты от коррозии используется специальное покрытие, которое может быть нанесено на поверхность металла. Также, можно добавить особые сплавы к железу, которые способны устойчиво выдерживать воздействие окружающей среды и препятствуют образованию ржавчины.

Одним из примеров железных конструкций, которые демонстрируют высокую прочность, являются мосты. Многие известные мосты по всему миру, такие как Бруклинский мост, знамениты своей непревзойденной прочностью, которая позволяет им выдерживать огромные нагрузки и противостоять силам природных катастроф.

Также, железо широко используется в авиационной промышленности. Одним из самых известных примеров является самолет Boeing 747, который состоит на 50% из железа. Важным фактом является то, что железо имеет высокую прочность, при этом оно относительно легкое, что делает его идеальным материалом для создания авиационных конструкций.

В целом, необычная прочность железных конструкций обусловлена не только уникальными свойствами самого металла, но и специальными технологиями и методами использования железа. Правильно подобранные сплавы и покрытия позволяют значительно продлить срок службы железных конструкций и сохранить их прочность на долгие годы.