Металлургия – это область науки и техники, отрасль промышленности.
К металлургии относятся:
производство металлов из природного сырья и других металлсодержащих продуктов;
обработка металлов в горячем и холодном состоянии;
нанесение покрытий из металлов;
область материаловедения, изучающая физическое и химическое поведение металлов.
К металлургии примыкает разработка, производство и эксплуатация машин, аппаратов, агрегатов, используемых в металлургической промышленности.
Металлургия подразделяется на чёрную и цветную. Чёрная металлургия включает добычу и обогащение руд чёрных металлов, производство чугуна, стали и ферросплавов. К чёрной металлургии относят также производство проката чёрных металлов, стальных, чугунных и других изделий из чёрных металлов. К цветной металлургии относят добычу, обогащение руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов.
К чёрным металлам относят железо. Все остальные — цветные.
По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно делят:
7 тема Металлургия золота
тяжёлые металлы (медь, свинец, цинк, олово, никель);
лёгкие (алюминий, титан, магний).
По основному технологическому процессу подразделяется на пирометаллургию (плавка) и гидрометаллургию (извлечение металлов в химических растворах). Разновидностью пирометаллургии является плазменная металлургия.
Самыми распространенными металлами являются:
История металлургии
Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией, относятся к 5-6 тысячелетиям до н. э. и были найдены в Майданеке, Плоднике и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся к культуре винчу), Болгарии (5000 лет до н. э.), Португалия, Испании, Стоунхендже (Великобритания).
Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.
В культуре ранних времён присутствуют серебро, медь, олово и метеоритное железо, позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» — египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой, люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век.
1. Георг Агрикола , автор De Re Metallica , важных ранних работ по извлечению металла
2. Каталонская печь с водяной воздуходувной трубой, для изготовления металла
Возникновение металлургии. Евгений Черных. Родина слонов № 70
3. Исторические находки металлов
Получение железа из руды и выплавка металла было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века. Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян.
Следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях.
Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока, древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген, греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия, Япония и т. д.
4. Горный районы древнего Ближнего Востока, нахождение металлов
5. Домница в Германии 15—16 вв
6. Древний горн для получения железной крицы
7. Металлообработка в 1564 году, Германия
Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи, чугун, сталь, гидр молоты и т. п.).
Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.
Металлургия в первоначальном значении — искусство извлечения металлов из руд. Возникла металлургия еще в глубокой древности. При раскопках были найдены следы выплавки меди, датированные еще 7-6-м тысячелетием до н.э. И примерно в то же время человеку стали известны такие самородные металлы, как серебро, золото, медь, железо с метеоритов.
8. Лавка металла в Древнем Египте (дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных)
9. Печь добычи металла династии Юань в Китае
10. Трение, работа на серебро, 16 век
Сначала железо и медь обрабатывали в холодном состоянии. Металл поддавался такой обработке. Более широкое распространение медные изделия получили с изобретением ковки — горячей кузнечной обработки.
Затем широко распространилась бронза (2-е тысячелетие до н.э.). Бронза — это сплав меди с оловом, по качеству она намного превосходила медь. Это и устойчивость против коррозии, и твёрдость, и острота лезвия, и лучшее заполнение литейных форм. Это был переход к бронзовому веку.
Следующим этапом человек научился получать из руд железо. Процесс его получения заключался в использовании сыродутных горнов и был малопроизводителен. Этот процесс стали улучшать — ввели обогащение железа углеродом и последующую его закалку. Так получилась сталь. И к 1-му тысячелетию до н.э. железо стало наиболее распространенным среди используемых человеком материалов (Европа, Азия).
11. Черно-белые офорты с изображениями различных видов печей и способов обработки металлов из энциклопедии ремесел Дени Дидро, изданной в 1763 г
Металлургия железа не менялась, наверное, порядка 3 тысячелетий. Но процесс постепенно улучшался, и к середине 14 века появились первые доменные печи. Увеличение высоты этих печей и, соответственно, более мощная подача дутья, привели к удобному получению чугуна. Появился так называемый кричный передел (передел чугуна в ковкое железо).
Кричный процесс как способ получения стали был более выгоден и практически вытеснил прежние способы ее получения на основе сыродутного железа. Хотя из него и делалась та самая, знаменитая дамасская сталь.
В Англии в 1740 г. появилась тигельная плавка (уже известная на Востоке). А в последней четверти 18 века — пудлингование. Тигельная плавка — это был первый способ производства литой стали. Но эти процессы не могли конкурировать с развивающейся быстрыми темпами металлургией чугуна. Перелом произошел с изобретением трех новых процессов получения литой стали.
В 1856 году — это бессемеровский процесс. В 1864 году — мартеновский, а в 1878 — томасовский процесс. К середине 20 века производство стали уже потеснило чугун в процентном отношении.
15. Печь для производства железа в Китае
16. Железная Плита 1700 год
17. Добыча железа (около 1875)
Дальше производство развивалось путем всё большего увеличения производительности агрегатов, различными улучшениями в технологии, широкой автоматизацией производственных процессов. В электропечах начала производиться высококачественная (легированная) сталь. Использовался переплав металла в дуговых вакуумных печах, в плазменных установках. Начали развиваться способы прямого получения железа, за которыми будущее.
А добывали золото, серебро, олово, свинец, медь, ртуть.
В доисторические времена золото получали из россыпей путем промывки. Оно выходило в виде песка и самородков. Затем начали применять рафинирование золота (удаление примесей, отделение серебра), во второй половине 2-го тысячелетия до н.э. В 13-14 веках научились применять азотную кислоту для разделения золота и серебра. А в 19 веке был развит процесс амальгамации (хоть он и был известен в древности, но нет доказательств, что его использовали для добычи золота из песков и руд).
Серебро добывали из галенита, вместе со свинцом. Затем, через столетия, их начали выплавлять совместно (примерно к 3-му тысячелетию до н.э. в Малой Азии), а широкое распространение это получило еще спустя 1500-2000 лет.
Медь начали массово производить, когда Семенников В.А. изобрел в 1866 году конвертирование штейна.
Олово когда-то давно выплавляли в простых шахтных печах, после чего делалась его очистка специальными окислительными процессами. Сейчас в металлургии олово получают путем переработки руд по сложным комплексным схемам.
Ну, а ртуть производили путем обжига руды в кучах, при котором она конденсировалась на холодных предметах. Затем уже появились керамические сосуды (реторты), на смену которым пришли железные. А с ростом спроса на ртуть ее стали получать в специальных печах.
18. Венгерский плоский топор из меди
19. Венгерский Медный топор
20. Золото из Фив 750-700 до н.э
Материальные ценности человека немыслимы без металлов, и значение металлургии в создании современной цивилизации очень велико. Металлы применяются в строительстве, военном деле, в транспорте и связи, в производстве средств и предметов потребления, в сельском хозяйстве. Современная металлургия позволяет получать почти все элементы периодической системы, кроме разве что галоидов и газов.
Для получения металлического листа из крицы, скажем, весом всего в 30-35 килограммов молотобоец должен был напряженно работать 12-15 часов. А попробуйте-ка столько времени помахать огромной кувалдой! С появлением же механического молота для выполнения подобной работы уже не требовалось таких усилий, да и занимала она всего4-6 часов, включая время на разогрев металла.
Развивая большую ударную силу, молоты позволяли получать металл гораздо большей прочности, чем в ручной кузнице. Хвостовой молот, применявшийся для отковки полосового металла на одном из шведских заводов, имел боек весом около 80 килограммов и делал 120 ударов в минуту. Разумеется, никакому молотобойцу подобное было не под силу.
Но скоро стало очевидным, что и хвостовой молот, не обеспечивает необходимой однородности механических свойств по всему объему некоторых изделий (например, поковок большой длины — полосового железа и т.п.). Ведь металлическую полосу под удар бойка рабочий подвигал вручную. Требовалось найти принципиально новый способ механической обработки металла, который давал бы абсолютно одинаковое давление по всей плоскости изделия.
Вам, несомненно, приходилось видеть, как хозяйки круглой скалкой раскатывают ком теста на столе. Постепенно тесто делается все тоньше и тоньше, зато занимает все большую площадь. Теперь представьте, что вместо теста вы имеете дело с раскаленным металлом, а вместо скалки и поверхности стола у вас два круглых вращающихся валка. Металл пропускают между валками один раз, другой, третий.
Все тоньше и тоньше становится металлическая полоса, все сильнее она вытягивается. И что самое главное, упрочняется равномерно по всей длине. Такой процесс обработки металла называется прокаткой. А два валика — это и есть прокатный стан.
Источник: economic-definition.com
Металлургия благородных металлов
Добыча и обогащение платинового сырья Подобно золоту, платина встречается в рудах и россыпях. Россыпи, образовавшиеся в результате разрушения и переноса поверхностными водами вещества коренных массивов, включают платину в…
Аффинаж – очистка благородных металлов от примесей и их разделение у нас проводят на централизованных заводах, имеющих оборудование и условия для проведения необходимых переделов с малыми потерями. На…
Пока промышленность применяет только один способ – выщелачивание золота из руд действием цианидов натрия или кальция при подаче в пульпу воздуха. Основоположником цианистого процесса считают русского химика П….
Добыча золота с помощью ртути известна издавна, по крайней мере 2000 лет до н. э. При перетирании с рудой ртуть концентрирует в себе золото и серебро. Она не…
Если исключить золото, растворенное в воде морей и океанов добыча которого пока невыгодна из-за малости концентрации то основная масса его в природе находится в виде золотин – самородных…
История благородных металлов Благородные металлы отличаются от других элементов, известных еще древним народам, неизменяемостью на воздухе, трудностью добычи и высокой стоимостью. Теперь их также называют драгоценными; хотя некоторые…
Этот сайт использует cookie для хранения данных. Продолжая использовать сайт, Вы даете свое согласие на работу с этими файлами. OK
Источник: metallurgist.pro
Благородные металлы. Золото.
Вряд ли кто из читателей-неспециалистов будет утверждать, что золото относится к числу наиболее широко распространенных в природе металлов. Однако нет такого обломка горной породы, который не содержал бы малые примеси золота. Например, в изверженных породах оно присутствует в количестве порядка 0,005 г/т.
Вода рек, протекающих по золотоносным площадям, всегда содержит золото, частично находящееся во взвешенном состоянии. Особенно велик перенос золота крупными реками Сибири, измеряемый тоннами металла в год. Например, Амур выносит в океан 1 кг/ч, или приблизительно 8,5 т в год, фактическая же цифра, вероятно, гораздо больше.
Такой же значительный снос золота, очевидно, имеющий место и на других континентах, обусловил грандиозные запасы золота в Мировом океане. Содержание этого элемента в водах Океана колеблется в пределах 4—10 мг/т, местами (в Карибском море) достигая даже 15—18 мг/т. Подсчеты, сделанные и промышленниками, и учеными, дали феноменальную цифру общих запасов «океанического» золота порядка миллиардов тонн. Хотя в лабораториях извлечь золото из морской воды и нетрудно, однако в заводских масштабах это еще никому не удавалось, о чем свидетельствует немалое число разорившихся предпринимателей, пытавшихся подобрать ключи к этой мировой сокровищнице. В то же время имеется немало прибрежных и донных россыпей, энергично разрабатываемых на всех материках (см. ниже).
В связи со сказанным возникает важнейший вопрос: в чем золото растворяется, что представляют собой эти растворы, переносящие золото от коренных месторождений до Океана, что является осадителем золота? Существует множество гипотез, пытающихся выявить природные реакции, но ни одна из них не может полностью объяснить разнообразие процессов, вызывающих непрерывное передвижение грандиозны< масс золота в земной коре. «Выпадение и передвижение золота наблюдается на каждом шагу в каждой россыпи и жильном месторождении. Огромное количество золота находится, таким образом, в каждый данный момент или в слабых растворах в гидросфере, или в вечно подвижных равновесиях, то переходя в раствор, то из него выпадая, в природных наземных и подземных водах. В связи с этим золото захватывается живым веществом. Оно уже было замечено в нем в XVIII столетии и еще раньше, в эпоху алхимиков», — писал еще сорок лет назад наш выдающийся геохимик и минералог академик В. И. Вернадский 1.
С каким ужасом автор смотрел однажды, как старатели аккуратно толкли в чугунной ступке огромный, великолепной сохранности череп «волосатого носорога», кости и зубы мамонтов, извлеченные ими из россыпей и доставленные на приисковый стан в тщательно упакованном виде (в Забайкалье). Уничтожить такую редкость! Однако свыше ста граммов золота дали несколько килограммов костей ископаемых животных! золото было обнаружено у нас в ископаемых же раковинах ауцелл, в члениках морских лилий, в древесине хвойных, росших миллионы лет назад. Пожалуй, еще замечательнее присутствие его в кристаллах пирита и марказита, которые выделялись из рудничных вод на крепежных стойках рудника, в течение всего лишь нескольких месяцев!
Чрезвычайно интересен факт переноса золота в растворенном виде в россыпях и химическое переотложение его с образованием «нового» золота на окатанной поверхности золотин и самородков.
Этот процесс, обнаруженный у нас в стране, был подробно описан в 1941 г. Н. В. Петровской. Золотинки, пребывающие в россыпи, подвергаются сложному комплексу воздействий: механическому (удары обломков пород и галек), химическому и электрохимическому (воздействие растворов). В результате электрохимической коррозии происходит изменение состава и структуры поверхностных частей, обеднение их серебром, перекристаллизация их и переотложение и частичное растворение золота. В результате золотника оказывается окруженной пленкой более высокопробного золота, чем ее центральная часть. золото же, перешедшее в раствор, переносится подземными водами и отлагается чаще всего на мелких золотинках, образуя на них тонкие пленки «нового» золота. От «старого» золота россыпи оно отличается по цвету, составу и по губчатым («бородавчатым») формам частиц.
Источник: markmet.ru