Что нужно добавить чтобы из руды выплавить металл


Как выплавляют металл | 5sklad.ru Строительные и отделочные материалы

Если кому-то удавалось побывать на сталелитейном предприятии, то, несомненно, произведенное впечатление останется в памяти навсегда. Огромные, цеха, постоянное движение неимоверного размера ковшей с жидким металлом, реки чугуна и стали, шум, жара, дым и ощущение прикосновения к чему-то необычному. Действительно, есть чему удивляться на таком производстве. Ведь процессы плавки металла, а тем более, придания ему специальных свойств требуют основательных знаний множества процессов, протекающих в определенной последовательности. Данная статья посвящена краткому обзору технологии получения стали – самого распространенного сплава, применяемого в промышленности, на транспорте, в строительстве и быту.

Руда, кокс и домна = чугун

Всем нам хорошо известно со школьной скамьи, что любой металл добывают из руды. Руда есть не что иное, как горная порода с высоким содержанием необходимого нам металла. Впрочем, в природе в чистом виде встречаются только золото и редкоземельные металлы, которые не окисляются и могут сохраняться в виде чистых металлов неограниченные промежутки времени. Все остальные металлы находятся в руде в виде различных соединений. Чаще всего это оксиды.

Железная руда – не исключение. Она состоит практически целиком из оксида железа Fe2O3 с добавлением посторонних примесей и пустой породы. По сути – это есть грязная ржавчина. И в чистом виде руду в доменную печь отправлять нельзя. Полученный металл будет очень низкого качества, а основным продуктом печи станет шлак.

Для того чтобы руда стала пригодной для загрузки в плавильную печь, её обогащают на горно-обогатительном комбинате. В старые времена руда была с высоким содержанием железа. На сегодняшний день мы практически вынуждены перерабатывать старые отвалы и перерабатывать руду с малым содержанием железа, что, безусловно, сказывается на стоимости стали.

При обогащении руда проходит множество стадий очистки от посторонних примесей. На выходе из цехов ГОК получаются окатыши с высоким содержанием оксида железа, готовые к загрузке в печь. Как правило, ГОК и сталелитейный комбинат находятся в одном месте, чтобы снизить затраты на транспортировку окатышей.

Второй компонент, необходимый для плавки металла – кокс, который является твердым топливом и источником моноксида углерода, посредством которого и восстанавливается железо из оксида в два этапа. Кокс – это каменный уголь, прошедший пиролиз. Изначально в качестве топлива и источника угарного газа применяли древесный уголь. Он получается путем пиролиза древесины, но древесный уголь слишком дорог и непригоден для промышленного производства металла. Хотя древесный уголь лишен посторонних примесей, которыми насыщен обычный каменный уголь. Чтобы очистить каменный уголь от газов и примесей его тоже стали подвергать пиролизу – то есть, нагреву без доступа воздуха с отводом образующихся газов. В результате получается кокс – чистое топливо, пригодное для плавки металлов. Для получения кокса подходят не все марки угля, а только так называемые коксующиеся угли. Кокс на сталелитейный завод может поступать за тысячи километров, так как практически никогда не бывает того, чтобы уголь и руда залегали в одном месте.

Третий элемент, необходимый для получения металла – доменная печь. Это грандиозное сооружение было придумано еще в 14 веке, но тогда она не имела таких размеров как сейчас. Однако принцип действия древней печи и современной одинаков – восстановление железа из оксида под действием монооксида углерода при высокой температуре.

Доменная печь может работать непрерывно сколь угодно долго. Во всяком случае, пока в неё загружают шихту и кокс, а её футеровка не нарушена настолько, что требует ремонта. Это сооружение представляет собой шахтовую печь с минимальной высотой около 35 метров, в которой имеется несколько зон. Самая нижняя зона – это горн, в котором собирается жидкий чугун, над ним расположены заплечики. Это высокотемпературная часть печи. Выше расположен распар – зона восстановления FeO, где из окиси железа под действием высокой температуры и угарного газа выделяется в виде капель жидкого металла железо и стекает в горн, где окончательно расплавляется. Ещё выше расположена зона восстановления Fe2O3– это так называемая шахта, в которой температура ниже, но под действием угарного газа происходит первый этап восстановления железа из оксида в окись. В самой верхней части доменной печи расположен колошник – устройство, в котором разделяются доменные газы и через которое загружают шихту. Загрузка шихты – смеси в определенных пропорциях руды, кокса и различных вспомогательных добавок в современных печах происходит автоматически, а раньше для этого использовался ручной труд. Важно понимать, что даже самая маленькая доменная печь вмещает не менее 300 тонн шихты. И загрузить их вручную достаточно проблематично, а ведь эту массу нужно постоянно поддерживать, чтобы печь не остывала. Современные доменные печи имеют объемы загрузки более 12 тысяч тонн. Естественно, что вручную такую массу загрузить невозможно.

В нижней части печи имеются летки для выпуска расплавленного металла и слива шлаков, а так же фурмы для подачи подогретого воздуха. Для обеспечения нормального режима работы печи воздух должен быть подогрет до температуры 1100 – 1200 градусов. При такой температуре важно, чтобы сопла фурм не повело. Для этого внутри них циркулирует охлаждающая жидкость.

Горновая часть доменной печи имеет многослойную футеровку, которая тоже охлаждается проложенным внутри контуром. А сама печь опирается на фундамент из железобетона толщиной 4 метра. Поддерживают печь в вертикальном положении стальные колонны.

По мере того как в горновой части скапливается достаточное количество жидкого металла, его сливают, выбивая пробку в летке горна. Металл отводится от печи по каналам и поступает в термостатированные емкости для дальнейшей транспортировки по технологической цепочке. Доменные шлаки могут спускать как через летку для металла, так и через специальные шлаковые летки. Шлаки в расплавленном виде вывозят на специально оборудованную площадку и там сливают. В дальнейшем шлаки перерабатывают в минеральную вату, так как они по большей части представляют собой минеральную основу.

Из доменной печи выходит чугун. Его свойства далеки от требуемых, так как он содержит слишком много углерода, вкрапления фосфора и серы. Чтобы получить из него сталь, требуется выжечь лишнее и ввести легирующие присадки. Тогда получится сталь с требуемыми характеристиками. Все это происходит в мартеновском или кислородно-конвертерном цехах.

Мартеновская печь и кислородный конвертер – места, где чугун превращается в сталь

До 19 века сталь получать не могли в принципе. Так как после выплавки чугуна его сразу разливали в изложницы. А далее кузнецы доводили его до требуемого состояния при многократном нагревании и охлаждении, уплотнении структуры ковкой. Естественно, что любое изделие из переделанного чугуна стоило слишком дорого. Проблема чугуна состоит в том, что он содержит кроме чистого железа ряд примесей, которые попадают в него, когда металл находится в жидком состоянии. В первую очередь – это углерод, который имеет свойство образовывать сплав с железом, растворяясь в нем. Углерод попадает в расплав в тот момент, когда капли железа протекают через раскаленный кокс. Чтобы снизить содержание углерода в чугуне, в шихту добавляют известняк, который нагреваясь, переходит в негашеную известь и ошлаковывает часть примесей, очищая чугун. Однако получить чистое железо в доменной печи нельзя. На выходе чугун все равно будет иметь до 8% углерода в своем составе.

Чтобы избавиться от углерода и вредных примесей в виде фосфора и серы, требуется окислить их и вывести из расплава. Для этого существует два способа – мартеновский и бессемеровский. Мартеновский способ состоит в том, что жидкий чугун загружают в специальную плоскую печь, куда добавляют стальной лом, известь, железную руду и начинают интенсивный нагрев. При этом в печь подают смесь топлива с обогащенным кислородом воздухом. Железо начинает окисляться. При этом, нагреваясь, окись железа реагирует с углеродом, фосфором и серой, связывая их в оксиды, которые тут же ошлаковываются введенным в состав шихты известняком. Чтобы увеличить скорость восстановления железа из окиси, в расплав добавляют марганец, который реагирует с окисью железа, переходя в состояние оксида марганца и тоже ошлаковывается известью.

Как только вся шихта расплавится, начинается процесс доводки стали. В этот период в расплав добавляют железную руду в виде окиси железа. При этом за счет окисления углерода происходит бурное восстановление железа из окиси. В течение некоторого времени ванна кипит, а затем успокаивается. В этот момент можно вводить легирующие присадки в зависимости от состава стали и сливать её для проката, для разливки в изложницы и т.п.

Мартеновский процесс не слишком производительный. За сутки в мартеновской печи можно провести 1,5-2,5 плавки. Что снижает объемы перерабатываемого металла. Чтобы ускорить процесс отжига примесей из чугуна, в 1856 году Бессемером было предложено продувать чугун кислородом с добавлением руды и известняка. Для продувки Бессемер предложил устройство, которое назвал конвертером. Это сосуд, в который наливается небольшая порция жидкого чугуна, вводится фурма, в которую подается кислород под большим давлением. Кислород выжигает примеси, известь их ошлаковывает. Готовую сталь сливают в ковш, переворачивая конвертер.

Этот способ получения стали при кажущейся простоте был реализовано впервые только в 1949 году на австрийском заводе в городе Линц. В Советском Союзе первый кислородно-конвертерный цех был введен в строй в 1957 году на заводе «Криворожсталь». Применение этого способа получения стали существенно увеличило объемы её производства. В настоящее время кислородно-конвертерную технологию массово применяют всего 8 стран в мире. Россия входит в их число.

 

Что такое выплавка? (с иллюстрациями)

Плавка - это процесс извлечения полезной руды из смешанных месторождений, где люди находят руду, связанную с другими металлами, породами и посторонними материалами. Находить месторождения чистой руды очень необычно, и этот метод позволяет людям выделять полезные металлы. Изобретение этого процесса стало важным шагом в развитии человеческого общества, позволив людям изготавливать более сложные металлические изделия и сплавы.

При плавке руды используются высокие температуры.

В процессе плавки люди нагревают материал с помощью агента, чтобы вызвать химическую реакцию. Хотя люди часто называют плавку еще одной формой плавления, простого плавления материала недостаточно. Химическая реакция необходима, чтобы заставить желаемую руду выпасть в осадок, и может быть полезно добавить флюс для связывания с твердыми частицами, образуя шлак, массу нежелательного материала, который оседает на дно печи, где люди делают свои плавка.

Плавка алюминия - это промышленный процесс, используемый для извлечения металлического алюминия из оксида алюминия или глинозема.

По мере того, как руда осаждается и собирается вместе, изменения плотности в составе материала приводят к образованию слоев, позволяющих оператору снимать желаемую руду.После завершения плавки люди могут вывозить побочные продукты и утилизировать их, хотя иногда их можно использовать, например, объединяя их в бетонные смеси заполнителя. Выход из данного плавильного цикла варьируется в зависимости от качества основного продукта и того, какую руду люди пытаются добыть.

Люди должны тщательно контролировать условия плавки.Тепло должно соответствовать руде, а печь требует хорошей циркуляции воздуха для полного нагрева всего материала, избегая ситуаций, когда он образует массы и не имеет возможности вступить в химическую реакцию в печи. Людям также нужна инертная футеровка печи, и они должны быть осторожны с некоторыми веществами, поскольку они могут выделять токсичные пары и вызывать у людей заболевания.

Производство промышленных металлов основано на ряде процессов извлечения полезной руды из месторождений.Это может быть кропотливая процедура. Компании сравнивают стоимость добываемой руды с затратами на добычу, чтобы определить, является ли плавка эффективным и подходящим методом обработки. В некоторых случаях руду можно оставить в покое, потому что ее добыча будет стоить слишком много денег, даже если она ценна. Люди в районе металлической шахты могут заметить выброшенные отходы со следами металла, которые было бы слишком дорого восстановить внутри.

.

Железной руды | HowStuffWorks

До того, как многие древние цивилизации начали переходить от своего бронзового века к железному веку, некоторые изготовители инструментов уже создавали железные орудия из космического источника: метеоритов. Называемое египтянами «черной медью», метеоритное железо не из тех веществ, которые можно найти в огромных консолидированных местах. Скорее, мастера находили его кусочки и куски, разбросанные на огромных расстояниях. Таким образом, этот небесный металл в основном использовался в украшения и украшения.В то время как кузнецы иногда использовали метеоритное железо для изготовления мечей, это ценное оружие обычно относилось к людям великой власти, таким как халифы седьмого века, чьи клинки, как говорили, были выкованы из того же материала, что и Святой Черный Камень Мекки [источник : Рикард].

Большая часть земного железа, однако, содержится в железной руде . Сырая руда, добываемая прямо из земли, представляет собой смесь собственно руды и рыхлой земли под названием пустой породы .Собственно руду обычно можно отделить путем измельчения сырой руды и простого смывания более легкой почвы. Однако собственно руду разложить сложнее, поскольку она представляет собой химическое соединение карбонатов, гидратов, оксидов, силикатов, сульфидов и различных примесей.

Объявление

Чтобы добраться до кусков железа в руде, вы должны выплавить руды. Плавка включает нагрев руды до тех пор, пока металл не станет губчатым, а химические соединения в руде не начнут разрушаться.Наиболее важно то, что он выделяет кислород из железной руды, которая составляет высокий процент обычных железных руд.

Самая примитивная установка, используемая для плавки железа, - это кривая . Там кузнец сжигает древесный уголь с железной рудой и хорошим запасом кислорода (с помощью мехов или воздуходувки). Древесный уголь - это чистый углерод. Углерод соединяется с кислородом, образуя углекислый газ и окись углерода (выделяя при этом много тепла). Углерод и окись углерода соединяются с кислородом железной руды и уносят его, оставляя железо металлическое.

В цветочном горшке огонь недостаточно горячий, чтобы полностью расплавить железо. Вместо этого железо нагревается до образования губчатой ​​массы, содержащей железо и силикаты из руды. Нагревание и удары молотком по этой массе (называемой блюмом) вытесняют примеси и смешивают стекловидные силикаты с металлическим железом с получением кованого железа . Кованое железо выносливо и с ним легко работать, что делает его идеальным для создания инструментов.

Изготовители инструментов и оружия научились плавить медь задолго до того, как железо стало доминирующим металлом.Археологические данные свидетельствуют о том, что кузнецы на Ближнем Востоке выплавляли железо еще в 2500 году до нашей эры, хотя прошло более тысячи лет, прежде чем железо стало доминирующим металлом в регионе.

Для создания железа более высокого качества кузнецам требуются печи лучшего качества. Технология постепенно развивалась на протяжении веков. К середине 1300-х годов более высокие печи и сильфоны с ручным управлением позволяли европейским печам гореть достаточно сильно, чтобы не только размягчать железо, но и фактически плавить его.

.

плавка | Определение и факты

Плавка , процесс, при котором металл получают в виде элемента или простого соединения из его руды путем нагревания до температуры выше точки плавления, обычно в присутствии окислителей, таких как воздух или восстановители, такие как кокс. Первым металлом, выплавленным на древнем Ближнем Востоке, вероятно, была медь (к 5000 г. до н. Э.), За ней последовали олово, свинец и серебро. Для достижения высоких температур, необходимых для плавки, были разработаны печи с приточной тягой; для железа требовались температуры еще более высокие.Таким образом, плавка представляет собой крупное технологическое достижение. Древесный уголь был универсальным топливом до тех пор, пока в 18 веке в Англии не появился кокс. Между тем доменная печь достигла высокого уровня развития.

расплавленная медь

Расплавленная медь превращается в пластины.

© Djelen / Shutterstock.com

Подробнее по этой теме

ручной инструмент: плавка

Возможно, через тысячу лет после того, как люди узнали о плавлении девственной меди, они обнаружили, что еще один хрупкий камень совершенно бесполезен...

При современной обработке руды перед плавкой обычно выполняются различные предварительные стадии, чтобы максимально сконцентрировать металлическую руду. В процессе плавки металл, который соединяется с кислородом, например оксид железа, нагревается до высокой температуры, и оксид заставляется объединяться с углеродом в топливе, выделяясь в виде моноксида углерода или диоксида углерода. Другие примеси, в совокупности называемые пустой породой, удаляются путем добавления флюса, с которым они соединяются с образованием шлака.

В современной выплавке меди используется отражательная печь. Концентрированная руда и флюс, обычно известняк, загружаются в верхнюю часть, а расплавленный штейн - соединение меди, железа и серы - и шлак извлекаются снизу. Вторая термообработка в другой (конвертерной) печи необходима для удаления чугуна из штейна.

.

Руководство по плавке руды черного железа

Чтобы научиться плавить черное железо, необходимо выполнить квест внутри подземелья Глубин Черной горы. Если вы не знакомы с местом, перемещаться внутри этого инстанса действительно сложно, поэтому я собрал это руководство по плавке черного железа, чтобы объяснить, как выполнить квест.

Если вы хотите найти лучшие места для выращивания руды черного железа, ознакомьтесь с моим Руководством по выращиванию руды черного железа!

Содержание

Требования к квесту

Прежде всего, убедитесь, что у вас есть вся руда черного железа, которую вы хотите переплавить.Для плавки слитков требуется Черная кузница, которая также находится в Глубинах Черной горы. Вы не можете выплавить Черное железо в любой нормальной кузнице, поэтому купите / фармите их перед тем, как начать квест, или вам придется вернуться туда во второй раз.

Перед тем, как войти в инстанс , вы должны повысить свой навык горного дела как минимум до 230 . Вы можете посетить мое руководство по повышению уровня Vanilla Mining или мое руководство по плавке, чтобы помочь вам повысить уровень Mining. Я рекомендую руководство по плавке, если вы хотите быстро добраться до 230.

Также убедитесь, что у вас есть эти предметы в вашем инвентаре, прежде чем вы попадете в Глубины Черной горы:

Без них невозможно пройти квест!

Как попасть в Глубины Черной горы

Чтобы попасть в Глубины Черной горы, войдите в Черную гору либо с юго-запада Тлеющего ущелья, либо с северо-запада Пылающих степей.После того, как вы войдете в Черную гору, просто откройте карту и направляйтесь к месту, которое я пометил красным крестиком на карте ниже, затем войдите в пещеру. Теперь вы можете снова открыть свою карту, и на этой карте вы увидите вход в Глубины Черной горы.

В поисках квеста

1. Оказавшись внутри экземпляра, поверните направо, и вы увидите большой сверлильный станок. Нажмите на нее и выберите опцию «Просто мимо The Grim Guzzler». Это телепортирует вас в другую часть экземпляра.

2. После использования сверлильного станка идите к первому входу справа.

Следуйте по маршруту, указанному ниже, пока не дойдете до босса «Семь», затем найдите дварфа по имени Мрак'рел. Он второй дварф справа при входе в Гробницу Призывателя.

  1. Поговорите с Мрак'релом и нажмите «Мрак'рел, расскажи мне свои секреты!»
  2. Он вызовет Призрачную Чашу справа от себя. Нажмите на Чашу и возьмите квест Призрачная Чаша.(требуется Горное дело 230)
  3. Завершите квест
  4. Поговорите с Мрак'релом еще раз и нажмите «Я заплатил твою цену, Мрак'рел. А теперь расскажи мне свои секреты!»
  5. : Теперь вы можете плавить руду черного железа, но еще не готов к огню! Прочтите, как добраться до Черной кузницы.
В поисках мрака''рел

Где выплавлять руду черного железа

Для плавки слитков требуется Черная кузница. Вы не можете выплавить черное железо в обычной кузнице.

Поговорите с Дум'Релом, чтобы начать схватку с боссом, в которой вы встретитесь один за другим с семью призрачными дварфами. Убейте семерых гномов, и откроется дверь, ведущая в Черную кузницу.

.

Смотрите также