Обогащение руды

Железная руда

МЕТАЛЛУРГИЯ

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ТКМ)

ТКМ – дисциплина, изучающая способы получения различных металлов и неметаллов , а также технологические методы формообразования заготовок и деталей литьем , обработкой давлением , сваркой и обработкой резанием.

Классификация сплавов

Технически чистые металлы обладают низкой прочностью и поэтому применение их ограничено. В промышленности, как правило, применяются сплавы металлов.

Сплавом называют вещество, полученное сплавлением 2-х или более элементов, называемых компонентами сплавов.

Сплавы :

• на основе железа (Fe) называются чёрными или железоуглеродистыми сплавами (стали, чугуны);

§ на основе цветных металлов, таких как K (калий), Na (натрий), Ca (кальций), Al (алюминий), Mg (магний) называются легкими цветными сплавами;

§ на основе цветных металлов, таких как Ni (никель)i, Cu (медь), Pb (свинец), Zn (цинк), Sn (олово) называются тяжёлыми цветными сплавами;

§ на основе тугоплавких металлов, таких как W(вольфрам), Ti (титан), Mо (молибден), V (ванадий), Nb (ниобий), Zr (цирконий) называются тугоплавкими сплавами.

Помимо основных компонентов в состав сплавов входят примеси:

- случайные (попадают в сплав во время его приготовления)

- специальные (вводятся в сплав для придания ему необходимых эксплуатационных свойств)

Специальные примеси называют легирующими элементами.

Помимо этого различают примеси вредные (S, P, O₂, H₂, N₂), ухудшающие свойства материалов, и полезные, улучшающие их свойства - (легирующие элементы).

(производство металлов и сплавов)

Fe обладает высоким сродством к кислороду и поэтому в природе встречается в виде окислов (Fe₂O₃ и Fe₃O₄), входящих в состав минералов; помимо окислов Fe в состав минералов входит пустая порода (Al₂O₃, SiO₂, MnO, CaO).

Механическая смесь окислов железа и пустой породы называется железной рудой.

В зависимости от содержания добываемого элемента в руде все руды делятся на богатые (добываемого элемента более 45%) и бедные (добываемого элемента от 30% до 45%). Месторождения с содержанием добываемого элемента менее 30% не разрабатываются.

Обогащение руды применяется для удаления пустой породы с целью повышения концентрации железосодержащих элементов:

1. Промывка руды водой (руду подвергают действию струи воды ,которая уносит часть легкой пустой породы).

2. Гравитационная осадка (руду помещают на дно вибрирующего сита и подвергают воздействию струи воды; тяжелые составляющие руды остаются на сите, легкие пустая порода уносятся водой).

3. Магнитная сепарация (измельчённую руду подвергают действию магнита, притягивающего железосодержащие минералы и отделяющего их от пустой породы). Можно обогащать только руды, содержащие магнитные материалы.

В результате обогащения получается концентрат с содержанием Fe около 60%.

Восстановление металла из его окислов (раскисление металла)

Для восстановления металла из его окислов (раскисления) необходимо провести восстановительную реакцию по схеме:

Me_nO_m + B_k B_kO_m + nMe

Ме – восстанавливаемый металл

B – восстановитель – элемент, обладающий большим сродством к кислороду, чем восстанавливаемый металл.

n, m, k – валентность

В промышленности применяют 3 основных способа восстановления :

1) Карботермия

В качестве восстановителя используется твердый углерод С или газ СО.

Восстановление твердым углеродом – прямое восстановление

Восстановление СО – косвенное восстановление

При этом способе происходит насыщение Ме углеродом.

2) Металлотермия

В случае, если насыщение металла углеродом нежелательно ,в качестве восстановителя используется другой металл ,обладающий большим сродством к О_{2 ,}чем восстанавливаемый.

3) Электролиз расплавов окислов

Применяется для восстановления металлов, которые создают тугоплавкий и химически-стойкие окислы (алюминий, магний и т.д.).