Jak żelazo otrzymuje się z rudy. Jak pozyskuje się żelazo (stal) i z czego jest zrobione? Rozwój hutnictwa żelaza

Produkcja żelaza na Rusi znana jest od niepamiętnych czasów. W wyniku wykopalisk archeologicznych na terenach przylegających do Nowogrodu, Włodzimierza, Jarosławia, Pskowa, Smoleńska, Ryazania, Muromu, Tuły, Kijowa, Wyszgorodu, Perejasławia, Wyszczucza, a także w rejonie Jeziora Ładoga i w innych miejscach odnaleziono setki miejsc z pozostałościami tygli, surowych pieców, tzw. „wilczych dołów” oraz odpowiadających im narzędzi do produkcji dawnej metalurgii. W jednym z wilczych dołów, wykopanych do wytopu żelaza, w pobliżu wsi Podmokly w południowej części moskiewskiego zagłębia węglowego, znaleziono monetę datowaną na 189 rok ery muzułmańskiej, co odpowiada początkowi IX wieku nowożytnej chronologia. Oznacza to, że na Rusi umieli wytapiać żelazo już w tych odległych, głęboko przedchrześcijańskich czasach.

Nazwiska narodu rosyjskiego dosłownie krzyczą o powszechności metalurgii na całym terytorium starożytnej Rusi: Kuzniecow, Kowalow, Kowal, Kowalenko, Kowalczuk. Pod względem rozpowszechnienia rosyjskie nazwiska „metalurgiczne” być może konkurują nawet z archetypowym angielskim Johnem Smithem (który w rzeczywistości kowal, czyli ten sam kowal).

Jednak ścieżka każdego miecza lub lufy armatniej zawsze zaczynała się znacznie wcześniej niż piec metalurgiczny, a ponadto kuźnia. Każdy metal to przede wszystkim paliwo (węgiel lub koks do jego wytopu), aw drugiej kolejności surowiec do jego produkcji.

Tu muszę od razu położyć nacisk. Dlaczego paliwo jest na pierwszym miejscu, podczas gdy sama ruda żelaza jest przeze mnie tak śmiało spychana na dalszy plan? Chodzi o logistykę transportu rudy i paliwa potrzebnego do produkcji żelaza w średniowieczu.

Wszakże głównym i najbardziej jakościowym paliwem do wytopu średniowiecznego żelaza dymowego było węgiel drzewny.
Nawet teraz, we współczesnym oświeconym wieku, zadanie uzyskania wysokiej jakości węgla drzewnego wcale nie jest tak proste, jak się wydaje na pierwszy rzut oka.
Najwyższej jakości węgiel drzewny pozyskiwany jest tylko z bardzo ograniczonej liczby gatunków drewna – ze wszystkich dość rzadkich i wolno rosnących gatunków liściastych (dąb, grab, buk) oraz z archetypowych Rosyjska brzoza.
Już z drzew iglastych - sosny czy świerka węgiel drzewny okazuje się dużo bardziej kruchy iz dużym plonem miału i miału węglowego, a próba uzyskania dobrego węgla drzewnego z osiki miękkolistnej czy olchy jest prawie nierealna - plon dobrego spada w porównaniu z dębem prawie dwukrotnie.

W przypadku, gdy na terenie, na którym znaleziono złoża żelaza, było za mało lasów lub lasy w okolicy zostały zniszczone przez poprzednie pokolenia hutników, trzeba było wymyślić różne namiastki.
Na przykład w Azji Środkowej, pomimo wysokiej jakości złóż rudy żelaza, było ciasno z lasem, dlatego zamiast węgla drzewnego konieczne było zastosowanie następującego innowacyjnego paliwa:

Jak ktoś nie rozumie - to krowie łajno. Możesz być koniem, baraniną, kozą lub osłem - nie odgrywa to specjalnej roli. Kizyak został ugnieciony rękoma w płaskie placki (coś w tym stylu), a następnie rozłożony do wyschnięcia na słońcu.
Oczywiście w takiej sytuacji nie trzeba było mówić o „stałości składu” paliwa, a temperatura płomienia ze spalania takiego „paliwa kompozytowego” była znacznie niższa niż wysoko- wysokiej jakości węgiel drzewny.

Inny, znacznie bardziej zaawansowany technologicznie zamiennik węgla drzewnego pojawił się na świecie znacznie później. Chodzi oczywiście o koks na których obecnie opiera się cała współczesna metalurgia żelaza.
Historia „wynalazku” koksu ma zaledwie dwieście lat. Przecież to właśnie bateria koksownicza, w której „wypalił się węgiel” była pierwszą, najpotężniejszą salwą rewolucji przemysłowej. To ona, bateria pieca koksowniczego, a nie platforma wiertnicza, stworzyła ten „świat węgla i pary”, który teraz uwielbiamy wspominać w książkach, filmach i anime o steampunku.

Na długo przed rewolucją przemysłową Anglia eksploatowała już bogate złoża węgla kamiennego, który jednak służył niemal wyłącznie do ogrzewania domów. Wytapianie rudy w Anglii odbywało się, jak w wielu miejscach na świecie, wyłącznie na węglu drzewnym. Wynikało to z nieprzyjemnego faktu, charakterystycznego dla większości węgli - zawierają w swoim składzie znaczne ilości fosforu i siarki, które są bardzo szkodliwe dla żelaza uzyskiwanego w piecu.

Jednak Wielka Brytania jest wyspą. A ostatecznie rosnące potrzeby hutnictwa angielskiego, opartego na węglu drzewnym, przekroczył wszelkie możliwości angielskich lasów. Angielscy Robin Hoodowie nie mieli gdzie się ukryć- wzrost wytopu żelaza doprowadził do zniszczenia prawie wszystkich lasów mglistego Albionu. To ostatecznie stało się hamulcem w produkcji żelaza, zgodnie z wymaganiami wytapiania ogromna ilość drewna: do przetworzenia jednej tony rudy - prawie 40 metrów sześciennych surowca drzewnego.
W związku ze zwiększającą się produkcją żelaza istniało zagrożenie całkowitym zniszczeniem lasów. Kraj został zmuszony do importu metalu z zagranicy, głównie z Rosji i Szwecji. Próby wykorzystania węgla kopalnego do wytopu żelaza przez długi czas kończyły się niepowodzeniem, z wyżej wskazanego powodu.
Dopiero w 1735 roku hodowca Abraham Derby, po wieloletnich doświadczeniach, znalazł sposób na wytapianie żelaza przy użyciu węgla koksowego. To było zwycięstwo. Ale przed tym zwycięstwem na początku IX wieku naszej ery było jeszcze ponad 900 lat.

Noś więc drewno opałowe (lub nawet gotowy węgiel drzewny) do prasowania nie działa po prostu ze względu na logistykę procesu - paliwo jest potrzebne masowo 4-5 razy więcej niż masa rudy, a nawet więcej objętościowo - co najmniej dziesięć razy. Łatwiej jest doprowadzić żelazo do paliwa.

Na starożytnej Rusi jest paliwo i to w obfitości. A co z rosyjską platformą z żelazkiem?
Ale z żelazem są pytania.
wysokiej jakości ruda żelaza nie na Równinie Rosyjskiej.

Od razu łapię krzyki: „A co z anomalią magnetyczną Kurska? Najwyższej jakości magnetyczna ruda żelaza na świecie!
Tak, jedna z najwyższej jakości na świecie. Otwarty w 1931 roku. Głębokość występowania wynosi od 200 do 600 metrów. Zadanie wyraźnie nie dotyczy technologii, którymi dysponowali starożytni Słowianie w IX wieku naszej ery. Teraz wszystko wygląda pięknie, ale na tamte czasy obraz współczesnego kamieniołomu rudy żelaza jest jak wycieczka do Alfa Centauri dla współczesnej ludzkości. W teorii jest to możliwe, ale w praktyce nie.

W rezultacie w IX wieku na Rusi konieczne jest dokonanie wyboru spośród czegoś, co znajduje się na tej liście wszystkich rud żelaza używanych obecnie przez ludzkość:

Magnetyczna ruda żelaza - ponad 70% Fe w formie magnetyt Fe3O4 (przykład: właśnie opisana przez nas anomalia magnetyczna Kurska)
- czerwona ruda żelaza - 55-60% Fe w formie krwawień Fe2O3 (przykład: ponownie anomalia magnetyczna Kurska lub basen Krzywego Rogu)
- ruda żelaza brunatnego (limonit) - 35-55% Fe w formie mieszaniny wodorotlenkówżelazo żelazowe Fe2O3-3H2O i Fe2O3-H2O (przykład: zniszczone przez Ukrainę złoże Kercz).
- ruda żelaza drzewcowego - do 40% Fe w formie węglan FeCO3 (przykład: złoże Bakal)

Magnetyt i hematyt zalegają głęboko na rosyjskiej platformie, nie ma na niej w ogóle rudy żelaza skaleniowego.
Pozostałości brunatnej rudy żelaza (limonitu).
Surowiec delikatnie mówiąc jest bezwartościowy – wystarczy spojrzeć na stężenie żelaza w nim, ale żartem jest to, że znajduje się on na terenie ówczesnej Rusi prawie wszędzie. Na dodatek owo "prawie wszędzie" cudem okazuje się być w bliskiej odległości od ówczesnego źródła wysokiej jakości paliwa węglowego - potężnych lasów Równiny Rosyjskiej.

Mowa oczywiście o torfowiskach i limonicie, który często jest tzw żelazo bagienne.
Oprócz żelaza bagiennego ma podobną genezę żelazo łąkowe i jeziorne. Jednak, jak zobaczycie później, najbardziej opłacało się kopać takie żelazo na bagnach.

Aby zrozumieć rozpiętość faktycznego wydobycia tego lokalnego surowca na Rusi, wystarczy, podobnie jak w przypadku „nazwisk hutniczych”, po prostu otworzyć dowolną mapę geograficzną i spojrzeć na nazwy rosyjskie, ukraińskie, białoruskie czy wsi litewskich.
I od razu uderzy Cię ogromna liczba toponimów ze słowami Guta, Buda, Ruda. Oto ich znaczenie:

Guta: fabryka szkła
Kruszec: wydobycie żelaza z bagien
Buda: ekstrakcja potażu z popiołu roślinnego.

Takie wsie znajdziesz wszędzie – w szerokim pasie na bagnach Polesia – od Brześcia po Sumy. Na Rusi było wiele źródeł „rudy bagiennej”. „Żelazo bagienne” powstaje na ogół prawie wszędzie tam, gdzie następuje przejście z gleb zawierających tlen do warstwy beztlenowej (dokładnie na styku tych dwóch warstw).
Na bagnach ta granica jest po prostu zlokalizowana, w przeciwieństwie do innych rodzajów terenu, bardzo blisko powierzchni, dlatego bryły żelaza można tam wykopać dosłownie łopatą, usuwając jedynie cienką warstwę roślinności bagiennej.

Tak wygląda bezpretensjonalne żelazo bagienne (darniowe żelazo) .
Ale to właśnie uratowało Ruś.

Same złoża rudy darniowej są klasyczne placery.
Złoża są zwykle znacznie mniejszymi złożami niż złoża rudy, ich całkowita objętość rzadko przekracza dziesiątki tysięcy ton (podczas gdy złoża rudy mogą zawierać miliony i miliardy ton rudy), ale wydobycie złoża jest zwykle znacznie prostsze niż wydobycie złoża rudy.
Placer można zwykle opracować prawie gołymi rękami i przy minimalnym kruszeniu skały, ponieważ placery zwykle występują w już zniszczonych skałach osadowych.
Jest to ogólnie powszechna praktyka: najpierw wydobywa się złoża, a następnie rudy.
I - dla wszystkich metali, minerałów lub związków.

Swoją drogą „drewniana blaszka” (o której pisałem w serii o Katastrofie z epoki brązu) to też placer.

Nie można jednak powiedzieć, że wydobycie pokładników żelaza bagiennego było zadaniem prostym.

Żelazo bagienne wydobywano na trzy główne sposoby.

Pierwsza polegała na tym, że w lecie wydobywano muł denny z tratw na jeziorach bagiennych i rzekach wypływających z bagien. Tratwę trzymano w jednym miejscu na tyczce (jedna osoba), a druga czerpała błoto z dna łyżką. Zaletą tej metody jest prostota i niewielki wysiłek fizyczny pracowników.
Wadą jest duża ilość bezużytecznej pracy, ponieważ nie tylko skałę płonną zbierano żelazem bagiennym, ale dodatkowo trzeba było podnosić duże ilości wody wraz z mułem. Ponadto za pomocą miarki trudno jest wybrać glebę na dużą głębokość.

Drugi sposób. Zimą, w miejscach, gdzie kanały zamarzały do ​​dna, najpierw wycinano lód, a następnie wycinano także osady denne zawierające darniowe żelazo. Zalety tej metody: możliwość wyselekcjonowania dużej warstwy zawierającej darniowe żelazo. Wady: fizycznie trudno jest wyżłobić lód i zamarzniętą ziemię. Wydobycie jest możliwe tylko do głębokości zamarznięcia.

Trzecia metoda była najczęstsza. Na brzegu w pobliżu kanałów lub jezior bagiennych zbudowano dom z bali, jak na studnię, tylko duży, na przykład 4 na 4 metry. Następnie wewnątrz domu z bali zaczęto odkopywać najpierw wierzchnią warstwę skały płonnej, stopniowo pogłębiając dom z bali. Następnie wybrano również skałę zawierającą darniowe żelazo. W miarę pogłębiania się domu z bali dodawano rolki z bali.
Okresowo czerpano stale płynącą wodę. Można było oczywiście po prostu kopać bez wzmacniania ścian kłodami, ale w przypadku bardzo prawdopodobnego zsypania zerodowanej ziemi i zaśnięcia robotników w dole, raczej nie udałoby się nikogo uratować – ludzie szybko się udusić i utopić. Zalety tej metody: możliwość wyselekcjonowania całej warstwy zawierającej rudę darniową oraz niższe koszty robocizny w porównaniu z drugą metodą. Ponadto jeszcze przed rozpoczęciem wydobycia można było w przybliżeniu określić jakość wydobywanego surowca („mieszkańcy oceniają tam także dobroć rudy po rodzaju rosnących na niej drzew; stąd ten znaleziony pod brzozą i osiką jest uważany za najlepszy, ponieważ żelazo jest z niego bardziej miękkie, aw miejscach, gdzie rośnie świerk, jest twardsze i mocniejsze”).
Wady: cały czas trzeba pracować w wodzie.

Ogólnie rzecz biorąc, starożytni rosyjscy górnicy mieli trudności. Teraz oczywiście rekonstruktorzy na całym świecie robią wycieczki terenowe, a nawet kopią doły w bardziej suchych i łatwiej dostępnych miejscach, gdzie można łatwo zdobyć trochę bagiennej rudy:

Dzieci rekonstruktorów są szczęśliwe. Myślę, że w IX wieku wszystko było inne.

Aby jednak zrozumieć sytuację na Rusi w IX-XII wieku, trzeba zrozumieć skalałowisk organizowanych przez naszych przodków na tak przeciążonym zasobie, jakim były bagienne placery.

W końcu, jeśli sam proces kopania mułu na bagnach nie pozostawił po sobie żadnych śladów, które można prześledzić przez wieki, to późniejsza obróbka żeliwa bagiennego pozostawiła ślady w warstwie kulturowej, a nawet jakie!

W końcu dla procesu produkcji sera, który był wówczas używany w starożytnej rosyjskiej metalurgii i wytwarzał żużel o wysokiej zawartości żelaza, konieczne było bardzo bogata Ruda żelaza. A limonit, jak pamiętamy, to uboga ruda.
Aby uzyskać dobry koncentrat limonitu, konieczne było wstępne wzbogacanie wydobywanych rud, zarówno bagiennych, jak i łąkowych. Dlatego starożytni rosyjscy metalurdzy koniecznie wzbogacali bagienne rudy żelaza przechodzące do wytapiania.

Operacja wzbogacania była bardzo ważnym warunkiem technologicznym produkcji żelaza w piecach surowcowych.
Późniejsze badania, poprzez analizę zabytków, ujawniły następujące metody wzbogacania rudy:

1) suszenie (wietrzenie, w ciągu miesiąca);
2) strzelanie;
3) kruszenie;
4) mycie;
5) badanie przesiewowe.

Otrzymanie rudy o wysokim stężeniu nie mogło ograniczać się do jednej czy dwóch operacji, ale wymagało systematycznej obróbki wszystkimi wskazanymi metodami. Znaną archeologicznie operacją jest prażenie rudy.
Jak rozumiesz, strzelanie wymagało również paliwa wysokiej jakości (węgiel drzewny), a także w znacznych ilościach.

Podczas badań archeologicznych w pobliżu wsi Lasuny na wybrzeżu Zatoki Fińskiej w jednym z wyrobisk odkryto stos spalonej rudy. Do wszystkich operacji wzbogacania rudy potrzebny jest bardzo prosty sprzęt: do kruszenia rudy drewniany klocek i moździerz, a do przesiewania i płukania drewniane sito (siatka z prętów).
Wadą spalania rudy bagiennej w ogniskach i dołach było niecałkowite usuwanie z niej wody przy spalaniu dużych kawałków i duże straty przy spalaniu małych kawałków.

W nowoczesnej produkcji oczywiście wzbogacanie jest znacznie prostsze - drobno rozdrobniona ruda jest mieszana z tym samym zmielonym koksem i podawana do urządzenia podobnego do dużej maszynki do mięsa. Ślimak podaje mieszankę rudy i koksu na ruszt z otworami nie większymi niż 8 mm. Przeciskając się przez otwory, taka jednorodna mieszanina wchodzi do płomienia, podczas gdy koks dopala się, topiąc rudę, a ponadto z rudy wypala się siarka, tym samym jednocześnie odsiarczając surowiec.

W końcu żelazo bagienne, podobnie jak węgiel, zawiera szkodliwe zanieczyszczenia - siarkę i fosfor. Można było oczywiście znaleźć surowce zawierające mało fosforu (no, stosunkowo mało – w rudzie żelaza jest go wciąż zawsze mniej niż w bagnie). Ale znalezienie żelaza bagiennego zawierającego niewiele zarówno fosforu, jak i siarki było prawie niemożliwe. Dlatego oprócz całego przemysłu wydobycia żelaza bagiennego powstał równie wielkoskalowy przemysł jego wzbogacania.

Aby zrozumieć zakres tej akcji, podam jeden przykład: podczas wykopalisk w Starym Riazaniu w 16 z 19 mieszkań miejskich znaleziono ślady „domowego” gotowania żelaza w garnkach w zwykłym piecu.
Zachodnioeuropejski podróżnik Jakow Reitenfels, który odwiedził Moskwę w 1670 r., napisał, że „kraj Moskali jest żywym źródłem chleba i metalu”.

Tak więc w pustym miejscu, pod którym nie było nic poza ubogimi glebami leśnymi z karłowatymi brzozami i torfowiskami, nasi przodkowie nagle znaleźli „kopalnię złota” dosłownie pod stopami. I chociaż nie była to żyła, ale placer i nie złoto, ale żelazo, sytuacja się od tego nie zmieniła.

Dopiero powstający kraj otrzymał swoje miejsce w świecie i ścieżkę cywilizacyjną, która zaprowadzi go do armat Bałakławy, do czołgu T-Z4 i międzykontynentalnej rakiety balistycznej Topol-M.
Zasoby. Stanowisko. Produkcja. Broń.

Ponieważ mając zasoby - nieuchronnie dochodzisz do broni. Lub - ktoś inny przychodzi po twoje zasoby.
Epoka żelaza rozpoczęła się na Rusi.
Wiek - a raczej - tysiąclecie rosyjskiej broni.

Tysiąclecie, w którym miecz powstanie – i znowu upadnie, po tym jak kolejny wróg zostanie pokonany i wyrzucony z brzozowych lasów i torfowisk.

A wrogowie nie czekali długo.
Rzeczywiście, w X wieku wyścig zbrojeń z epoki żelaza nabierał już rozpędu.

Procesy bezpośredniej produkcji żelaza z rud

Przez procesy bezpośredniej produkcji żelaza rozumie się takie procesy chemiczne, elektrochemiczne lub chemiczno-termiczne, które umożliwiają otrzymywanie bezpośrednio z rudy, z pominięciem wielkiego pieca, metalicznego żelaza w postaci gąbki, krakersa lub ciekłego metalu.

Takie procesy są przeprowadzane bez zużycia koksu metalurgicznego, topników, energii elektrycznej (do przygotowania sprężonego powietrza), a także umożliwiają uzyskanie bardzo czystego metalu.

Metody bezpośredniej produkcji żelaza znane są od dawna. Wypróbowano ponad 70 różnych metod, ale tylko kilka zostało wdrożonych i to na małą skalę przemysłową.

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie tym problemem, co wiąże się, oprócz zastępowania koksu innymi paliwami, z rozwojem metod głębokiego wzbogacania rud, zapewniających nie tylko wysoką zawartość żelaza w koncentratach (70...72 %), ale także prawie całkowite jego uwolnienie z siarki i fosforu. .

Otrzymywanie żelaza gąbczastego w piecach szybowych.

Schemat procesu pokazano na ryc. 2.1.

Ryż. 2.1. Schemat instalacji do bezpośredniej redukcji żelaza z rud i produkcji peletów metalizowanych

Po otrzymaniu żelaza gąbczastego wydobywana ruda jest wzbogacana i uzyskuje się pelety. Pelety z leja zasypowego 1 przez sito 2 wchodzą do skrzyni 10 maszyny załadowczej a stamtąd do pieca szybowego 9 działające na zasadzie przeciwprądu. Wyciek z peletu wchodzi do leja zasypowego 3 prasą brykietującą i w postaci peletu ponownie wchodzi na sito 2 . W celu redukcji żelaza z peletów do pieca doprowadzana jest rurociągiem 8 mieszanina gazów naturalnych i wielkopiecowych, poddawana konwersji w instalacji 7, w wyniku czego mieszanina rozkłada się na wodór i tlenek węgla. W strefie redukcyjnej pieca C powstaje temperatura 1000...1100 0 C, w której ruda żelaza w granulkach ulega redukcji do stałego żelaza gąbczastego. Zawartość żelaza w pelletach sięga 90...95%. Do chłodzenia peletów żelaza przez rurociąg 6 do strefy chłodzenia 0 piece dostarczają powietrze. Schłodzone pelety 5 dostarczane są na przenośnik 4 i podawane do hut stali w piecach elektrycznych.

Odzyskiwanie żelaza w złożu fluidalnym.

Drobnoziarnistą rudę lub koncentrat umieszcza się na ruszcie, przez który doprowadza się wodór lub inny gaz redukujący pod ciśnieniem 1,5 MPa. Pod ciśnieniem wodoru cząstki rudy znajdują się w zawiesinie, wykonując ciągły ruch i tworząc „wrzącą”, „pseudo-upłynnioną” warstwę. Złoże fluidalne zapewnia dobry kontakt gazu redukującego z cząstkami tlenku żelaza. Zużycie wodoru na tonę odzyskiwanego proszku wynosi 600...650 m 3 .

Przygotowanie żeliwa gąbczastego w kapsułkach tyglowych.

Stosowane są kapsułki z węglika krzemu o średnicy 500 mm i wysokości 1500 mm. Ładunek jest ładowany w koncentrycznych warstwach. Wnętrze kapsuły wypełnione jest środkiem redukującym - rozdrobnionym paliwem stałym i wapieniem (10...15%) w celu usunięcia siarki. Druga warstwa to nadająca się do odzyskania pokruszona ruda lub koncentrat, zgorzelina walcownicza, a następnie kolejna koncentryczna warstwa środka redukującego i wapienia. Kapsuły zamontowane na wózkach powoli przesuwają się w piecu tunelowym o długości do 140 m, gdzie są podgrzewane, utrzymywane w temperaturze 1200 0 C i schładzane przez 100 godzin.

Zredukowane żelazo otrzymuje się w postaci grubościennych rur, są one czyszczone, kruszone i kruszone, uzyskując proszek żelaza o zawartości żelaza do 99%, węgiel - 0,1 ... 0,2%.

Produkcja stali

Esencja procesu

Stać się- stopy żelazowo-węglowe zawierające prawie 1,5% węgla, przy wyższej zawartości, twardość i kruchość stali znacznie wzrastają i nie są powszechnie stosowane.

Głównymi surowcami do produkcji stali są surówka i złom stalowy.

Żelazo utlenia się głównie, gdy żelazo reaguje z tlenem w piecach do produkcji stali:

Równolegle z żelazem utleniają się krzem, fosfor, mangan i węgiel. Tworzący się w wysokich temperaturach tlenek żelaza oddaje swój tlen bardziej aktywnym zanieczyszczeniom w żeliwie, utleniając je.

Procesy stalownicze prowadzone są w trzech etapach.

Pierwszym etapem jest stopienie wsadu i ogrzanie ciekłej kąpieli metalowej.

Temperatura metalu jest stosunkowo niska, utlenianie żelaza zachodzi intensywnie, powstaje tlenek żelaza i utlenianie zanieczyszczeń: krzemu, manganu i fosforu.

Najważniejszym zadaniem etapu jest usuwanie fosforu. W tym celu pożądane jest przeprowadzenie topienia w głównym piecu, w którym znajduje się żużel. Bezwodnik fosforowy tworzy niestabilny związek z tlenkiem żelaza. Tlenek wapnia jest mocniejszą zasadą niż tlenek żelaza, dlatego w niskich temperaturach wiąże go i przekształca w żużel:

Do usunięcia fosforu wymagana jest niska temperatura kąpieli metalowo-żużlowej, wystarczająca zawartość w żużlu. Aby zwiększyć zawartość żużla i przyspieszyć utlenianie zanieczyszczeń, do pieca dodaje się rudę żelaza i zgorzelinę, indukując powstawanie żużla żelaznego. Gdy fosfor jest usuwany z metalu do żużla, zawartość fosforu w żużlu wzrasta. Dlatego konieczne jest usunięcie tego żużla z metalowego lustra i zastąpienie go nowym ze świeżymi dodatkami.

Drugi etap - wrzenie kąpieli metalowej - rozpoczyna się, gdy rozgrzewa się ona do wyższych temperatur.

Wraz ze wzrostem temperatury reakcja utleniania węgla przebiega intensywniej, co zachodzi przy absorpcji ciepła:

Aby utlenić węgiel, do metalu wprowadza się niewielką ilość rudy, zgorzeliny lub wdmuchuje się tlen.

Kiedy tlenek żelaza reaguje z węglem, z ciekłego metalu uwalniane są pęcherzyki tlenku węgla, powodując „wrzenie w kąpieli”. Podczas „wrzenia” zawartość węgla w metalu zostaje zredukowana do wymaganego poziomu, temperatura wyrównuje się w całej objętości kąpieli, do powstających pęcherzyków przylegają wtrącenia niemetaliczne oraz wnikające do pęcherzyków gazy częściowo usunięte. Wszystko to pomaga poprawić jakość metalu. Dlatego ten etap jest głównym etapem procesu stalowniczego.

Tworzone są również warunki do usuwania siarki. Siarka w stali występuje w postaci siarczku (), który również rozpuszcza się w głównym żużlu. Im wyższa temperatura, tym więcej siarczku żelaza rozpuszcza się w żużlu i oddziałuje z tlenkiem wapnia:

Powstały związek rozpuszcza się w żużlu, ale nie rozpuszcza się w żelazie, więc siarka jest usuwana do żużla.

Trzeci etap, odtlenianie stali, polega na redukcji tlenku żelaza rozpuszczonego w ciekłym metalu.

Podczas topienia wzrost zawartości tlenu w metalu jest niezbędny do utlenienia zanieczyszczeń, ale w gotowej stali tlen jest szkodliwym zanieczyszczeniem, ponieważ obniża właściwości mechaniczne stali, zwłaszcza w wysokich temperaturach.

Stal jest odtleniana na dwa sposoby: wytrącający i dyfuzyjny.

Odtlenianie strącające przeprowadza się przez wprowadzenie do ciekłej stali odtleniaczy rozpuszczalnych (żelazomangan, żelazokrzem, aluminium) zawierających pierwiastki, które mają większe powinowactwo do tlenu niż żelazo.

W wyniku odtleniania żelazo ulega redukcji i powstają tlenki: , które mają mniejszą gęstość niż stal i są usuwane do żużla.

Odtlenianie dyfuzyjne przeprowadza się poprzez odtlenianie żużla. Żelazomangan, żelazokrzem i aluminium w postaci rozdrobnionej ładuje się na powierzchnię żużla. Odtleniacze, redukując tlenek żelaza, zmniejszają jego zawartość w żużlu. W konsekwencji tlenek żelaza rozpuszczony w stali zamienia się w żużel. Tworzące się podczas tego procesu tlenki pozostają w żużlu, a zredukowane żelazo przechodzi w stal, podczas gdy zawartość wtrąceń niemetalicznych w stali maleje, a jej jakość wzrasta.

W zależności od stopnia odtlenienia stale wytapiane są:

spokój

b) gotowanie

c) półspokojny.

Cichą stal uzyskuje się przez całkowite odtlenienie w piecu i kadzi.

Wrząca stal nie jest całkowicie odtleniona w piecu. Jego odtlenianie trwa w formie podczas krzepnięcia wlewka, w wyniku interakcji tlenku żelaza i węgla:

Powstały tlenek węgla jest uwalniany ze stali, pomagając usunąć azot i wodór ze stali, uwalniane są gazy w postaci pęcherzyków, powodując wrzenie. Wrząca stal nie zawiera wtrąceń niemetalicznych, dzięki czemu ma dobrą ciągliwość.

Pół-spokojna stal ma pośrednie odtlenienie między spokojnym a wrzącym. Częściowo ulega odtlenieniu w piecu iw kadzi, a częściowo w formie, w wyniku oddziaływania tlenku żelaza i węgla zawartego w stali.

Stopowanie stali odbywa się poprzez wprowadzenie do stopu żelazostopów lub czystych metali w wymaganej ilości. Pierwiastki stopowe, w których powinowactwo do tlenu jest mniejsze niż żelazo (), nie utleniają się podczas topienia i odlewania, dlatego są wprowadzane w dowolnym momencie podczas topienia. Pierwiastki stopowe, które mają większe powinowactwo do tlenu niż żelazo ( ), jest wprowadzany do metalu po odtlenianiu lub równocześnie z nim pod koniec wytopu, a czasami do kadzi.

Metody wytapiania stali

Przetwarzanie żeliwa na stal odbywa się w jednostkach metalurgicznych o różnej zasadzie działania: piecach martenowskich, konwertorach tlenowych, piecach elektrycznych.

Produkcja stali w piecach martenowskich

Proces na otwartym sercu (1864-1865, Francja). W okresie do lat siedemdziesiątych była to główna metoda produkcji stali. Metoda charakteryzuje się stosunkowo niską wydajnością, możliwością wykorzystania wtórnego złomu metalowo – stalowego. Pojemność pieca to 200...900 t. Metoda pozwala na uzyskanie wysokiej jakości stali.

Piec martenowski (rys. 2.2.) pod względem urządzenia i zasady działania jest piecem regeneracyjnym refleksyjnym płomienia. Gaz gazowy jest spalany w komorze topienia

paliwo lub olej. Wysoką temperaturę uzyskiwania stali w stanie stopionym zapewnia odzysk ciepła z gazów piecowych.

Nowoczesny piec martenowski to wydłużona poziomo komora wykonana z cegieł ogniotrwałych. Robocza przestrzeń topnienia jest ograniczona od dołu paleniskiem 12, od góry sklepieniem 11 , oraz z boków przedniej 5 i tylnej 10 ścian. Palenisko ma kształt wanny ze spadkami w kierunku ścian pieca. W ścianie przedniej znajdują się okienka załadowcze 4 do podawania wsadu i topnika, aw ścianie tylnej otwór 9 do wydawania gotowej stali.

Ryc.2.2. Schemat pieca martenowskiego

Cechą charakterystyczną przestrzeni roboczej jest powierzchnia paleniska pieca, która jest obliczana na poziomie progów okien załadunkowych. Na obu końcach przestrzeni topienia znajdują się głowice pieca 2, które służą do mieszania paliwa z powietrzem i dostarczania tej mieszaniny do przestrzeni topienia. Jako paliwo wykorzystuje się gaz ziemny i ropę naftową.

Do podgrzewania powietrza i gazu przy pracy na gazie niskokalorycznym piec posiada dwa regeneratory 1.

Regenerator - komora, w której umieszczona jest dysza - cegła ogniotrwała ułożona w klatce, przeznaczona do ogrzewania powietrza i gazów.

Gazy opuszczające piec mają temperaturę 1500...1600 0 C. Dostając się do regeneratora, gazy podgrzewają opakowanie do temperatury 1250 0 C. Powietrze jest dostarczane przez jeden z regeneratorów, który przechodząc przez opakowanie , nagrzewa się do 1200 0 C i wchodzi do głowicy pieca, gdzie miesza się z paliwem, na wylocie z głowicy tworzy się pochodnia 7, skierowana na wsad 6.

Gazy spalinowe przechodzą przez przeciwległą głowicę (lewą), urządzenia czyszczące (zbiorniki żużla), które służą do oddzielenia cząstek żużla i pyłu od gazu i kierowane są do drugiego regeneratora.

Schłodzone gazy opuszczają piec kominem 8.

Po schłodzeniu dysz prawego regeneratora następuje przełączenie zaworów i zmiana kierunku przepływu gazu w palenisku.

Temperatura palnika płomieniowego dochodzi do 1800 0 C. Palnik nagrzewa przestrzeń roboczą pieca oraz wsad. Palnik przyczynia się do utleniania zanieczyszczeń ładunku podczas topienia.

Czas topienia wynosi 3…6 godzin, w przypadku dużych pieców do 12 godzin. Gotowy wytop jest odprowadzany przez otwór znajdujący się w tylnej ścianie na dolnym poziomie paleniska. Otwór jest mocno zatkany materiałami ogniotrwałymi o niskiej zbrylaniu, które są wybijane po uwolnieniu stopu. Piece pracują w sposób ciągły, aż do zatrzymania w celu przeprowadzenia kapitalnego remontu - 400...600 wypaleń.

W zależności od składu wsadu stosowanego do wytapiania wyróżnia się odmiany procesu martenowskiego:

- złom-proces, w którym wsad składa się ze złomu stalowego (złomu) i 25…45% surówki, proces stosowany jest w zakładach, w których nie ma wielkich pieców, ale jest dużo złomu.

- proces rudy złomu, w którym wsad składa się z ciekłego żelaza (55 ... 75%), złomu i rudy żelaza, proces jest stosowany w zakładach metalurgicznych z wielkimi piecami.

Wykładzina pieca może być zasadowa i kwaśna. Jeżeli w procesie topienia stali w żużlu dominują tlenki zasadowe, wówczas proces nazywa się główny procesie martenowskim i jeśli jest kwaśny - kwaśny.

Najwięcej stali powstaje w procesie przeróbki rudy złomu w piecach martenowskich z wyłożeniem zasadniczym.

Do pieca ładuje się rudę żelaza i wapień, a po podgrzaniu podaje się złom. Po podgrzaniu złomu do pieca wlewa się płynne żelazo. W okresie topnienia pod wpływem tlenków rudy i złomu żelaznego intensywnie utleniają się zanieczyszczenia: krzem, fosfor, mangan i częściowo węgiel. Tlenki tworzą żużel o dużej zawartości tlenków żelaza i manganu (żużel żelaza). Następnie przeprowadza się okres „gotowania” kąpieli: do pieca ładuje się rudę żelaza i przedmuchuje kąpiel tlenem dostarczanym rurami 3. W tym czasie dopływ paliwa i powietrza do pieca zostaje wyłączony, a żużel jest usuwany.

Aby usunąć siarkę, wprowadza się nowy żużel, nakładając wapno na metalowe lustro z dodatkiem boksytu w celu zmniejszenia lepkości żużla. Zawartość w żużlu wzrasta i maleje.

W okresie „wrzenia” węgiel jest intensywnie utleniany, więc mieszanka musi zawierać nadmiar węgla. Na tym etapie metal doprowadzany jest do określonego składu chemicznego, usuwane są z niego gazy i wtrącenia niemetaliczne.

Następnie metal jest odtleniany w dwóch etapach. Po pierwsze, odtlenianie przebiega poprzez utlenienie węgla metalu, przy jednoczesnym dostarczeniu do kąpieli odtleniaczy - żelazomanganu, żelazokrzemu, aluminium. Ostateczne odtlenianie za pomocą aluminium i żelazokrzemu przeprowadza się w kadzi, gdy stal jest spuszczana z pieca. Po wybraniu próbek kontrolnych stal jest wpuszczana do kadzi.

W głównych piecach martenowskich wytapiane są węglowe stale konstrukcyjne, stale nisko- i średniostopowe (manganowe, chromowe), z wyjątkiem stali i stopów wysokostopowych, które otrzymuje się w piecach elektrycznych do topienia.

Stale wysokiej jakości wytapiane są w kwaśnych piecach martenowskich. Stosowana jest mieszanka o niskiej zawartości siarki i fosforu.

Głównymi wskaźnikami technicznymi i ekonomicznymi produkcji stali w piecach martenowskich są:

· wydajność pieca - usuwanie stali z 1 m 2 powierzchni paleniska na dobę (t/m 2 na dobę), średnio 10 t/m 2; R

· Zużycie paliwa na 1 tonę wytopionej stali wynosi średnio 80 kg/t.

Wraz z rozbudową pieców wzrasta ich efektywność ekonomiczna.

Produkcja stali w konwertorach tlenowych.

Proces BOF - wytapianie stali z ciekłego żelaza w konwertorze z wyłożeniem głównym i przedmuchem tlenu przez chłodzoną wodą dyszę.

Pierwsze eksperymenty w latach 1933-1934 - Mózg.

Na skalę przemysłową - w latach 1952-1953 w fabrykach w Linz i Donawitz (Austria) - nazywano go procesem LD. Obecnie metoda jest najważniejsza w masowej produkcji stali.

Konwerter tlenu to naczynie w kształcie gruszki wykonane z blachy stalowej, wyłożone cegłą główną.

Pojemność konwertera - 130 ... 350 ton płynnego żelaza. Podczas pracy konwerter może obracać się o 360°, aby załadować złom, zalać żelazo, odprowadzić stal i żużel.

Materiałami wsadowymi procesu konwertora tlenowego są ciekła surówka, złom stalowy (nie więcej niż 30%), wapno do prowadzenia żużla, ruda żelaza oraz boksyt i fluoryt do upłynniania żużla.

Kolejność operacji technologicznych w procesie stalowniczym w konwertorach tlenowych pokazano na ryc. 2.3.

Ryc.2.3. Kolejność operacji technologicznych w stalownictwie w konwertorach tlenowych

Po kolejnym przetopieniu stali otwór wylotowy jest uszczelniany masą ogniotrwałą, a wykładzina jest sprawdzana i naprawiana.

Przed stopieniem konwerter jest przechylany, złom ryżowy jest ładowany za pomocą napełniarek. (2.3.a), żeliwo wylewa się w temperaturze 1250 ... 1400 0 C (ryc. 2.3.b).

Następnie konwerter ustawia się w pozycji roboczej (ryc. 2.3.c), do środka wkłada się schłodzoną dyszę i dostarcza się przez nią tlen pod ciśnieniem 0,9 ... 1,4 MPa. Wapno, boksyt i ruda żelaza są ładowane jednocześnie z rozpoczęciem wdmuchiwania. Tlen wnika w metal, powoduje jego cyrkulację w konwertorze i mieszanie się z żużlem. Pod dyszą rozwija się temperatura 2400 0 C. Żelazo utlenia się w strefie kontaktu strumienia tlenu z metalem. Tlenek żelaza rozpuszcza się w żużlu i metalu, wzbogacając metal w tlen. Rozpuszczony tlen utlenia krzem, mangan, węgiel w metalu, a ich zawartość maleje. Metal jest ogrzewany przez ciepło uwalniane podczas utleniania.

Fosfor usuwa się na początku przepłukiwania wanny tlenem, gdy jej temperatura jest niska (zawartość fosforu w żeliwie nie powinna przekraczać 0,15%). Przy zwiększonej zawartości fosforu, aby go usunąć, konieczne jest odwodnienie żużla i wprowadzenie nowego, co zmniejsza wydajność konwertora.

Siarka jest usuwana podczas całego wytopu (zawartość siarki w żeliwie powinna wynosić do 0,07%).

Dopływ tlenu zostaje zakończony, gdy zawartość węgla w metalu odpowiada określonej wartości. Następnie konwertor jest obracany i stal jest uwalniana do kadzi (rys. 2.3.d), gdzie jest odtleniana metodą wytrącania żelazomanganem, żelazokrzemem i aluminium, a następnie żużel jest odprowadzany (rys. 2.3.e). .

W konwertorach tlenowych wytapiane są stale o różnej zawartości węgla, wrzące i spokojne, a także stale niskostopowe. Pierwiastki stopowe w postaci stopionej są wprowadzane do kadzi przed spuszczeniem do niej stali.

Proces produkcji żelaza rozpoczyna się od wytopu surówki, która zawiera znaczną ilość węgla (który dostaje się do surówki z koksu lub węgla drzewnego używanego do wytapiania rudy). Żeliwo jest bardzo twarde, ale kruche. Węgiel można całkowicie usunąć z żeliwa. Powstałe kute żelazo jest plastycznym, ale stosunkowo miękkim materiałem. Ponownie wprowadza się do niego pewną ilość węgla, w wyniku czego otrzymuje się stal o wystarczającej ciągliwości i jednocześnie wystarczającej twardości.

Oblicz ilość energii elektrycznej potrzebnej do wytopu 1 tony surówki w piecu elektrycznym, jeśli przyjmiemy, że a) reakcja redukcji żelaza w piecu przebiega zgodnie ze schematem

Wszystkie procesy metalurgiczne można podzielić na pierwotne i wtórne. Pod procesami pierwotnymi rozumie się wydobycie metalu z różnych surowców naturalnych lub sztucznych (proces wielkopiecowy, bezpośrednia produkcja żelaza, wytapianie czerni i

We wszystkich procesach wytapiania ciekła stal zawiera niewielką ilość rozpuszczonego tlenu (do 0,1%). Podczas krystalizacji stali tlen oddziałuje z rozpuszczonym węglem, tworząc tlenek węgla (P). Gaz ten (podobnie jak niektóre inne gazy rozpuszczone w ciekłej stali) jest uwalniany ze stali w postaci pęcherzyków. Ponadto wzdłuż granic ziaren stali uwalniane są tlenki żelaza i zanieczyszczenia metaliczne. Wszystko to prowadzi do pogorszenia właściwości mechanicznych stali.

Mangan wydobywa się w postaci żelazomanganu zawierającego 85-88% manganu, do 7% węgla, reszta to żelazo. Wytapianie żelazomanganu z mieszaniny rud manganu i żelaza odbywa się przy użyciu węgla jako środka redukującego. Równanie reakcji redukcji MnOz

Podczas utleniania węgla i zanieczyszczeń część metalicznego żelaza jest utleniana do tlenku FeO (odpady metalowe). Aby zmniejszyć utratę metalu, jest on regenerowany, to znaczy redukowany do żelaza. Zgodnie z tym w procesie wytapiania stali wyróżnia się dwa kolejne okresy - utlenianie i redukcję, które można przedstawić za pomocą schematu

B. Okres regeneracji wytopu w wytapianiu stali konwertorami tlenowymi jest przestrzennie oddzielony od okresu utleniania i następuje po uwolnieniu stali z konwertora w kadzi. Równocześnie z redukcją tlenku żelaza FeO w

Proces technologiczny przerobu rudy żelaza, węgla, wapienia i paliw węglowodorowych w produkt końcowy można podzielić na 3-4 główne etapy, które prowadzone są oddzielnie w celu uzyskania określonego produktu, który jest przetwarzany na produkt nowego rodzaju na Następny etap. Różne etapy procesu mogą odbywać się w tej samej jednostce procesowej. Pomoże to nie tylko zaoszczędzić energię i koszty transportu, ale także uprości cały proces. Główne etapy technologiczne w produkcji żeliwa i stali to: przygotowanie surowca (koksowanie węgla, prażenie wapienia, produkcja spieku rudy żelaza i peletów) produkcja surówki (wytapianie wielkopiecowe, produkcja żeliwa gąbczastego metodą bezpośrednia redukcja żelaza) konwertory tlenowe) wyroby walcowane (odlewanie ciągłe półwyrobów, walcowanie stali profilowej, produkcja rur, odkuwek).

Pierwszymi używanymi metalami były prawdopodobnie złoto i srebro, ponieważ można je znaleźć w naturze w stanie wolnym. Stosowano je głównie w przedmiotach dekoracyjnych. Miedzi zaczęto używać około 8000 lat p.n.e. do wyrobu narzędzi, broni, przyborów kuchennych i biżuterii. Około 3800 pne wynaleziono brąz - stop miedzi i cyny. W rezultacie ludzkość przeszła z epoki kamienia do epoki brązu. Następnie odkryto metodę wytapiania żelaza i rozpoczęła się epoka żelaza. W miarę jak ludzie gromadzili swoje doświadczenia chemiczne, rozszerzał się zakres użytecznych materiałów, które człowiek nauczył się uzyskiwać poprzez przetwarzanie szerokiej gamy rud.

Pirometalurgiczne metody wytapiania miedzi są nieodpowiednie do przeróbki rud ubogich, których nie można wzbogacić. Do tej kategorii zalicza się rudy utlenione, zarówno ubogie, jak i bogatsze, a także hałdy ubogich rud siarczkowych oraz odpady poflotacyjne ze wzbogacania. W przypadku tego surowca stosowane są metody ługowania miedzi z rudy i ekstrakcji jej z roztworów poprzez wytrącanie żelaza lub elektrolizę nierozpuszczalnymi anodami.

Najczęstszą rudą, z której otrzymuje się chrom, jest ruda chromowo-żelazowa FeCgaO. Oblicz zawartość (w procentach) zanieczyszczeń w rudzie, jeśli wiadomo, że z 1 tony rudy otrzymano 240 kg żelazochromu (stopu żelaza z chromem) zawierającego 65% chromu.

Jaka jest względna zawartość wagowa żelaza w tej rudzie (w procentach) Ile węgla potrzeba do wytopu żelaza z

Dzięki złożonemu zastosowaniu polimetalicznych rud siarczkowych uzyskuje się różne metale nieżelazne, kwas siarkowy i tlenek żelaza do wytapiania żelaza. Przykładami kompleksowego wykorzystania materiałów naturalnych, będących mieszaninami substancji organicznych, jest koksowanie węgla z towarzyszącym mu przemysłem chemicznym, przetwórstwem ropy naftowej, łupków, torfu i drewna. Z każdego rodzaju paliwa otrzymuje się setki produktów. Wcześniej, gdy koksowano węgiel, jedynym produktem tego procesu był koks, gaz spalano w piecach, a smołę wyrzucano. Obecnie z gazu koksowniczego wyodrębnia się węglowodory benzenowe, amoniak, siarkowodór i inne substancje cenne.

Topienie szkła. Szkło może być przezroczyste lub półprzezroczyste, bezbarwne lub kolorowe. Jest produktem przetapiania w wysokiej temperaturze mieszaniny krzemu (kwarc lub piasek), sody i wapienia. W celu uzyskania specyficznych lub nietypowych właściwości optycznych i innych właściwości fizycznych stosuje się inne materiały (aluminium, potaż, boran sodu, krzemian ołowiu lub węglan baru) jako dodatek do wytopu lub jako substytut części sody i kamienia wapiennego we wsadzie. Barwne wytopy powstają w wyniku dodania tlenków żelaza lub chromu (żółty lub zielony), siarczku kadmu (pomarańczowy), tlenków kobaltu (niebieski), manganu (magenta) i niklu (fioletowy). Temperatury, do których te składniki muszą być podgrzewane, przekraczają 1500°C. Szkło nie ma określonej temperatury topnienia i mięknie do stanu ciekłego w temperaturze 1350-1600 °C. Zużycie energii nawet w dobrze zaprojektowanych piecach wynosi około 4187 kJ/kg wyprodukowanego szkła. Wymaganą temperaturę płomienia (1800-1950°C) uzyskuje się przez spalanie gazu zmieszanego z powietrzem, podgrzanego do 1000°C w regeneracyjnym wymienniku ciepła, który zbudowany jest z cegieł ogniotrwałych i ogrzewany jest spalinami produktów spalania. Gaz wdmuchiwany jest do strumienia gorącego powietrza przez boczne ścianki górnej głowicy regeneratora, stanowiącej główną komorę spalania, a produkty spalania po oddaniu ciepła do masy szklanej opuszczają palenisko i trafiają do regeneratora położony naprzeciwko. Gdy temperatura podgrzania powietrza do spalania znacznie spadnie, następuje odwrócenie kierunku przepływu powietrza i produktów spalania, a gaz zostanie wprowadzony do strumienia powietrza ogrzanego w przeciwległym regeneratorze.

Elektrody koronowe w pionowych elektrofiltrach to cienki okrągły drut, drut z małymi kolcami lub drut o przekroju kwadratowym lub gwiaździstym. Ze względu na fakt, że elektrody wyładowcze mają często ponad 6 m długości, okrągły drut, choć wystarczająco cienki, aby zapewnić stabilną koronę, może nie być wystarczająco wytrzymały, zwłaszcza że jest poddawany wibracjom podczas wstrząsania. W związku z tym stosuje się drut większego kalibru o przekroju w kształcie kwadratu lub gwiazdy, z ostrymi krawędziami, które zapewniają utworzenie stabilnej korony. Elektrody z drutu kolczastego są preferowane w niektórych elektrofiltrach, a ostatnio były używane do osadzania mgły tlenku żelaza w produkcji stali tlenowo-paliwowej.

Zasada wykorzystania odpadów przemysłowych (zintegrowane wykorzystanie surowców, technologia bezodpadowa). Przekształcanie odpadów w produkty uboczne produkcji pozwala na lepsze wykorzystanie surowców, co z kolei obniża koszty produkcji i zapobiega zanieczyszczeniu środowiska. Na przykład metale nieżelazne, siarka, kwas siarkowy i tlenek żelaza (III) są otrzymywane z polimetalicznych rud siarczkowych podczas złożonej obróbki do wytapiania żelaza. Zintegrowane wykorzystanie surowców jest podstawą łączenia przedsiębiorstw. Jednocześnie powstają nowe gałęzie przemysłu, które przetwarzają odpady z głównego przedsiębiorstwa, co daje wysoki efekt ekonomiczny i jest istotnym elementem chemizacji gospodarki narodowej.

Metale można wydobywać z ich rud bezpośrednio poprzez redukcję elektrolityczną lub chemiczną. Redukcja elektrolityczna, o której była już mowa w rozdz. 19,6 jest stosowany na skalę przemysłową do otrzymywania najbardziej aktywnych metali: sodu, magnezu i glinu. Mniej aktywne metale, miedź, żelazo i cynk, są produkowane komercyjnie w drodze redukcji chemicznej, a większość mniej aktywnych metali jest wytwarzana w procesie redukcji stopionej w wysokiej temperaturze. Dlatego takie procesy nazywane są wytapianiem.

Dwutlenek węgla powstaje z redukcji tlenku żelaza [równanie (22.20)], a także z rozkładu wapienia. Ale wapień odgrywa rolę w hutnictwie żelaza nie tylko jako dostawca dwutlenku węgla. Odzyskana ruda zwykle zawiera

Podczas wytapiania żelaza żużel unosi się na powierzchni stopionego metalu, chroniąc go przed utlenianiem przez napływające powietrze. Powstałe żelazo i żużel są okresowo usuwane z pieca. Żelazo uzyskiwane w wielkim piecu nazywane jest żeliwem i zawiera do 5% węgla oraz do 2% innych zanieczyszczeń, krzemu, fosforu i siarki.

Podczas wytapiania żelaza w wielkim piecu zachodzą różnorodne procesy chemiczne, w szczególności redukcja tlenku żelaza (III) tlenkiem węgla (II), co można wyrazić równaniem

Reakcje chemiczne przy wytapianiu żelaza i stali zachodzą głównie w roztworach. Płynne żelazo i stal to roztwory różnych pierwiastków w żelazie. W wielkich piecach i piecach do wytopu stali oddziałują z płynnym żużlem - roztworem tlenków.

Selen i tellur występują w tak rzadkich minerałach jak C3Se, Pb5e, A25e, Cu2Te, PbTe, A2Te, AuTe, a także jako zanieczyszczenia w rudach siarczkowych miedzi, żelaza, niklu i ołowiu. Z przemysłowego punktu widzenia rudy miedzi są ważnym źródłem wydobycia tych pierwiastków. Podczas ich wypalania podczas wytapiania miedzi metalicznej większość selenu i telluru pozostaje w miedzi. Podczas elektrolitycznego oczyszczania miedzi, opisanego w rozdz. 19.6 zanieczyszczenia takie jak selen i tellur wraz z metalami szlachetnymi, złotem i srebrem, gromadzą się w tak zwanym szlamie anodowym. Gdy szlam anodowy jest traktowany stężonym kwasem siarkowym w temperaturze około 400°C, selen jest utleniany do dwutlenku selenu, który sublimuje z mieszaniny reakcyjnej

W niektórych przypadkach (np. przy wytapianiu stali transformatorowej) konieczne jest osiągnięcie bardzo niskiego stężenia węgla na poziomie 0,002-0,003%. Z powyższego równania widać, że w tym celu konieczne jest obniżenie pco Zastosowanie pieców próżniowych we współczesnej hutnictwie umożliwia wytapianie żelaza i stali z minimalną zawartością węgla.

Gdy żelazo jest wytapiane z magnetycznej rudy żelaza, jedna z reakcji zachodzących w wielkim piecu jest wyrażona równaniem Res04 + CO = ZReO + Oj Korzystając z danych w tabeli. 5 aplikacji, określić efekt termiczny reakcji. W jakim kierunku przesunie się równowaga tej reakcji, jeśli temperatura wzrośnie?

Magnetyczna ruda żelaza Ruda tlenku żelaza Zawartość żelaza 50-70%, złożona głównie z tlenku żelaza(11, ill) Pb3O, Surowiec do produkcji żelaza, dodatek do produkcji stali (wytop)

U-88. Z 1 tony rudy chromowo-żelazowej podczas wytapiania 240 kg stopu żelaza z chromem – żelazochromem, zawierającego 65% chromu, powstało Fe(CrO2)a. Oblicz procent zanieczyszczeń w rudzie.

Podczas wytapiania stali wysokochromowych typu Kh18N10T na powierzchni roboczej wyłożenia ogniotrwałego tworzy się swoista czaszka z dużą zawartością AlA TiO. .

W rezultacie w piecu powstają dwie warstwy cieczy - jaśniejszy żużel na górze i stopiony materiał składający się z FeS i U2S (matowy) poniżej. Żużel jest odsączany, a ciekły kamień wlewa się do konwertora, do którego dodaje się topnik i wdmuchuje powietrze. Konwerter do wytapiania miedzi jest podobny do tego stosowanego do produkcji stali, tylko powietrze jest do niego dostarczane z boku (gdy powietrze jest dostarczane od dołu, miedź jest silnie schładzana i krzepnie). W konwertorze powstaje stopiona miedź, siarczek żelaza zamienia się w tlenek, który zamienia się w żużel

Końcowa zawartość siarki w koksie kalcynowanym ze smoły olejowej Arlan jest taka sama jak w koksie z pozostałości po krakingu oleju romaszkino, tj. poniżej 1%. Pozostałe wskaźniki są w zasadzie takie same, z wyjątkiem zawartości wanadu (1,5 razy wyższa dla koksu Arlan), żelaza i innych metali. Podwyższona zawartość wanadu w koksie odsiarczonym jest tłumaczona wysoką zawartością wanadu w oleju arlanowym. Z tego powodu taki koks nie może być stosowany w przemyśle aluminiowym. Podczas wytapiania aluminium wanad, podobnie jak inne metale, jest wytwarzany z koksu

W pracy opisano wpływ manganu na pękanie siarczkowe stali. Mangan w ilości od 1 do 167 o wprowadzano w wytopie do żeliwa pancernego zawierającego 0,04% C, do stali 20 i stali U8. Wyniki badań przedstawiono w tabeli. 1.2, z którego widać, że stopowanie stali z manganem zwiększa ich podatność na pękanie w środowisku zawierającym siarkowodór, a negatywny wpływ manganu zależy od zawartości węgla w stali. Tak więc negatywny wpływ manganu na żelazo pancerne, stal 20 i stal U8 zaczyna objawiać się odpowiednio przy zawartości 3 2 n 1%. Negatywny wpływ manganu na pękanie stali autorzy wiążą z pojawieniem się tzw

W metalurgii duże znaczenie ma stop żelaza i krzemu, żelazokrzem. Stosowany jest do odtleniania wielu gatunków stali oraz do produkcji żelazostopów krzemowo-węglowych. Żelazokrzem o zawartości 9-17% 51 jest wytapiany w wielkich piecach z kwarcu, wiórów żelaznych i koksu. Żelazokrzem o wysokiej zawartości krzemu jest obiecującym materiałem do produkcji części aparatury chemicznej ze względu na wyjątkową kwasoodporność. Jest szeroko stosowany jako środek redukujący w wytapianiu krzemomanganu, żelazowolframu, ferromolibdenu. Dodatek krzemu do stali w postaci żelazokrzemu podczas jej wytapiania nadaje jej sprężystość i zwiększa odporność na korozję.

Niektóre cechy typowego procesu wytapiania można zilustrować redukcją żelaza. Ciągłe wytapianie żelaza odbywa się w specjalnym reaktorze zwanym wielkim piecem; jego schematyczne przedstawienie pokazano na ryc. 22.16. Mieszanka koksu, wapienia i pokruszonej rudy, zwykle zawierająca FejOs, jest ładowana do wielkiego pieca od góry. (Koks to stała pozostałość otrzymywana z koksowania paliw naturalnych, głównie węgla, w celu usunięcia z nich lotnych składników.) Ogrzane powietrze, czasem wzbogacone tlenem, wtłaczane jest do paleniska od dołu. Do uzyskania 1 tony żelaza potrzeba około 2 ton rudy, 1 tony koksu i 0,3 tony wapienia. Jeden wielki piec może wyprodukować do 2000 ton żelaza dziennie. Powietrze wtłaczane do pieca reaguje z węglem, tworząc CO. W tym przypadku wydziela się taka ilość ciepła, że ​​w dolnej części pieca powstaje temperatura rzędu 1500°C. Redukcję metalicznego żelaza można opisać reakcjami

Ile ton magnetycznej rudy żelaza, składającej się w 90% z FegOi, można wyprodukować przez wytop 2 ton surówki o zawartości żelaza 93%, jeśli wydajność produktu wynosi 92%

Wprowadzaniu krzemu do stali i żeliwa towarzyszy powstawanie krzemków żelaza (żelazokrzem FeSi). Żeliwo zawierające 15-17% krzemu jest kwasoodporne. Żelazokrzem jest dodawany do stali podczas wytapiania w celu usunięcia zawartego w niej tlenu.

STEIN jest produktem pośrednim w topieniu niektórych metali nieżelaznych (Cu, N1, Pv itp.) z ich rud lipidowych. Sh. - stop siarczku żelaza z siarczkami otrzymanych metali (na przykład Cu, 8).

Zjawisko obniżania temperatury topnienia roztworów ma ogromne znaczenie zarówno w przyrodzie, jak iw technice. Na przykład wytapianie surówki z rudy żelaza jest znacznie ułatwione dzięki temu, że temperatura topnienia żelaza jest obniżona o około 400 ° C z powodu rozpuszczania się w nim węgla i innych pierwiastków. To samo dotyczy ogniotrwałych tlenków tworzących skałę płonną, które wraz z topnikami (CaO) tworzą roztwór (żużel) topiący się w stosunkowo niskiej temperaturze. Umożliwia to prowadzenie w wielkich piecach ciągłego, okresowego procesu, uwalniającego z nich ciekłą surówkę i żużel. ]

Liderzy:

JESTEM. głupiec

VF Kuzniecowa

Wstęp

Historią rozwoju hutnictwa w naszym regionie interesowaliśmy się od dawna, historia ta związana jest głównie z braćmi Bataszowami, którzy byli właścicielami fabryk w naszym powiecie. W poprzednich latach badaliśmy ich fabryki w Ilewie, Snowedi, a także w obwodzie riazańskim i włodzimierskim. Wiadomo, że w fabrykach Bataszowa istniał pełny cykl metalurgiczny: od wydobycia rudy po produkcję wyrobów żelaznych. W trakcie studiowania historii fabryk byliśmy bardzo zainteresowani rozwojem technologii metalurgicznej, a tę pracę poświęciliśmy starożytnemu procesowi pozyskiwania żelaza.

Rozwój hutnictwa żelaza

Pierwsze znane archeologom przedmioty żelazne pochodzą z X wieku pne. Pierwsze żelazo było bardzo cenione i nie od razu zostało użyte do produkcji narzędzi. Najstarszą metodą otrzymywania żelaza z rudy była tak zwana metoda surowego dmuchu, w której rudę żelaza i węgiel ładuje się do pieca lub pieca, podczas spalania którego żelazo jest częściowo redukowane z rudy. Do kuźni tłoczono surowe, nieogrzewane powietrze, stąd nazwa samej techniki. Topienie w palenisku rozdrobnionej rudy żelaza zmieszanej z węglem drzewnym odbywało się w wysokiej temperaturze. Gdy węgiel wypalił się, stałe ziarna żelaza odzyskane z rudy opadły na dno pieca i po zespawaniu utworzyły gąbczasty skrzep zwany kritsa. Aby zagęścić metal, zamrożoną kritsę wyjętą z kuźni wielokrotnie kuto, uzyskując monolityczny kawałek żelaza o wadze do 5-6 kg. Towarowa metalurgia kritsa otrzymała zaokrąglony kształt ciasta.

Następnie przy produkcji żelaza prymitywne piece dymarskie zostały zastąpione wielkimi piecami: piece te są większe, wydajniejsze, osiągają też wyższą temperaturę. Produktem wielkiego pieca jest surówka (żelazo o wysokiej zawartości węgla), która jest następnie przetwarzana na żelazo lub stal.

Cele i zadania pracy

Cel pracy: odtworzenie sposobu produkcji surowego żelaza w warunkach współczesnych.

Zadania:

1) Znajdź rudę potrzebną do wytopu żelaza.

2) Zbuduj piec, który jest jak najbardziej zbliżony do starożytnych próbek.

3) Przeprowadź proces topienia.

4) Przeanalizuj otrzymane próbki.

Opis produkcji żelaza w literaturze

Jednym ze źródeł, dzięki którym przywróciliśmy starożytną metodę pozyskiwania żelaza, była książka Juliusza Verne'a „Tajemnicza wyspa”. Książka opisuje, jak kilka osób znalazło się na bezludnej wyspie w tych samych ubraniach i stopniowo stworzyło dla siebie różne udogodnienia, w tym wytapianie żelaza na własne potrzeby.

Ich metoda wytapiania została nazwana „katalońską”. Składał się z następujących. „Kataloński sposób we właściwym tego słowa znaczeniu wymaga budowy pieców i tygli, w których ruda i węgiel układane są warstwami”. Ale bohater książki, inżynier Cyrus Smith, zamierzał obejść się bez tych struktur. Wzniósł „sześcienną konstrukcję z węgla i rudy i wysłał strumień powietrza do jej środka”. „Węgiel, podobnie jak rudę, łatwo zbierano w pobliżu, bezpośrednio z powierzchni ziemi. Najpierw rudę kruszono na drobne kawałki i ręcznie oczyszczano z brudu. Następnie węgiel i ruda były układane warstwa po warstwie, tak jak węglarz robi z drzewem, które chce spalić. Tak więc pod działaniem powietrza pompowanego przez miech węgiel musiał zamienić się w dwutlenek węgla, a następnie w tlenek węgla, co miało przywrócić magnetyczną rudę żelaza, czyli odebrać jej tlen. Podmuch powietrza zorganizowano za pomocą futer z foczej skóry.

Uzyskano żelazo, ale „okazało się to trudne. Pomyślne przeprowadzenie tego wymagało całej cierpliwości i pomysłowości kolonistów. W końcu się to udało i otrzymano sztabkę żelaza w stanie gąbczastym, którą trzeba było jeszcze wykuć, aby usunąć z niej ciekły żużel. W ten sposób uzyskano szorstki, ale nadający się do użytku metal”.

Staraliśmy się przełożyć na rzeczywistość to, co opisał Juliusz Verne. Główną różnicą w naszej metodzie było to, że używaliśmy piekarnika.

Proces pozyskiwania żelaza

Wydobycie rudy

3 czerwca 2010 roku wybraliśmy się na zwiedzanie okolic wsi Elizariewa, gdzie, jak wiedzieliśmy, były kopalnie rudy żelaza. Z Sarowa dotarliśmy na miejsce w około 20 minut. Po dotarciu na miejsce udaliśmy się na poszukiwanie rudy, która powinna znajdować się na terenie dawnych kopalń. Większość rudy znaleźliśmy tam, gdzie nie było trawy, a warstwa ziemi została usunięta (rów przeciwpożarowy) lub ubita (droga). To właśnie w rowie znaleźliśmy większość rudy o różnych rozmiarach, do 15 * 10 * 10 cm (w przybliżeniu). Zasadniczo ruda była szara i brązowa. Dominuje ruda brunatna. Zebraliśmy wiadro rudy. Widzieliśmy też kilkanaście pozostałości po rurach, które były zasypane i już zarośnięte trawą.

Stara rura w pobliżu wsi Elizariewa

Ruda żelaza

kruszenie rudy

Postanowiliśmy zmiażdżyć rudę do wielkości nie większej niż 1 cm 3, aby łatwiej było ją stopić. Zmiażdżyliśmy całą rudę w wiadrze i otrzymaliśmy około 3/5 wiadra zmiażdżonej rudy.

Murowanie pieca

Do pieca użyto fragmentów cegieł silikatowych. Układanie pieca przeprowadzono za pomocą mieszanki cementu i piasku. Mieszaliśmy zaprawę i rząd po rzędzie układaliśmy cegły w piecu, mocując je zaprawą.

Przygotowanie roztworu

Nasz piekarnik

Bezpiecznik

Piec rozgrzewano, paląc w nim drewno przez półtorej godziny.

W nagrzanym piekarniku warstwami wlewaliśmy rudę, a następnie węgiel drzewny zakupiony w sklepie. Musieliśmy osiągnąć temperaturę 900 stopni Celsjusza, więc oprócz warunków, jakie zapewnia nam natura, musieliśmy użyć odkurzaczy do wydmuchiwania (imitacja futer). Były dwa odkurzacze i włączały się jeden po drugim, pracując przez 30 minut bez przerwy. Ale po godzinie topienia piec zaczął pękać, ponieważ cegła silikatowa nie mogła wytrzymać tak wysokiej temperatury. Ale pomimo tego, że pękł, nie rozpadł się w ciągu 2 godzin i 30 minut topnienia. Podczas procesu topienia mierzyliśmy temperaturę wewnątrz pieca za pomocą specjalnego urządzenia. Wahała się od 800 do 1300 stopni Celsjusza. Cały proces przygotowania trwał 4 godziny.

Podmuch powietrza. Na zdjęciu - Valentina Fedorovna Kuznetsova - kochanka odkurzacza

Pomiar temperatury za pomocą pirometru przeprowadza Aleksiej Kowalow

Wynik topnienia

Po rozebraniu pieca następnego dnia usunęliśmy z niego szare kawałki z lekkim metalicznym połyskiem.

Demontaż piekarnika

Próbki otrzymanego metalu

Najwyraźniej miała miejsce reakcja metalurgiczna (przed i po)

Spróbuj wykuć powstały metal

Zgodnie z metodą opisaną przez Julesa Verne'a próbki powstałego metalu musiały zostać wykute. W tym celu zabraliśmy je do kuźni, gdzie kowal podgrzał je w piecu, ale pod jego młotem nasz metal się rozsypał. Badanie przeprowadzone w jednym z laboratoriów VNIIEF wykazało, że otrzymana substancja składa się w 20% z żelaza, a pozostała część to tlenki żelaza.

Wniosek

Otrzymaliśmy metal, ale okazał się on nieodpowiedni do wytwarzania jakichkolwiek produktów.

Jaki był nasz możliwy błąd? Opublikowaliśmy opis naszych doświadczeń w Internecie i otrzymaliśmy wiele komentarzy, z których część była cenna.

W szczególności użytkownik o pseudonimie 3meys powiedział nam:

„Podczas wytapiania dymu z rudy temperatura powinna wynosić ~900 stopni i jak najmniej niespalonego tlenu, aby nie utleniał on metalu z powrotem.”

Z tego wnioskujemy, że mieliśmy temperaturę nieco wyższą niż to konieczne, a zredukowane żelazo utleniło się, co wyjaśnia kruchość i porowatość otrzymanych próbek.

Mimo to uważamy, że osiągnęliśmy zamierzone cele – przeprowadziliśmy wytapianie, w wyniku którego przeprowadzono proces metalurgiczny. Z pomocą naszego eksperymentu zbliżyliśmy się do zrozumienia starożytnej produkcji metalurgicznej.

Dzięki

Autor i promotorzy serdecznie dziękują Aleksiejowi Jewgiejewiczowi Kowalowowi, pracownikom Instytutu Fizyki Wybuchów RFNC-VNIIEF za pomiary temperatury za pomocą pirometru oraz Michaiłowi Igorewiczowi Tkaczence za rentgenowską analizę dyfrakcyjną rudy i metalu.

Bibliografia

1. Michajłow L. (opiekunowie A.M. Podurets, V.F. Kuznetsova). Fabryki Unżenskiego Bataszewa. Raport w odczytach szkolnych Khariton, Sarov, 2010.
2. Woskobojnikow W.G., Kudrin W.A., Jakuszew A.M. Metalurgia ogólna. Moskwa, 2002.
3. http://erzya.ru/culture/57-krichniki.html
4. Verne J. Tajemnicza wyspa. Mińsk, 1984.
5. http://leprosorium.ru/comments/948169.

Aplikacja

Porównanie techniki dzisiaj, w XVII - XVIII wieku (wczoraj) i naszej

Wydobycie rudy:

Mielenie rudy:

Odbiór węgla:

Rzadko zdarza się, że odwiedzam tę samą produkcję dwa razy. Ale kiedy ponownie wezwano mnie do Lebedinsky GOK i OEMK, zdecydowałem, że muszę wykorzystać ten moment. Ciekawie było zobaczyć, co się zmieniło przez 4 lata od ostatniej wyprawy, poza tym tym razem byłem lepiej wyposażony i oprócz aparatu zabrałem ze sobą także aparat 4K, aby naprawdę oddać wam całą atmosferę , płonące i rzucające się w oczy ujęcia z GOK i stalowni Zakładów Elektrometalurgicznych Oskol.

Dziś szczególnie za reportaż z wydobycia rudy żelaza, jej przeróbki, przetapiania i pozyskiwania wyrobów hutniczych.

Lebedinsky GOK jest największym rosyjskim przedsiębiorstwem zajmującym się wydobyciem i przetwarzaniem rudy żelaza i posiada największą odkrywkę rudy żelaza na świecie. Zakład i kamieniołom znajdują się w regionie Biełgorod, niedaleko miasta Gubkin. Przedsiębiorstwo jest częścią firmy Metalloinvest i jest wiodącym producentem rudy żelaza w Rosji.

Widok z tarasu widokowego przy wejściu do kamieniołomu jest hipnotyzujący.

Jest naprawdę ogromny i rośnie każdego dnia. Głębokość kamieniołomu Lebedinsky GOK wynosi 250 m od poziomu morza lub 450 m od powierzchni ziemi (a średnica wynosi 4 na 5 kilometrów), woda gruntowa stale do niej przedostaje się i gdyby nie działanie pomp , po czym w ciągu miesiąca wypełniła się po brzegi. Dwukrotnie wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa jako największy kamieniołom do wydobywania niepalnych minerałów.

Tak to wygląda z satelity szpiegowskiego.

Oprócz Lebedinsky GOK, Metalloinvest obejmuje również Mikhailovsky GOK, który znajduje się w regionie kurskim. Razem dwa największe zakłady czynią firmę jednym ze światowych liderów w wydobyciu i przetwarzaniu rudy żelaza w Rosji oraz w pierwszej piątce na świecie w produkcji rudy żelaza przeznaczonej na rynek. Całkowite rozpoznane zasoby tych elektrowni szacuje się na 14,2 mld ton według międzynarodowej klasyfikacji JORC, co gwarantuje około 150 lat eksploatacji przy obecnym poziomie wydobycia. Tak więc górnicy i ich dzieci będą mieli zapewnioną pracę na długi czas.

Pogoda tym razem też nie była słoneczna, miejscami nawet pokropiła, czego nie było w planach, ale dzięki temu zdjęcia wyszły jeszcze bardziej kontrastowe).

Warto zauważyć, że w samym „sercu” kamieniołomu znajduje się obszar ze skałą płonną, wokół którego wydobyto już całą rudę zawierającą żelazo. Od 4 lat wyraźnie spada, gdyż utrudnia to dalszy rozwój kamieniołomu i jest też systematycznie rozwijany.

Ruda żelaza jest natychmiast ładowana do pociągów kolejowych, do specjalnych wzmocnionych wagonów, które transportują rudę z kamieniołomu, nazywane są wywrotkami, ich ładowność wynosi 120 ton.

Warstwy geologiczne, dzięki którym można badać historię rozwoju Ziemi.

Nawiasem mówiąc, górne warstwy kamieniołomu, składające się ze skał niezawierających żelaza, nie trafiają na wysypisko, ale są przetwarzane na tłuczeń, który jest następnie wykorzystywany jako materiał budowlany.

Gigantyczne maszyny z wysokości tarasu widokowego wydają się niczym więcej niż mrówkami.

Ta kolej, która łączy kamieniołom z zakładami, transportuje rudę do dalszej obróbki. Ta historia będzie dalsza.

W kamieniołomie pracuje wiele różnych urządzeń, ale najbardziej zauważalne są oczywiście wielotonowe wywrotki Belaz i Caterpillar.

Nawiasem mówiąc, te giganty mają takie same tablice rejestracyjne jak zwykłe samochody osobowe i są zarejestrowane w policji drogowej.

W ciągu roku zarówno zakłady wydobywcze, jak i przetwórcze wchodzące w skład Metalloinvestu (Lebedinsky i Michajłowski GOK) produkują około 40 mln ton rudy żelaza w postaci koncentratu i rudy spieku (nie jest to wielkość produkcji, ale ruda już wzbogacona, tj. , oddzielony od skały płonnej). Okazuje się zatem, że w dwóch zakładach górniczo-przetwórczych dziennie produkuje się średnio około 110 tys. ton wzbogaconej rudy żelaza.

Ten Belaz transportuje jednorazowo do 220 ton rudy żelaza.

Koparka daje sygnał i ostrożnie cofa. Wystarczy kilka wiader i ciało olbrzyma jest wypełnione. Koparka ponownie daje sygnał i wywrotka odjeżdża.
Ta koparka Hitachi, która jest największa w kamieniołomie, ma łyżkę o pojemności 23 metrów sześciennych.

Zamiennie „Belaz” i „Caterpillar”. Nawiasem mówiąc, importowana wywrotka przewozi tylko 180 ton.

Wkrótce tym stosem zainteresuje się kierowca Hitachi.

Ciekawa tekstura w rudzie żelaza.

Codziennie w odkrywce Lebedinsky GOK pracują 133 jednostki głównego sprzętu górniczego (30 ciężkich wywrotek, 38 koparek, 20 burt, 45 jednostek trakcyjnych).

Belaz są mniejsze

Eksplozje były niewidoczne, a rzadko pozwalają na to media czy blogerzy ze względu na standardy bezpieczeństwa.Taki wybuch ma miejsce raz na trzy tygodnie. Cały sprzęt i pracownicy, zgodnie z normami bezpieczeństwa, są wcześniej usuwani z kamieniołomu.

Cóż, wtedy wywrotki rozładowują rudę bliżej linii kolejowej właśnie w kamieniołomie, skąd inne koparki ładują ją do wywrotek, o czym pisałem powyżej.

Następnie ruda jest transportowana do zakładu przeróbczego, gdzie kwarcyty żelaziste są kruszone, a skała płonna oddzielana metodą separacji magnetycznej: ruda jest kruszona, następnie przesyłana do bębna magnetycznego (separatora), do którego zgodnie z prawami fizyki , wszystkie żelazne kije, a nie żelazo jest zmywane wodą. Następnie z otrzymanego koncentratu rudy żelaza wytwarza się pelety i HBI, które są następnie wykorzystywane do wytopu stali.

Na zdjęciu młyn mielący rudę.

W warsztatach są tacy pijacy, w końcu tu gorąco, ale bez wody się nie obejdzie.

Skala warsztatu, w którym kruszy się rudę w bębnach, jest imponująca. Ruda miele się naturalnie, gdy kamienie uderzają o siebie podczas wirowania. Około 150 ton rudy umieszcza się w bębnie o średnicy siedmiu metrów. Są też 9-metrowe bębny, których wydajność jest prawie podwojona!

Weszliśmy na chwilę do panelu kontrolnego sklepu. Tu jest dość skromnie, ale od razu czuć napięcie: dyspozytorzy pracują i kontrolują przebieg pracy na pulpitach sterowniczych. Wszystkie procesy są zautomatyzowane, więc każda interwencja, czy to zatrzymanie, czy uruchomienie któregokolwiek z węzłów, przechodzi przez nie i przy ich bezpośrednim udziale.

Kolejnym punktem trasy był kompleks trzeciego etapu hali do produkcji brykietu na gorąco – TsGBZH-3, który jak można się domyślić, produkuje brykiet na gorąco.

Zdolność produkcyjna HBI-3 wynosi 1,8 mln ton wyrobów rocznie, łączne moce produkcyjne spółki z uwzględnieniem etapów 1 i 2 do produkcji HBI wzrosły łącznie do 4,5 mln ton rocznie.

Kompleks TsGBZH-3 zajmuje powierzchnię 19 hektarów i obejmuje około 130 obiektów: stacje przesiewania wsadu i produktu, utlenione pelety i trasy transportu i transportu gotowych produktów, dolne systemy odpylania gazu uszczelniającego i HBI, stojaki na rurociągi, redukcje gazu ziemnego stacja, stacja uszczelniająca gaz, podstacja elektryczna, reformer, sprężarka gazu procesowego i inne obiekty. Sam piec szybowy o wysokości 35,4 m mieści się w ośmiokondygnacyjnej metalowej konstrukcji o wysokości 126 m.

W ramach projektu zmodernizowano również towarzyszące zakłady produkcyjne – koncentrator i grudkownię, co zapewniło produkcję dodatkowych ilości koncentratu rudy żelaza (o zawartości żelaza powyżej 70%) oraz wysoko- wysokiej jakości pellet wysokozasadowy.

Produkcja HBI jest obecnie najbardziej przyjaznym dla środowiska sposobem pozyskiwania żelaza. Podczas jego produkcji nie powstają szkodliwe emisje związane z produkcją koksu, spieków i żeliwa, ponadto nie powstają odpady stałe w postaci żużli. W porównaniu z produkcją surówki energochłonność produkcji HBI jest o 35% niższa, a emisja gazów cieplarnianych o 60%.
HBI jest produkowany z pelletu w temperaturze około 900 stopni.

Następnie brykiety żelazne są formowane przez formę lub, jak to się nazywa, „prasa do brykietów”.

Tak wygląda produkt:

Cóż, teraz opalajmy się trochę w gorących sklepach! To Zakłady Elektrometalurgiczne Oskol, czyli OEMK, w których topi się stal.

Nie można się zbliżyć, upał czuć namacalnie.

Na wyższych piętrach gorącą, bogatą w żelazo zupę miesza się chochlą.

Zajmują się tym hutnicy żaroodporni.

Nieco przegapiłem moment wsypania żelaza do specjalnego pojemnika.

A to już gotowa żelazna zupa, proszę podejść do stołu zanim wystygnie.

I jeszcze jeden taki jak on.

I idziemy dalej wzdłuż linii. Na zdjęciu można zobaczyć próbki wyrobów stalowych, które produkuje zakład.

Produkcja tutaj jest bardzo imponująca.

W jednym z warsztatów zakładu produkowane są takie kęsy stalowe. Ich długość może sięgać od 4 do 12 metrów, w zależności od życzeń klientów. Na zdjęciu 6-strunowa maszyna do ciągłego odlewania.

Tutaj możesz zobaczyć, jak puste miejsca są cięte na kawałki.

W następnym warsztacie gorące wykroje są chłodzone wodą do pożądanej temperatury.

A tak wyglądają już schłodzone, ale jeszcze nie przetworzone produkty.

Jest to magazyn, w którym umieszczane są takie półprodukty.

A to wielotonowe, ciężkie wały do ​​walcowania żelaza.

W sąsiednim warsztacie OEMK stalowe pręty o różnych średnicach, które były walcowane w poprzednich warsztatach, są toczone i polerowane. Nawiasem mówiąc, ta fabryka jest siódmym co do wielkości przedsiębiorstwem w Rosji do produkcji stali i wyrobów stalowych.

Po wypolerowaniu produkty znajdują się w sąsiednim warsztacie.

Kolejny warsztat, w którym odbywa się toczenie i polerowanie produktów.

Tak wyglądają na surowo.

Składanie polerowanych prętów razem.

I magazynowanie z dźwigiem.

Głównymi odbiorcami wyrobów stalowych OEMK na rynku rosyjskim są przedsiębiorstwa z branży motoryzacyjnej, maszynowej, rurowej, metalowej i łożyskowej.

Jak starannie złożone stalowe pręty).

OEMK stosuje zaawansowane technologie, w tym bezpośrednią redukcję żelaza i topienie łukiem elektrycznym, co zapewnia produkcję wysokiej jakości metalu o obniżonej zawartości zanieczyszczeń.

Wyroby stalowe OEMK są eksportowane do Niemiec, Francji, USA, Włoch, Norwegii, Turcji, Egiptu i wielu innych krajów.

Zakład wytwarza produkty używane przez czołowych światowych producentów samochodów, takich jak Peugeot, Mercedes, Ford, Renault, Volkswagen. Produkują łożyska do tych samych zagranicznych samochodów.

Na życzenie klienta do każdego produktu naklejana jest naklejka. Numer wytopu i kod gatunku stali są wybite na naklejce.

Drugi koniec można oznaczyć farbą, a do każdej paczki gotowych produktów dołączone są metki z numerem kontraktu, krajem przeznaczenia, gatunkiem stali, numerem wytopu, rozmiarem w milimetrach, nazwą dostawcy i wagą paczki.

Dziękuję za przeczytanie do końca, mam nadzieję, że się podobało.
Specjalne podziękowania dla kampanii Metalloinvest za zaproszenie!

Kliknij przycisk, aby zasubskrybować Jak to jest zrobione!