พวกเขาเป็นผู้คิดค้นวิธีการถลุงเหล็กจากแร่ แร่เหล็ก

ก่อนอื่น ฉันจะบอกคุณเกี่ยวกับเหมืองหินเอง Lebedinsky GOK เป็นสนามบินที่ใหญ่ที่สุด องค์กรรัสเซียสำหรับการสกัดและการใช้ประโยชน์แร่เหล็กและมีเหมืองแร่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดในโลก โรงงานและเหมืองหินแห่งนี้ตั้งอยู่ในภูมิภาคเบลโกรอด ระหว่างเมือง Stary Oskol และ Gubkin

วิวเหมืองหินจากด้านบน มันยิ่งใหญ่และเติบโตทุกวันจริงๆ ความลึกของหลุม Lebedinsky GOK คือ 250 ม. จากระดับน้ำทะเลหรือ 450 ม. จากพื้นผิวโลก (และเส้นผ่านศูนย์กลางคือ 4 x 5 กิโลเมตร) น้ำใต้ดินจะซึมเข้าไปอย่างต่อเนื่องและหากไม่ใช่เพื่อการทำงานของเครื่องสูบน้ำ มันจะเต็มถึงจุดสูงสุดในหนึ่งเดือน ได้รับการระบุไว้สองครั้งใน Guinness Book of Records ว่าเป็นเหมืองหินที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการสกัดแร่ที่ไม่ติดไฟ

ข้อมูลอย่างเป็นทางการบางส่วน: Lebedinsky GOK เป็นส่วนหนึ่งของข้อกังวลของ Metalloinvest และเป็นผู้ผลิตผลิตภัณฑ์แร่เหล็กชั้นนำในรัสเซีย ในปี 2554 ส่วนแบ่งการผลิตเข้มข้นโดยโรงงานในการผลิตแร่เหล็กเข้มข้นและแร่ซินเตอร์ต่อปีในรัสเซียมีจำนวน 21%

มีอุปกรณ์หลายประเภทในการทำงานในเหมืองหิน แต่ที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคือรถดัมพ์ Belaz และ Caterpillar หลายตัน

ในแต่ละปีโรงงานทั้งสองแห่งที่รวมอยู่ใน บริษัท (Lebedinsky และ Mikhailovsky GOK) ผลิตแร่เหล็กประมาณ 40 ล้านตันในรูปแบบของแร่เข้มข้นและแร่ซินเตอร์ (นี่ไม่ใช่ปริมาณการผลิต แต่เป็นแร่เสริมสมรรถนะนั่นคือแยกออกจากของเสีย หิน). ดังนั้นปรากฎว่ามีการผลิตแร่เหล็กเสริมสมรรถนะโดยเฉลี่ยประมาณ 110,000 ตันต่อวันที่โรงงานขุดและแปรรูปสองแห่ง

ทารกนี้สามารถขนส่งแร่เหล็กได้ครั้งละ 220 ตัน (!)

เครื่องขุดให้สัญญาณและเขาก็ถอยหลังอย่างระมัดระวัง เพียงไม่กี่ถังก็เต็มร่างของยักษ์ เครื่องขุดให้สัญญาณอีกครั้งและรถดัมพ์ก็ขับออกไป

เมื่อเร็ว ๆ นี้ซื้อรถบรรทุก BelAZ ที่มีความสามารถในการยก 160 และ 220 ตัน (จนถึงขณะนี้ความสามารถในการบรรทุกของรถดัมพ์ในเหมืองไม่เกิน 136 ตัน) และการมาถึงของรถขุด Hitachi ที่มีความจุถัง 23 ลูกบาศก์เมตร ที่คาดหวัง. (ปัจจุบันความจุถังสูงสุดของรถขุดเหมืองคือ 12 ลูกบาศก์เมตร)

เบลาซและหนอนผีเสื้อสลับกัน อย่างไรก็ตามรถบรรทุกนำเข้าขนส่งได้เพียง 180 ตัน รถดัมพ์ที่มีความจุบรรทุกมากเช่นนี้คือ เทคโนโลยีใหม่ซึ่งปัจจุบันจัดส่งให้กับโรงงานเหมืองแร่และแปรรูปโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการลงทุนของ Metalloinvest เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของศูนย์เหมืองแร่และการขนส่ง

หินมีเนื้อสัมผัสที่น่าสนใจ โปรดใส่ใจ ถ้าจำไม่ผิดทางด้านซ้าย ควอทซ์ไซต์เป็นแร่ชนิดหนึ่งที่ใช้สกัดเหล็กออกมา เหมืองแห่งนี้ไม่เพียงแต่เต็มไปด้วยแร่เหล็กเท่านั้น แต่ยังมีแร่ธาตุต่างๆ อีกด้วย โดยทั่วไปแล้วพวกเขาไม่สนใจที่จะประมวลผลเพิ่มเติม ระดับอุตสาหกรรม. ทุกวันนี้ชอล์กได้มาจากเศษหินและหินบดก็ทำเพื่อการก่อสร้างเช่นกัน

หินที่สวยงามฉันไม่สามารถบอกได้ชัดเจนว่าเป็นแร่ชนิดใดใครบอกฉันได้บ้าง?

ทุกวัน อุปกรณ์การขุดพื้นฐาน 133 หน่วย (รถบรรทุกหนัก 30 คัน, รถขุด 38 คัน, เครื่องเจาะ 20 เครื่อง, รถลาก 45 คัน) ทำงานในเหมืองของ Lebedinsky GOK

แน่นอนว่าฉันหวังว่าจะได้เห็นการระเบิดอันน่าตื่นตาตื่นใจ แต่ถึงแม้มันจะเกิดขึ้นในวันนั้น ฉันก็ยังไม่สามารถเจาะเข้าไปในอาณาเขตเหมืองได้ การระเบิดนี้เกิดขึ้นทุกๆ สามสัปดาห์ อุปกรณ์ทั้งหมดตามมาตรฐานความปลอดภัย (และมีจำนวนมาก) ได้ถูกถอดออกจากเหมืองก่อนหน้านี้

Lebedinsky GOK และ Mikhailovsky GOK เป็นโรงงานเหมืองแร่และแปรรูปแร่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดสองแห่งในรัสเซียในแง่ของปริมาณการผลิต บริษัท Metalloinvest มีแหล่งแร่เหล็กที่ได้รับการพิสูจน์แล้วใหญ่เป็นอันดับสองของโลก - ประมาณ 14.6 พันล้านตันตามการจำแนกประเภท JORC ระหว่างประเทศซึ่งรับประกันระยะเวลาการแสวงหาผลประโยชน์ประมาณ 150 ปีในระดับการผลิตปัจจุบัน ดังนั้นผู้อยู่อาศัยใน Stary Oskol และ Gubkin จะได้รับงานเป็นเวลานาน

คุณอาจสังเกตเห็นจากภาพถ่ายก่อนหน้านี้ว่าสภาพอากาศไม่ดี ฝนตก และมีหมอกในเหมือง ใกล้ออกเดินทางมากขึ้น ก็จางหายไปเล็กน้อยแต่ก็ยังไม่มาก ฉันดึงภาพออกมาให้มากที่สุด ขนาดของเหมืองหินนั้นน่าประทับใจอย่างแน่นอน

ตรงกลางเหมืองมีภูเขาหินขยะ ซึ่งรอบๆ มีการขุดแร่ที่มีเหล็กทั้งหมด ในไม่ช้าก็มีการวางแผนที่จะระเบิดเป็นชิ้น ๆ และนำออกจากเหมือง

แร่เหล็กจะถูกบรรจุลงในรถไฟทันทีในรถเสริมพิเศษที่ขนส่งแร่จากเหมืองหินเรียกว่ารถดั๊มความสามารถในการบรรทุกของมันคือ 105 ตัน

ชั้นทางธรณีวิทยาซึ่งสามารถศึกษาประวัติความเป็นมาของการพัฒนาโลกได้

จากด้านบนของหอสังเกตการณ์ เครื่องจักรขนาดยักษ์ดูเหมือนไม่ใหญ่ไปกว่ามด

จากนั้นนำแร่ไปที่โรงงาน โดยจะมีกระบวนการแยกหินเสียโดยใช้วิธีแยกแม่เหล็ก โดยแร่จะถูกบดให้ละเอียด จากนั้นส่งไปยังถังแม่เหล็ก (ตัวแยก) ซึ่งตามกฎหมายของ ฟิสิกส์ ทุกสิ่งที่เป็นแท่งเหล็ก และสิ่งที่ไม่ใช่เหล็กจะถูกชะล้างออกด้วยน้ำ จากนั้นจึงนำแร่เหล็กเข้มข้นที่ได้ไปใช้ทำเม็ดและเหล็กอัดก้อนร้อน (HBI) ซึ่งจากนั้นจึงนำไปใช้ทำเหล็ก
เหล็กอัดก้อนร้อน (HBI) เป็นหนึ่งในประเภทของเหล็กรีดิวซ์โดยตรง (DRI) วัสดุที่มีปริมาณธาตุเหล็กสูง (>90%) ได้มาโดยใช้เทคโนโลยีอื่นนอกเหนือจากการประมวลผลด้วยเตาถลุงเหล็ก ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเหล็ก คุณภาพสูง (มีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายเล็กน้อย) ทดแทนเหล็กหล่อและเศษโลหะ

การผลิต HBI ต่างจากเหล็กหล่อตรงที่ไม่ใช้ถ่านหินโค้ก กระบวนการผลิตเหล็กอัดก้อนนั้นขึ้นอยู่กับการแปรรูปวัตถุดิบแร่เหล็ก (เม็ด) ที่อุณหภูมิสูง โดยส่วนใหญ่มักจะผ่านก๊าซธรรมชาติ

คุณไม่สามารถเข้าไปในโรงงาน HBI ได้เพราะกระบวนการอบพายอัดก้อนร้อนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 900 องศา และการอาบแดดใน Stary Oskol ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของแผนของฉัน)

Lebedinsky GOK เป็นผู้ผลิต HBI เพียงรายเดียวในรัสเซียและ CIS โรงงานเริ่มการผลิตผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ในปี 2544 โดยเปิดการประชุมเชิงปฏิบัติการสำหรับการผลิต HBI (HBI-1) โดยใช้เทคโนโลยี HYL-III ที่มีกำลังการผลิต 1.0 ล้านตันต่อปี ในปี 2550 LGOK เสร็จสิ้นการก่อสร้างขั้นตอนที่สองของการประชุมเชิงปฏิบัติการการผลิต HBI (HBI-2) โดยใช้เทคโนโลยี MIDREX ซึ่งมีกำลังการผลิต 1.4 ล้านตันต่อปี ตอนนี้ กำลังการผลิต LGOK ผลิต HBI 2.4 ล้านตันต่อปี

หลังจากเหมืองหิน เราได้เยี่ยมชมโรงงาน Oskol Electrometallurgical (OEMK) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแผนกโลหะวิทยาของบริษัท ในโรงงานแห่งหนึ่งของโรงงาน ช่องว่างเหล็กเหล่านี้ถูกผลิตขึ้นมา ความยาวสามารถเข้าถึงได้ตั้งแต่ 4 ถึง 12 เมตร ขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้า

คุณเห็นประกายไฟมากมายไหม? เหล็กชิ้นหนึ่งถูกตัดออก ณ จุดนั้น

เครื่องจักรที่น่าสนใจพร้อมถังที่เรียกว่าผู้ให้บริการถังซึ่งมีตะกรันเทในระหว่างกระบวนการผลิต

ในเวิร์กช็อปใกล้เคียง OEMK จะบดและขัดแท่งเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ซึ่งถูกรีดในเวิร์กช็อปอื่น อย่างไรก็ตาม โรงงานแห่งนี้เป็นองค์กรที่ใหญ่เป็นอันดับเจ็ดในรัสเซียสำหรับการผลิตเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กกล้า ในปี 2554 ส่วนแบ่งการผลิตเหล็กที่ OEMK คิดเป็น 5% ของปริมาณเหล็กทั้งหมดที่ผลิตในรัสเซียส่วนแบ่งของเหล็กแผ่นรีด การผลิตผลิตภัณฑ์ก็มีจำนวน 5%

OEMK ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง รวมถึงการลดปริมาณเหล็กโดยตรงและเทคโนโลยีการหลอมอาร์กด้วยไฟฟ้า ซึ่งรับประกันการผลิตโลหะ คุณภาพสูงโดยมีปริมาณสิ่งเจือปนลดลง

ผู้บริโภคหลักของผลิตภัณฑ์โลหะ OEMK ได้แก่ ตลาดรัสเซียเป็นวิสาหกิจในอุตสาหกรรมยานยนต์ วิศวกรรม ท่อ ฮาร์ดแวร์ และตลับลูกปืน

ผลิตภัณฑ์โลหะ OEMK จะถูกส่งออกไปยังเยอรมนี ฝรั่งเศส สหรัฐอเมริกา อิตาลี นอร์เวย์ ตุรกี อียิปต์ และประเทศอื่นๆ อีกมากมาย

โรงงานแห่งนี้เชี่ยวชาญในการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดยาวสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ใช้โดยผู้ผลิตรถยนต์ชั้นนำของโลก เช่น Peugeot, Mercedes, Ford, Renault และ Volkswagen ผลิตภัณฑ์บางอย่างใช้ทำตลับลูกปืนสำหรับรถยนต์ต่างประเทศเดียวกันนี้

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ฉันสังเกตเห็นผู้หญิงที่ขับเครนในอุตสาหกรรมดังกล่าว

โรงงานแห่งนี้มีความสะอาดเกือบผ่านการฆ่าเชื้อ ซึ่งไม่ปกติสำหรับอุตสาหกรรมดังกล่าว

ฉันชอบแท่งเหล็กที่พับอย่างประณีต

ตามคำขอของลูกค้าจะมีการติดสติกเกอร์ไว้กับผลิตภัณฑ์แต่ละรายการ

สติ๊กเกอร์จะประทับตัวเลขความร้อนและรหัสเกรดเหล็ก

ปลายด้านตรงข้ามสามารถทำเครื่องหมายด้วยสี และสามารถทำเครื่องหมายแต่ละถุงได้ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปโดยจะแนบป้ายพร้อมหมายเลขสัญญา ประเทศปลายทาง เกรดเหล็ก หมายเลขความร้อน ขนาดเป็นมิลลิเมตร ชื่อซัพพลายเออร์ และน้ำหนักบรรจุภัณฑ์

ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เป็นมาตรฐานในการปรับอุปกรณ์สำหรับการรีดที่แม่นยำ

และเครื่องนี้สามารถสแกนผลิตภัณฑ์และระบุรอยแตกขนาดเล็กและข้อบกพร่องก่อนที่โลหะจะถึงมือลูกค้า

บริษัทคำนึงถึงความปลอดภัยอย่างจริงจัง

น้ำทั้งหมดที่ใช้ในการผลิตได้รับการทำให้บริสุทธิ์โดยอุปกรณ์ล้ำสมัยที่ติดตั้งเมื่อเร็วๆ นี้

นี่คือโรงบำบัดน้ำเสียของโรงงาน หลังจากแปรรูปแล้วจะสะอาดกว่าในแม่น้ำที่ถูกทิ้ง

น้ำเทคนิคเกือบกลั่น เช่นเดียวกับน้ำอุตสาหกรรมอื่นๆ คุณไม่สามารถดื่มได้ แต่คุณสามารถลองได้สักครั้ง มันไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของคุณ

วันรุ่งขึ้นเราไปที่ Zheleznogorsk ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาค Kursk นี่คือที่ตั้งของ Mikhailovsky GOK ภาพแสดงความซับซ้อนของเครื่องคั่วหมายเลข 3 ที่กำลังก่อสร้าง เม็ดจะถูกสร้างขึ้นที่นี่

จะใช้เงินลงทุน 450 ล้านดอลลาร์ในการก่อสร้าง องค์กรนี้จะถูกสร้างขึ้นและนำไปใช้งานในปี 2557

นี่คือแผนผังของโรงงาน

จากนั้นเราก็ไปที่เหมืองของ Mikhailovsky GOK ความลึกของเหมือง MGOK นั้นอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกมากกว่า 350 เมตร และมีขนาด 3 x 7 กิโลเมตร จริงๆ แล้วมีเหมืองหินสามแห่งในอาณาเขตของตน ดังที่เห็นได้จากภาพถ่ายดาวเทียม ใหญ่หนึ่งอันและเล็กสองอัน ในเวลาประมาณ 3-5 ปี เหมืองจะเติบโตขึ้นมากจนกลายเป็นเหมืองขนาดใหญ่ที่รวมเป็นหนึ่งเดียว และบางทีอาจมีขนาดไล่ตามเหมือง Lebedinsky

เหมืองแห่งนี้ใช้รถดัมพ์ 49 คัน รถลาก 54 คัน หัวรถจักรดีเซล 21 คัน รถขุด 72 คัน แท่นขุดเจาะ 17 คัน รถปราบดิน 28 คัน และรถเกรดเดอร์ 7 คัน

มิฉะนั้นการผลิตแร่ที่ MGOK ก็ไม่ต่างจาก LGOK

ครั้งนี้เรายังไปถึงโรงงานได้ ซึ่งแร่เหล็กเข้มข้นจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - เม็ด..
เม็ดเป็นก้อนแร่เข้มข้นที่ถูกบด ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปจากการผลิตเหล็กโลหะวิทยา เป็นผลิตภัณฑ์จากการเสริมสมรรถนะแร่ที่มีธาตุเหล็กโดยใช้วิธีการทำให้เข้มข้นแบบพิเศษ ใช้ในการผลิตเตาหลอมเพื่อผลิตเหล็กหล่อ

แร่เหล็กเข้มข้นใช้ในการผลิตเม็ด เพื่อขจัดสิ่งเจือปนของแร่ธาตุ แร่ดั้งเดิม (ดิบ) จะถูกบดละเอียดและเสริมสมรรถนะด้วยวิธีต่างๆ

กระบวนการสร้างเม็ดมักเรียกว่า "การอัดเป็นก้อน" ประจุนั่นคือส่วนผสมของแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กเข้มข้นบดละเอียด ฟลักซ์ (สารเติมแต่งที่ควบคุมองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์) และสารเติมแต่งเสริมความแข็งแกร่ง (โดยปกติคือดินเหนียวเบนโทไนต์) จะถูกทำให้ชื้นและถูกทำให้เป็นก้อนในชามหมุน (เครื่องบดย่อย ) หรือถังอัดเม็ด พวกเขาคือคนที่อยู่ในภาพ

มาใกล้ๆกันดีกว่า

จากการอัดเป็นก้อนจะได้อนุภาคเกือบทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-30 มม.

การดูกระบวนการนี้ค่อนข้างน่าสนใจ

จากนั้นเม็ดจะถูกส่งไปยังตัวยิงตามสายพาน

นำไปทำให้แห้งและเผาที่อุณหภูมิ 1200-1300° C ในการติดตั้งแบบพิเศษ - เครื่องยิง เครื่องเผา (โดยปกติจะเป็นประเภทสายพานลำเลียง) เป็นสายพานลำเลียงของรถเข็นเผา (พาเลท) ที่เคลื่อนที่บนราง

แต่ภาพแสดงให้เห็นสมาธิที่จะจบลงในถังในไม่ช้า

ในส่วนบนของเครื่องคั่ว เหนือรถเข็นคั่ว มีเตาให้ความร้อนซึ่งมีก๊าซ ของแข็ง หรือ เชื้อเพลิงเหลวและการก่อตัวของสารหล่อเย็นสำหรับการอบแห้ง การทำความร้อน และการคั่วเม็ด มีเครื่องคั่วที่มีการระบายความร้อนของเม็ดโดยตรงบนเครื่องและมีเครื่องทำความเย็นภายนอก ขออภัย เราไม่เห็นกระบวนการนี้

เม็ดที่ถูกยิงจะมีความแข็งแรงเชิงกลสูง ในระหว่างการยิง สารปนเปื้อนกำมะถันส่วนสำคัญจะถูกกำจัดออกไป หน้าตาผลิตภัณฑ์พร้อมรับประทานจะเป็นเช่นนี้ค่ะ)

แม้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะเปิดให้บริการมาตั้งแต่สมัยโซเวียต แต่กระบวนการนี้เป็นแบบอัตโนมัติและไม่จำเป็นต้องควบคุม ปริมาณมากบุคลากร

มนุษย์เริ่มขุดแร่เหล็กเมื่อหลายศตวรรษก่อน ถึงอย่างนั้น ประโยชน์ของการใช้เหล็กก็ยังชัดเจน

การค้นหาการก่อตัวของแร่ธาตุที่มีธาตุเหล็กนั้นค่อนข้างง่าย เนื่องจากธาตุนี้ประกอบเป็นประมาณห้าเปอร์เซ็นต์ของเปลือกโลก โดยรวมแล้ว เหล็กเป็นธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสี่ในธรรมชาติ

เป็นไปไม่ได้ที่จะพบมันในรูปแบบบริสุทธิ์ เหล็กพบได้ในปริมาณที่แน่นอนในหินหลายประเภท แร่เหล็กมีปริมาณธาตุเหล็กสูงที่สุดการสกัดโลหะซึ่งให้ผลกำไรทางเศรษฐกิจมากที่สุด ปริมาณธาตุเหล็กที่มีอยู่นั้นขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดของมัน ซึ่งสัดส่วนปกติคือประมาณ 15%

องค์ประกอบทางเคมี

คุณสมบัติของแร่เหล็ก มูลค่า และลักษณะเฉพาะของมันขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีโดยตรง แร่เหล็กอาจมีธาตุเหล็กและสิ่งเจือปนอื่นๆ ในปริมาณที่แตกต่างกัน มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับสิ่งนี้:

• อุดมสมบูรณ์มากเมื่อมีปริมาณธาตุเหล็กในแร่เกิน 65%
• อุดมไปด้วยเปอร์เซ็นต์ของธาตุเหล็กซึ่งแตกต่างกันไปตั้งแต่ 60% ถึง 65%;
• เฉลี่ยตั้งแต่ 45% ขึ้นไป
• แย่ซึ่งเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบที่มีประโยชน์ไม่เกิน 45%

ยิ่งผลพลอยได้จากแร่เหล็กมีมากขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแปรรูป และการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปก็จะมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น

องค์ประกอบของหินอาจเป็นการรวมกันของแร่ธาตุต่างๆ หินเสีย และผลพลอยได้อื่นๆ อัตราส่วนขึ้นอยู่กับการสะสมตัวของหิน

แร่แม่เหล็กมีความโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าพวกมันมีออกไซด์เป็นองค์ประกอบซึ่งมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก แต่เมื่อถูกความร้อนอย่างแรงพวกมันก็จะสูญหายไป ปริมาณของหินประเภทนี้ในธรรมชาติมีจำกัด แต่ปริมาณธาตุเหล็กในนั้นอาจมีดีพอๆ กับแร่เหล็กสีแดง ภายนอกดูเหมือนคริสตัลสีน้ำเงินดำทึบ

แร่เหล็ก Spar เป็นหินแร่ที่มีพื้นฐานมาจากไซเดอร์ไรต์ บ่อยครั้งจะมีดินเหนียวจำนวนมาก หินประเภทนี้ค่อนข้างหายากในธรรมชาติ ซึ่งประกอบกับมีธาตุเหล็กต่ำจึงทำให้ไม่ค่อยได้ใช้ ดังนั้นจึงไม่สามารถจำแนกเป็นแร่ประเภทอุตสาหกรรมได้

นอกจากออกไซด์แล้ว ธรรมชาติยังมีแร่อื่นๆ ที่มีส่วนประกอบของซิลิเกตและคาร์บอเนตอีกด้วย ปริมาณธาตุเหล็กในหินมีความสำคัญมากสำหรับการใช้ในอุตสาหกรรม แต่ที่สำคัญก็คือการมีองค์ประกอบที่เป็นประโยชน์ เช่น นิกเกิล แมกนีเซียม และโมลิบดีนัม

การใช้งาน

ขอบเขตของการใช้แร่เหล็กนั้นเกือบจะ จำกัด อยู่ที่โลหะวิทยาเท่านั้น ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการถลุงเหล็กหล่อซึ่งขุดโดยใช้เตาแบบเปิดหรือเตาคอนเวอร์เตอร์ ปัจจุบันเหล็กหล่อถูกนำมาใช้ในกิจกรรมของมนุษย์ในด้านต่างๆ รวมถึงการผลิตทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ด้วย

โลหะผสมที่มีธาตุเหล็กหลายชนิดนั้นมีการใช้กันไม่น้อย - มากที่สุด ประยุกต์กว้างได้เหล็กเนื่องจากคุณสมบัติความแข็งแรงและป้องกันการกัดกร่อน

เหล็กหล่อ เหล็กกล้า และโลหะผสมเหล็กอื่นๆ ถูกนำมาใช้ใน:

1. วิศวกรรมเครื่องกล สำหรับการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ
2. อุตสาหกรรมยานยนต์ สำหรับการผลิตเครื่องยนต์ ตัวเรือน โครง ตลอดจนส่วนประกอบและชิ้นส่วนอื่นๆ
3. อุตสาหกรรมการทหารและขีปนาวุธ ในการผลิตอุปกรณ์พิเศษ อาวุธ และขีปนาวุธ
4. การก่อสร้างเป็นองค์ประกอบเสริมแรงหรือการก่อสร้างโครงสร้างรับน้ำหนัก
5. อุตสาหกรรมเบาและอาหาร เช่น ภาชนะบรรจุ สายการผลิต หน่วยและอุปกรณ์ต่างๆ
6. อุตสาหกรรมเหมืองแร่เป็นเครื่องจักรและอุปกรณ์พิเศษ

เงินฝากแร่เหล็ก

ปริมาณสำรองแร่เหล็กของโลกมีจำนวนและสถานที่ตั้งจำกัด ดินแดนสะสมแร่สำรองเรียกว่าเงินฝาก ปัจจุบันแหล่งแร่เหล็กแบ่งออกเป็น:

1. ภายนอก มีลักษณะพิเศษคือมีตำแหน่งพิเศษในเปลือกโลก ซึ่งมักจะอยู่ในรูปของแร่ไททาโนแมกเนไทต์ รูปร่างและตำแหน่งของการรวมดังกล่าวมีความหลากหลายซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของเลนส์ชั้นที่อยู่ในเปลือกโลกในรูปแบบของการสะสมเงินฝากภูเขาไฟในรูปแบบของเส้นเลือดต่าง ๆ และรูปร่างที่ผิดปกติอื่น ๆ
2. ภายนอก ประเภทนี้รวมถึงการสะสมของแร่เหล็กสีน้ำตาลและหินตะกอนอื่น ๆ
3. การเปลี่ยนแปลง ซึ่งรวมถึงตะกอนควอทซ์ไซต์ด้วย

แหล่งแร่ดังกล่าวสามารถพบได้ทั่วโลกของเรา เงินฝากจำนวนมากที่สุดกระจุกตัวอยู่ในอาณาเขตของสาธารณรัฐหลังโซเวียต โดยเฉพาะยูเครน รัสเซีย และคาซัคสถาน

ประเทศต่างๆ เช่น บราซิล แคนาดา ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา อินเดีย และแอฟริกาใต้ มีปริมาณสำรองธาตุเหล็กจำนวนมาก ในเวลาเดียวกันเกือบทุกประเทศในโลกก็มีเงินฝากที่พัฒนาแล้วในกรณีที่ขาดแคลนก็นำเข้าสายพันธุ์จากประเทศอื่น

การได้รับประโยชน์จากแร่เหล็ก

ตามที่กล่าวไว้แร่มีหลายประเภท คนที่รวยสามารถแปรรูปได้โดยตรงหลังจากการสกัดออกจากเปลือกโลก ส่วนคนอื่นๆ ก็ต้องได้รับการเสริมสมรรถนะ นอกเหนือจากกระบวนการเสริมแร่แล้ว การแปรรูปแร่ยังรวมถึงหลายขั้นตอน เช่น การคัดแยก การบด การแยก และการรวมตัวเป็นก้อน

วันนี้มีหลายวิธีในการเพิ่มคุณค่าหลัก:

1. ฟลัชชิง

ใช้สำหรับทำความสะอาดแร่จากผลพลอยได้ในรูปของดินเหนียวหรือทราย ซึ่งถูกชะล้างออกโดยใช้เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง การดำเนินการนี้ทำให้สามารถเพิ่มปริมาณธาตุเหล็กในแร่คุณภาพต่ำได้ประมาณ 5% ดังนั้นจึงใช้ร่วมกับการเพิ่มคุณค่าประเภทอื่นเท่านั้น

1. การทำความสะอาดแรงโน้มถ่วง

ดำเนินการโดยใช้สารแขวนลอยชนิดพิเศษซึ่งมีความหนาแน่นเกินความหนาแน่นของหินเสีย แต่ด้อยกว่าความหนาแน่นของเหล็ก ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ผลพลอยได้จะลอยขึ้นไปด้านบน และเหล็กจะตกลงไปที่ด้านล่างของระบบกันสะเทือน

1. การแยกแม่เหล็ก

วิธีการสร้างผลประโยชน์ที่พบบ่อยที่สุดซึ่งขึ้นอยู่กับระดับการรับรู้ที่แตกต่างกันโดยส่วนประกอบแร่ของอิทธิพลของแรงแม่เหล็ก การแยกดังกล่าวสามารถทำได้ด้วยหินแห้ง หินเปียก หรือในสถานะสลับกันของทั้งสองสถานะ

ในการประมวลผลส่วนผสมที่แห้งและเปียก จะใช้ถังพิเศษที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า

1. การลอยอยู่ในน้ำ

สำหรับวิธีนี้ แร่ที่บดแล้วในรูปของฝุ่นจะถูกจุ่มลงในน้ำโดยเติมสารพิเศษ (รีเอเจนต์ลอยตัว) และอากาศ ภายใต้อิทธิพลของรีเอเจนต์ เหล็กจะรวมฟองอากาศเข้าด้วยกันและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ในขณะที่เศษหินจะจมลงสู่ด้านล่าง ส่วนประกอบที่มีเหล็กจะถูกรวบรวมจากพื้นผิวในรูปของโฟม

กระบวนการรับเหล็กเริ่มต้นด้วยขั้นตอนการถลุงเหล็กหล่อที่มีคาร์บอนในปริมาณมาก (ซึ่งเข้าสู่เหล็กหล่อจากโค้กหรือ ถ่านใช้สำหรับถลุงแร่) เหล็กหล่อนั้นแข็งมาก แต่ก็เปราะ คาร์บอนสามารถลบออกจากเหล็กหล่อได้อย่างสมบูรณ์ เหล็กดัดที่ได้จึงเป็นวัสดุที่อ่อนตัวได้แต่ค่อนข้างอ่อน คาร์บอนจำนวนหนึ่งจะถูกนำกลับเข้าไปอีกครั้ง และผลลัพธ์ที่ได้คือเหล็กกล้าที่มีความเหนียวเพียงพอและในขณะเดียวกันก็มีความแข็งเพียงพอ

คำนวณปริมาณไฟฟ้าที่ต้องใช้ในการหลอมเหล็กหล่อ 1 ตันในเตาไฟฟ้า หากเราสมมติ ก) ปฏิกิริยารีดักชันของเหล็กในเตาเผาจะเกิดขึ้นตามแผนภาพต่อไปนี้:

กระบวนการทางโลหะวิทยาทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษาได้ กระบวนการปฐมภูมิหมายถึงการสกัดโลหะจากวัตถุดิบธรรมชาติหรือวัตถุดิบสังเคราะห์ต่างๆ (กระบวนการเตาหลอมเหล็ก การสกัดเหล็กโดยตรง การถลุงเหล็ก

ในระหว่างกระบวนการถลุงเหล็กทั้งหมด เหล็กเหลวจะมีออกซิเจนละลายอยู่จำนวนเล็กน้อย (สูงถึง 0.1%) ในระหว่างการตกผลึกของเหล็ก ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนที่ละลายอยู่และเกิดเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (C) ก๊าซนี้ (เช่นเดียวกับก๊าซอื่นๆ ที่ละลายในเหล็กเหลว) จะถูกปล่อยออกมาจากเหล็กในรูปของฟองอากาศ นอกจากนี้ออกไซด์ของเหล็กและโลหะเจือปนจะถูกปล่อยออกมาตามขอบเกรนของเหล็ก ทั้งหมดนี้ส่งผลให้คุณสมบัติทางกลของเหล็กลดลง

แมงกานีสถูกขุดในรูปของเฟอร์โรแมงกานีสซึ่งมีแมงกานีส 85-88% คาร์บอนมากถึง 7% ส่วนที่เหลือเป็นเหล็ก เฟอร์โรแมงกานีสถูกหลอมจากส่วนผสมของแร่แมงกานีสและแร่เหล็กโดยใช้ถ่านหินเป็นตัวรีดิวซ์ สมการปฏิกิริยาสำหรับการลด MnOz

ในระหว่างการออกซิเดชันของคาร์บอนและสิ่งสกปรก เหล็กโลหะส่วนหนึ่งจะถูกออกซิไดซ์เป็น FeO ออกไซด์ (ขยะโลหะ) เพื่อลดการสูญเสียโลหะ มันจะถูกสร้างใหม่ ซึ่งก็คือ ลดเหลือเป็นเหล็ก ด้วยเหตุนี้ในกระบวนการถลุงเหล็กจึงมีการแบ่งช่วงเวลาตามลำดับสองช่วงเวลา - ออกซิเดชั่นและการลดลงซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพ

B. ระยะเวลาการฟื้นตัวของการถลุงระหว่างการถลุงเหล็กที่แปลงออกซิเจนจะถูกแยกเชิงพื้นที่จากช่วงออกซิเดชันและเกิดขึ้นหลังจากที่เหล็กถูกปล่อยออกจากคอนเวอร์เตอร์ในทัพพี พร้อมกันกับการลดลงของเหล็กออกไซด์ FeO ในการรีดิวซ์

กระบวนการทางเทคโนโลยีของการแปรรูปแร่เหล็ก ถ่านหิน หินปูน และเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายสามารถแบ่งออกเป็น 3-4 ขั้นตอนหลัก ซึ่งดำเนินการแยกกันเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เฉพาะ ซึ่งในขั้นตอนต่อไปจะถูกแปรรูปเป็นประเภทใหม่ ของผลิตภัณฑ์ ขั้นตอนต่างๆ ของกระบวนการสามารถเกิดขึ้นได้ในโรงงานผลิตแห่งเดียว สิ่งนี้จะไม่เพียงช่วยประหยัดพลังงานและค่าขนส่งเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความซับซ้อนอีกด้วย กระบวนการทางเทคโนโลยี. ขั้นตอนทางเทคโนโลยีหลักในการผลิตเหล็กหล่อและเหล็กกล้ามีดังต่อไปนี้: การเตรียมวัตถุดิบ (ถ่านโค้ก การย่างหินปูน การผลิตซินเตอร์และเม็ดแร่เหล็ก) การผลิตเหล็กหล่อ (การถลุงแร่ด้วยระเบิด การผลิตเหล็กหล่อฟองน้ำ ผ่านการลดปริมาณเหล็กโดยตรง) เหล็ก (ในเตาแบบเปิดและเตาอาร์กไฟฟ้า Bessemer และเครื่องแปลงออกซิเจนขั้นพื้นฐาน) ผลิตภัณฑ์รีด (การหล่อเหล็กแท่งยาวอย่างต่อเนื่อง การรีดเหล็กยาว การผลิตท่อ การตีขึ้นรูป)

โลหะชนิดแรกที่ใช้อาจเป็นทองคำและเงิน เนื่องจากสามารถพบได้ในธรรมชาติในสภาพอิสระ ส่วนใหญ่จะใช้ในผลิตภัณฑ์ตกแต่ง ทองแดงเริ่มถูกนำมาใช้ประมาณ 8,000 ปีก่อนคริสตกาลเพื่อผลิตเครื่องมือ อาวุธ เครื่องครัว และเครื่องประดับ ประมาณ 3,800 ปีก่อนคริสตกาล มีการประดิษฐ์ทองสัมฤทธิ์ ซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุก เป็นผลให้มนุษยชาติย้ายจากยุคหินไปสู่ยุคสำริด จากนั้นก็พบวิธีหลอมเหล็ก และยุคเหล็กก็เริ่มต้นขึ้น เมื่อผู้คนสั่งสมประสบการณ์ทางเคมี วัสดุที่มีประโยชน์มากมายที่มนุษย์เรียนรู้จากการแปรรูปแร่หลากหลายชนิดก็ขยายออกไป

ไม่แนะนำให้ใช้วิธีการเผาทองแดงด้วยวิธีไพโรเมทัลโลหการสำหรับการแปรรูปแร่คุณภาพต่ำที่ไม่สามารถเสริมสมรรถนะได้ หมวดหมู่นี้รวมถึงแร่ออกซิไดซ์ทั้งเกรดต่ำและเกรดสูงกว่า รวมถึงการทิ้งแร่ซัลไฟด์คุณภาพต่ำและหางแร่จากการแปรรูป สำหรับวัตถุดิบนี้ จะใช้วิธีการกรองทองแดงออกจากแร่และสกัดจากสารละลายผ่านการตกตะกอนของเหล็กหรืออิเล็กโทรไลซิสด้วยแอโนดที่ไม่ละลายน้ำ

แร่ที่พบมากที่สุดซึ่งได้รับโครเมียมคือแร่เหล็กโครเมียม PeCgaO คำนวณเนื้อหา (เป็นเปอร์เซ็นต์) ของสิ่งเจือปนในแร่หากทราบว่าจาก 1 ตันในระหว่างการถลุงจะได้เฟอร์โรโครม 240 กิโลกรัม (โลหะผสมของเหล็กและโครเมียม) ที่มีโครเมียม 65%

ปริมาณธาตุเหล็กในแร่นี้โดยน้ำหนักเป็นเท่าใด (เป็นเปอร์เซ็นต์) ต้องใช้คาร์บอนเท่าไรในการถลุงเหล็ก

การใช้แร่โพลีเมทัลลิกซัลไฟด์ที่ซับซ้อนทำให้เกิดโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก กรดซัลฟูริก และเหล็กออกไซด์หลากหลายชนิดสำหรับการถลุงเหล็กหล่อ ตัวอย่างการใช้วัสดุธรรมชาติแบบบูรณาการ ซึ่งเป็นส่วนผสมของสารอินทรีย์ ได้แก่ ถ่านหินโค้กที่มีการผลิตสารเคมีร่วม การแปรรูปน้ำมัน หินดินดาน พีท และไม้ ได้รับผลิตภัณฑ์หลายร้อยรายการจากเชื้อเพลิงแต่ละประเภท ก่อนหน้านี้ เมื่อใช้ถ่านหินโค้ก ผลิตภัณฑ์เดียวของกระบวนการนี้คือโค้ก ก๊าซถูกเผาในเตาเผา และน้ำมันดินถูกทิ้งไป ปัจจุบันเบนซีนไฮโดรคาร์บอน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และสารที่มีคุณค่าอื่นๆ ถูกแยกออกจากก๊าซเตาอบโค้ก

การถลุงแก้ว. กระจกสามารถโปร่งใสหรือโปร่งแสง ไม่มีสีหรือสีก็ได้ เป็นผลิตภัณฑ์จากการหลอมใหม่ที่อุณหภูมิสูงโดยมีส่วนผสมของซิลิคอน (ควอตซ์หรือทราย) โซดา และหินปูน เพื่อให้ได้แสงเฉพาะหรือผิดปกติและอื่นๆ คุณสมบัติทางกายภาพวัสดุอื่นๆ (อะลูมิเนียม โปแตช โซเดียมบอเรต ลีดซิลิเกตหรือแบเรียมคาร์บอเนต) ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในการหลอมละลายหรือทดแทนส่วนหนึ่งของโซดาและหินปูนในประจุ การหลอมที่มีสีเกิดขึ้นจากการเติมเหล็กหรือโครเมียมออกไซด์ (สีเหลืองหรือสีเขียว) แคดเมียมซัลไฟด์ (สีส้ม) โคบอลต์ออกไซด์ (สีน้ำเงิน) แมงกานีส (สีม่วง) และนิกเกิล (สีม่วง) อุณหภูมิที่ต้องอุ่นส่วนผสมเหล่านี้เกิน 1500 °C แก้วไม่มีจุดหลอมเหลวจำเพาะและอ่อนตัวลงเป็นสถานะของเหลวที่อุณหภูมิ 1,350-1,600 ° C การใช้พลังงานแม้ในเตาเผาที่ออกแบบมาอย่างดีคือแก้วที่ผลิตได้ประมาณ 4,187 กิโลจูล/กก. อุณหภูมิเปลวไฟที่ต้องการ (1800-1950 °C) ทำได้โดยการเผาไหม้ก๊าซผสมกับอากาศ ซึ่งได้รับความร้อนถึง 1000 °C ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสร้างใหม่ ซึ่งสร้างจากอิฐทนไฟและให้ความร้อนโดยผลิตภัณฑ์ของเสียจากการเผาไหม้ ก๊าซถูกเป่าเข้าไปในกระแสอากาศร้อนผ่านผนังด้านข้างของหัวด้านบนของเครื่องกำเนิดใหม่ซึ่งเป็นห้องเผาไหม้หลัก และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เมื่อปล่อยความร้อนให้กับแก้วที่ละลายแล้ว ออกจากเตาเผาและเข้าไปในเครื่องกำเนิดใหม่ ตั้งอยู่ตรงข้าม เมื่ออุณหภูมิของอากาศทำความร้อนที่จ่ายให้กับการเผาไหม้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ การไหลของอากาศและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะกลับกัน และก๊าซจะเริ่มไหลเข้าสู่การไหลของอากาศที่ได้รับความร้อนในรีเจนเนอเรเตอร์ที่อยู่ตรงข้าม

อิเล็กโทรดโคโรนาในตัวตกตะกอนไฟฟ้าสถิตแนวตั้งคือลวดกลมบาง ลวดที่มีหนามแหลมเล็กๆ หรือลวดที่มีหน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือรูปดาว เนื่องจากอิเล็กโทรดโคโรนามักจะยาวเกิน 6 ม. ลวดกลมแม้จะบางพอที่จะทำให้โคโรนามีความเสถียร แต่ก็อาจไม่แข็งแรงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการสั่นสะเทือนระหว่างการเขย่า ในเรื่องนี้มีการใช้ลวดเกจที่มีขนาดใหญ่กว่ากับหน้าตัดรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือรูปดาวซึ่งมีขอบแหลมคมซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการก่อตัวของเม็ดมะยมที่มั่นคง ในเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตบางชนิด แนะนำให้ใช้อิเล็กโทรดลวดหนาม และล่าสุดได้ถูกนำมาใช้เพื่อสะสมไอของเหล็กออกไซด์ในการถลุงเหล็กด้วยออกซิเจน

หลักการใช้ของเสียอุตสาหกรรม (การใช้วัตถุดิบแบบบูรณาการ เทคโนโลยีไร้ขยะ) การเปลี่ยนของเสียเป็นผลพลอยได้จากการผลิตช่วยให้สามารถใช้วัตถุดิบได้ดีขึ้น ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนผลิตภัณฑ์และป้องกันมลภาวะ สิ่งแวดล้อม. ตัวอย่างเช่น การแปรรูปแร่โพลีเมทัลลิกซัลไฟด์ที่ซับซ้อนทำให้เกิดโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ซัลเฟอร์ กรดซัลฟิวริก และเหล็ก (III) ออกไซด์สำหรับการถลุงเหล็กหล่อ การใช้วัตถุดิบแบบบูรณาการทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการรวมกิจการ ในขณะเดียวกันก็มีอุตสาหกรรมใหม่ๆ เกิดขึ้นที่แปรรูปของเสียจากองค์กรหลักซึ่งให้ผลกระทบทางเศรษฐกิจในระดับสูงและเป็นองค์ประกอบสำคัญของการทำให้เศรษฐกิจของประเทศเป็นสารเคมี

โลหะสามารถสกัดได้จากแร่โดยตรงโดยการลดด้วยไฟฟ้าหรือสารเคมี การลดอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งมีการกล่าวถึงไปแล้วในนิกาย 19.6 ใช้ในระดับอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้โลหะโซเดียม แมกนีเซียม และอลูมิเนียมที่มีฤทธิ์มากที่สุด โลหะที่เกิดปฏิกิริยาน้อย เช่น ทองแดง เหล็ก และสังกะสี ถูกผลิตขึ้นในระดับอุตสาหกรรมโดยการลดการใช้สารเคมี โดยส่วนใหญ่ของโลหะที่มีปฏิกิริยาน้อยนั้นได้มาจากการลดการหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นกระบวนการดังกล่าวจึงเรียกว่าการถลุง

คาร์บอนไดออกไซด์เกิดจากการรีดิวซ์ของเหล็กออกไซด์ [สมการ (22.20)] และจากการสลายตัวของหินปูนด้วย แต่หินปูนไม่เพียงแต่มีบทบาทในการจ่ายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในการถลุงเหล็กเท่านั้น โดยปกติแล้วแร่ที่นำกลับมาประกอบด้วย

เมื่อทำการถลุงเหล็ก ตะกรันจะลอยอยู่บนพื้นผิวของโลหะหลอมเหลว เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันจากอากาศที่เข้ามา เหล็กและตะกรันที่เกิดขึ้นจะถูกเอาออกจากเตาเป็นระยะ เหล็กที่ผลิตในเตาถลุงเหล็กเรียกว่าเหล็กหล่อและมีคาร์บอนมากถึง 5% และสิ่งสกปรกอื่น ๆ มากถึง 2% ได้แก่ ซิลิคอน ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์

เมื่อหลอมเหล็กหล่อในเตาถลุงเหล็ก กระบวนการทางเคมีต่างๆ จะเกิดขึ้น โดยเฉพาะการลดลงของเหล็ก (III) ออกไซด์ด้วยคาร์บอน (II) ออกไซด์ ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยสมการ Fe203 + 3C0 = Fe-(-3C02

ปฏิกิริยาเคมีระหว่างการถลุงเหล็กและเหล็กกล้าเกิดขึ้นในสารละลายเป็นหลัก เหล็กและเหล็กกล้าเหลวเป็นสารละลายของธาตุต่างๆ ในเหล็ก ในเตาถลุงเหล็กและเตาถลุงเหล็กพวกมันจะทำปฏิกิริยากับตะกรันของเหลวซึ่งเป็นสารละลายของออกไซด์

ซีลีเนียมและเทลลูเรียมพบได้ในแร่ธาตุหายาก เช่น Cl33e, Pb5e, A25e, Cu2Te, PbTe, A2Te และ AuTe และยังเป็นสิ่งเจือปนในแร่ซัลไฟด์ของทองแดง เหล็ก นิกเกิล และตะกั่วอีกด้วย จากมุมมองทางอุตสาหกรรม แร่ทองแดงเป็นแหล่งสำคัญของการสกัดองค์ประกอบเหล่านี้ ในระหว่างกระบวนการเผาโลหะทองแดง ซีลีเนียมและเทลลูเรียมส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในทองแดง ในระหว่างการทำให้ทองแดงบริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า ตามที่อธิบายไว้ในนิกาย 19.6 สิ่งเจือปน เช่น ซีลีเนียมและเทลลูเรียม พร้อมด้วยโลหะมีค่า ทองคำและเงิน สะสมอยู่ในสิ่งที่เรียกว่าตะกอนแอโนด เมื่อตะกอนแอโนดได้รับการบำบัดด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่อุณหภูมิประมาณ 400°C ซีลีเนียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นซีลีเนียมไดออกไซด์ ซึ่งจะระเหยจากส่วนผสมของปฏิกิริยา

ในบางกรณี (เช่น เมื่อหลอมเหล็กหม้อแปลง) จำเป็นต้องมีความเข้มข้นของคาร์บอนต่ำมากที่ 0.002-0.003% จากสมการข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าเพื่อจุดประสงค์นี้จำเป็นต้องลด PCO การใช้เตาสุญญากาศในโลหะวิทยาสมัยใหม่ทำให้สามารถหลอมเหล็กและเหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอนน้อยที่สุดได้

เมื่อทำการถลุงเหล็กจากแร่เหล็กแม่เหล็ก ปฏิกิริยาอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นในเตาถลุงเหล็กจะถูกแสดงโดยสมการ Res04 + CO = 3ReO + Oj โดยใช้ข้อมูลในตารางที่ 1 5 การใช้งาน กำหนดผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้น สมดุลของปฏิกิริยาจะเปลี่ยนไปในทิศทางใด

แร่เหล็กแม่เหล็ก ปริมาณแร่เหล็กออกไซด์ของแร่เหล็ก 50-70% ประกอบด้วยเหล็กออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ (11, ป่วย) RbzO, วัตถุดิบสำหรับการผลิตเหล็กหล่อ, สารเติมแต่งในการผลิตเหล็ก (การถลุง)

ยู-88. จากแร่เหล็กโครเมียม Fe(CrO2)a จำนวน 1 ตัน ถูกสร้างขึ้นในระหว่างการถลุงโลหะผสมเหล็กและโครเมียม 240 กิโลกรัม - เฟอร์โรโครม ซึ่งมีโครเมียม 65% คำนวณเปอร์เซ็นต์ของสิ่งเจือปนในแร่

เมื่อทำการหลอมเหล็กโครเมียมสูงประเภท X18N10T จะเกิดหอยเชลล์แปลก ๆ ที่มีปริมาณ AlA TiO เพิ่มขึ้น (มากถึง 33%) เหล็กออกไซด์ (มากถึง 57%) และโครเมียมออกไซด์ (มากถึง 33%) จะเกิดขึ้นในการทำงาน พื้นผิวของซับในทนไฟ ซึ่งทำให้อายุการใช้งานของซับเพิ่มขึ้น

เป็นผลให้เกิดชั้นของเหลวสองชั้นขึ้นในเตาเผา - ตะกรันที่เบากว่าอยู่ด้านบน และโลหะหลอมที่ประกอบด้วย FeS และ U2S (ด้าน) ด้านล่าง ตะกรันถูกระบายออกและของเหลวเคลือบจะถูกเทลงในคอนเวอร์เตอร์ซึ่งมีการเติมฟลักซ์และอากาศจะถูกเป่าเข้าไป ตัวแปลงสำหรับการถลุงทองแดงนั้นคล้ายกับที่ใช้ในการผลิตเหล็กโดยมีเพียงอากาศเท่านั้นที่ถูกจ่ายเข้าไปจากด้านข้าง (เมื่อจ่ายอากาศจากด้านล่างทองแดงจะถูกระบายความร้อนและแข็งตัวอย่างมาก) ทองแดงหลอมเหลวก่อตัวขึ้นในคอนเวอร์เตอร์ เหล็กซัลไฟด์จะกลายเป็นออกไซด์ซึ่งกลายเป็นตะกรัน

ปริมาณกำมะถันขั้นสุดท้ายในโค้กที่เผาจากน้ำมันดิน Arlan นั้นเหมือนกับในโค้กจากสารตกค้างที่แตกร้าวของน้ำมัน Romashkin นั่นคือน้อยกว่า 1% โดยพื้นฐานแล้วตัวบ่งชี้ที่เหลือจะเหมือนกัน ยกเว้นปริมาณวาเนเดียม (สูงกว่าโค้ก Arlan 1.5 เท่า) เหล็กและโลหะอื่น ๆ ปริมาณวานาเดียมที่เพิ่มขึ้นในโค้กที่ปราศจากซัลเฟอร์ไรซ์นั้นอธิบายได้จากปริมาณวานาเดียมที่มีปริมาณสูงในน้ำมัน Arlan ด้วยเหตุนี้โค้กดังกล่าวจึงไม่สามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอลูมิเนียมได้ เมื่อทำการถลุงอะลูมิเนียม วาเนเดียมก็เหมือนกับโลหะอื่นๆ ที่ผลิตจากโค้ก

งานนี้อธิบายถึงผลกระทบของแมงกานีสต่อการแตกร้าวของซัลไฟด์ของเหล็ก แมงกานีสในปริมาณตั้งแต่ 1 ถึง 167o ถูกนำมาใช้ในระหว่างการถลุงเหล็กเสริมที่มี 0.04% C ลงในเหล็กกล้า 20 และลงในเหล็ก U8 ผลการวิจัยแสดงไว้ในตาราง 1.2 ซึ่งจะเห็นได้ว่าโลหะผสมเหล็กกับแมงกานีสเพิ่มความไวต่อการแตกร้าวในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ และผลกระทบด้านลบของแมงกานีสขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนในเหล็ก ดังนั้นผลกระทบเชิงลบของแมงกานีสสำหรับเหล็กเสริม เหล็ก 20 และเหล็ก U8 เริ่มปรากฏที่เนื้อหา 3 2 n 1% ตามลำดับ ผู้เขียนเชื่อมโยงผลกระทบด้านลบของแมงกานีสต่อการแตกร้าวของเหล็กกับลักษณะของ

ในสาขาโลหะวิทยา ความสำคัญอย่างยิ่งมีโลหะผสมของเหล็กและซิลิคอน - เฟอร์โรซิลิคอน มันถูกใช้สำหรับการกำจัดออกซิเดชันของเหล็กหลายเกรดและสำหรับการผลิตเฟอร์โรอัลลอยด์ซิลิคอน-คาร์บอน เฟอร์โรซิลิคอนที่มีเนื้อหา 9-17% 51 ถูกหลอมในเตาถลุงเหล็กจากควอตซ์ ตะไบเหล็ก และโค้ก เฟอร์โรซิลิคอนที่มีปริมาณซิลิกอนสูงเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มสำหรับการผลิตชิ้นส่วนสำหรับอุปกรณ์เคมีเนื่องจากมีความทนทานต่อกรดเป็นพิเศษ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารรีดิวซ์ในการถลุงซิลิโคแมงกานีส เฟอร์โรทังสเตน และเฟอร์โรโมลิบดีนัม การเติมซิลิคอนลงในเหล็กในรูปของเฟอร์โรซิลิกอนในระหว่างการถลุงทำให้มีความยืดหยุ่นและเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน

คุณลักษณะบางอย่างของกระบวนการถลุงทั่วไปสามารถแสดงได้ด้วยตัวอย่างการลดปริมาณธาตุเหล็ก การถลุงเหล็กอย่างต่อเนื่องจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์พิเศษที่เรียกว่าเตาหลอมเหล็ก การแสดงแผนผังจะแสดงในรูปที่. 22.16. ส่วนผสมของโค้ก หินปูน และแร่บด ซึ่งมักจะมี FejO ถูกบรรจุไว้ที่ด้านบนของเตาถลุงเหล็ก (โค้กเป็นของแข็งตกค้างที่ได้จากถ่านโค้กเชื้อเพลิงธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นถ่านหิน เพื่อกำจัดส่วนประกอบที่ระเหยง่ายออกไป) อากาศร้อนซึ่งบางครั้งอุดมด้วยออกซิเจน จะถูกสูบเข้าไปในเตาเผาจากด้านล่าง เพื่อให้ได้เหล็ก 1 ตัน ต้องใช้แร่ประมาณ 2 ตัน โค้ก 1 ตัน และหินปูน 0.3 ตัน เตาหลอมเหล็กหนึ่งเตาสามารถผลิตเหล็กได้มากถึง 2,000 ตันต่อวัน อากาศที่สูบเข้าไปในเตาเผาจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนจนเกิดเป็น CO ในกรณีนี้ ปริมาณความร้อนจะถูกปล่อยออกมาจนอุณหภูมิประมาณ 1,500°C เกิดขึ้นที่ส่วนล่างของเตาเผา การลดลงของเหล็กโลหะสามารถอธิบายได้ด้วยปฏิกิริยา

แร่เหล็กแม่เหล็กซึ่งประกอบด้วย FegOi 90% สามารถผลิตได้กี่ตันเมื่อถลุงเหล็กหมู 2 ตันที่มีปริมาณเหล็ก 93% หากผลผลิตผลิตภัณฑ์อยู่ที่ 92%

การนำซิลิคอนเข้าสู่เหล็กและเหล็กหล่อจะมาพร้อมกับการก่อตัวของซิลิไซด์ของเหล็ก (เฟอร์โรซิลิกอน FeSi) เหล็กหล่อที่มีซิลิคอน 15-17% สามารถทนกรดได้ เฟอร์โรซิลิกอนจะถูกเติมลงในเหล็กเมื่อถูกถลุงเพื่อขจัดออกซิเจนที่มีอยู่

MATE เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กบางชนิด (Cu, N1, Pv ฯลฯ) จากแร่เหลว Sh. - โลหะผสมของเหล็กซัลไฟด์กับซัลไฟด์ของโลหะที่เกิดขึ้น (เช่น Cu, 8)

ปรากฏการณ์การลดจุดหลอมเหลวของสารละลายมีความสำคัญทั้งในธรรมชาติและเทคโนโลยี ตัวอย่างเช่นการถลุงเหล็กหล่อจากแร่เหล็กได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมากโดยข้อเท็จจริงที่ว่าจุดหลอมเหลวของเหล็กลดลงประมาณ 400 ° C เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าคาร์บอนและองค์ประกอบของตัวทำละลายอื่น ๆ ละลายอยู่ในนั้น เช่นเดียวกับออกไซด์ทนไฟที่ประกอบเป็นหินเสีย ซึ่งเมื่อรวมกับฟลักซ์ (CaO) จะทำให้เกิดสารละลาย (ตะกรัน) ที่ละลายที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ ทำให้สามารถดำเนินการกระบวนการแบทช์อย่างต่อเนื่องในเตาถลุงเหล็ก โดยปล่อยเหล็กเหลวและตะกรันออกมา ]

ได้แร่เหล็กด้วยวิธีปกติ: การขุดแบบเปิดหรือใต้ดิน และการขนส่งต่อไปยังการเตรียมเบื้องต้น โดยที่วัสดุถูกบด ล้าง และแปรรูป

แร่จะถูกเทลงในเตาหลอมเหล็กและเผาด้วยลมร้อนและความร้อน ซึ่งเปลี่ยนให้กลายเป็นเหล็กหลอมเหลว จากนั้นจึงนำออกจากด้านล่างของเตาหลอมเป็นแม่พิมพ์ที่เรียกว่าสุกร ซึ่งจะเย็นตัวลงเพื่อผลิตเหล็กหล่อ นำมาแปรรูปเป็นเหล็กดัดหรือแปรรูปเป็นเหล็กได้หลายวิธี

เหล็กคืออะไร?

ในตอนแรกมีเหล็ก มันเป็นหนึ่งในนั้น สามารถพบได้เกือบทุกที่รวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ มากมายในรูปของแร่. ในยุโรปการเริ่มต้นทำงานกับเหล็กมีขึ้นตั้งแต่ 1700 ปีก่อนคริสตกาล

ในปี 1786 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Berthollet, Monge และ Vandermonde ระบุอย่างแม่นยำว่าความแตกต่างระหว่างเหล็ก เหล็กหล่อ และเหล็กกล้านั้นเกิดจากปริมาณคาร์บอนที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม เหล็กที่ทำจากเหล็กกลายเป็นโลหะที่สำคัญที่สุดของการปฏิวัติอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็ว ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 การผลิตเหล็กทั่วโลกอยู่ที่ 28 ล้านตัน มากกว่าในปี 1880 ถึงหกเท่า เมื่อเริ่มสงครามโลกครั้งที่หนึ่งมีการผลิต 85 ล้านตัน ภายในไม่กี่ทศวรรษ มันก็เข้ามาแทนที่เหล็กได้จริง

ปัจจุบันมีแบรนด์สินค้า (สารประกอบเคมี) มากกว่า 3,000 แบรนด์ ไม่นับแบรนด์ที่สร้างขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของแต่ละบุคคล ทั้งหมดนี้มีส่วนทำให้เหล็กเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการแก้ปัญหาความท้าทายในอนาคต

วัตถุดิบสำหรับการผลิตเหล็ก: ประถมศึกษาและมัธยมศึกษา

การถลุงโลหะนี้โดยใช้ส่วนประกอบหลายอย่างเป็นวิธีการขุดที่พบได้บ่อยที่สุด วัสดุชาร์จสามารถเป็นได้ทั้งวัสดุหลักหรือวัสดุรอง องค์ประกอบหลักของประจุคือเหล็กพิก 55% และเศษโลหะที่เหลือ 45% โลหะผสมเฟอร์โรอัลลอย เหล็กหล่อที่ผ่านการแปลงสภาพ และโลหะบริสุทธิ์ทางเทคนิคใช้เป็นองค์ประกอบหลักของโลหะผสม ตามกฎแล้วองค์ประกอบรองจะรวมถึงโลหะเหล็กทุกประเภท

แร่เหล็กเป็นวัตถุดิบที่สำคัญและเป็นพื้นฐานที่สุดในอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า ในการผลิตเหล็กหล่อหนึ่งตัน ต้องใช้วัสดุนี้ประมาณ 1.5 ตัน ในการผลิตเหล็กหมู 1 ตัน ต้องใช้โค้กประมาณ 450 ตัน โรงงานโลหะวิทยาหลายแห่งใช้ด้วยซ้ำ

น้ำเป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการชุบแข็งโค้ก การระบายความร้อนด้วยเตาถลุงเหล็ก การสร้างไอน้ำสำหรับการใช้งานอุปกรณ์ไฮดรอลิก และการกำจัดน้ำเสีย ต้องใช้อากาศประมาณ 4 ตันในการผลิตเหล็กหนึ่งตัน ฟลักซ์ใช้ในเตาหลอมเพื่อขจัดสิ่งเจือปนจากการถลุงแร่ หินปูนและโดโลไมต์รวมกับสิ่งเจือปนที่สกัดออกมาเพื่อสร้างตะกรัน

ทั้งเตาหลอมและเตาหลอมเหล็กนั้นบุด้วยวัสดุทนไฟ ใช้สำหรับเตาหลอมที่ออกแบบมาเพื่อถลุงแร่เหล็ก ใช้ซิลิกาหรือทรายในการปั้น อลูมิเนียม โครเมียม โคบอลต์ ทองแดง ตะกั่ว แมงกานีส โมลิบดีนัม นิกเกิล ดีบุก ทังสเตน สังกะสี วาเนเดียม ฯลฯ ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตเหล็กเกรดต่างๆ แมงกานีสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการถลุงเหล็กในบรรดาโลหะผสมเหล่านี้

เศษเหล็กที่ได้จากการรื้อโครงสร้างโรงงาน กลไก เก่า ยานพาหนะฯลฯ มีการประมวลผลและใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมนี้

เหล็กหล่อสำหรับเหล็ก

การถลุงเหล็กโดยใช้เหล็กหล่อนั้นดำเนินการบ่อยกว่าวัสดุอื่นมาก เหล็กหล่อเป็นคำที่มักหมายถึงเหล็กสีเทา อย่างไรก็ตาม ยังระบุได้ด้วยกลุ่มเฟอร์โรอัลลอยจำนวนมาก คาร์บอนมีส่วนประกอบประมาณ 2.1 ถึง 4 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ในขณะที่ซิลิคอนโดยทั่วไปมีส่วนประกอบอยู่ที่ 1 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักในโลหะผสม

เหล็กและเหล็กกล้าถูกหลอมที่จุดหลอมเหลวระหว่าง 1150 ถึง 1200 องศา ซึ่งต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของเหล็กบริสุทธิ์ประมาณ 300 องศา เหล็กหล่อยังมีความลื่นไหลที่ดี สามารถแปรรูปได้ดีเยี่ยม และทนทานต่อการเสียรูป ออกซิเดชัน และการหล่อ

เหล็กยังเป็นโลหะผสมของเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนแปรผัน ปริมาณคาร์บอนของเหล็กอยู่ระหว่าง 0.2 ถึง 2.1 มวล% และเป็นวัสดุโลหะผสมที่ประหยัดที่สุดสำหรับเหล็ก การถลุงเหล็กจากเหล็กหล่อมีประโยชน์ในด้านวิศวกรรมและโครงสร้างที่หลากหลาย

แร่เหล็กสำหรับเหล็กกล้า

กระบวนการถลุงเหล็กเริ่มต้นด้วยการแปรรูปแร่เหล็ก หินที่มีแร่เหล็กถูกบดขยี้ แร่ถูกขุดโดยใช้ลูกกลิ้งแม่เหล็ก แร่เหล็กเนื้อละเอียดจะถูกแปรรูปเป็นก้อนเนื้อหยาบเพื่อใช้ในเตาถลุงเหล็ก ถ่านหินถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนซึ่งส่งผลให้มีรูปแบบคาร์บอนที่เกือบบริสุทธิ์ จากนั้นส่วนผสมของแร่เหล็กและถ่านหินจะถูกให้ความร้อนเพื่อผลิตเหล็กหลอมหรือเหล็กหมูซึ่งใช้ในการผลิตเหล็ก

ในเตาออกซิเจนหลัก แร่เหล็กหลอมเหลวเป็นวัตถุดิบหลัก และผสมกับเศษเหล็กและโลหะผสมในปริมาณที่แตกต่างกันเพื่อผลิตเหล็กเกรดต่างๆ เตาอาร์คไฟฟ้าจะละลายเศษเหล็กรีไซเคิลให้เป็นเหล็กใหม่โดยตรง เหล็กประมาณ 12% ทำจากวัสดุรีไซเคิล

เทคโนโลยีการถลุง

การหลอมเป็นกระบวนการที่ได้โลหะมาในรูปของธาตุหรือสารประกอบธรรมดาจากแร่ของมันโดยการให้ความร้อนเหนือจุดหลอมเหลว โดยปกติเมื่อมีสารออกซิไดซ์ เช่น อากาศ หรือสารรีดิวซ์ เช่น โค้ก

ในเทคโนโลยีการผลิตเหล็ก โลหะที่รวมกับออกซิเจน เช่น เหล็กออกไซด์ จะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง และออกไซด์จะเกิดขึ้นร่วมกับคาร์บอนในเชื้อเพลิง ซึ่งออกมาเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์หรือคาร์บอนไดออกไซด์
สิ่งเจือปนอื่นๆ เรียกรวมกันว่าเส้นเลือด จะถูกกำจัดออกโดยการเติมกระแสซึ่งพวกมันรวมกันเป็นตะกรัน

การหลอมเหล็กสมัยใหม่ใช้เตาสะท้อนเสียง แร่และลำธารที่มีความเข้มข้น (โดยปกติจะเป็นหินปูน) จะถูกโหลดไปที่ด้านบน และด้านที่หลอมละลาย (สารประกอบของทองแดง เหล็ก กำมะถัน และตะกรัน) จะถูกดึงออกจากด้านล่าง จำเป็นต้องมีการอบชุบด้วยความร้อนครั้งที่สองในเตาอบคอนเวอร์เตอร์เพื่อขจัดเหล็กออกจากพื้นผิวด้าน

วิธีการพาออกซิเจน

กระบวนการ BOF เป็นกระบวนการผลิตเหล็กชั้นนำของโลก การผลิตเหล็กแปรรูปทั่วโลกในปี 2546 มีจำนวน 964.8 ล้านตันหรือ 63.3% ของการผลิตทั้งหมด การผลิตคอนเวอร์เตอร์เป็นแหล่งของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ความท้าทายหลักในเรื่องนี้คือการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การปล่อยก๊าซเรือนกระจก และการลดของเสีย สาระสำคัญอยู่ที่การใช้พลังงานสำรองและทรัพยากรวัสดุ

ความร้อนคายความร้อนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นระหว่างการเป่าลมร้อน

กระบวนการหลักในการผลิตเหล็กโดยใช้ทุนสำรองของเราเอง:

• เหล็กหมูหลอมเหลว (บางครั้งเรียกว่าโลหะร้อน) จากเตาหลอมเหล็กจะถูกเทลงในภาชนะขนาดใหญ่ที่กันไฟได้ซึ่งเรียกว่าทัพพี
• โลหะในทัพพีจะถูกส่งไปยังขั้นตอนการผลิตเหล็กหลักหรือขั้นตอนก่อนการประมวลผลโดยตรง
• ออกซิเจนบริสุทธิ์สูงที่ความดัน 700-1,000 กิโลปาสคาลจะถูกฉีดด้วยความเร็วเหนือเสียงลงบนพื้นผิวของอ่างเหล็กผ่านหอกระบายความร้อนด้วยน้ำซึ่งแขวนอยู่ในภาชนะและยกไว้เหนืออ่างหลายฟุต

การตัดสินใจปรับสภาพล่วงหน้าขึ้นอยู่กับคุณภาพของโลหะร้อนและคุณภาพเหล็กขั้นสุดท้ายที่ต้องการ คอนเวอร์เตอร์รุ่นแรกสุดที่มีพื้นแบบถอดได้ ซึ่งสามารถถอดและซ่อมแซมได้ ยังคงใช้งานอยู่ เปลี่ยนหอกที่ใช้เป่าแล้ว เพื่อป้องกันการติดขัดของ tuyere ในระหว่างการล้าง จึงมีการใช้ปลอกแขนแบบมีรูที่มีปลายทองแดงเรียวยาว ปลายทิปหลังจากการเผาไหม้ จะเผา CO ที่เกิดขึ้นจากการเป่าเข้าไปใน CO 2 และให้ความร้อนเพิ่มเติม ลูกดอก ลูกบอลทนไฟ และเครื่องตรวจจับตะกรันใช้ในการกำจัดตะกรัน

วิธีการพาออกซิเจน: ข้อดีและข้อเสีย

ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายสำหรับอุปกรณ์ฟอกแก๊ส เนื่องจากการก่อตัวของฝุ่น เช่น การระเหยของเหล็ก ลดลง 3 เท่า เนื่องจากผลผลิตเหล็กลดลงทำให้ผลผลิตเหล็กเหลวเพิ่มขึ้น 1.5 - 2.5% ข้อดีอีกประการหนึ่งคือความเข้มข้นของการไล่ล้างในวิธีนี้เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตของคอนเวอร์เตอร์ได้ 18% คุณภาพของเหล็กจะสูงขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิในบริเวณเป่าลดลงส่งผลให้การก่อตัวของไนโตรเจนลดลง

ข้อบกพร่อง วิธีนี้การถลุงเหล็กทำให้ความต้องการบริโภคลดลง เนื่องจากระดับการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้น 7% เนื่องจากมีการใช้เชื้อเพลิงสูง โลหะแปรรูปมีปริมาณไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่จำเป็นต้องดำเนินการไล่อากาศด้วยออกซิเจนเป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากสิ้นสุดกระบวนการ ในบรรดาวิธีการทั้งหมด วิธีการแปลงออกซิเจนมีการเกิดตะกรันสูงสุด สาเหตุก็คือ ไม่สามารถตรวจสอบกระบวนการออกซิเดชันภายในอุปกรณ์ได้

วิธีเปิดเตา

กระบวนการเตาแบบเปิดประกอบด้วยการแปรรูปเหล็กทั้งหมดที่ผลิตในโลกส่วนใหญ่ในศตวรรษที่ 20 วิลเลียม ซีเมนส์ในทศวรรษที่ 1860 แสวงหาวิธีการเพิ่มอุณหภูมิในเตาหลอมโลหะ เป็นการรื้อฟื้นข้อเสนอเก่าๆ ให้ใช้ความร้อนเหลือทิ้งที่เกิดจากเตาเผา เขาอุ่นอิฐที่อุณหภูมิสูง จากนั้นใช้เส้นทางเดียวกันเพื่อนำอากาศเข้าไปในเตาเผา อากาศอุ่นทำให้อุณหภูมิเปลวไฟเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันหนักที่ทำให้เป็นอะตอมถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง อากาศและเชื้อเพลิงได้รับความร้อนก่อนการเผาไหม้ เตาหลอมเต็มไปด้วยเหล็กระเบิดเหลวและเศษเหล็ก พร้อมด้วยแร่เหล็ก หินปูน โดโลไมต์ และฟลักซ์

ตัวเตาทำจากวัสดุทนไฟสูง เช่น อิฐแมกนีไซต์สำหรับเตาไฟ เตาเผาแบบเปิดมีน้ำหนักมากถึง 600 ตัน และโดยทั่วไปจะติดตั้งเป็นกลุ่มเพื่อให้อุปกรณ์เสริมขนาดใหญ่ที่จำเป็นในการชาร์จเตาเผาและแปรรูปเหล็กเหลวสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แม้ว่ากระบวนการเปิดเตาจะถูกแทนที่เกือบทั้งหมดในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ประเทศที่พัฒนาแล้วกระบวนการเตาหลอมออกซิเจนและอาร์คไฟฟ้าขั้นพื้นฐานผลิตเหล็กได้ประมาณ 1/6 ของเหล็กทั้งหมดที่ผลิตทั่วโลก

ข้อดีและข้อเสียของวิธีนี้

ข้อดี ได้แก่ ใช้งานง่ายและง่ายต่อการผลิตโลหะผสมเหล็กพร้อมสารเติมแต่งต่างๆ ที่ทำให้วัสดุมีคุณสมบัติพิเศษต่างๆ สารเติมแต่งและโลหะผสมที่จำเป็นจะถูกเติมทันทีก่อนสิ้นสุดการถลุง

ข้อเสียได้แก่ ประสิทธิภาพที่ลดลงเมื่อเทียบกับวิธีแปลงออกซิเจน นอกจากนี้คุณภาพของเหล็กยังต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการถลุงโลหะแบบอื่น

วิธีการผลิตเหล็กด้วยไฟฟ้า

วิธีการถลุงเหล็กสมัยใหม่โดยใช้ปริมาณสำรองของตัวเองคือเตาที่ให้ความร้อนแก่วัสดุที่มีประจุโดยใช้อาร์คไฟฟ้า เตาอาร์คอุตสาหกรรมมีขนาดตั้งแต่หน่วยขนาดเล็กที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักประมาณหนึ่งตัน (ใช้ในโรงหล่อเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์เหล็กหล่อ) ไปจนถึง 400 ตันที่ใช้ในโลหะวิทยาทุติยภูมิ

เตาอาร์กที่ใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยอาจมีความจุเพียงไม่กี่สิบกรัม อุณหภูมิเตาอาร์คไฟฟ้าอุตสาหกรรมอาจสูงถึง 1800 °C (3.272 °F) ในขณะที่การติดตั้งในห้องปฏิบัติการอาจเกิน 3000 °C (5432 °F)

เตาอาร์คแตกต่างจากเตาเหนี่ยวนำตรงที่วัสดุชาร์จสัมผัสโดยตรงกับอาร์กไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าในขั้วจะไหลผ่านวัสดุที่มีประจุ เตาอาร์คไฟฟ้าใช้สำหรับการผลิตเหล็ก ประกอบด้วยวัสดุบุทนไฟ มักระบายความร้อนด้วยน้ำ มีขนาดใหญ่ และปิดด้วยหลังคาแบบยืดหดได้

เตาอบส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามส่วน:

• เปลือกประกอบด้วยผนังด้านข้างและชามเหล็กด้านล่าง
• เตาประกอบด้วยวัสดุทนไฟที่ขยายชามล่าง
• หลังคาแบบกันไฟหรือระบายความร้อนด้วยน้ำสามารถออกแบบเป็นส่วนลูกหรือเป็นกรวยตัดทอน (ส่วนทรงกรวย)

ข้อดีและข้อเสียของวิธีการ

วิธีการนี้ครองตำแหน่งผู้นำในด้านการผลิตเหล็ก วิธีการถลุงเหล็กใช้เพื่อสร้างโลหะคุณภาพสูงที่ปราศจากสิ่งเจือปนที่ไม่ต้องการทั้งหมดหรือประกอบด้วยปริมาณเล็กน้อย เช่น ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส และออกซิเจน

ข้อได้เปรียบหลักของวิธีนี้คือการให้ความร้อน ซึ่งคุณสามารถควบคุมอุณหภูมิหลอมเหลวได้อย่างง่ายดาย และได้อัตราการให้ความร้อนที่เหลือเชื่อสำหรับโลหะ งานอัตโนมัติจะเป็นส่วนเสริมที่น่าพึงพอใจสำหรับโอกาสที่ดีเยี่ยมสำหรับการแปรรูปเศษโลหะต่างๆ คุณภาพสูง

ข้อเสีย ได้แก่ การใช้พลังงานสูง

การขุดแร่เหล็กเป็นอย่างไร?

เหล็กเป็นสิ่งสำคัญที่สุด องค์ประกอบทางเคมีในตารางธาตุ โลหะที่ใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท มันขุดได้จากแร่เหล็กซึ่งอยู่ในบาดาลของโลก

วิธีการขุดเหล็ก: วิธีการ

มีหลายวิธีในการขุดแร่เหล็ก การเลือกวิธีใดวิธีหนึ่งจะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแหล่งสะสม ความลึกของแร่ และปัจจัยอื่นๆ

เหล็กถูกขุดโดยใช้ทั้งวิธีเปิดและปิด:

1. เมื่อเลือกวิธีแรกจำเป็นต้องมั่นใจในการส่งมอบทั้งหมด อุปกรณ์ที่จำเป็นโดยตรงไปยังเงินฝากนั้นเอง เหมืองจะถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือที่นี่ เหมืองหินอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันและลึกได้ถึง 500 เมตร ขึ้นอยู่กับความกว้างของแร่ วิธีการสกัดแร่เหล็กวิธีนี้เหมาะสมหากแร่อยู่ตื้น
2. วิธีการขุดแร่เหล็กแบบปิดยังคงพบเห็นได้ทั่วไปมากกว่า ในระหว่างนั้นจะมีการขุดเพลาบ่อลึกที่ลึกถึง 1,000 ม. และกิ่งก้าน (ทางเดิน) - ล่องลอย - จะถูกขุดไปที่ด้านข้าง อุปกรณ์พิเศษจะถูกหย่อนลงไปในนั้นโดยที่แร่จะถูกเอาออกจากพื้นดินและยกขึ้นสู่ผิวน้ำ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีเปิด การทำเหมืองแร่เหล็กแบบปิดมีอันตรายและมีค่าใช้จ่ายสูงกว่ามาก

หลังจากที่แร่ถูกนำออกจากบาดาลของโลกแล้ว แร่จะถูกบรรจุลงบนเครื่องยกแบบพิเศษ ซึ่งจะส่งแร่ไปยังโรงงานแปรรูป

การแปรรูปแร่เหล็ก

แร่เหล็กนั้น หินซึ่งมีธาตุเหล็ก เพื่อที่จะใช้เหล็กในอุตสาหกรรมต่อไป จะต้องสกัดจากหิน ในการทำเช่นนี้เหล็กจะถูกหลอมจากก้อนหินและจะทำที่อุณหภูมิสูงมาก (สูงถึง 1,400-1,500 องศา)

โดยทั่วไปแล้ว หินที่ขุดได้ประกอบด้วยเหล็ก ถ่านหิน และสิ่งสกปรก มันถูกบรรจุลงในเตาหลอมเหล็กและให้ความร้อน และถ่านหินเองก็รักษาอุณหภูมิสูงไว้ ในขณะที่เหล็กจะได้ความคงตัวของของเหลว หลังจากนั้นจึงเทลงในรูปแบบต่างๆ ในกรณีนี้ตะกรันจะถูกแยกออก แต่ตัวเหล็กเองยังคงสะอาดอยู่