เหล็กได้มาจากแร่อย่างไร เหล็ก (เหล็กกล้า) ได้มาอย่างไรและทำมาจากอะไร? การพัฒนาโลหะวิทยาเหล็ก
การผลิตเหล็กในมาตุภูมิเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ไหน แต่ไร อันเป็นผลมาจากการขุดค้นทางโบราณคดีในพื้นที่ติดกับ Novgorod, Vladimir, Yaroslavl, Pskov, Smolensk, Ryazan, Murom, Tula, Kiev, Vyshgorod, Pereyaslavl, Vzhishch รวมถึงในบริเวณทะเลสาบ Ladoga และที่อื่น ๆ พบสถานที่หลายร้อยแห่งที่มีซากหม้อหลอมละลาย เตาหลอมดิบ ที่เรียกว่า "หลุมหมาป่า" และเครื่องมือที่เกี่ยวข้องสำหรับการผลิตโลหะวิทยาโบราณ ในหลุมหมาป่าแห่งหนึ่งที่ขุดขึ้นเพื่อถลุงเหล็กใกล้หมู่บ้าน Podmokly ทางตอนใต้ของอ่างถ่านหินมอสโกพบเหรียญลงวันที่ 189 ของยุคมุสลิมซึ่งตรงกับต้นศตวรรษที่ 9 ของสมัยใหม่ ลำดับเหตุการณ์ ซึ่งหมายความว่าในมาตุภูมิพวกเขารู้วิธีหลอมเหล็กในยุคก่อนคริสต์ศักราชอันไกลโพ้นเหล่านั้น
ชื่อของชาวรัสเซียกรีดร้องให้เราฟังอย่างแท้จริงเกี่ยวกับความแพร่หลายของโลหะวิทยาทั่วดินแดนของมาตุภูมิโบราณ: Kuznetsov, Kovalev, Koval, Kovalenko, Kovalchuk ในแง่ของความแพร่หลายนามสกุล "โลหะวิทยา" ของรัสเซียอาจแข่งขันกับ John Smith ชาวอังกฤษตามแบบฉบับ (ซึ่งอันที่จริงแล้ว ช่างตีเหล็กนั่นคือช่างตีเหล็กคนเดียวกัน)
อย่างไรก็ตาม เส้นทางของดาบหรือกระบอกปืนใหญ่มักจะเริ่มต้นเร็วกว่าเตาหลอมโลหะและยิ่งกว่านั้นก็คือโรงตีเหล็ก โลหะใด ๆ เป็นหลักเป็นเชื้อเพลิง (ถ่านหินหรือถ่านโค้กสำหรับการถลุง) และเป็นวัตถุดิบรองสำหรับการผลิต
ที่นี่ฉันต้องเน้นทันที เหตุใดเชื้อเพลิงจึงมีความสำคัญเป็นอันดับแรก ในขณะที่แร่เหล็กเองกลับถูกผลักไสให้ฉันอยู่เบื้องหลังอย่างกล้าหาญ ทั้งหมดเกี่ยวกับการขนส่งแร่และเชื้อเพลิงที่จำเป็นในการผลิตเหล็กในยุคกลาง
ท้ายที่สุดแล้วเชื้อเพลิงหลักและคุณภาพสูงที่สุดสำหรับการถลุงเหล็กในยุคกลางที่มีดอกบานสะพรั่งก็คือ ถ่าน.
แม้กระทั่งในปัจจุบัน ในยุคแห่งความรู้แจ้งสมัยใหม่ ภารกิจในการได้มาซึ่งถ่านคุณภาพสูงนั้นไม่ได้ง่ายอย่างที่คิดเมื่อมองแวบแรก
ถ่านคุณภาพสูงได้มาจากไม้จำนวนจำกัดเท่านั้น - จากไม้เนื้อแข็งที่ค่อนข้างหายากและเติบโตช้าทั้งหมด (โอ๊ค, ฮอร์นบีม, บีช) และจากต้นแบบ ไม้เรียวรัสเซีย.
จากต้นสน - ต้นสนหรือต้นสนแล้วถ่านกลายเป็นสิ่งที่บอบบางกว่ามากและมีค่าละเอียดและฝุ่นถ่านหินจำนวนมากและการพยายามหาถ่านที่ดีจากแอสเพนหรือต้นไม้ชนิดหนึ่งที่มีใบอ่อนนั้นแทบไม่สมจริง - ผลผลิตที่ดี ตกเมื่อเทียบกับต้นโอ๊กเกือบสองเท่า
ในกรณีที่มีป่าไม่เพียงพอในดินแดนที่พบแหล่งสะสมของเหล็ก หรือป่าในพื้นที่ถูกทำลายโดยนักโลหะวิทยารุ่นก่อน ต้องมีการคิดค้นสารทดแทน ersatz ต่างๆ
ตัวอย่างเช่น ในเอเชียกลาง แม้จะมีแหล่งแร่เหล็กคุณภาพสูง แต่ป่าก็แน่นขนัด ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงนวัตกรรมต่อไปนี้แทนการใช้ถ่าน:
หากมีคนไม่เข้าใจ - นี่คือมูลวัว คุณสามารถม้า เนื้อแกะ แพะหรือลา - มันไม่ได้มีบทบาทพิเศษ Kizyak ถูกนวดด้วยมือให้เป็นเค้กแบน ๆ (อะไรทำนองนี้) แล้วนำไปตากแดดให้แห้ง
แน่นอนในสถานการณ์เช่นนี้ไม่จำเป็นต้องพูดถึง "ความคงที่ขององค์ประกอบ" ของเชื้อเพลิงและอุณหภูมิของเปลวไฟจากการเผาไหม้ของ "เชื้อเพลิงคอมโพสิต" นั้นต่ำกว่าอุณหภูมิสูงมาก ถ่านคุณภาพ.
อีกประการหนึ่งการทดแทนถ่านที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากขึ้นปรากฏขึ้นในโลกในภายหลัง แน่นอนว่าเกี่ยวกับ โคกซึ่งขณะนี้มีพื้นฐานมาจากโลหะวิทยาเหล็กสมัยใหม่ทั้งหมด
ประวัติของ "การประดิษฐ์" ของโค้กมีอายุเพียงสองร้อยปี ท้ายที่สุด มันคือแบตเตอรี่ของเตาถ่านโค้กที่ "ถ่านหินเผาไหม้ตัวเอง" นั่นคือลูกวอลเลย์ลูกแรกที่ทรงพลังที่สุดของการปฏิวัติอุตสาหกรรม เธอคือถ่านไฟเตาถ่านโค้ก ไม่ใช่แท่นขุดเจาะน้ำมัน ผู้สร้าง "โลกของถ่านหินและไอน้ำ" ที่ตอนนี้เราชอบจดจำในหนังสือ ภาพยนตร์ และอนิเมะเกี่ยวกับสตีมพังค์
นานก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม อังกฤษได้ใช้ประโยชน์จากถ่านหินแข็งที่มีอยู่มากมาย ซึ่งอย่างไรก็ตาม เกือบจะใช้สำหรับทำความร้อนในโรงเรือน การถลุงแร่ในอังกฤษดำเนินการเช่นเดียวกับในหลายแห่งในโลกโดยใช้ถ่านเท่านั้น นี่เป็นเพราะข้อเท็จจริงที่ไม่พึงประสงค์ ลักษณะของถ่านหินส่วนใหญ่ - พวกมันมีฟอสฟอรัสและกำมะถันในปริมาณมากซึ่งเป็นอันตรายต่อเหล็กที่ได้จากเตาเผา
อย่างไรก็ตาม บริเตนใหญ่เป็นเกาะ และท้ายที่สุด ความต้องการที่เพิ่มขึ้นของโลหะวิทยาในอังกฤษ ซึ่งมีพื้นฐานมาจากถ่าน เหนือกว่าความเป็นไปได้ทั้งหมดของป่าอังกฤษ โรบินฮู้ดอังกฤษไม่มีที่ให้ซ่อน- การถลุงเหล็กที่เพิ่มขึ้นทำให้ป่าเกือบทั้งหมดของ Albion เต็มไปด้วยหมอกหายไป ในที่สุดสิ่งนี้ก็กลายเป็นสิ่งกีดขวางในการผลิตเหล็ก เนื่องจากต้องมีการถลุงแร่ ไม้จำนวนมาก: สำหรับการแปรรูปแร่หนึ่งตัน - วัตถุดิบไม้เกือบ 40 ลูกบาศก์เมตร
ในการเชื่อมต่อกับการผลิตเหล็กที่เพิ่มขึ้นมีการคุกคามจากการทำลายป่าอย่างสมบูรณ์ ประเทศถูกบังคับให้นำเข้าโลหะจากต่างประเทศ ส่วนใหญ่มาจากรัสเซียและสวีเดน ความพยายามที่จะใช้ถ่านหินฟอสซิลในการถลุงเหล็กไม่ประสบผลสำเร็จมาเป็นเวลานาน ด้วยเหตุผลที่ระบุไว้ข้างต้น
จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1735 ผู้เพาะพันธุ์ Abraham Derby ซึ่งมีประสบการณ์หลายปีได้ค้นพบวิธีการหลอมเหล็กโดยใช้ถ่านโค้ก มันเป็นชัยชนะ แต่ก่อนที่จะได้รับชัยชนะนี้ในตอนต้นของศตวรรษที่ 9 ยังมีเวลามากกว่า 900 ปี
ดังนั้นพกฟืน (หรือแม้แต่ถ่านสำเร็จรูป) เพื่อรีด ไม่ทำงาน, ไม่เป็นผลเพียงเพราะการขนส่งของกระบวนการ - ต้องการเชื้อเพลิงโดยมวลมากกว่ามวลของแร่ 4-5 เท่าและมากกว่าโดยปริมาตร - อย่างน้อยสิบเท่า นำเหล็กมาเป็นเชื้อเพลิงได้ง่ายกว่า
มีเชื้อเพลิงใน Ancient Rus 'และมีมากมาย แล้วแพลตฟอร์มรัสเซียที่มีเหล็กล่ะ?
แต่ด้วยเหล็กมีคำถาม
แร่เหล็กที่มีคุณภาพ ไม่ได้อยู่ในที่ราบรัสเซีย.
ฉันได้ยินเสียงกรีดร้องทันที:“ แล้วความผิดปกติของสนามแม่เหล็กเคิร์สต์ล่ะ? แร่เหล็กแม่เหล็กคุณภาพสูงที่สุดในโลก!
ใช่หนึ่งในคุณภาพสูงที่สุดในโลก เปิดทำการในปี พ.ศ. 2474 ความลึกของเหตุการณ์อยู่ที่ 200 ถึง 600 เมตร เห็นได้ชัดว่างานนี้ไม่ใช่สำหรับเทคโนโลยีที่ถูกกำจัดโดยชาวสลาฟโบราณในศตวรรษที่ 9 ตอนนี้ทุกอย่างดูสวยงาม แต่ในเวลานั้นภาพของเหมืองแร่เหล็กสมัยใหม่ก็เหมือนกับการเดินทางสู่ Alpha Centauri สำหรับมนุษยชาติยุคใหม่ ในทางทฤษฎีเป็นไปได้ แต่ในทางปฏิบัติไม่ใช่
เป็นผลให้ในศตวรรษที่ 9 ในมาตุภูมิจำเป็นต้องเลือกจากสิ่งที่รวมอยู่ในรายการแร่เหล็กทั้งหมดที่มนุษย์ใช้อยู่ในปัจจุบัน:
แร่เหล็กแม่เหล็ก - Fe มากกว่า 70% ในรูปแบบ แม่เหล็ก Fe3O4 (ตัวอย่าง: ความผิดปกติของแม่เหล็กเคิร์สต์ที่เราอธิบายไว้)
- แร่เหล็กแดง - 55-60% Fe ในรูปแบบ ออกไซด์ Fe2O3 (ตัวอย่าง: อีกครั้ง ความผิดปกติของแม่เหล็กเคิร์สต์หรืออ่าง Krivoy Rog)
- แร่เหล็กสีน้ำตาล (ลิโมไนต์) - 35-55% Fe ในรูปแบบ ส่วนผสมของไฮดรอกไซด์เหล็กเฟอริก Fe2O3-3H2O และ Fe2O3-H2O (ตัวอย่าง: ถูกทำลายโดยเงินฝากของยูเครน Kerch)
- แร่เหล็กสปาร์ - มากถึง 40% Fe ในรูปแบบ คาร์บอเนต FeCO3 (ตัวอย่าง: เงินฝาก Bakal)
แมกนีไทต์และเฮมาไทต์อยู่ลึกบนแท่นรัสเซียไม่มีแร่เหล็กเฟลด์สปาร์อยู่เลย
ยังคงเป็นแร่เหล็กสีน้ำตาล (ลิโมไนต์)
วัตถุดิบที่จะกล่าวอย่างอ่อนโยนนั้นไร้ค่า - เพียงแค่ดูที่ความเข้มข้นของธาตุเหล็กในนั้น แต่เรื่องตลกก็คือมันอยู่ในดินแดนของมาตุภูมิในขณะนั้น เกือบทุกที่. นอกจากนี้ "เกือบทุกที่" นี้กลับกลายเป็นว่าอยู่ใกล้กับแหล่งเชื้อเพลิงถ่านหินคุณภาพสูงอย่างน่าอัศจรรย์ - ป่าอันยิ่งใหญ่ของที่ราบรัสเซีย
แน่นอนว่านี่เป็นเรื่องเกี่ยวกับพีทและลิโมไนต์ซึ่งมักเรียกกันว่า บึงเหล็ก.
นอกจากบึงเหล็กแล้วยังมีแหล่งกำเนิดที่คล้ายกันอีกด้วย ทุ่งหญ้าและทะเลสาบเหล็ก. อย่างไรก็ตาม อย่างที่คุณเห็นในภายหลัง การขุดเหล็กดังกล่าวในหนองน้ำได้กำไรมากที่สุด
เพื่อให้เข้าใจถึงความกว้างของการกระจายการสกัดทรัพยากรท้องถิ่นนี้ในมาตุภูมิก็เพียงพอแล้ว เช่นเดียวกับในกรณีของ "นามสกุลโลหะวิทยา" เพียงแค่เปิดแผนที่ทางภูมิศาสตร์และดูชื่อของรัสเซีย ยูเครน เบลารุส หรือหมู่บ้านลิทัวเนีย
และทันทีที่คุณรู้สึกประทับใจกับคำยอดนิยมจำนวนมากด้วยคำว่า Guta, Buda, Ruda นี่คือความหมายของพวกเขา:
Guta: โรงงานแก้ว
แร่: การทำเหมืองแร่เหล็กพรุ
Buda: การสกัดโพแทชจากเถ้าพืช
คุณจะพบหมู่บ้านดังกล่าวได้ทุกที่ - ในแถบกว้างในหนองน้ำ Polesye - จาก Brest ถึง Sumy มีแหล่งที่มาของ "บึงแร่" มากมายในมาตุภูมิ "Swamp iron" โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นเกือบทุกที่ที่มีการเปลี่ยนแปลงจากดินที่มีออกซิเจนเป็นชั้นที่เป็นพิษ (ตรงรอยต่อของชั้นทั้งสองนี้)
ในหนองน้ำ พรมแดนนี้ตั้งอยู่ง่ายๆ ซึ่งแตกต่างจากภูมิประเทศประเภทอื่น ใกล้กับพื้นผิวมากดังนั้นจึงสามารถขุดก้อนเหล็กได้ด้วยพลั่วอย่างแท้จริงโดยกำจัดพืชในบึงเพียงชั้นบาง ๆ เท่านั้น
นี่คือลักษณะของเหล็กบึงที่ดูไม่โอ้อวด (เหล็กบึง)
.
แต่มันเป็นสิ่งที่ช่วย Rus '
เงินฝากเหล็ก Bog เป็นแบบคลาสสิก ผู้วาง.
โดยทั่วไปแล้วเพลเซอร์จะมีปริมาณแร่น้อยกว่าตัวแร่มาก ปริมาตรรวมของพวกมันแทบจะไม่เกินหมื่นตัน (ในขณะที่แร่ที่สะสมอาจมีแร่หลายล้านล้านตัน) แต่การขุดเพลเซอร์มักจะง่ายกว่าการขุดตัวแร่
โดยปกติแล้วตัววางสามารถพัฒนาได้เกือบด้วยมือเปล่าและมีการบดหินน้อยที่สุด เนื่องจากตัววางมักจะเกิดขึ้นในหินตะกอนที่ถูกทำลายไปแล้ว
นี่เป็นวิธีปฏิบัติที่แพร่หลายโดยทั่วไป: สถานที่แรกจะถูกขุด - จากนั้นแร่
และ - สำหรับโลหะ แร่ธาตุ หรือสารประกอบทั้งหมด
อย่างไรก็ตาม "กระป๋องไม้" (ซึ่งฉันเขียนไว้ในซีรีส์เกี่ยวกับภัยพิบัติยุคสำริด) ก็เป็นตัววางเช่นกัน
อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถพูดได้ว่าการขุดแร่เหล็กพรุเป็นงานง่ายๆ
Swamp iron ถูกขุดในสามวิธีหลัก
ประการแรกคือในฤดูร้อน ดินตะกอนด้านล่างถูกตักขึ้นจากแพในทะเลสาบหนองน้ำและแม่น้ำที่ไหลจากหนองน้ำ แพถูกยึดไว้ในที่เดียวด้วยเสา (คนหนึ่ง) และอีกคนหนึ่งดึงโคลนจากด้านล่างด้วยตัก ข้อดีของวิธีนี้คือความเรียบง่ายและแรงงานออกแรงน้อย
ข้อเสียคือแรงงานไร้ประโยชน์จำนวนมาก เนื่องจากไม่เพียงแต่หินเสียจะถูกตักขึ้นด้วยหนองน้ำเท่านั้น แต่ยังต้องยกน้ำจำนวนมากขึ้นพร้อมกับตะกอนด้วย นอกจากนี้การตักดินเป็นเรื่องยากที่จะเลือกดินให้มีความลึกมาก
วิธีที่สอง ในฤดูหนาว ในสถานที่ซึ่งช่องแช่แข็งถึงด้านล่าง น้ำแข็งจะถูกตัดออกก่อน จากนั้นตะกอนด้านล่างที่มีเหล็กในบึงก็ถูกตัดลงเช่นกัน ข้อดีของวิธีนี้: ความสามารถในการเลือกชั้นขนาดใหญ่ที่มีเหล็กบึง ข้อเสีย: เป็นการยากที่จะเจาะน้ำแข็งและพื้นน้ำแข็ง การขุดทำได้จนถึงระดับความลึกของการแช่แข็งเท่านั้น
วิธีที่สามเป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด บนชายฝั่งใกล้กับช่องทางหรือทะเลสาบบึงมีการประกอบบ้านไม้เช่นเดียวกับบ่อน้ำขนาดใหญ่เช่น 4 คูณ 4 เมตร จากนั้น ภายในบ้านไม้ซุง พวกเขาเริ่มขุดออก ขั้นแรก ชั้นหินเสียที่ปกคลุมอยู่ ค่อยๆ ขุดลึกเข้าไปในบ้านไม้ซุง จากนั้นจึงเลือกหินที่มีบ่อเหล็ก เพิ่มม้วนบันทึกเมื่อบ้านบันทึกลึกขึ้น
มีการตักน้ำไหลออกเป็นระยะๆ แน่นอนว่าเป็นไปได้ที่จะขุดโดยไม่ต้องเสริมความแข็งแรงของกำแพงด้วยท่อนซุง แต่ในกรณีที่ดินที่ถูกกัดเซาะหลุดออกและคนงานหลับในหลุมก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะช่วยชีวิตใคร - ผู้คนจะ ทำให้สำลักและจมน้ำอย่างรวดเร็ว ข้อดีของวิธีนี้: สามารถเลือกชั้นทั้งหมดที่มีเหล็กบึง และค่าแรงที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับวิธีที่สอง นอกจากนี้ แม้กระทั่งก่อนเริ่มการขุด มันเป็นไปได้ที่จะกำหนดคุณภาพของวัตถุดิบที่ขุดได้โดยประมาณ ("ผู้อยู่อาศัยที่นั่นยังตัดสินความดีของแร่ด้วยชนิดของต้นไม้ที่เติบโตบนนั้น ดังนั้น จึงพบว่า ภายใต้ต้นเบิร์ชและแอสเพนถือว่าดีที่สุดเพราะเหล็กจะอ่อนกว่าและในสถานที่ที่มีต้นสนเติบโตก็จะแข็งแกร่งขึ้น")
ข้อเสีย: คุณต้องทำงานในน้ำตลอดเวลา
โดยทั่วไปแล้วคนงานเหมืองชาวรัสเซียโบราณมีช่วงเวลาที่ยากลำบาก แน่นอนว่าตอนนี้ นักรีแอกเตอร์ทั่วโลกกำลังไปทัศนศึกษาและแม้แต่ขุดหลุมในที่แห้งและเข้าถึงได้มากขึ้น ซึ่งคุณสามารถหาแร่จากหนองน้ำได้อย่างง่ายดาย:
เด็กๆ ของรีแอคเตอร์มีความสุข ในศตวรรษที่ 9 ฉันคิดว่าทุกอย่างแตกต่างออกไป
อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะเข้าใจสถานการณ์ในมาตุภูมิในศตวรรษที่ 9-12 เราต้องเข้าใจ มาตราส่วนของการประมงที่จัดโดยบรรพบุรุษของเราบนทรัพยากรที่ท่วมท้นเช่นผู้วางปลาในหนองน้ำ
ท้ายที่สุดหากกระบวนการขุดตะกอนในหนองน้ำไม่ได้ทิ้งร่องรอยใด ๆ ที่สามารถติดตามได้ตลอดหลายศตวรรษการประมวลผลในภายหลังของบึงเหล็กก็ทิ้งร่องรอยไว้ในชั้นวัฒนธรรมและแม้แต่อะไร!
ท้ายที่สุดสำหรับกระบวนการผลิตชีสซึ่งในเวลานั้นใช้ในโลหะวิทยาของรัสเซียโบราณและผลิตตะกรันที่มีธาตุเหล็กสูง รวยมากแร่เหล็ก. และอย่างที่เราจำได้คือลิโมไนต์เป็นแร่ที่น่าสงสาร
เพื่อให้ได้ลิโมไนต์ที่มีความเข้มข้นที่ดีนั้นจำเป็นต้องเสริมแร่แร่ที่ขุดไว้ล่วงหน้าทั้งที่ลุ่มและทุ่งหญ้า ดังนั้นนักโลหะวิทยาชาวรัสเซียโบราณจำเป็นต้องเสริมแร่เหล็กในหนองน้ำให้สมบูรณ์เพื่อเข้าสู่การถลุง
การดำเนินการปรับปรุงสภาพเป็นเงื่อนไขทางเทคโนโลยีที่สำคัญมากสำหรับการผลิตเหล็กในเตาหลอมดิบ
ภายหลังการศึกษาวิเคราะห์โบราณสถานพบวิธีการแต่งแร่ดังนี้
1) การทำให้แห้ง (สภาพดินฟ้าอากาศภายในหนึ่งเดือน);
2) การยิง;
3) บด;
4) ซักผ้า;
5) การตรวจคัดกรอง
การได้มาซึ่งแร่ที่มีความเข้มข้นสูงนั้นไม่ได้จำกัดอยู่เพียงหนึ่งหรือสองการดำเนินการเท่านั้น แต่จำเป็นต้องมีการประมวลผลอย่างเป็นระบบด้วยวิธีการทั้งหมดที่ระบุ การดำเนินการทางโบราณคดีที่เป็นที่รู้จักกันดีคือการคั่วแร่
อย่างที่คุณเข้าใจ การยิงต้องใช้เชื้อเพลิงคุณภาพสูง (ถ่าน) และในปริมาณที่มากด้วย
ในระหว่างการสำรวจทางโบราณคดีใกล้หมู่บ้าน Lasuny บนชายฝั่งอ่าวฟินแลนด์ กองแร่ที่ถูกเผาถูกค้นพบในหลุมแห่งหนึ่ง สำหรับการแต่งแร่ทั้งหมด จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ง่ายๆ สำหรับการบดแร่ - บล็อกไม้และครก และสำหรับการร่อนและล้าง - ตะแกรงไม้ (ตาข่ายของแท่ง)
ข้อเสียของการเผาแร่ในกองไฟและหลุมคือการกำจัดน้ำที่ไม่สมบูรณ์เมื่อเผาชิ้นส่วนขนาดใหญ่และการสูญเสียจำนวนมากเมื่อเผาชิ้นส่วนขนาดเล็ก
ในการผลิตสมัยใหม่ แน่นอนว่าการเพิ่มคุณค่านั้นง่ายกว่ามาก - แร่ที่บดละเอียดผสมกับโค้กบดแบบเดียวกันและป้อนเข้าไปในอุปกรณ์ที่คล้ายกับเครื่องบดเนื้อขนาดใหญ่ สว่านป้อนส่วนผสมของแร่และโค้กลงบนตะแกรงที่มีรูไม่เกิน 8 มม. บีบส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันดังกล่าวเข้าไปในเปลวไฟในขณะที่โค้กเผาไหม้ทำให้แร่ละลายและนอกจากนี้กำมะถันยังถูกเผาออกจากแร่ซึ่งจะทำให้วัตถุดิบสูญเสียกำมะถันไปพร้อม ๆ กัน
ท้ายที่สุดแล้วเหล็กในบึงเช่นถ่านหินมีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย - กำมะถันและฟอสฟอรัส แน่นอนว่าเป็นไปได้ที่จะหาวัตถุดิบที่มีฟอสฟอรัสน้อย (ค่อนข้างน้อย - ในแร่เหล็กก็ยังน้อยกว่าในหนองน้ำเสมอ) แต่การจะหาธาตุเหล็กที่มีทั้งฟอสฟอรัสและกำมะถันเพียงเล็กน้อยแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ดังนั้นนอกเหนือไปจากอุตสาหกรรมการขุดเหล็กพรุทั้งหมดแล้วอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีการเพิ่มคุณค่าก็เกิดขึ้นเช่นกัน
เพื่อให้เข้าใจขอบเขตของการกระทำนี้ ฉันจะยกตัวอย่างหนึ่ง: ระหว่างการขุดค้นใน Old Ryazan ใน 16 จาก 19 ที่อยู่อาศัยในเมืองพบร่องรอยของการปรุงอาหาร "บ้าน" ด้วยเหล็กในหม้อในเตาธรรมดา
Yakov Reitenfels นักเดินทางชาวยุโรปตะวันตกที่เคยไปเยือน Muscovy ในปี 1670 เขียนว่า "ประเทศของชาว Muscovites เป็นแหล่งขนมปังและโลหะที่มีชีวิต"
ดังนั้น ในสถานที่โล่งๆ ไม่มีอะไรอยู่ข้างใต้นอกจากดินป่ารกๆ ที่มีต้นเบิร์ชแคระแกร็นและหนองบึง ทันใดนั้น บรรพบุรุษของเราก็พบ "เหมืองทอง" อยู่ใต้ฝ่าเท้าของพวกเขา และแม้ว่ามันจะไม่ใช่เส้นเลือด แต่เป็นที่วาง ไม่ใช่ทอง แต่เป็นเหล็ก สถานการณ์ก็ไม่เปลี่ยนไปจากนี้
ประเทศที่เพิ่งเกิดใหม่ได้รับตำแหน่งในโลกและเส้นทางอารยธรรมที่จะนำไปสู่ปืนใหญ่ของ Balaklava สู่รถถัง T-Z4 และ Topol-M ICBM
ทรัพยากร. งาน. การผลิต. อาวุธ.
เนื่องจากมีทรัพยากร - คุณย่อมติดอาวุธ หรือ - มีคนอื่นมาขอทรัพยากรของคุณ
ยุคเหล็กเริ่มขึ้นในมาตุภูมิ
ศตวรรษ - หรือมากกว่า - สหัสวรรษของอาวุธรัสเซีย
สหัสวรรษที่ดาบจะลุกขึ้น-และล้มลงอีกครั้ง หลังจากศัตรูรายอื่นพ่ายแพ้และถูกโยนทิ้งไปจากป่าต้นเบิร์ชและหนองบึง
และไม่นานพวกศัตรูก็เข้ามา
ในศตวรรษที่ 10 การแข่งขันอาวุธยุคเหล็กกำลังได้รับแรงผลักดัน
กระบวนการผลิตเหล็กโดยตรงจากสินแร่
ภายใต้กระบวนการผลิตเหล็กโดยตรงเป็นที่เข้าใจกันว่ากระบวนการเคมีไฟฟ้าเคมีหรือเคมีความร้อนที่ทำให้สามารถรับโดยตรงจากแร่ผ่านเตาหลอมเหล็กโลหะในรูปของฟองน้ำแครกเกอร์หรือโลหะเหลว
กระบวนการดังกล่าวดำเนินการโดยไม่ต้องใช้ถ่านโค้ก, ฟลักซ์, ไฟฟ้า (สำหรับการเตรียมอากาศอัด) และยังทำให้ได้โลหะบริสุทธิ์มาก
วิธีการในการผลิตเหล็กโดยตรงเป็นที่ทราบกันมานานแล้ว มีการทดลองวิธีต่างๆ มากกว่า 70 วิธี แต่มีเพียงไม่กี่วิธีเท่านั้นที่นำไปใช้และยิ่งไปกว่านั้นในระดับอุตสาหกรรมขนาดเล็ก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความสนใจในปัญหานี้เพิ่มขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องนอกเหนือจากการแทนที่โค้กด้วยเชื้อเพลิงอื่นด้วยการพัฒนาวิธีการเพิ่มคุณค่าแร่ให้ลึกไม่เพียง แต่ให้ปริมาณธาตุเหล็กสูงในความเข้มข้น (70 ... 72 %) แต่ยังปล่อยกำมะถันและฟอสฟอรัสออกมาเกือบสมบูรณ์อีกด้วย .
รับเหล็กฟองน้ำในเตาเพลา
แผนภาพกระบวนการแสดงในรูปที่ 2.1.
ข้าว. 2.1. แผนผังของโรงงานเพื่อลดเหล็กโดยตรงจากแร่และการผลิตเม็ดโลหะ
เมื่อได้รับเหล็กฟองน้ำ แร่ที่ขุดได้จะเสริมสมรรถนะและรับเม็ด เม็ดจากถังบรรจุ 1 ผ่านตะแกรง 2 เข้าสู่กล่อง 10 ของเครื่องชาร์จและจากนั้นเข้าไปในเตาเพลา 9 ทำงานบนหลักการทวนกระแส การรั่วไหลจากเม็ดเข้าสู่ถัง 3 ด้วยการอัดก้อนและในรูปแบบของเม็ดอีกครั้งเข้าสู่หน้าจอ 2 . เพื่อลดธาตุเหล็กจากเม็ด ส่วนผสมของก๊าซธรรมชาติและก๊าซจากเตาหลอมจะถูกส่งไปยังเตาเผาผ่านทางท่อ 8 โดยขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในการติดตั้ง 7 ซึ่งเป็นผลมาจากส่วนผสมที่สลายตัวเป็นไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ ในเขตการลดลงของเตา C จะมีการสร้างอุณหภูมิ 1,000 ... 1100 0 C ซึ่งแร่เหล็กในเม็ดจะลดลงเป็นเหล็กฟองน้ำแข็ง ปริมาณธาตุเหล็กในเม็ดสูงถึง 90...95% สำหรับหล่อเย็นเม็ดเหล็กผ่านท่อส่งที่ 6 ไปยังโซนหล่อเย็น 0 เตาเผาจ่ายอากาศ เม็ดที่เย็นลง 5 จะถูกส่งไปยังสายพานลำเลียง 4 และป้อนไปยังการถลุงเหล็กในเตาเผาไฟฟ้า
การกู้คืนธาตุเหล็กในฟลูอิไดซ์เบด
แร่หรือสารเข้มข้นที่มีเนื้อละเอียดวางอยู่บนตะแกรงซึ่งจ่ายไฮโดรเจนหรือก๊าซรีดิวซ์อื่นๆ ที่ความดัน 1.5 เมกะปาสคาล ภายใต้ความกดดันของไฮโดรเจน อนุภาคของแร่จะแขวนลอย ทำให้เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและก่อตัวเป็นชั้น "เดือด" "ปลอมเหลว" ฟลูอิไดซ์เบดช่วยให้มั่นใจว่าก๊าซรีดิวซ์สัมผัสกับอนุภาคไอรอนออกไซด์ได้ดี ปริมาณการใช้ไฮโดรเจนต่อตันของผงที่นำกลับมาใช้ใหม่คือ 600...650 ม.3
การเตรียมเหล็กฟองน้ำในเบ้าหลอมแคปซูล
ใช้แคปซูลซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 500 มม. และสูง 1,500 มม. ประจุบรรจุในชั้นศูนย์กลาง ภายในแคปซูลเต็มไปด้วยสารรีดิวซ์ - เชื้อเพลิงแข็งและหินปูนบดละเอียด (10...15%) เพื่อกำจัดกำมะถัน ชั้นที่สองคือแร่บดหรือเข้มข้นที่สามารถกู้คืนได้ เกล็ดโรงสี จากนั้นอีกชั้นหนึ่งที่มีศูนย์กลางของสารรีดิวซ์และหินปูน แคปซูลที่ติดตั้งบนรถเข็นจะเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ในเตาอบแบบอุโมงค์ยาวถึง 140 ม. ซึ่งถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิ 1200 0 C และเย็นเป็นเวลา 100 ชั่วโมง
เหล็กที่ลดลงจะได้รับในรูปของท่อที่มีผนังหนาทำความสะอาดบดและบดให้ได้ผงเหล็กที่มีปริมาณเหล็กสูงถึง 99% คาร์บอน - 0.1 ... 0.2%
การผลิตเหล็ก
สาระสำคัญของกระบวนการ
กลายเป็น- โลหะผสมเหล็กคาร์บอนที่มีคาร์บอนเกือบ 1.5% เมื่อมีปริมาณมากขึ้น ความแข็งและความเปราะของเหล็กจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย
วัตถุดิบหลักในการผลิตเหล็ก ได้แก่ เหล็กสุกรและเศษเหล็ก
เหล็กถูกออกซิไดซ์เป็นหลักเมื่อเหล็กทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในเตาหลอมเหล็ก:
พร้อมกันกับธาตุเหล็ก ซิลิกอน ฟอสฟอรัส แมงกานีส และคาร์บอน จะถูกออกซิไดซ์ เหล็กออกไซด์ที่ก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิสูงจะปล่อยออกซิเจนให้กับสิ่งเจือปนที่ออกฤทธิ์มากกว่าในเหล็กหล่อ และออกซิไดซ์พวกมัน
กระบวนการผลิตเหล็กดำเนินการในสามขั้นตอน
ขั้นตอนแรกคือการหลอมประจุและความร้อนของอ่างโลหะเหลว
อุณหภูมิของโลหะค่อนข้างต่ำ การเกิดออกซิเดชันของเหล็กเกิดขึ้นอย่างเข้มข้น การก่อตัวของเหล็กออกไซด์และการเกิดออกซิเดชันของสิ่งสกปรก: ซิลิกอน แมงกานีส และฟอสฟอรัส
งานที่สำคัญที่สุดของเวทีคือการกำจัดฟอสฟอรัส สำหรับสิ่งนี้เป็นที่พึงปรารถนาที่จะทำการหลอมในเตาหลักซึ่งมีตะกรันอยู่ ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ก่อตัวเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรกับเหล็กออกไซด์ แคลเซียมออกไซด์เป็นเบสที่แข็งแรงกว่าเหล็กออกไซด์ ดังนั้นที่อุณหภูมิต่ำจะจับตัวกันและเปลี่ยนเป็นตะกรัน:
ในการกำจัดฟอสฟอรัส อ่างโลหะและตะกรันมีอุณหภูมิต่ำ จำเป็นต้องมีปริมาณที่เพียงพอในตะกรัน เพื่อเพิ่มปริมาณในตะกรันและเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของสิ่งเจือปน แร่เหล็กและตะกรันจะถูกเพิ่มเข้าไปในเตาเผา ทำให้เกิดตะกรันเหล็ก เมื่อฟอสฟอรัสถูกดึงออกจากโลหะเข้าไปในตะกรัน ปริมาณฟอสฟอรัสในตะกรันจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องขจัดตะกรันนี้ออกจากกระจกโลหะและแทนที่ด้วยสารเติมแต่งใหม่
ขั้นตอนที่สอง - การเดือดของอ่างโลหะ - เริ่มต้นเมื่ออุ่นขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้น
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอนจะเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นมากขึ้น ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับความร้อน:
ในการออกซิไดซ์คาร์บอน แร่จำนวนเล็กน้อย ตะกรันจะถูกนำเข้าสู่โลหะ หรือออกซิเจนจะถูกเป่าเข้าไป
เมื่อเหล็กออกไซด์ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ฟองของคาร์บอนมอนอกไซด์จะถูกปล่อยออกมาจากโลหะเหลว ทำให้เกิด "เดือดในอ่างอาบน้ำ" ในระหว่างการ “เดือด” ปริมาณคาร์บอนในโลหะจะลดลงจนถึงระดับที่ต้องการ อุณหภูมิจะเท่ากันตามปริมาตรของอ่าง ส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะจะเกาะติดกับฟองที่เกิดขึ้น เช่นเดียวกับก๊าซที่แทรกซึมเข้าไปในฟอง ลบบางส่วน ทั้งหมดนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของโลหะ ดังนั้น ขั้นตอนนี้จึงเป็นขั้นตอนหลักในกระบวนการผลิตเหล็ก
มีการสร้างเงื่อนไขเพื่อกำจัดกำมะถันด้วย กำมะถันในเหล็กจะอยู่ในรูปของซัลไฟด์ () ซึ่งจะละลายในตะกรันหลักด้วย ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น เหล็กซัลไฟด์ก็ยิ่งละลายในตะกรันและทำปฏิกิริยากับแคลเซียมออกไซด์มากขึ้น:
สารประกอบที่เกิดขึ้นจะละลายในตะกรันแต่ไม่ละลายในเหล็ก ดังนั้น กำมะถันจึงถูกกำจัดออกไปที่ตะกรัน
ขั้นตอนที่สาม การกำจัดออกซิเดชันของเหล็กประกอบด้วยการลดลงของเหล็กออกไซด์ที่ละลายในโลหะเหลว
ในระหว่างการหลอมโลหะ การเพิ่มปริมาณออกซิเจนในโลหะเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันของสิ่งเจือปน แต่ในเหล็กกล้าสำเร็จรูป ออกซิเจนเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย เนื่องจากจะลดคุณสมบัติเชิงกลของเหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง
เหล็กถูกกำจัดออกซิไดซ์ได้สองวิธี: การตกตะกอนและการแพร่
กระบวนการดีออกซิเดชันที่ตกตะกอนทำได้โดยการใส่สารดีออกซิไดเซอร์ที่ละลายน้ำได้ลงในเหล็กเหลว (เฟอร์โรแมงกานีส เฟอร์โรซิลิคอน อะลูมิเนียม) ซึ่งมีองค์ประกอบที่มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนมากกว่าเหล็ก
อันเป็นผลมาจากการดีออกซิเดชัน เหล็กจะลดลงและเกิดออกไซด์ขึ้น: 
ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าเหล็กและถูกกำจัดออกไปที่ตะกรัน
การกำจัดออกซิเดชันแบบแพร่กระจายนั้นดำเนินการโดยการกำจัดออกซิเดชันของตะกรัน เฟอร์โรแมงกานีส เฟอร์โรซิลิคอน และอะลูมิเนียมในรูปแบบบดละเอียดจะถูกโหลดลงบนพื้นผิวของตะกรัน สารกำจัดออกซิไดซ์, ลดเหล็กออกไซด์, ลดปริมาณในตะกรัน ส่งผลให้ออกไซด์ของเหล็กที่ละลายในเนื้อเหล็กกลายเป็นตะกรัน ออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการนี้ยังคงอยู่ในตะกรัน และเหล็กที่ลดลงจะผ่านเข้าไปในเนื้อเหล็ก ในขณะที่ปริมาณการรวมตัวของอโลหะในเนื้อเหล็กจะลดลงและคุณภาพจะเพิ่มขึ้น
การถลุงเหล็กขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดออกซิเดชัน:
ก) สงบ
ข) เดือด
c) กึ่งสงบ
เหล็กกล้าไร้เสียงได้มาจากการขจัดออกซิเดชั่นอย่างสมบูรณ์ในเตาเผาและทัพพี
เหล็กที่เดือดไม่ได้ถูกกำจัดออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ในเตา การดีออกซิเดชันของมันยังคงดำเนินต่อไปในแม่พิมพ์ระหว่างการแข็งตัวของก้อนโลหะ เนื่องจากปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์และคาร์บอน:
คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยออกมาจากเหล็ก ช่วยกำจัดไนโตรเจนและไฮโดรเจนออกจากเหล็ก ก๊าซจะถูกปล่อยออกมาในรูปของฟองอากาศ ทำให้มันเดือด เหล็กเดือดไม่มีการเจือปนของอโลหะ ดังนั้นจึงมีความเหนียวที่ดี
เหล็กกล้ากึ่งสงบมีการดีออกซิเดชั่นขั้นกลางระหว่างความสงบและการเดือด ส่วนหนึ่งถูกกำจัดออกซิไดซ์ในเตาหลอมและในทัพพี และบางส่วนในแม่พิมพ์ เนื่องจากปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์และคาร์บอนที่มีอยู่ในเหล็กกล้า
การผสมเหล็กทำได้โดยการนำเฟอร์โรอัลลอยหรือโลหะบริสุทธิ์ในปริมาณที่ต้องการมาหลอม ธาตุผสมซึ่งค่าสัมพรรคภาพกับออกซิเจนน้อยกว่าธาตุเหล็ก () ไม่ออกซิไดซ์ระหว่างการหลอมและการหล่อ ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้เมื่อใดก็ได้ระหว่างการหลอม ธาตุผสมที่มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนมากกว่าเหล็ก ( 
) ถูกนำเข้าสู่โลหะหลังจากการดีออกซิเดชั่นหรือพร้อมกันเมื่อสิ้นสุดการหลอมและบางครั้งก็เข้าสู่ทัพพี
วิธีการถลุงเหล็ก
เหล็กหล่อถูกแปลงเป็นเหล็กในหน่วยโลหะวิทยาของหลักการทำงานต่างๆ: เตาเผาแบบเปิด, เครื่องแปลงออกซิเจน, เตาไฟฟ้า
การผลิตเหล็กในเตาเผาแบบเปิด
กระบวนการเปิดเตา (2407-2408 ฝรั่งเศส) ในช่วงอายุเจ็ดสิบขึ้นไปเป็นวิธีการหลักในการผลิตเหล็ก วิธีการนี้โดดเด่นด้วยผลผลิตที่ค่อนข้างต่ำมีความเป็นไปได้ในการใช้เศษโลหะรอง - เศษเหล็ก ความจุของเตาคือ 200...900 ตัน วิธีนี้ทำให้ได้เหล็กคุณภาพสูง
เตาเผาแบบเปิด (รูปที่ 2.2.) ตามอุปกรณ์และหลักการทำงานคือเตาเผาแบบสะท้อนเปลวไฟ แก๊สแก๊สถูกเผาไหม้ในห้องหลอมเหลว
เชื้อเพลิงหรือน้ำมัน อุณหภูมิสูงสำหรับการรับเหล็กในสถานะหลอมเหลวนั้นเกิดจากการนำความร้อนกลับมาใช้ของก๊าซจากเตา
เตาเผาแบบเปิดที่ทันสมัยเป็นห้องที่ยาวในแนวนอนซึ่งทำจากอิฐทนไฟ พื้นที่หลอมทำงานถูกจำกัดจากด้านล่างโดยเตา 12 จากด้านบนโดยห้องนิรภัย 11 , และจากด้านข้างของด้านหน้า 5 และด้านหลัง 10 ผนัง เตาไฟมีรูปร่างเหมือนอ่างอาบน้ำที่มีความลาดเอียงไปทางผนังเตา ที่ผนังด้านหน้ามีหน้าต่างโหลด 4 สำหรับจ่ายประจุและฟลักซ์ และที่ผนังด้านหลังมีช่อง 9 สำหรับปล่อยเหล็กสำเร็จรูป
รูปที่ 2.2 รูปแบบของเตาเผาแบบเปิด
ลักษณะของพื้นที่ทำงานคือพื้นที่ของเตาเผาซึ่งคำนวณที่ระดับธรณีประตูของหน้าต่างโหลด หัวเตา 2 ตั้งอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของพื้นที่หลอม ซึ่งทำหน้าที่ผสมเชื้อเพลิงกับอากาศและจ่ายส่วนผสมนี้ไปยังพื้นที่หลอม ใช้ก๊าซธรรมชาติและน้ำมันเป็นเชื้อเพลิง
เพื่อให้ความร้อนแก่อากาศและก๊าซเมื่อทำงานด้วยก๊าซแคลอรีต่ำ เตาเผามีตัวกำเนิดใหม่ 2 ตัว 1.
Regenerator - ห้องที่วางหัวฉีด - อิฐทนไฟวางอยู่ในกรงออกแบบมาเพื่อให้ความร้อนกับอากาศและก๊าซ
ก๊าซที่ออกจากเตาเผามีอุณหภูมิ 1,500 ... 1,600 0 C เมื่อเข้าไปในเครื่องกำเนิดใหม่ก๊าซจะอุ่นบรรจุภัณฑ์ที่อุณหภูมิ 1250 0 C อากาศถูกจ่ายผ่านเครื่องกำเนิดใหม่ซึ่งผ่านบรรจุภัณฑ์ , ให้ความร้อนสูงถึง 1,200 0 C และเข้าสู่หัวเตาซึ่งผสมกับเชื้อเพลิง, คบเพลิง 7 จะเกิดขึ้นที่ทางออกของหัว, พุ่งตรงไปยังประจุ 6
ก๊าซไอเสียผ่านหัวตรงข้าม (ซ้าย) อุปกรณ์ทำความสะอาด (ถังตะกรัน) ซึ่งทำหน้าที่แยกตะกรันและฝุ่นละอองออกจากก๊าซ และถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดใหม่ที่สอง
ก๊าซที่เย็นลงจะออกจากเตาผ่านปล่องไฟ 8.
หลังจากที่หัวฉีดของ regenerator ด้านขวาเย็นลงแล้ว วาล์วจะถูกเปลี่ยน และการไหลของก๊าซในเตาจะเปลี่ยนทิศทาง
อุณหภูมิของคบเพลิงสูงถึง 1,800 0 C คบเพลิงทำให้พื้นที่ทำงานของเตาเผาและประจุร้อนขึ้น ไฟฉายก่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสิ่งสกปรกที่มีประจุระหว่างการหลอมเหลว
ระยะเวลาการหลอมคือ 3…6 ชั่วโมง สำหรับเตาเผาขนาดใหญ่ - สูงสุด 12 ชั่วโมง ละลายเสร็จแล้วจะระบายออกทางรูที่ผนังด้านหลังที่ชั้นล่างของเตา รูถูกอุดตันอย่างแน่นหนาด้วยวัสดุทนไฟที่มีการจับตัวเป็นก้อนต่ำ ซึ่งจะถูกกระแทกออกเมื่อละลายออกมา เตาเผาทำงานอย่างต่อเนื่องจนกว่าจะหยุดซ่อมแซมครั้งใหญ่ - 400 ... 600 ความร้อน
ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของประจุที่ใช้ในการถลุง กระบวนการเปิดเตามีหลายแบบ:
- กระบวนการเศษเหล็กซึ่งประจุประกอบด้วยเศษเหล็ก (เศษเหล็ก) และเหล็กหมู 25 ... 45% กระบวนการนี้ใช้ในโรงงานที่ไม่มีเตาหลอม แต่มีเศษโลหะจำนวนมาก
- กระบวนการเศษแร่ซึ่งประจุประกอบด้วยเหล็กเหลว (55 ... 75%) เศษเหล็กและแร่เหล็ก กระบวนการนี้ใช้ในโรงงานโลหะวิทยาที่มีเตาหลอม
พื้นผิวของเตาสามารถเป็นพื้นฐานและเป็นกรดได้ หากอยู่ในกระบวนการหลอมเหล็ก ออกไซด์พื้นฐานจะมีอยู่ในตะกรัน กระบวนการนี้เรียกว่า หลักกระบวนการเปิดเตาและถ้ามีรสเปรี้ยว - เปรี้ยว.
เหล็กจำนวนมากที่สุดผลิตโดยกระบวนการเศษแร่ในเตาเผาแบบเปิดที่มีการบุพื้นฐาน
แร่เหล็กและหินปูนถูกบรรจุเข้าไปในเตาเผา และหลังจากให้ความร้อนแล้ว เศษเหล็กจะถูกป้อนเข้าไป หลังจากให้ความร้อนแก่เศษเหล็กแล้ว เหล็กเหลวจะถูกเทลงในเตาหลอม ในช่วงระยะเวลาการหลอมเหลวเนื่องจากออกไซด์ของแร่และสิ่งสกปรกที่เป็นเศษเหล็กจะถูกออกซิไดซ์อย่างเข้มข้น: ซิลิกอน ฟอสฟอรัส แมงกานีส และคาร์บอนบางส่วน ออกไซด์ก่อตัวเป็นตะกรันที่มีธาตุเหล็กและแมงกานีสออกไซด์สูง (ตะกรันเหล็ก) หลังจากนั้นจะมีการ "ต้ม" ช่วงเวลาหนึ่งของการอาบน้ำ: แร่เหล็กถูกบรรจุเข้าไปในเตาเผาและอ่างจะถูกกำจัดด้วยออกซิเจนที่จ่ายผ่านท่อ 3 ขณะนี้มีการปิดการจ่ายเชื้อเพลิงและอากาศไปยังเตาเผาและขจัดตะกรันออก
ในการกำจัดกำมะถัน ตะกรันใหม่จะถูกแนะนำโดยการใช้ปูนขาวกับกระจกโลหะพร้อมกับการเติมบอกไซต์เพื่อลดความหนืดของตะกรัน เนื้อหาในตะกรันเพิ่มขึ้นและลดลง
ในช่วง "เดือด" คาร์บอนจะถูกออกซิไดซ์อย่างเข้มข้น ดังนั้นส่วนผสมจะต้องมีคาร์บอนมากเกินไป ในขั้นตอนนี้ โลหะจะถูกนำไปที่องค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ก๊าซและสิ่งที่ไม่ใช่โลหะจะถูกกำจัดออกจากมัน
จากนั้นโลหะจะถูกกำจัดออกซิไดซ์ในสองขั้นตอน ขั้นแรก การขจัดออกซิเดชันจะดำเนินการโดยออกซิไดซ์คาร์บอนของโลหะ ในขณะเดียวกันก็ใส่สารกำจัดออกซิไดเซอร์ เช่น เฟอร์โรแมงกานีส เฟอร์โรซิลิคอน อะลูมิเนียม ลงในอ่าง การกำจัดออกซิเดชันขั้นสุดท้ายด้วยอะลูมิเนียมและเฟอร์โรซิลิคอนจะดำเนินการในทัพพี เมื่อเคาะเหล็กออกจากเตา หลังจากเลือกตัวอย่างควบคุมแล้ว เหล็กจะถูกปล่อยเข้าไปในทัพพี
ในเตาหลอมแบบเปิดหลัก จะมีการถลุงเหล็กโครงสร้างคาร์บอน เหล็กผสมต่ำและปานกลาง (แมงกานีส โครเมียม) ยกเว้นเหล็กและโลหะผสมผสมสูงซึ่งได้มาจากการหลอมด้วยเตาหลอมไฟฟ้า
เหล็กกล้าคุณภาพสูงถูกถลุงในเตาเผาแบบเปิดที่เป็นกรด ใช้ส่วนผสมที่มีกำมะถันและฟอสฟอรัสในปริมาณต่ำ
ตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจหลักของการผลิตเหล็กในเตาเผาแบบเปิดคือ:
· ผลผลิตของเตาเผา - การกำจัดเหล็กออกจากพื้นที่เตา 1 ม. 2 ต่อวัน (t / m 2 ต่อวัน) เฉลี่ย 10 t / m 2 ร
· ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงต่อการถลุงเหล็ก 1 ตัน เฉลี่ย 80 กก./ตัน
ด้วยการขยายเตาเผา ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของพวกเขาเพิ่มขึ้น
การผลิตเหล็กในเครื่องแปลงออกซิเจน
กระบวนการ BOF - การถลุงเหล็กจากเหล็กเหลวในคอนเวอร์เตอร์ที่มีซับในหลักและออกซิเจนที่เป่าผ่านท่อระบายความร้อนด้วยน้ำ
การทดลองครั้งแรกในปี พ.ศ. 2476-2477 - สมอง
ในระดับอุตสาหกรรม - ในปี พ.ศ. 2495-2496 ที่โรงงานในเมืองลินซ์และโดนาวิทซ์ (ออสเตรีย) เรียกว่ากระบวนการ LD ในปัจจุบัน วิธีนี้เป็นวิธีหลักในการผลิตเหล็กจำนวนมาก
เครื่องแปลงออกซิเจนเป็นภาชนะรูปทรงลูกแพร์ทำจากเหล็กแผ่นบุด้วยอิฐหลัก
ความจุของตัวแปลง - 130 ... 350 ตันของเหล็กเหลว ระหว่างการทำงาน ตัวแปลงสามารถหมุนได้ 360 0 เพื่อบรรทุกเศษเหล็ก เทเหล็ก ระบายเหล็ก และตะกรัน
วัสดุประจุของกระบวนการเปลี่ยนออกซิเจนคือเหล็กหมูเหลว เศษเหล็ก (ไม่เกิน 30%) ปูนขาวสำหรับตะกรัน แร่เหล็ก รวมทั้งบอกไซต์และฟลูออสปาร์สำหรับตะกรันเหลว
ลำดับของการดำเนินการทางเทคโนโลยีในการผลิตเหล็กในเครื่องแปลงออกซิเจนแสดงไว้ในรูปที่ 2.3.
รูปที่ 2.3 ลำดับของการดำเนินการทางเทคโนโลยีในการผลิตเหล็กในเครื่องแปลงออกซิเจน
หลังจากการหลอมเหล็กครั้งต่อไป รูทางออกจะถูกปิดผนึกด้วยมวลวัสดุทนไฟ และตรวจสอบและซ่อมแซมซับใน
ก่อนการละลาย ตัวแปลงจะเอียง เศษข้าวจะถูกโหลดด้วยความช่วยเหลือของเครื่องบรรจุ (2.3.a) เทเหล็กหล่อที่อุณหภูมิ 1250 ... 1,400 0 C (รูปที่ 2.3.b)
หลังจากนั้นตัวแปลงจะเปลี่ยนเป็นตำแหน่งการทำงาน (รูปที่ 2.3.c) สอดท่อระบายความร้อนภายในและจ่ายออกซิเจนผ่านแรงดัน 0.9 ... 1.4 MPa ปูนขาว บ็อกไซต์ และแร่เหล็กจะถูกโหลดพร้อมกันเมื่อเริ่มเป่า ออกซิเจนแทรกซึมเข้าไปในโลหะ ทำให้เกิดการไหลเวียนในตัวแปลงและผสมกับตะกรัน อุณหภูมิ 2,400 0 C พัฒนาภายใต้ tuyere เหล็กถูกออกซิไดซ์ในเขตสัมผัสระหว่างหัวฉีดออกซิเจนกับโลหะ เหล็กออกไซด์จะละลายในตะกรันและโลหะ ทำให้โลหะสมบูรณ์ด้วยออกซิเจน ออกซิเจนที่ละลายน้ำจะทำปฏิกิริยาออกซิไดซ์ซิลิกอน แมงกานีส คาร์บอนในโลหะ และปริมาณจะลดลง โลหะได้รับความร้อนจากความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างออกซิเดชั่น
ฟอสฟอรัสจะถูกกำจัดออกเมื่อเริ่มอาบน้ำด้วยออกซิเจนเมื่ออุณหภูมิต่ำ (ปริมาณฟอสฟอรัสในเหล็กหล่อไม่ควรเกิน 0.15%) ด้วยปริมาณฟอสฟอรัสที่เพิ่มขึ้นจำเป็นต้องระบายตะกรันออกและแนะนำอันใหม่ซึ่งจะช่วยลดประสิทธิภาพของคอนเวอร์เตอร์
กำมะถันจะถูกกำจัดออกระหว่างการหลอมทั้งหมด (ปริมาณกำมะถันในเหล็กหล่อควรสูงถึง 0.07%)
การจ่ายออกซิเจนจะสิ้นสุดลงเมื่อปริมาณคาร์บอนในโลหะสอดคล้องกับค่าที่ระบุ หลังจากนั้นตัวแปลงจะถูกหมุนและปล่อยเหล็กลงในทัพพี (รูปที่ 2.3.d) ซึ่งจะถูกกำจัดออกซิไดซ์โดยวิธีการตกตะกอนด้วยเฟอร์โรแมงกานีส เฟอร์โรซิลิคอน และอลูมิเนียม จากนั้นตะกรันจะถูกระบายออก (รูปที่ 2.3.d) .
ในเครื่องแปลงออกซิเจน จะมีการถลุงเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่างๆ การเดือด และการสงบ รวมถึงเหล็กอัลลอยด์ต่ำ ส่วนประกอบที่เป็นโลหะผสมในรูปแบบหลอมเหลวจะถูกใส่เข้าไปในทัพพีก่อนที่จะเคาะเหล็กเข้าไป
กระบวนการผลิตเหล็กเริ่มต้นด้วยการถลุงเหล็กหมูซึ่งมีคาร์บอนจำนวนมาก (ซึ่งเข้าสู่เหล็กหล่อจากถ่านโค้กหรือถ่านที่ใช้ถลุงแร่) เหล็กหล่อแข็งมาก แต่เปราะ คาร์บอนสามารถหลุดออกจากเหล็กหล่อได้อย่างสมบูรณ์ เหล็กดัดที่ได้นั้นเป็นวัสดุที่อ่อนตัวแต่ค่อนข้างอ่อน มีการใส่คาร์บอนจำนวนหนึ่งเข้าไปอีกครั้งและเป็นผลให้เหล็กมีความเหนียวเพียงพอและในขณะเดียวกันก็มีความแข็งเพียงพอ
คำนวณปริมาณไฟฟ้าที่ต้องใช้ในการถลุงเหล็กหมู 1 ตันในเตาเผาไฟฟ้า หากเรายอมรับ ก) ปฏิกิริยาการลดธาตุเหล็กในเตาจะดำเนินการตามโครงการ
กระบวนการทางโลหะวิทยาทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นขั้นปฐมภูมิและขั้นทุติยภูมิ ภายใต้กระบวนการหลัก เข้าใจการสกัดโลหะจากวัตถุดิบธรรมชาติหรือวัสดุประดิษฐ์ต่างๆ (กระบวนการเตาหลอม การผลิตเหล็กโดยตรง การถลุงสีดำและ
ในทุกกระบวนการถลุง เหล็กเหลวมีออกซิเจนละลายอยู่เล็กน้อย (ไม่เกิน 0.1%) ในระหว่างการตกผลึกของเหล็ก ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนที่ละลายน้ำ เกิดเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (P) ก๊าซนี้ (รวมถึงก๊าซอื่นๆ ที่ละลายในเหล็กเหลว) จะถูกปล่อยออกมาจากเหล็กในรูปของฟองอากาศ นอกจากนี้ ออกไซด์ของเหล็กและโลหะเจือปนจะถูกปล่อยออกมาตามขอบเกรนของเหล็ก ทั้งหมดนี้นำไปสู่การเสื่อมคุณสมบัติทางกลของเหล็ก
แมงกานีสถูกขุดในรูปของเฟอร์โรแมงกานีสที่มีแมงกานีส 85-88% คาร์บอนมากถึง 7% ส่วนที่เหลือเป็นเหล็ก การถลุงเฟอร์โรแมงกานีสจากส่วนผสมของแมงกานีสและแร่เหล็กนั้นดำเนินการโดยใช้ถ่านหินเป็นตัวรีดิวซ์ สมการปฏิกิริยาการลดลงของ MnOz
เมื่อคาร์บอนและสิ่งเจือปนถูกออกซิไดซ์ ส่วนหนึ่งของโลหะเหล็กจะถูกออกซิไดซ์เป็น FeO ออกไซด์ (เศษโลหะ) เพื่อลดการสูญเสียของโลหะ จึงสร้างใหม่ นั่นคือ ลดขนาดให้เป็นเหล็ก ด้วยเหตุนี้ในกระบวนการถลุงเหล็กจึงมีความแตกต่างสองช่วงติดต่อกัน - ออกซิเดชันและรีดักชันซึ่งสามารถแสดงโดยโครงร่าง
B. ระยะเวลาการฟื้นตัวของการหลอมเหล็กในการถลุงด้วยเครื่องแปลงออกซิเจนจะถูกแยกออกจากระยะออกซิเดชั่นและดำเนินการต่อหลังจากปล่อยเหล็กออกจากเครื่องแปลงในทัพพี พร้อมกันกับการลดลงของเหล็กออกไซด์ FeO ใน
กระบวนการทางเทคโนโลยีในการแปรรูปแร่เหล็ก ถ่านหิน หินปูน และเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายสามารถแบ่งออกเป็น 3-4 ขั้นตอนหลัก ซึ่งดำเนินการแยกกันเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เฉพาะ ซึ่งแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทใหม่ที่ ขั้นตอนต่อไป. ขั้นตอนกระบวนการต่างๆ สามารถเกิดขึ้นในหน่วยกระบวนการเดียวกัน สิ่งนี้จะช่วยไม่เพียงช่วยประหยัดพลังงานและค่าขนส่งเท่านั้น แต่ยังทำให้กระบวนการง่ายขึ้นอีกด้วย ขั้นตอนทางเทคโนโลยีหลักในการผลิตเหล็กและเหล็กกล้ามีดังนี้: การเตรียมวัตถุดิบ (ถ่านโค้ก, การคั่วหินปูน, การผลิตแร่เหล็กเผาและเม็ด) การผลิตเหล็กหมู (การถลุงด้วยเตาหลอมเหล็ก, การผลิตเหล็กฟองน้ำโดย การลดลงของเหล็กโดยตรง) เครื่องแปลงออกซิเจน) ผลิตภัณฑ์รีด (การหล่อช่องว่างอย่างต่อเนื่อง การรีดเหล็กรูปพรรณ การผลิตท่อ การตีขึ้นรูป)
โลหะชนิดแรกที่ใช้อาจเป็นทองและเงิน เนื่องจากสามารถพบได้ในธรรมชาติในสถานะอิสระ ส่วนใหญ่ใช้ในของตกแต่ง ทองแดงเริ่มถูกนำมาใช้เมื่อประมาณ 8,000 ปีก่อนคริสตกาลสำหรับการผลิตเครื่องมือ อาวุธ เครื่องครัว และเครื่องประดับ ประมาณ 3,800 ปีก่อนคริสตกาล มีการประดิษฐ์บรอนซ์ขึ้น ซึ่งเป็นโลหะผสมระหว่างทองแดงและดีบุก เป็นผลให้มนุษยชาติย้ายจากยุคหินไปสู่ยุคสำริด จากนั้นจึงพบวิธีการถลุงเหล็ก และยุคเหล็กก็เริ่มต้นขึ้น เมื่อผู้คนสั่งสมประสบการณ์ทางเคมีของพวกเขา วัตถุดิบที่มีประโยชน์มากมายที่มนุษย์เรียนรู้ที่จะได้รับจากการประมวลผลแร่หลากหลายชนิดก็ขยายออกไป
วิธีการหลอมทองแดงด้วยวิธีไพโรเมททัลโลจิคัลไม่เหมาะสมสำหรับการประมวลผลแร่ที่ไม่ดีซึ่งไม่สามารถเสริมสมรรถนะได้ หมวดหมู่นี้รวมถึงแร่ออกซิไดซ์ ทั้งแร่ที่ด้อยคุณภาพและแร่ที่เข้มข้นขึ้น ตลอดจนการทิ้งแร่ซัลไฟด์และหางแร่ที่ไม่ดีจากการเสริมสมรรถนะ สำหรับวัตถุดิบนี้ จะใช้วิธีกรองทองแดงออกจากแร่และแยกออกจากสารละลายโดยการตกตะกอนของเหล็กหรืออิเล็กโทรไลซิสด้วยแอโนดที่ไม่ละลายน้ำ
แร่ที่พบมากที่สุดที่ได้รับโครเมียมคือแร่เหล็กโครเมียม FeCgaO คำนวณเนื้อหา (เป็นเปอร์เซ็นต์) ของสิ่งเจือปนในแร่ หากทราบว่าได้รับเฟอร์โรโครม 240 กก. (โลหะผสมเหล็กกับโครเมียม) ที่มีโครเมียม 65% จาก 1 ตันในระหว่างการถลุง
แร่นี้มีปริมาณสัมพัทธ์โดยน้ำหนักเท่าใด (หน่วยเป็น เปอร์เซ็นต์) ต้องใช้คาร์บอนเท่าใดในการถลุงเหล็กจาก
ด้วยการใช้แร่โพลีเมทัลลิกซัลไฟด์ที่ซับซ้อน ทำให้ได้โลหะที่ไม่ใช่เหล็กหลายชนิด กรดซัลฟิวริก และออกไซด์ของเหล็กสำหรับการถลุงเหล็ก ตัวอย่างของการใช้วัสดุธรรมชาติที่ซับซ้อนซึ่งเป็นส่วนผสมของสารอินทรีย์ ได้แก่ การเผาถ่านร่วมกับอุตสาหกรรมเคมี น้ำมัน หินดินดาน พีท และการแปรรูปไม้ ผลิตภัณฑ์หลายร้อยชนิดได้มาจากเชื้อเพลิงแต่ละประเภท ก่อนหน้านี้ เมื่อถ่านหินถูกเผา ผลิตภัณฑ์เดียวของกระบวนการนี้คือโค้ก ก๊าซถูกเผาในเตาเผา และน้ำมันดินถูกโยนทิ้งไป ในปัจจุบัน เบนซีนไฮโดรคาร์บอน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และของมีค่าอื่นๆ ถูกแยกออกจากก๊าซหุงต้มโค้ก
การหลอมแก้ว แก้วสามารถโปร่งใสหรือโปร่งแสง ไม่มีสีหรือมีสี เป็นผลิตภัณฑ์จากการหลอมใหม่ที่อุณหภูมิสูงของส่วนผสมของซิลิกอน (ควอตซ์หรือทราย) โซดาและหินปูน เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางแสงและทางกายภาพอื่นๆ ที่จำเพาะหรือผิดปกติ วัสดุอื่นๆ (อะลูมิเนียม โพแทช โซเดียมบอเรต ตะกั่วซิลิเกต หรือแบเรียมคาร์บอเนต) จะถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในการหลอมเหลวหรือใช้แทนส่วนของโซดาและหินปูนในประจุไฟฟ้า สีละลายเกิดจากการเติมเหล็กหรือโครเมียมออกไซด์ (สีเหลืองหรือสีเขียว) แคดเมียมซัลไฟด์ (สีส้ม) โคบอลต์ออกไซด์ (สีน้ำเงิน) แมงกานีส (สีม่วงแดง) และนิกเกิล (สีม่วง) อุณหภูมิที่ต้องทำให้ส่วนผสมเหล่านี้ร้อนเกิน 1,500°C แก้วไม่มีจุดหลอมเหลวเฉพาะ และจะอ่อนตัวเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 1350-1600 °C การใช้พลังงานแม้ในเตาเผาที่ออกแบบมาอย่างดีคือแก้วที่ผลิตได้ประมาณ 4187 กิโลจูล/กก. อุณหภูมิเปลวไฟที่ต้องการ (1800-1950 °C) ทำได้โดยการเผาก๊าซผสมกับอากาศ ให้ความร้อนถึง 1,000 °C ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหมุนเวียน ซึ่งสร้างจากอิฐทนไฟและให้ความร้อนจากผลิตภัณฑ์ไอเสียจากการเผาไหม้ ก๊าซถูกเป่าเข้าไปในกระแสลมร้อนผ่านผนังด้านข้างของส่วนหัวด้านบนของเครื่องกำเนิดใหม่ซึ่งเป็นห้องเผาไหม้หลักและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ให้ความร้อนแก่มวลแก้ว ออกจากเตาเผาและเข้าสู่เครื่องกำเนิดใหม่ ตั้งอยู่ตรงข้าม. เมื่ออุณหภูมิอุ่นอากาศเผาไหม้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ การไหลของอากาศและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะย้อนกลับและก๊าซจะถูกป้อนเข้าสู่การไหลของอากาศที่ร้อนในเครื่องกำเนิดใหม่ตรงข้าม
อิเล็กโทรดโคโรนาในเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตแนวตั้งคือลวดกลมบาง ลวดที่มีเดือยแหลมเล็กๆ หรือลวดที่มีภาคตัดขวางเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือรูปดาว เนื่องจากอิเล็กโทรดดิสชาร์จมักมีความยาวมากกว่า 6 ม. ลวดกลมซึ่งบางพอที่จะให้โคโรนาที่เสถียรได้นั้นอาจไม่แข็งแรงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการสั่นสะเทือนระหว่างการเขย่า ในเรื่องนี้จะใช้ลวดลำกล้องขนาดใหญ่ที่มีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือรูปดาวโดยมีขอบคมที่รับประกันการก่อตัวของเม็ดมะยมที่มั่นคง อิเล็กโทรดแบบลวดหนามเป็นที่ต้องการในเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตบางชนิด และไม่นานมานี้ มีการใช้อิเล็กโทรดเพื่อสะสมละอองของเหล็กออกไซด์ในการผลิตเหล็กกล้าที่ใช้เชื้อเพลิงออกซี
หลักการใช้ของเสียอุตสาหกรรม (การใช้วัตถุดิบอย่างบูรณาการ เทคโนโลยีไร้ของเสีย) การเปลี่ยนของเสียให้เป็นผลพลอยได้จากการผลิตทำให้สามารถใช้วัตถุดิบได้ดีขึ้น ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการผลิตและป้องกันมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก กำมะถัน กรดซัลฟิวริก และเหล็กออกไซด์ (III) ได้มาจากแร่โพลีเมทัลลิกซัลไฟด์ในระหว่างกระบวนการที่ซับซ้อนสำหรับการถลุงเหล็ก การใช้วัตถุดิบแบบบูรณาการเป็นพื้นฐานสำหรับการรวมองค์กร ในเวลาเดียวกัน มีอุตสาหกรรมใหม่เกิดขึ้นที่ดำเนินการของเสียจากองค์กรหลัก ซึ่งให้ผลทางเศรษฐกิจสูงและเป็นองค์ประกอบสำคัญของการทำให้เป็นเคมีของเศรษฐกิจของประเทศ
โลหะสามารถแยกออกจากแร่ได้โดยตรงโดยการลดด้วยไฟฟ้าหรือสารเคมี การลดด้วยไฟฟ้าซึ่งได้กล่าวถึงแล้วใน Sec. 19.6 ใช้ในระดับอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้โซเดียม แมกนีเซียม และอะลูมิเนียมของโลหะที่ออกฤทธิ์มากที่สุด ทองแดง เหล็ก และสังกะสี โลหะที่ใช้งานน้อยผลิตในเชิงพาณิชย์โดยการลดการใช้สารเคมี โดยโลหะที่ใช้งานน้อยส่วนใหญ่เกิดจากการหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นกระบวนการดังกล่าวจึงเรียกว่าการถลุง
คาร์บอนไดออกไซด์เกิดจากการลดลงของเหล็กออกไซด์ [สมการ (22.20)] รวมทั้งจากการสลายตัวของหินปูน แต่หินปูนมีบทบาทในการถลุงเหล็ก ไม่เพียงแต่เป็นผู้จัดหาก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เท่านั้น แร่ที่กู้คืนได้มักประกอบด้วย
เมื่อหลอมเหล็ก ตะกรันจะลอยอยู่บนพื้นผิวของโลหะที่หลอมเหลว ปกป้องเหล็กจากปฏิกิริยาออกซิเดชันจากอากาศที่ไหลเข้ามา เหล็กและตะกรันที่เกิดขึ้นจะถูกลบออกจากเตาเผาเป็นระยะ เหล็กที่ได้จากเตาหลอมเรียกว่าเหล็กหล่อและมีคาร์บอนสูงถึง 5% และสิ่งสกปรกอื่นๆ ไม่เกิน 2% ซิลิคอน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน
เมื่อถลุงเหล็กในเตาหลอมเหล็ก กระบวนการทางเคมีต่างๆ จะเกิดขึ้น โดยเฉพาะการลดออกไซด์ของเหล็ก (III) ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ซึ่งสามารถแสดงได้จากสมการ
ปฏิกิริยาเคมีในการถลุงเหล็กและเหล็กกล้าส่วนใหญ่เกิดขึ้นในสารละลาย เหล็กเหลวและเหล็กกล้าเป็นสารละลายของธาตุต่างๆ ในธาตุเหล็ก ในเตาหลอมเหล็กและเตาถลุงเหล็ก พวกมันจะทำปฏิกิริยากับตะกรันเหลวซึ่งเป็นสารละลายของออกไซด์
ซีลีเนียมและเทลลูเรียมเกิดขึ้นในแร่ธาตุที่หายากเช่น C3Se, Pb5e, A25e, Cu2Te, PbTe, A2Te และ AuTe และยังเป็นสารเจือปนในแร่ซัลไฟด์ของทองแดง เหล็ก นิกเกิล และตะกั่ว จากมุมมองของอุตสาหกรรม แร่ทองแดงเป็นแหล่งสำคัญในการสกัดองค์ประกอบเหล่านี้ ในระหว่างการเผาระหว่างการถลุงโลหะทองแดง ซีลีเนียมและเทลลูเรียมส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในทองแดง ระหว่างการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้าของทองแดงตามที่อธิบายไว้ในข้อที่ 19.6 สิ่งเจือปน เช่น ซีลีเนียมและเทลลูเรียม รวมทั้งโลหะมีค่า ทองและเงิน สะสมอยู่ในตะกอนแอโนดที่เรียกว่า เมื่อกากตะกอนแอโนดได้รับการบำบัดด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นที่อุณหภูมิประมาณ 400°C ซีลีเนียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นซีลีเนียมไดออกไซด์ ซึ่งระเหิดออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา
ในบางกรณี (เช่น เมื่อถลุงเหล็กหม้อแปลงไฟฟ้า) จำเป็นต้องมีความเข้มข้นของคาร์บอนต่ำมากที่ 0.002-0.003% จากสมการข้างต้นสามารถเห็นได้ว่าจำเป็นต้องลด pco ลง การใช้เตาสุญญากาศในโลหะวิทยาสมัยใหม่ทำให้สามารถหลอมเหล็กและเหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอนน้อยที่สุดได้
เมื่อถลุงเหล็กจากแร่เหล็กแม่เหล็ก ปฏิกิริยาอย่างใดอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นในเตาหลอมเหล็กจะแสดงด้วยสมการ Res04 + CO = ZReO + Oj โดยใช้ข้อมูลในตาราง 5 การใช้งาน กำหนดผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา สมดุลของปฏิกิริยานี้จะเปลี่ยนไปในทิศทางใดหากอุณหภูมิสูงขึ้น
แร่เหล็กแม่เหล็ก แร่เหล็กออกไซด์ของธาตุเหล็ก 50-70% ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเหล็กออกไซด์ (11, ป่วย) Pb3O, วัตถุดิบในการผลิตเหล็ก, สารเติมแต่งในการผลิตเหล็ก (ถลุง)
ยู-88. จากแร่เหล็กโครเมียม 1 ตัน Fe(CrO2)a เกิดขึ้นระหว่างการหลอมโลหะผสมเหล็ก 240 กก. กับโครเมียม - เฟอร์โรโครเมียม ซึ่งมีโครเมียม 65% คำนวณเปอร์เซ็นต์ของสิ่งเจือปนในแร่
เมื่อถลุงเหล็กโครเมียมสูงประเภท Kh18N10T กะโหลกที่มีลักษณะเฉพาะจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวการทำงานของวัสดุบุทนไฟที่มีปริมาณ AlA TiO สูง .
เป็นผลให้เกิดชั้นของเหลวสองชั้นขึ้นในเตา - ตะกรันที่เบากว่าอยู่ด้านบน และหลอมที่ประกอบด้วย FeS และ U2S (ผิวด้าน) ด้านล่าง ตะกรันถูกระบายออกและของเหลวด้านถูกเทลงในคอนเวอร์เตอร์ซึ่งมีการเพิ่มฟลักซ์และเป่าอากาศเข้าไป ตัวแปลงสำหรับการหลอมทองแดงนั้นคล้ายกับที่ใช้สำหรับการผลิตเหล็ก มีเพียงอากาศเท่านั้นที่จ่ายจากด้านข้าง (เมื่อจ่ายอากาศจากด้านล่าง ทองแดงจะถูกทำให้เย็นลงอย่างมากและแข็งตัว) ทองแดงหลอมเหลวเกิดขึ้นในคอนเวอร์เตอร์ เหล็กซัลไฟด์เปลี่ยนเป็นออกไซด์ซึ่งกลายเป็นตะกรัน
ปริมาณกำมะถันขั้นสุดท้ายในโค้กเผาจากน้ำมันดิน Arlan เท่ากับในโค้กจากเศษที่เหลือของน้ำมัน Romashkino นั่นคือน้อยกว่า 1% อินดิเคเตอร์ที่เหลือนั้นเหมือนกันทุกประการ ยกเว้นเนื้อหาของวาเนเดียม (สูงกว่า Arlan โค้ก 1.5 เท่า) เหล็กและโลหะอื่นๆ เนื้อหาที่เพิ่มขึ้นของวานาเดียมในโค้กปราศจากกำมะถันนั้นอธิบายได้จากเนื้อหาที่สูงในน้ำมัน Arlan ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถใช้โค้กดังกล่าวในอุตสาหกรรมอะลูมิเนียมได้ เมื่อถลุงอลูมิเนียม วานาเดียมก็ทำมาจากโค้กเช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ
บทความนี้อธิบายถึงผลกระทบของแมงกานีสต่อการแตกร้าวของเหล็กซัลไฟด์ แมงกานีสในปริมาณตั้งแต่ 1 ถึง 167 o ถูกนำไปถลุงเป็นเหล็กอาร์โมที่มี 0.04% C, เป็นเหล็กกล้า 20 และในเหล็กกล้า U8 ผลการวิจัยแสดงไว้ในตาราง 1.2 ซึ่งจะเห็นได้ว่าการผสมเหล็กกับแมงกานีสจะเพิ่มความไวต่อการแตกร้าวในสภาพแวดล้อมที่มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ และผลเสียของแมงกานีสจะขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอนในเหล็ก ดังนั้นผลเสียของแมงกานีสสำหรับเหล็กหุ้มเกราะ, เหล็กกล้า 20 และเหล็กกล้า U8 จึงเริ่มปรากฏให้เห็นที่เนื้อหา 3 2 n 1% ตามลำดับ ผลกระทบด้านลบของแมงกานีสต่อการแตกร้าวของเหล็กนั้นเกี่ยวข้องกับลักษณะที่ปรากฏของผู้เขียน
ในทางโลหะวิทยา โลหะผสมของเหล็กและซิลิกอน เฟอร์โรซิลิกอนมีความสำคัญอย่างยิ่ง ใช้สำหรับการดีออกซิเดชันของเหล็กหลายเกรดและสำหรับการผลิตเฟอร์โรอัลลอยของซิลิคอน-คาร์บอน Ferrosilicon ที่มีปริมาณ 9-17% 51 ถูกหลอมในเตาหลอมจากควอตซ์ เศษเหล็ก และถ่านโค้ก เฟอโรซิลิคอนที่มีปริมาณซิลิกอนสูงเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มดีสำหรับการผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์เคมี เนื่องจากมีความทนทานต่อกรดเป็นพิเศษ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวรีดิวซ์ในการหลอมซิลิโคแมงกานีส เฟอร์โรทังสเตน เฟอร์โรโมลิบดีนัม การเติมซิลิคอนลงในเหล็กกล้าในรูปของเฟอร์โรซิลิคอนระหว่างการถลุงทำให้มีความยืดหยุ่นและเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน
คุณลักษณะบางอย่างของกระบวนการถลุงแร่โดยทั่วไปสามารถแสดงให้เห็นได้จากการลดลงของธาตุเหล็ก การถลุงเหล็กอย่างต่อเนื่องจะดำเนินการในเครื่องปฏิกรณ์พิเศษที่เรียกว่า เตาหลอมเหล็ก การแสดงแผนผังจะแสดงในรูปที่ 22.16 น. ส่วนผสมของถ่านโค้ก หินปูน และแร่บด ซึ่งมักจะมี FejOs ถูกบรรจุเข้าไปในเตาหลอมจากด้านบน (โค้กเป็นกากของแข็งที่ได้จากการเผาเชื้อเพลิงธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นถ่านหิน เพื่อขจัดส่วนประกอบที่ระเหยง่ายออกจากถ่านเหล่านั้น) อากาศร้อนซึ่งบางครั้งอุดมด้วยออกซิเจน ถูกบังคับให้เข้าไปในเตาเผาจากด้านล่าง เพื่อให้ได้เหล็ก 1 ตัน ต้องใช้แร่ประมาณ 2 ตัน โค้ก 1 ตัน และหินปูน 0.3 ตัน เตาถลุงเหล็กหนึ่งเตาสามารถผลิตเหล็กได้มากถึง 2,000 ตันต่อวัน อากาศที่ฉีดเข้าไปในเตาทำปฏิกิริยากับคาร์บอน เกิดเป็น CO ในกรณีนี้ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาที่อุณหภูมิ 1,500 ° C พัฒนาที่ส่วนล่างของเตา การลดลงของโลหะเหล็กสามารถอธิบายได้จากปฏิกิริยา
สามารถผลิตแร่เหล็กแม่เหล็กซึ่งประกอบด้วย FegOi 90% ได้กี่ตันโดยการถลุงเหล็กหมู 2 ตันที่มีธาตุเหล็ก 93% หากผลผลิตที่ได้คือ 92%
การนำซิลิกอนเข้าสู่เหล็กกล้าและเหล็กหล่อจะมาพร้อมกับการก่อตัวของซิลิไซด์ของเหล็ก (เฟอโรซิลิคอน เฟซิ) เหล็กหล่อที่มีซิลิกอน 15-17% นั้นทนกรดได้ เฟอโรซิลิคอนถูกเติมลงในเหล็กกล้าระหว่างการถลุงเพื่อกำจัดออกซิเจนที่มีอยู่
STEIN เป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลางในการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็กบางชนิด (Cu, N1, Pv ฯลฯ) จากแร่ลิพิด sz Sh. - โลหะผสมของเหล็กซัลไฟด์กับซัลไฟด์ของโลหะที่ได้รับ (เช่น Cu, 8)
ปรากฏการณ์การลดจุดหลอมเหลวของสารละลายมีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งในด้านธรรมชาติและเทคโนโลยี ตัวอย่างเช่นการถลุงเหล็กหมูจากแร่เหล็กนั้นอำนวยความสะดวกอย่างมากเนื่องจากจุดหลอมเหลวของเหล็กลดลงประมาณ 400 ° C เนื่องจากคาร์บอนและองค์ประกอบอื่น ๆ ละลายอยู่ในนั้น เช่นเดียวกับออกไซด์ทนไฟที่ประกอบเป็นหินเสีย ซึ่งร่วมกับฟลักซ์ (CaO) ก่อตัวเป็นสารละลาย (ตะกรัน) ที่หลอมละลายที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ สิ่งนี้ทำให้สามารถดำเนินกระบวนการเป็นระยะอย่างต่อเนื่องในเตาหลอมเหล็ก ปล่อยเหล็กเหลวและตะกรันออกจากพวกมัน ]
ผู้นำ:
เช้า. คนโง่
วี.เอฟ. คุซเน็ทโซวา
การแนะนำ
เราสนใจประวัติศาสตร์การพัฒนาโลหะวิทยาในภูมิภาคของเรามานานแล้ว ประวัติศาสตร์นี้เชื่อมโยงกับพี่น้อง Batashov ซึ่งเป็นเจ้าของโรงงานในเขตของเราเป็นหลัก ในปีที่ผ่านมา เราได้ทำการวิจัยโรงงานของพวกเขาใน Ilev, Snovedi รวมถึงในภูมิภาค Ryazan และ Vladimir เป็นที่ทราบกันดีว่ามีวงจรโลหะวิทยาที่สมบูรณ์ที่โรงงาน Batashov ตั้งแต่การขุดแร่ไปจนถึงการผลิตผลิตภัณฑ์เหล็ก ในกระบวนการศึกษาประวัติศาสตร์ของโรงงาน เราสนใจอย่างมากในการพัฒนาเทคโนโลยีโลหะวิทยา และเราได้อุทิศงานนี้ให้กับกระบวนการโบราณเพื่อให้ได้มาซึ่งเหล็ก
การพัฒนาโลหะวิทยาเหล็ก
วัตถุเหล็กชิ้นแรกที่นักโบราณคดีรู้จักมีอายุย้อนไปถึงศตวรรษที่ 10 ก่อนคริสต์ศักราช เหล็กชิ้นแรกมีมูลค่าสูงมากและไม่ได้นำไปใช้ในการผลิตเครื่องมือในทันที วิธีที่เก่าแก่ที่สุดในการรับเหล็กจากแร่คือวิธีที่เรียกว่าการระเบิดแบบดิบซึ่งแร่เหล็กและถ่านหินถูกบรรจุลงในเตาเผาหรือเตาเผาในระหว่างการเผาไหม้ซึ่งเหล็กจะลดลงบางส่วนจากแร่ อากาศดิบที่ไม่ได้รับความร้อนถูกสูบเข้าไปในโรงหลอม ดังนั้นชื่อของเทคนิคนี้เอง การหลอมแร่เหล็กบดผสมกับถ่านในเตาที่อุณหภูมิสูง เมื่อถ่านหินถูกเผาไหม้ เม็ดเหล็กแข็งที่ดึงออกมาจากแร่จะไหลลงมาที่ก้นเตา และเมื่อเชื่อมเข้าด้วยกัน ก่อตัวเป็นก้อนคล้ายฟองน้ำที่เรียกว่า กฤษณะ ในการอัดโลหะ กฤษณาแช่แข็งที่นำออกจากโรงตีเหล็กนั้นถูกหลอมซ้ำหลายครั้ง จนได้เหล็กก้อนเดียวที่มีน้ำหนักมากถึง 5-6 กก. สินค้ากฤษฏาโลหกรรมได้รับรูปทรงเค้กที่โค้งมน
ต่อจากนั้น ในการผลิตเหล็ก เตาเผาแบบบลูมเมอรีแบบดั้งเดิมถูกแทนที่ด้วยเตาหลอมเหล็ก เตาหลอมเหล่านี้มีขนาดใหญ่ขึ้น มีประสิทธิผลมากขึ้น และมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นด้วย ผลิตภัณฑ์ของเตาถลุงเหล็กคือเหล็กหมู (เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูง) ซึ่งจะถูกแปรรูปเป็นเหล็กหรือเหล็กกล้า
เป้าหมายและวัตถุประสงค์ของงาน
เป้าหมายของงาน: เพื่อสร้างวิธีการผลิตเหล็กดิบในสภาพที่ทันสมัย
งาน:
1) ค้นหาแร่ที่จำเป็นในการถลุงเหล็ก
2) สร้างเตาเผาที่ใกล้เคียงกับตัวอย่างโบราณมากที่สุด
3) ดำเนินกระบวนการหลอม
4) วิเคราะห์ตัวอย่างที่ได้รับ
คำอธิบายการผลิตเหล็กในวรรณคดี
หนึ่งในแหล่งที่มาที่เราฟื้นฟูวิธีโบราณในการได้รับธาตุเหล็กคือหนังสือ "The Mysterious Island" ของ Jules Verne หนังสืออธิบายถึงการที่คนหลายคนลงเอยบนเกาะทะเลทรายด้วยเสื้อผ้าชุดเดียวกัน และค่อยๆ สร้างสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ ให้กับตนเอง รวมถึงการหลอมเหล็กตามความต้องการของตนเอง
วิธีการถลุงของพวกเขาเรียกว่า "คาตาลัน" ประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้ “วิถีของชาวคาตาลันในความหมายที่ถูกต้องนั้นต้องการการสร้างเตาเผาและถ้วยใส่ตัวอย่างซึ่งแร่และถ่านหินถูกวางซ้อนกันเป็นชั้นๆ” แต่ฮีโร่ของหนังสือเล่มนี้ วิศวกรไซรัส สมิธ ตั้งใจจะทำโดยไม่มีโครงสร้างเหล่านี้ เขาสร้าง "โครงสร้างลูกบาศก์ของถ่านหินและแร่และส่งไอพ่นของอากาศเข้าไปในใจกลางของมัน" “ถ่านหินและแร่สามารถเก็บได้ง่ายในบริเวณใกล้เคียงโดยตรงจากพื้นผิวโลก ประการแรก แร่ถูกบดเป็นชิ้นเล็ก ๆ และทำความสะอาดสิ่งสกปรกด้วยมือ จากนั้นถ่านหินและแร่ก็ซ้อนกันเป็นชั้นๆ เหมือนเตาถ่านทำกับต้นไม้ที่เขาต้องการจะเผา ดังนั้นภายใต้การกระทำของอากาศที่สูบลม ถ่านหินจึงต้องเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และจากนั้นเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งจะทำให้แร่เหล็กแม่เหล็กคืนสภาพ นั่นคือ ดึงออกซิเจนออกจากมัน ระเบิดอากาศจัดโดยใช้ขนแมวน้ำ
ได้ธาตุเหล็กมา แต่ “พิสูจน์ได้ยาก ต้องใช้ความอดทนและความเฉลียวฉลาดทั้งหมดของชาวอาณานิคมเพื่อดำเนินการให้สำเร็จ ในที่สุดมันก็ทำสำเร็จ และได้แท่งเหล็กในสภาพเป็นรูพรุน ซึ่งยังคงต้องมีการหลอมเพื่อขับตะกรันเหลวออกจากมัน ด้วยวิธีนี้จึงได้โลหะที่หยาบแต่ใช้งานได้”
เราพยายามแปลสิ่งที่ Jules Verne อธิบายไว้เป็นจริง ความแตกต่างที่สำคัญของวิธีการของเราคือเราใช้เตาอบ
กระบวนการได้รับธาตุเหล็ก
การขุดแร่
เมื่อวันที่ 3 มิถุนายน 2010 เราไปสำรวจบริเวณใกล้เคียงหมู่บ้าน Elizarieva ซึ่งอย่างที่เราทราบมีเหมืองแร่เหล็ก จาก Sarov เราไปถึงที่นั่นในเวลาประมาณ 20 นาที เมื่อไปถึงที่หมายเราก็ไปหาแร่ซึ่งน่าจะอยู่บริเวณเหมืองเก่า เราพบแร่ส่วนใหญ่ที่ไม่มีหญ้าและชั้นดินถูกเอาออก (ร่องดับเพลิง) หรือกระแทก (ถนน) ในร่องลึกที่เราพบแร่ส่วนใหญ่ที่มีขนาดต่างๆ มากถึง 15 * 10 * 10 ซม. (โดยประมาณ) โดยพื้นฐานแล้ว แร่มีสีเทาและสีน้ำตาล แร่สีน้ำตาลครอบงำ เรารวบรวมถังแร่ นอกจากนี้เรายังเห็นเศษท่อเหลืออยู่ประมาณโหลที่ถูกปกคลุมและมีหญ้ารกอยู่แล้ว
ท่อเก่าใกล้หมู่บ้าน Elizarieva
แร่เหล็ก
การบดแร่
เราตัดสินใจบดแร่ให้มีขนาดไม่เกิน 1 ซม. 3 เพื่อให้ง่ายต่อการหลอม เราบดแร่ทั้งหมดในถังและได้แร่ที่บดแล้วประมาณ 3/5 ของถัง
เตาเผา
ใช้ชิ้นส่วนของอิฐซิลิเกตสำหรับเตาเผา การวางเตาดำเนินการโดยใช้ส่วนผสมของซีเมนต์และทราย เราผสมปูนและวางอิฐในเตาอบทีละแถวแล้วซ่อมด้วยปูน
การเตรียมสารละลาย
เตาอบของเรา
ฟิวส์
เตาอุ่นด้วยการเผาฟืนเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงครึ่ง
ในเตาอบที่ร้อนเราเทแร่แล้วตามด้วยถ่านที่ซื้อในร้านค้าเป็นชั้น ๆ เราต้องบรรลุอุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส ดังนั้นนอกเหนือจากเงื่อนไขที่ธรรมชาติกำหนด เราต้องใช้เครื่องดูดฝุ่นในการเป่า (เลียนแบบขนสัตว์) มีเครื่องดูดฝุ่น 2 เครื่องและเปิดทีละเครื่อง ทำงาน 30 นาทีโดยไม่หยุดพัก แต่หลังจากผ่านไปหนึ่งชั่วโมงเตาหลอมก็เริ่มแตกเนื่องจากอิฐซิลิเกตไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงเช่นนี้ได้ แต่ถึงแม้จะแตก แต่ก็ไม่แตกสลายภายใน 2 ชั่วโมง 30 นาทีของการละลาย ในระหว่างกระบวนการหลอม เราได้วัดอุณหภูมิภายในเตาโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ อุณหภูมิอยู่ที่ 800 ถึง 1300 องศาเซลเซียส กระบวนการเตรียมทั้งหมดใช้เวลา 4 ชั่วโมง
ระเบิดทางอากาศ. ในภาพ - Valentina Fedorovna Kuznetsova - นายหญิงของเครื่องดูดฝุ่น
การวัดอุณหภูมิโดยใช้ pyrometer ดำเนินการโดย Alexey Kovalev
ผลการละลาย
หลังจากรื้อเตาเผาในวันรุ่งขึ้น เราก็เอาชิ้นส่วนสีเทาออกด้วยเงาโลหะจางๆ
รื้อเตาอบ
ตัวอย่างโลหะที่ได้รับ
เห็นได้ชัดว่ามีปฏิกิริยาทางโลหะเกิดขึ้น (ก่อนและหลัง)
พยายามหลอมโลหะที่ได้
ตามวิธีการที่ Jules Verne อธิบายไว้ ตัวอย่างของโลหะที่ได้จะต้องถูกปลอมแปลง ในการทำเช่นนี้ เราพาพวกเขาไปที่โรงตีเหล็ก ที่ซึ่งช่างตีเหล็กตั้งเตาหลอมให้ร้อน แต่ภายใต้ค้อนของเขา โลหะของเรากลับแตกเป็นเสี่ยงๆ การตรวจสอบที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ VNIIEF แห่งหนึ่งพบว่าสารที่ได้ประกอบด้วยธาตุเหล็ก 20% และส่วนที่เหลือเป็นออกไซด์ของเหล็ก
บทสรุป
เราได้รับโลหะแล้ว แต่ปรากฏว่าไม่เหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ใดๆ
อะไรคือข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้ของเรา? เราโพสต์คำอธิบายประสบการณ์ของเราบนอินเทอร์เน็ตและได้รับความคิดเห็นมากมาย ซึ่งบางความคิดเห็นก็มีประโยชน์
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผู้ใช้ที่มีชื่อเล่นว่า 3meys บอกเราว่า:
“ระหว่างการถลุงแร่บลูมอรี่ อุณหภูมิควรอยู่ที่ ~ 900 องศา และใช้ออกซิเจนที่ไม่ถูกเผาไหม้ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อไม่ให้โลหะเกิดการออกซิไดซ์”
จากนี้เราสรุปได้ว่าเรามีอุณหภูมิสูงเกินความจำเป็นเล็กน้อย และเหล็กที่ลดลงถูกออกซิไดซ์ ซึ่งอธิบายความเปราะบางและความพรุนของตัวอย่างที่เราได้รับ
อย่างไรก็ตามเราเชื่อว่าเราบรรลุเป้าหมายแล้ว - เราดำเนินการถลุงซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการทางโลหะวิทยา ด้วยความช่วยเหลือจากการทดลองของเรา เราได้เข้าใกล้การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการผลิตโลหะวิทยาในสมัยโบราณมากขึ้น
ขอบคุณ
ผู้เขียนและผู้บังคับบัญชาขอขอบคุณ Aleksey Evgenievich Kovalev พนักงานของ Institute of Explosion Physics RFNC-VNIIEF สำหรับการวัดอุณหภูมิโดยใช้ไพโรมิเตอร์ และ Mikhail Igorevich Tkachenko สำหรับการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของแร่และโลหะ
บรรณานุกรม
- Mikhailov L. (หัวหน้างาน A.M. Podurets, V.F. Kuznetsova) โรงงาน Unzhensky Batashev รายงานที่โรงเรียน Khariton Readings, Sarov, 2010
- Voskoboynikov V.G. , Kudrin V.A. , Yakushev A.M. โลหะวิทยาทั่วไป มอสโก 2545
- http://erzya.ru/culture/57-krichniki.html
- Verne J. เกาะลึกลับ มินสค์, 1984.
- http://leprosorium.ru/comments/948169
แอปพลิเคชัน
การเปรียบเทียบเทคโนโลยีในปัจจุบันในศตวรรษที่ XVII - XVIII (เมื่อวาน) และของเรา
การขุดแร่:
การบดแร่:
รับถ่านหิน:
ไม่ค่อยเกิดขึ้นที่ฉันเยี่ยมชมการผลิตเดียวกันสองครั้ง แต่เมื่อฉันถูกเรียกไปที่ Lebedinsky GOK และ OEMK อีกครั้ง ฉันตัดสินใจว่าฉันต้องคว้าช่วงเวลานั้นไว้ มันน่าสนใจที่ได้เห็นสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปใน 4 ปีตั้งแต่ทริปที่แล้ว นอกจากนี้ ครั้งนี้ฉันพร้อมมากขึ้น และนอกจากกล้องแล้ว ฉันยังเอากล้อง 4K ไปด้วยเพื่อถ่ายทอดบรรยากาศทั้งหมดให้คุณเห็น การเผาไหม้และภาพที่สะดุดตาจาก GOK และร้านค้าเหล็กของโรงงาน Oskol Electrometallurgical
วันนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรายงานเกี่ยวกับการสกัดแร่เหล็ก การแปรรูป การถลุงใหม่ และการได้มาซึ่งผลิตภัณฑ์เหล็ก
Lebedinsky GOK เป็นบริษัทเหมืองแร่และแปรรูปแร่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดในรัสเซีย และมีบ่อเปิดแร่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดในโลก โรงงานและเหมืองหินตั้งอยู่ในภูมิภาค Belgorod ซึ่งอยู่ไม่ไกลจากเมือง Gubkin องค์กรนี้เป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Metalloinvest และเป็นผู้ผลิตแร่เหล็กชั้นนำในรัสเซีย
มุมมองจากหอสังเกตการณ์ตรงทางเข้าเหมืองนั้นช่างน่าหลงใหล 
มันยิ่งใหญ่และเติบโตขึ้นทุกวันจริงๆ ความลึกของเหมือง Lebedinsky GOK อยู่ที่ 250 ม. จากระดับน้ำทะเลหรือ 450 ม. จากพื้นผิวโลก (และเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 คูณ 5 กม.) น้ำใต้ดินจะซึมเข้ามาอย่างต่อเนื่องและหากไม่ใช่เพื่อการทำงานของปั๊ม จากนั้นมันก็เต็มไปด้านบนสุดในหนึ่งเดือน ได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นสองเท่าใน Guinness Book of Records ว่าเป็นเหมืองหินที่ใหญ่ที่สุดสำหรับการสกัดแร่ธาตุที่ไม่ติดไฟ
นี่คือสิ่งที่ดูเหมือนจากดาวเทียมสอดแนม
นอกจาก Lebedinsky GOK แล้ว Metalloinvest ยังรวมถึง Mikhailovsky GOK ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาคเคิร์สต์ โรงงานที่ใหญ่ที่สุดสองแห่งร่วมกันทำให้ บริษัท เป็นหนึ่งในผู้นำระดับโลกในการสกัดและแปรรูปแร่เหล็กในรัสเซียและเป็นหนึ่งใน 5 อันดับแรกของโลกในการผลิตแร่เหล็กที่จำหน่ายในท้องตลาด ปริมาณสำรองที่สำรวจทั้งหมดของโรงงานเหล่านี้อยู่ที่ประมาณ 14.2 พันล้านตันตามการจัดประเภท JORC สากล ซึ่งรับประกันระยะเวลาดำเนินการประมาณ 150 ปีที่ระดับการผลิตปัจจุบัน ดังนั้นคนงานเหมืองและลูก ๆ ของพวกเขาจะได้รับงานเป็นเวลานาน 
อากาศช่วงนี้ไม่มีแดด บางที่ฝนตกปรอยๆ ซึ่งไม่ได้อยู่ในแผน แต่ภาพที่ออกมายิ่งตัดกัน) 
เป็นที่น่าสังเกตว่าใน "หัวใจ" ของเหมืองมีพื้นที่ที่มีเศษหินซึ่งมีการขุดแร่ที่มีเหล็กทั้งหมดแล้ว ลดลงอย่างเห็นได้ชัดเป็นเวลา 4 ปีเนื่องจากเป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาเหมืองหินและการพัฒนาอย่างเป็นระบบ 
แร่เหล็กถูกโหลดลงในรถไฟทันทีในเกวียนเสริมพิเศษที่ขนส่งแร่จากเหมืองหินเรียกว่ารถดัมพ์ความสามารถในการบรรทุกคือ 120 ตัน 
ชั้นทางธรณีวิทยาที่สามารถศึกษาประวัติศาสตร์การพัฒนาของโลกได้ 
โดยวิธีการที่ชั้นบนของเหมืองประกอบด้วยหินที่ไม่มีเหล็กไม่ได้ไปที่กองขยะ แต่จะถูกแปรรูปเป็นหินบดซึ่งใช้เป็นวัสดุก่อสร้าง 
เครื่องจักรขนาดยักษ์จากความสูงของหอสังเกตการณ์ดูเหมือนมด 
ทางรถไฟสายนี้ซึ่งเชื่อมระหว่างเหมืองหินกับโรงงาน ขนส่งแร่เพื่อการแปรรูปต่อไป เรื่องนี้จะเป็นต่อไป 
อุปกรณ์ต่างๆ มากมายทำงานในเหมือง แต่แน่นอนว่าสิ่งที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคือรถดัมพ์ Belaz และ Caterpillar ขนาดหลายตัน 
อย่างไรก็ตาม ยักษ์ใหญ่เหล่านี้มีป้ายทะเบียนเหมือนกับรถยนต์นั่งทั่วไปและจดทะเบียนกับตำรวจจราจร 
ในหนึ่งปีทั้งโรงงานเหมืองแร่และโรงงานแปรรูปที่รวมอยู่ใน Metalloinvest (Lebedinsky และ Mikhailovsky GOK) ผลิตแร่เหล็กประมาณ 40 ล้านตันในรูปของแร่เข้มข้นและแร่ซินเทอร์ (นี่ไม่ใช่ปริมาณการผลิต แต่เป็นแร่ที่เสริมสมรรถนะแล้วนั่นคือ ,แยกออกจากเศษหิน). ดังนั้นปรากฎว่าโดยเฉลี่ยแล้วมีการผลิตแร่เหล็กเสริมสมรรถนะประมาณ 110,000 ตันต่อวันที่โรงงานขุดและแปรรูปสองแห่ง
เบลาซนี้ขนส่งแร่เหล็กได้มากถึง 220 ตันต่อครั้ง 
รถขุดให้สัญญาณและถอยกลับอย่างระมัดระวัง เพียงไม่กี่ถังและร่างกายของยักษ์ก็เต็ม รถขุดให้สัญญาณอีกครั้งและรถดัมพ์ก็ขับออกไป
รถขุดฮิตาชินี้มีขนาดใหญ่ที่สุดในเหมือง มีความจุบุ้งกี๋ 23 ลูกบาศก์เมตร 
"เบลาซ" และ "หนอนผีเสื้อ" สลับกัน อย่างไรก็ตาม รถดั๊มนำเข้าขนส่งเพียง 180 ตัน 
ในไม่ช้าไดรเวอร์ฮิตาชิจะสนใจกองนี้ 
ลักษณะที่น่าสนใจในแร่เหล็ก 
ทุกวัน อุปกรณ์ขุดหลัก 133 คัน (รถบรรทุกหนัก 30 คัน รถขุด 38 คัน รถระเบิด 20 คัน รถลาก 45 คัน) ทำงานในหลุมเปิดของ Lebedinsky GOK 
เบลาซมีขนาดเล็กกว่า 
ไม่สามารถมองเห็นการระเบิดได้และเป็นเรื่องยากที่สื่อหรือบล็อกเกอร์จะได้รับอนุญาตให้เห็นได้เนื่องจากมาตรฐานความปลอดภัย การระเบิดดังกล่าวจะทำทุกๆ 3 สัปดาห์ อุปกรณ์และคนงานทั้งหมดตามมาตรฐานความปลอดภัยออกจากเหมืองก่อนหน้านี้ 
จากนั้นรถดัมพ์จะขนแร่ใกล้กับทางรถไฟในเหมืองหิน จากจุดที่รถขุดคันอื่นๆ ขนแร่ลงในรถดัมพ์ ซึ่งฉันได้เขียนถึงไว้ข้างต้น 
จากนั้นแร่จะถูกส่งไปยังโรงงานแปรรูปที่ซึ่งหินควอทซ์เฟอร์รูจินัสถูกบดขยี้และหินของเสียถูกแยกออกด้วยการแยกด้วยแม่เหล็ก: แร่ถูกบดแล้วส่งไปยังดรัมแม่เหล็ก (ตัวคั่น) ซึ่งเป็นไปตามกฎของฟิสิกส์ , แท่งเหล็กทั้งหมดและไม่ใช่เหล็กถูกล้างน้ำ หลังจากนั้น เม็ดและ HBI จะถูกสร้างขึ้นจากแร่เหล็กเข้มข้นที่ได้รับ ซึ่งจะใช้สำหรับการถลุงเหล็ก
ในภาพคือโรงสีที่บดแร่ 
มีนักดื่มในเวิร์คช็อป ท้ายที่สุดมันร้อนที่นี่ แต่ไม่มีทางที่ไม่มีน้ำ 
ขนาดของเวิร์กช็อปที่มีการบดแร่ในถังนั้นน่าประทับใจ แร่จะบดตามธรรมชาติเมื่อหินกระทบกันขณะหมุน แร่ประมาณ 150 ตันวางอยู่ในถังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเจ็ดเมตร นอกจากนี้ยังมีกลองยาว 9 เมตร ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเกือบเท่าตัว! 
เราไปที่แผงควบคุมของร้านสักครู่ ที่นี่ค่อนข้างเรียบง่าย แต่รู้สึกถึงความตึงเครียดในทันที: ผู้มอบหมายงานทำงานและควบคุมกระบวนการทำงานบนแผงควบคุม กระบวนการทั้งหมดเป็นไปโดยอัตโนมัติ ดังนั้นการแทรกแซงใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นการหยุดหรือการเริ่มต้นโหนดใด ๆ จะถูกส่งผ่านและมีส่วนร่วมโดยตรง 
จุดต่อไปของเส้นทางคือความซับซ้อนของขั้นตอนที่สามของร้านค้าสำหรับการผลิตเหล็กอัดก้อนร้อน - TsGBZH-3 ซึ่งคุณอาจเดาได้ว่าผลิตเหล็กอัดก้อนร้อน 
กำลังการผลิตของ HBI-3 คือ 1.8 ล้านตันของผลิตภัณฑ์ต่อปี กำลังการผลิตรวมของบริษัทโดยคำนึงถึงขั้นตอนที่ 1 และ 2 สำหรับการผลิตของ HBI ได้เพิ่มขึ้นเป็น 4.5 ล้านตันต่อปี
คอมเพล็กซ์ TsGBZH-3 ครอบคลุมพื้นที่ 19 เฮกตาร์ และมีสิ่งอำนวยความสะดวกประมาณ 130 แห่ง: สถานีคัดแยกสินค้าและผลิตภัณฑ์ เม็ดออกซิไดซ์และเส้นทางการขนส่งและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป แก๊สปิดผนึกและระบบกำจัดฝุ่น HBI ชั้นวางท่อ การลดก๊าซธรรมชาติ สถานี, สถานีก๊าซปิดผนึก, สถานีไฟฟ้าย่อย, รีฟอร์มเมอร์, เครื่องอัดก๊าซในกระบวนการ และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ ตัวเตาเพลาสูง 35.4 ม. ตั้งอยู่ในโครงสร้างโลหะแปดชั้นสูง 126 ม.
นอกจากนี้ ภายในกรอบของโครงการ โรงงานผลิตที่เกี่ยวข้องยังได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยอีกด้วย เช่น โรงงานสกัดเข้มข้นและโรงงานอัดเม็ด ซึ่งรับประกันการผลิตแร่เหล็กเข้มข้นในปริมาณที่เพิ่มขึ้น (โดยมีปริมาณเหล็กมากกว่า 70%) และสูง- เม็ดคุณภาพสูงพื้นฐาน
ปัจจุบันการผลิต HBI เป็นวิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่สุดในการรับธาตุเหล็ก ในระหว่างการผลิต จะไม่มีการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายที่เกี่ยวข้องกับการผลิตโค้ก ซินเตอร์ และเหล็กหล่อ นอกจากนี้ยังไม่มีขยะมูลฝอยในรูปของตะกรัน เมื่อเทียบกับการผลิตเหล็กหมู การใช้พลังงานในการผลิต HBI ต่ำกว่า 35% การปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำกว่า 60%
HBI ผลิตจากเม็ดที่อุณหภูมิประมาณ 900 องศา
ต่อจากนั้น ก้อนเหล็กจะก่อตัวขึ้นผ่านแม่พิมพ์หรือที่เรียกอีกอย่างว่า "การอัดก้อน"
นี่คือลักษณะของผลิตภัณฑ์:
ทีนี้มาอาบแดดในร้านร้อน ๆ กันเถอะ! นี่คือโรงงาน Electrometallurgical Oskol หรืออีกนัยหนึ่งว่า OEMK ซึ่งหลอมเหล็ก 
เข้าใกล้ไม่ได้ รู้สึกร้อนผ่าว 
ที่ชั้นบน ซุปร้อนที่อุดมด้วยธาตุเหล็กจะกวนด้วยทัพพี 
ช่างเหล็กทนความร้อนมีส่วนร่วมในสิ่งนี้ 
พลาดช่วงเวลาเทเหล็กลงในภาชนะพิเศษเล็กน้อย 
และนี่คือซุปเหล็กสำเร็จรูป โปรดมาที่โต๊ะก่อนที่มันจะเย็น 
และอีกอันหนึ่งก็เหมือนกับมัน 
และเราเดินต่อไปตามเส้น ในภาพ คุณสามารถดูตัวอย่างผลิตภัณฑ์เหล็กที่โรงงานผลิตได้ 
การผลิตที่นี่น่าประทับใจมาก 
ในโรงงานแห่งหนึ่งของโรงงานมีการผลิตเหล็กเส้นดังกล่าว ความยาวสามารถเข้าถึงได้ตั้งแต่ 4 ถึง 12 เมตรขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้า ภาพแสดงเครื่องหล่อแบบต่อเนื่อง 6 เส้น 
คุณสามารถดูวิธีการตัดช่องว่างเป็นชิ้นๆ ได้ที่นี่ 
ในการประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งต่อไป ช่องว่างร้อนจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ 
และนี่คือลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่เย็นลงแล้ว แต่ยังไม่ได้แปรรูป 
นี่คือคลังสินค้าที่วางผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปดังกล่าว 
และนี่คือเพลาหนักหลายตันสำหรับรีดเหล็ก 
ในโรงงานที่อยู่ติดกันของ OEMK เหล็กเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ซึ่งถูกรีดในโรงงานก่อนหน้านี้ จะถูกกลึงและขัดเงา โรงงานแห่งนี้เป็นองค์กรที่ใหญ่เป็นอันดับเจ็ดในรัสเซียสำหรับการผลิตเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็ก 
หลังจากการขัดเงาแล้ว ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในเวิร์กช็อปที่อยู่ใกล้เคียง 
การประชุมเชิงปฏิบัติการอื่นที่มีการกลึงและขัดเงาผลิตภัณฑ์ 
นี่คือลักษณะที่พวกเขาดูดิบ 
พับแท่งขัดเงาเข้าด้วยกัน 
และคลังสินค้าด้วยเครน. 
ผู้บริโภคหลักของผลิตภัณฑ์เหล็ก OEMK ในตลาดรัสเซียคือองค์กรในอุตสาหกรรมยานยนต์ การสร้างเครื่องจักร ท่อ ฮาร์ดแวร์ และตลับลูกปืน
เหมือนเหล็กเส้นที่พับเรียบร้อย). 
OEMK ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง รวมถึงการลดลงโดยตรงของเหล็กและการหลอมอาร์คด้วยไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการผลิตโลหะคุณภาพสูงโดยมีสิ่งเจือปนที่ลดลง 
ผลิตภัณฑ์เหล็ก OEMK ส่งออกไปยังเยอรมนี ฝรั่งเศส สหรัฐอเมริกา อิตาลี นอร์เวย์ ตุรกี อียิปต์ และอีกหลายประเทศ
โรงงานแห่งนี้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่ใช้โดยผู้ผลิตรถยนต์ชั้นนำของโลก เช่น Peugeot, Mercedes, Ford, Renault, Volkswagen พวกเขาสร้างตลับลูกปืนสำหรับรถยนต์ต่างประเทศเหล่านี้ 
ตามคำขอของลูกค้าแต่ละผลิตภัณฑ์ติดสติกเกอร์ สติ๊กเกอร์ระบุหมายเลขความร้อนและรหัสเกรดเหล็ก 
ปลายอีกด้านสามารถทำเครื่องหมายด้วยสีได้ และแท็กที่มีหมายเลขสัญญา ประเทศปลายทาง เกรดเหล็ก หมายเลขความร้อน ขนาดเป็นมิลลิเมตร ชื่อซัพพลายเออร์ และน้ำหนักบรรจุภัณฑ์จะติดอยู่กับแต่ละบรรจุภัณฑ์สำหรับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป 
ขอบคุณที่อ่านจนจบ ฉันหวังว่าคุณจะสนุกกับมัน
ขอขอบคุณเป็นพิเศษสำหรับแคมเปญ Metalloinvest สำหรับคำเชิญ!
คลิกปุ่มเพื่อสมัครสมาชิก How It's Made!
