Руды черных металлов примеры

Определение понятий металлической руды, руд черных и цветных металлов, их классификация и основные месторождения. Методы получения полезного элемента химическим путем: концентрирование, подземного выщелачивания, восстановление, электролиз, рафинирование.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 20.04.2014
Размер файла 12,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Металлические руды и их классификация

Металлическая руда – это полезное ископаемое, содержащее ценные металлы в количествах, которые выгодны для промышленной переработки.

К чёрным металлам относят железо, марганец, хром, титан, ванадий. Месторождения железных руд классифицируют как промышленные при содержании металла не менее нескольких десятков миллионов тонн и неглубоком залегании рудных тел. В крупных месторождениях содержание железа исчисляется сотнями миллионов тонн. Больше всего руды (в млн. т) добывается в Китае (250), Бразилии (185), Австралии (более 140), России (78), США и Индии (по 60) и на Украине (45).

Классификация руд черных металлов:

ь Гематитовые руды (красные железняки) представляют собой оксид железа с содержанием железа 51. 66%, влаги — 1,6. 7%.

ь Магнетитовые руды (магнитные железняки) представляют собой сложные оксиды железа. Содержание железа колеблется в пределах 50. 60 %, влаги — 2. 12 %.

ь Бурые железняки – руды гидроксида железа. Среднее содержание железа 30-55 %, влаги 8-18 %.

ь Железный колчедан (пирит, серный колчедан) — руда золотисто-желтого цвета с металлическим блеском, содержит до 44% железа и до 52% серы. руда металл цветной месторождение

Цветные металлы делятся на две основные группы:

· легкие (алюминий, магний, титан);

· тяжелые (медь, цинк, свинец, никель, кобальт).

Среди легких цветных металлов по объемам производства и потребления резко преобладает алюминий. Россия располагает крупными запасами руд цветных металлов. Отличительной их особенностью является чрезвычайно низкий процент содержащегося в них металла. Поэтому руды почти всех цветных металлов подвергаются обогащению. Основные запасы размещаются на территории Урала, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока и других районов страны.

Классификация руд цветных металлов:

ь Ферромарганец – сплав, содержащий более 10% железа и менее 10% марганца

ь Хромовая руда содержит 13-61% хрома, 4-25% алюминия, 7-24% железа, 10-32% магния и другие компоненты

ь Бокситные руды содержат 50.-60% глинозема, в составе кото¬рого имеется до 37 % алюминия.

ь Глинозем — продукт переработки бокситов, полидисперсный порошок белого цвета, благодаря высокому содержанию оксида алюминия является основным сырьем для алюминиевой промыш¬ленности.

Методы получения полезного элемента химическим путем.

Многие руды содержат нежелательные материалы, например глину и гранит, их еще называют пустыми породами. Таким образом, извлечения металла заключается в удалении этой пустой породы.

· 2. Метод подземного выщелачивания

Метод добычи полезного ископаемого избирательным растворением его химическими реагентами в рудном теле на месте залегания с извлечением на поверхность. ПВ применяется для добычи цветных металлов.

Извлечения металлов таким способом заключается в восстановлении их руд до металлического состояния. Металлы, существующие в природе в виде оксидных руд, могут быть восстановлены при помощи углерода или оксида углерода.

Металлы, принадлежащие к верхней части ряда напряжений, обычно восстанавливаются путем электролиза их расплавленных руд. К таким металлам относятся алюминий, магний и натрий.

Очистка металлов от примесей с помощью электролиза, когда неочищенный металл является анодом, а на катоде оседает очищенный.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные сведения о методе подземного выщелачивания. Естественная деминерализация остаточных растворов. Добыча урана методом подземного выщелачивания. Получение металлов из забалансовых и потерянных руд из недр Земли. Факторы бактериального выщелачивания.

реферат [134,2 K], добавлен 20.05.2009

Условия применения и эффективность подземного механического дробления руды. Характеристика оборудования дробильных комплексов. Механизация дробления в условиях Горно-Шорского филиала ОАО "Евразруда". Выбор дробилки, классификация и область применения.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.11.2015

Анализ рудоподготовительного процесса в горнодобывающей промышленности. Методы обогащения полезных ископаемых. Основные понятия и назначение операций грохочения. Особенности процессов дробления, измельчения. Выбор технологии и оборудования дробления руды.

курсовая работа [738,4 K], добавлен 14.05.2014

Характеристика коренных золотосодержащих руд. Исследование обогатимости руды месторождения "Мурунтау". Расчет схемы дробления с выбором оборудования. Материальный баланс выщелачивание руды цианистым раствором. Расчёт рентабельности продукции и прибыли.

дипломная работа [273,1 K], добавлен 29.06.2012

Определение количества руды и металла в недрах с выяснением распределения запасов по отдельным сортам и по участкам месторождения. Определение качества руды и степени надежности и достоверности цифр подсчета запасов и степени изученности месторождения.

презентация [2,1 M], добавлен 19.12.2013

Читайте также:  Что можно сделать из генератора автомобиля

Нарушение геологической структуры недр. Перегрузка земной поверхности продуктами переработки полезных ископаемых. Руды черных и цветных металлов. Цветные камни: алмаз, малахит, изумруд, родонит, чароит, янтарь и жемчуг. Строительные полезные ископаемые.

реферат [31,8 K], добавлен 16.01.2011

Ознакомление с вещественным составом и физико-механическими свойствами руды Олимпиадинского месторождения. Рассмотрение аппаратурных схем и характеристика основного оборудования, применяемого для подачи, дробления и транспортировки сульфидной руды.

отчет по практике [2,0 M], добавлен 26.09.2014

Геология как наука, объекты исследований и ее научные направления. Геологические процессы, формирующие рельеф земной поверхности. Месторождение полезных ископаемых, классификация их по применению в народном хозяйстве. Руды черных и легированных металлов.

контрольная работа [23,0 K], добавлен 20.01.2011

Определение балансовых запасов месторождения полезного ископаемого, производственной мощности и срока существования рудника. Выбор рационального варианта вскрытия и подготовки месторождения. Расчет технологического комплекса отбойки и доставки руды.

курсовая работа [100,5 K], добавлен 26.11.2011

Геологическая характеристика месторождения. Анализ работы обогатительной фабрики. Изучение состава руды, технология ее переработки. Проектирование водоснабжения и хвостового хозяйства. Автоматизация системы контроля и управления технологическим процессом.

курсовая работа [70,3 K], добавлен 23.01.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Металлы – это никогда не теряющие своей актуальности материалы. Они широко применяются в быту и в промышленности. Конечно, сегодня придумали массу различных альтернативных веществ, на основе которых получают материалы, не уступающие по качеству металлам. Однако полностью заменить их невозможно. Сложно представить себе заборы и ворота, решетки, крышки люков, инструменты и многое другое из чего-то иного.

Хотя пластик, стекло, силикон, полиэтилен и полипропилен прочно вошли в современную жизнь человека, сложно заменить фундаментальные части конструкций, многочисленные детали автомобилей и других транспортных средств на любую альтернативу металлам. Ее просто нет.

Металлы в Периодической системе

В Периодической системе химических элементов металлы занимают лидирующее положение. Из известных на сегодня 117 позиций к металлам относится более 90. Все эти элементы имеют ряд характерных особенностей, которые позволяют относить их к группе металлов:

  1. Способны проводить электрический ток.
  2. Обладают теплопроводностью.
  3. Ковкие, пластичные, поддаются прокатке в листы и проволоку (не все).
  4. Обладают серебристым блеском (кроме меди и золота).

Помимо общих свойств каждый подобный элемент обладает и рядом специфических, что и делает его таким востребованным.

Типология

Все металлы как простые вещества можно также разделить на три класса:

К цветным металлам относятся все, кроме драгоценных и железа. То есть это медь, ртуть, палладий, хром, никель, цинк, магний, кальций, алюминий, свинец, олово и так далее.

К драгоценным металлам относят следующие:

Черные металлы – какие к ним относятся?

В данный класс входят:

  • железо и все его сплавы;
  • марганец;
  • хром;
  • ванадий;
  • титан;
  • актиноиды и уран (торий, плутоний, нептуний и другие);
  • вольфрам;
  • щелочные металлы.

То есть из всего многообразия данных веществ на долю черных металлов приходится меньшая часть. Причем в основном не самые распространенные (за исключением железа) находятся в земной коре и недрах.

Но несмотря на то что черные металлы представлены таким немногочисленным количеством элементов, они очень распространены и объемны в производстве и переработке. Масса изделий, деталей, принадлежностей изготовлена именно из железа и его сплавов.

Металлургия черных металлов достаточно обширна и востребована во всем мире. Добыча и обработка железа – одна передовых технических и экономических задач многих стран мира, в том числе и России.

Месторождения черных металлов на планете

Железо по масштабам добычи стоит на первом месте среди всех металлов. Его массовое содержание в природе, в том числе и в земной коре, исчисляется биллионами. При этом, по данным специалистов, человек на сегодняшний день разведал только сто миллиардов тонн.

Если говорить о мировых месторождениях черных металлов, в первую очередь железа, то следует заметить, что они есть на всех континентах, во всех частях света, кроме точек крайнего Севера. При этом распределение по странам примерно следующее (в порядке убывания):

  • Россия (около сорока процентов всех мировых запасов);
  • Бразилия;
  • Австралия;
  • Канада;
  • США;
  • Китай;
  • Индия;
  • Швеция.

Месторождения в России

В России черные металлы содержатся практически во всех масштабных федеральных округах.

  1. Центральный федеральный округ (Курская магнитная аномалия) – свыше 59%.
  2. Уральский федеральный округ – 14%.
  3. Сибирский округ – 13%.
  4. Дальневосточный – 8%.
  5. Северо-Западный федеральный округ – 4%.
  6. Приволжский – 0,5%.

В каждом из перечисленных округов находится предприятие, на котором осуществляется металлургия черных металлов. Россия занимает явное лидирующее положение в мире по данному показателю, и, судя по запасам, так будет продолжаться еще очень продолжительное время.

Добыча материала

Производство черного металла сопряжено с несколькими сложными стадийными процессами. Во-первых, черные металлы не встречаются в самородном виде, а входят в состав соответствующих руд (марганцевых, железных и так далее). Поэтому прежде чем получить металл, необходимо извлечь из земли горную породу – руду.

Этот процесс осуществляется горнодобывающей промышленностью. При этом руды, содержащие железо, могут быть богатыми и насыщенными или же скудными на металл. Поэтому после извлечения пласта руды ее кусок берется на химический анализ. Если количественное содержание металла составляет свыше 57-60%, то работы продолжаются. Если же ниже, то прекращаются либо перемещаются на другую территорию для поиска более богатой руды. Иначе этот процесс просто экономически нерентабелен.

Читайте также:  Коэффициент жесткости пружины при параллельном соединении

Следующий этап, который включает в себя производство черного металла, – это обработка извлеченной руды на специальном заводе. Такой процесс носит название металлургии. Он может быть нескольких видов:

  1. Гидрометаллургия – в основе техники извлечения и обработки руды лежит использование воды. При этом в процессе выщелачивания металлы из состава руды переходят в раствор, а оттуда методом элетролиза извлекаются в чистом виде. Энергетически и материально данный способ более дорогой, поэтому применяется только для особых металлов.
  2. Пирометаллургия – в основе техника использования огня. Процессы термической обработки руды в доменных печах с использованием коксованного угля. Самый распространенный способ обработки руды и извлечения металлов. Используется в черной металлургии.
  3. Биометаллургия. Основана на действии живых организмов, только начинает вводиться в практику, разрабатывается биотехнологами. Суть состоит в способности некоторых микроорганизмов извлекать в процессе жизнедеятельности металлы из состава руд.

Обработка

На перерабатывающем предприятии добытые руды, содержащие черные металлы, подвергаются тщательной обработке. Все эти процессы отражены в представленной ниже таблице.

Отделение части руды, содержащей металл, от пустой породы. Может происходить одним из трех способов:

  • магнитный (базируется на ферромагнитности железа);
  • гравитационный (база – разные плотности пустой и богатой породы);
  • флотационный (основан на применении воды с пенообразователем).

Получают три типа обработанной руды:

  • аглоруда (испеченная высокими температурами без доступа воздуха);
  • сепарированная (очищенная сепарацией);
  • окатышная (масса, содержащая флюсы железа).
Технологический процесс Суть процесса Результат
1. Обогащение руды Получают чистый, богатый черным металлом субстрат, который отправляется на дальнейшую обработку.
2. Агломерация Процесс спекания руды. Проводится с целью получения чистого вещества, без примесей газов и пыли и так далее.
3. Доменный процесс Коксование руды в доменной печи при использовании в качестве топлива и восстановителя железа из его оксидов угля. Получают чистое железо, при необходимости уже сплавленное с углеродом, с образованием стали.

Вот таким образом происходит получение железа и его сплавов. При этом максимум материальных затрат уходит на подготовку и использование кокса (угля). Именно он является для железа восстановителем, топливом, источником тепла, поставщиком углерода. Поэтому в описанном процессе используется довольно большое его количество, отсюда и высокие денежные расходы.

Условия хранения

К черным металлам, прежде всего, относится железо и его сплавы. Следует понимать, что это очень коррозионно нестойкий материал. Поэтому хранение черного металла требует соблюдения определенных правил, особенно если речь идет не о конструкциях и изделиях, а о так называемом ломе черных металлов (отходы, поломанные изделия, листы, прутья, арматуры и так далее):

  1. Помещение, в котором находится материал, должно быть полностью закрыто от доступа влаги (дождя, снега). Чем меньше влаги, тем дольше срок хранения.
  2. Территория склада должна быть большой, нельзя хранить листовые структуры черных металлов впритык друг к другу, поскольку это спровоцирует раннюю коррозию.
  3. Весь имеющийся материал следует рассортировать по маркам и размерам.

При соблюдении этих нехитрых правил можно будет максимально долго сдерживать процессы разрушения структуры металлов.

Сплавы черного металла

К таковым принято относить сплавы железа, которые подразделяются на несколько типов:

  1. Сталь. Черный металл, сплавленный с углеродом, дает такой результат.
  2. Чугун. Начальный чугун, который получается в доменных печах при обработке руды, совершенно непригоден в качестве материала для производства приборов и предметов хозяйственного назначения. Он слишком хрупкий. Его нужно подвергнуть дальнейшей обработке в виде насыщения железом и углеродом, чтобы получился отличный прочный материал. Также добавляют другие элементы с целью повышения коррозионной стойкости и улучшения технических характеристик.
  3. Ферросплавы (силикокальций, феррохром, ферросилиций, силикомарганец). Основное назначение данных сплавов – улучшение технических характеристик конечного материала.

Сталь

Главное место среди всех сплавов черных металлов отводится стали. Сегодня научились добиваться очень значимых результатов в производстве этого материала с заранее заданными важными свойствами. Такого рода сплав – самое важное для промышленности, что дали черные металлы. Какие стали выделяют?

  1. Низкоуглеродистые – используются для производства различных инструментов.
  2. Нержавеющие (из них делают трубы, тугоплавкие детали, режущие инструменты, сварная аппаратура и так далее).
  3. Феррито-хромовые.
  4. Мартенситно-хромовые.
  5. Легированные.
  6. Никелевые.
  7. Хромовые.
  8. Хром-ванадиевые.
  9. Вольфрамовые.
  10. Молибденовые.
  11. Марганцевые.

По названиям очевидно, что именно эти компоненты добавляются в смесь железа и углерода в определенном соотношении. Это влияет на существенное изменение свойств получаемых материалов.

Вторичные металлы

К сожалению, как бы нам ни хотелось, вещи не могут служить вечно. Со временем все приходит в негодность – ломается, бьется, стареет и выходит из моды. Так происходит и с конструкциями из черных металлов. Стальные, чугунные и другие изделия, запчасти просто перестают быть нужными.

Тогда их сдают на специальные предприятия, занимающиеся обработкой пришедшего в негодность сырья. Теперь это металлы черные вторичные. Именно так называются вышедшие из строя и ненужные в быту металлические изделия из черных металлов.

Те предприятия, которые осуществляют сбор лома, должны соблюдать определенные правила по его хранению, вывозу и продаже. Законодательством нашей страны по этому вопросу установлен ГОСТ. Черные металлы, так же, как и цветные, находятся под строгим контролем закона.

Читайте также:  Припой для латуни своими руками

Вторичные металлы можно переработать и снова пускать в производство. Именно для продажи в таких целях и скупают черный лом металлов посредники-предприниматели.

Сегодня к черным металлам относятся с должным уважением, они занимают лидирующие позиции на рынке соответствующих изделий.

Использование в машиностроении

Стальные и чугунные предметы, детали, различные приспособления находят самое широкое применение в машиностроении. Они востребованы не только на автомобильном, но и на химическом, авиационном производстве, а также в кораблестроении. Все это благодаря особой прочности данных материалов, их термостойкости и коррозионной устойчивости. Черные металлы становятся базовым материалом для выпуска многих типов изделий. Среди наиболее распространенных следующие:

  • боковые крышки редукторов;
  • подшипники;
  • клапаны;
  • фитинги;
  • втулки;
  • трубы;
  • цилиндры автомобилей и других транспортных средств;
  • зубчатые колеса;
  • звенья цепей на тракторах;
  • тормозные барабаны;
  • каретки;
  • кожухи и так далее.

Этот список можно продолжать бесконечно, потому что изделий из черных металлов и их сплавов действительно много.

Применение в других отраслях промышленности

Можно назвать несколько основных сфер, в которых находят применение черные металлы:

  1. Химическая промышленность.
  2. Машиностроение.
  3. Производство мебели специального назначения.
  4. Выпуск посуды.
  5. Производство конструкционных деталей.

Это, конечно, далеко не полный список, а лишь самые распространенные области, на долю которых приходится подавляющее большинство продуктов черной металлургии.

Железо. Главные железосодержащие минералы – гематит, магнетит, лимонит, шамозит, тюрингит и сидерит. Месторождения железных руд классифицируют как промышленные при содержании металла не менее нескольких десятков миллионов тонн и неглубоком залегании рудных тел (чтобы можно было вести добычу открытым способом). В крупных месторождениях содержание железа исчисляется сотнями миллионов тонн. Общая мировая добыча железной руды превышает 1 млрд. т (1995). Больше всего руды (в млн. т) добывается в Китае (250), Бразилии (185), Австралии (более 140), России (78), США и Индии (по 60) и на Украине (45). В значительных масштабах добыча железной руды ведется также в Канаде, ЮАР, Швеции, Венесуэле, Либерии и Франции. Общие мировые ресурсы сырой (необогащенной) руды превышают 1400 млрд. т, промышленные – более 360 млрд. т.

В США наибольшее количество железной руды добывается в районе озера Верхнее, основная доля которой поступает из месторождения железистых кварцитов (таконитов) в районе Месаби (шт. Миннесота); на втором месте находится шт. Мичиган, где производятся рудные окатыши. В меньших количествах железная руда добывается в штатах Калифорния, Висконсин и Миссури.

В России общие запасы железных руд составляют 101 млрд. т, при этом 59% запасов сосредоточено в Европейской части, а 41% – к востоку от Урала. Значительная добыча ведется на Украине в районе Криворожского железорудного бассейна. По объему экспорта товарной железной руды первое место в мире занимает Австралия (143 млн. т). Суммарные запасы руды там достигают 28 млрд. т. Добыча ведется в основном (90%) в районе Хаммерсли (округ Пилбара, Западная Австралия). На втором месте находится Бразилия (131 млн. т), располагающая исключительно богатыми месторождениями, многие из которых сосредоточены в железорудном бассейне Минас-Жерайс.

Мировым лидером по выплавке нерафинированной стали в 1988 был СССР (180,4 млн. т), с 1991 по 1996 первое место занимала Япония (101 млн. т), затем следовали США и Китай (по 93 млн. т) и Россия (51 млн. т).

Марганец используется при производстве легированной стали и чугуна, а также в качестве легирующей добавки к сплавам для придания им прочности, вязкости и твердости. Бóльшая часть мировых промышленных запасов марганцевых руд приходится на Украину (42,2%), ЮАР (19,9%), Казахстан (7,3%), Габон (4,7%), Австралию (3,5%), Китай (2,8%) и Россию (2,7%). Значительное количество марганца производится в Бразилии и Индии.

Хром – один из основных компонентов нержавеющей жаропрочной, кислотоупорной стали и важный ингредиент коррозионностойких и жаропрочных суперсплавов. Из 15,3 млрд. т предполагаемых запасов высокосортных хромитовых руд 79% приходится на ЮАР, где добыча в 1995 составила 5,1 млн. т, Казахстан (2,4 млн. т), Индию (1,2 млн. т) и Турцию (0,8 млн. т). Довольно крупное месторождение хрома находится в Армении. В России разрабатывается небольшое месторождение на Урале.

Ванадий – самый редкий представитель черных металлов. Главная область применения ванадия – производство марочных чугунов и сталей. Добавка ванадия обеспечивает высокие характеристики титановых сплавов для аэрокосмической промышленности. Он широко используется также в качестве катализатора при получении серной кислоты. В природе ванадий встречается в составе титаномагнетитовых руд, редко фосфоритов, а также в урансодержащих песчаниках и алевролитах, где его концентрация не превышает 2%. Главные рудные минералы ванадия в таких месторождениях – карнотит и ванадиевый мусковит-роскоэлит. Значительные количества ванадия иногда присутствуют также в бокситах, тяжелых нефтях, бурых углях, битуминозных сланцах и песках. Ванадий обычно получают как побочный продукт при извлечении главных компонентов минерального сырья (например, из титановых шлаков при переработке титаномагнетитовых концентратов, или из золы от сжигания нефти, угля и т.д.).

Основные производители ванадия – ЮАР, США, Россия (главным образом Урал) и Финляндия. По учтенным запасам ванадия лидируют ЮАР, Австралия и Россия.