შავი ლითონები: საბადოები, საცავი. შავი ლითონების მეტალურგია

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ლითონები არის მასალები, რომლებიც არასოდეს კარგავენ აქტუალობას. ისინი ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ინდუსტრიაში. რა თქმა უნდა, დღეს მათ მოიფიქრეს უამრავი სხვადასხვა ალტერნატიული ნივთიერება, რის საფუძველზეც მიიღება მასალები, რომლებიც ხარისხით არ ჩამოუვარდება ლითონებს. თუმცა, მათი სრული ჩანაცვლება შეუძლებელია. ძნელი წარმოსადგენია ღობეები და კარიბჭეები, გისოსები, ჭურჭლის გადასაფარები, ხელსაწყოები და ბევრი სხვა რამ.

მიუხედავად იმისა, რომ პლასტმასი, მინა, სილიკონი, პოლიეთილენი და პოლიპროპილენი მტკიცედ შემოვიდა ადამიანის თანამედროვე ცხოვრებაში, ძნელია კონსტრუქციების ფუნდამენტური ნაწილების, მანქანების და სხვა მანქანების მრავალი ნაწილის შეცვლა ლითონების ნებისმიერი ალტერნატივით. ის უბრალოდ არ არსებობს.

მეტალები პერიოდულ ცხრილში

ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში ლითონები ლიდერობენ. დღეისათვის ცნობილი 117 პოზიციიდან 90-ზე მეტი ეკუთვნის ლითონებს. ყველა ამ ელემენტს აქვს მთელი რიგი დამახასიათებელი ნიშნები, რაც საშუალებას აძლევს მათ მიეკუთვნოს ლითონების ჯგუფს:

1. შეუძლია ელექტროენერგიის გატარება.
2. აქვს თბოგამტარობა.
3. დაქნილი, დრეკადი, შეიძლება დაიბრუნოს ფურცლებად და მავთულებად (არა ყველა).
4. აქვს ვერცხლის ბზინვარება (გარდა სპილენძისა და ოქროსა).

ზოგადი თვისებების გარდა, თითოეულ მსგავს ელემენტს აქვს რამდენიმე სპეციფიკური ელემენტი, რაც მას ასე პოპულარულს ხდის.

ტიპოლოგია

ყველა ლითონი, როგორც მარტივი ნივთიერება, ასევე შეიძლება დაიყოს სამ კლასად:

1. შავი.
2. ფერადი.
3. ძვირფასი.

ფერადი ლითონები მოიცავს ყველაფერს, გარდა ძვირფასისა და რკინისა. ანუ ეს არის სპილენძი, ვერცხლისწყალი, პალადიუმი, ქრომი, ნიკელი, თუთია, მაგნიუმი, კალციუმი, ალუმინი, ტყვია, კალა და ასე შემდეგ.

ძვირფასი ლითონები მოიცავს შემდეგს:

• ვერცხლი;
• ოქრო;
• პლატინი.

შავი ლითონები - რა არის ისინი?

ეს კლასში შედის:

• რკინა და ყველა მისი შენადნობები;
• მანგანუმი;
• chrome;
• ვანადიუმი;
• ტიტანი;
• აქტინიდები და ურანი (თორიუმი, პლუტონიუმი, ნეპტუნიუმი და სხვა);
• ვოლფრამი;
• ტუტე ლითონები.

ანუ, ამ ნივთიერებების მთელი მრავალფეროვნებიდან, შავი ლითონები უფრო მცირე ნაწილს შეადგენს. და ძირითადად არ არის ყველაზე გავრცელებული (რკინის გარდა) დედამიწის ქერქში და ნაწლავებში.

მაგრამ მიუხედავად იმისა, რომ შავი ლითონები წარმოდგენილია ელემენტების ასეთი მცირე რაოდენობით, ისინი ძალიან გავრცელებული და მოცულობითია წარმოებასა და გადამუშავებაში. პროდუქციის, ნაწილების, აქსესუარების მასა დამზადებულია რკინისა და მისი შენადნობებისგან.

შავი ლითონების მეტალურგია საკმაოდ ფართო და მოთხოვნადია მთელ მსოფლიოში. რკინის მოპოვება და დამუშავება მრავალი ადამიანის ერთ-ერთი მოწინავე ტექნიკური და ეკონომიკური ამოცანაამსოფლიოს ქვეყნები, მათ შორის რუსეთი.

შავი ლითონების საბადოები პლანეტაზე

მოპოვების მხრივ რკინა პირველ ადგილზეა ყველა ლითონს შორის. მისი მასობრივი შემცველობა ბუნებაში, მათ შორის დედამიწის ქერქში, არის მილიარდები. ამავდროულად, ექსპერტების აზრით, დღეს ადამიანმა გამოიკვლია მხოლოდ ასი მილიარდი ტონა.

თუ ვსაუბრობთ შავი ლითონების, უპირველესად რკინის, მსოფლიო საბადოებზე, უნდა აღინიშნოს, რომ ისინი ყველა კონტინენტზეა, მსოფლიოს ყველა კუთხეში, გარდა შორეული ჩრდილოეთის წერტილებისა. ამავდროულად, განაწილება ქვეყნების მიხედვით არის დაახლოებით შემდეგი (კლებადობით):

• რუსეთი (მთელი მსოფლიო რეზერვების დაახლოებით ორმოცი პროცენტი);
• ბრაზილია;
• ავსტრალია;
• კანადა;
• აშშ;
• ჩინეთი;
• ინდოეთი;
• შვედეთი.

დეპოზიტები რუსეთში

რუსეთში შავი ლითონები გვხვდება თითქმის ყველა ფართომასშტაბიან ფედერალურ ოლქში.

1. ცენტრალური ფედერალური ოლქი (კურსკის მაგნიტური ანომალია) - 59%-ზე მეტი.
2. ურალის ფედერალური ოლქი - 14%.
3. ციმბირის ოლქი - 13%.
4. შორეული აღმოსავლეთი - 8%.
5. ჩრდილო-დასავლეთის ფედერალური ოლქი - 4%.
6. პრივოლჟსკი - 0.5%.

თითოეულ ზემოაღნიშნულ რაიონში არის საწარმო, სადაც შავი მეტალურგია მიმდინარეობს. რუსეთი ამ მაჩვენებლით მსოფლიოში აშკარა ლიდერია და, რეზერვების მიხედვით თუ ვიმსჯელებთ, ეს ძალიან დიდხანს გაგრძელდება.

მასალის მოპოვება

შავი ლითონის წარმოება მოიცავს რამდენიმე რთულ ეტაპობრივ პროცესს. უპირველეს ყოვლისა, შავი ლითონები არ გვხვდება ბუნებრივი სახით, მაგრამ არის შესაბამისი მადნების ნაწილი (მანგანუმი, რკინა და ა.შ.). ამიტომ ლითონის მიღებამდე საჭიროა დედამიწიდან ქვის - მადნის ამოღება.

ამ პროცესს ახორციელებს სამთო მრეწველობა. ამავდროულად, რკინის შემცველი მადნები შეიძლება იყოს მდიდარი და გაჯერებული ან ღარიბი ლითონით. ამიტომ მადნის ფენის მოპოვების შემდეგ მისი ნაჭერი იღება ქიმიური ანალიზისთვის. თუ ლითონის რაოდენობრივი შემცველობა 57-60%-ზე მეტია, მაშინ მუშაობა გრძელდება. თუ ის უფრო დაბალია, მაშინ ისინი ჩერდებიან ან გადადიან სხვა ტერიტორიაზე უფრო მდიდარი მადნის მოსაძებნად. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ეს პროცესი უბრალოდ არ არის ეკონომიკურად მომგებიანი.

შემდეგი ეტაპი, რომელიც მოიცავს შავი ლითონის წარმოებას, არის მოპოვებული მადნის გადამუშავება სპეციალურ საწარმოში. ამ პროცესს მეტალურგია ეწოდება. ის შეიძლება იყოს რამდენიმე ტიპის:

1. ჰიდრომეტალურგია - მადნის მოპოვებისა და გადამუშავების ტექნოლოგია დაფუძნებულია წყლის გამოყენებაზე. ამავდროულად, გაჟონვის პროცესში, მადნის შემადგენლობიდან ლითონები გადადიან ხსნარში და იქიდან ისინი სუფთა სახით გამოიყოფა ელექტროლიზით. ენერგეტიკულად და მატერიალურად ეს მეთოდი უფრო ძვირია, ამიტომ გამოიყენება მხოლოდ სპეციალური ლითონებისთვის.
2. პირომეტალურგია ცეცხლის გამოყენების ტექნიკის საფუძველია. მადნის თერმული დამუშავების პროცესები აფეთქებულ ღუმელებში კოქსირებული ნახშირის გამოყენებით. მადნის გადამუშავების ყველაზე გავრცელებული გზა დალითონების მოპოვება. გამოიყენება შავი მეტალურგიაში.
3. ბიომეტალურგია. ცოცხალი ორგანიზმების მოქმედებიდან გამომდინარე, ის ახლახან იწყება პრაქტიკაში, მას ავითარებენ ბიოტექნოლოგები. დასკვნა არის ზოგიერთი მიკროორგანიზმის უნარი, გამოიტანონ ლითონები მადნების შემადგენლობიდან მათი სიცოცხლის განმავლობაში.

დამუშავება

გადამამუშავებელ ქარხანაში, შავი ლითონების შემცველი მოპოვებული მადნები საგულდაგულოდ მუშავდება. ყველა ეს პროცესი აისახება ქვემოთ მოცემულ ცხრილში.

ტექნოლოგიური პროცესი	პროცესის არსი	შედეგი
1. მადნის გამდიდრება	მეტალის შემცველი მადნის ნაწილის გამოყოფა ნარჩენი ქანებისგან. შეიძლება მოხდეს სამი გზით: მაგნიტური (რკინის ფერომაგნეტიზმის საფუძველზე); გრავიტაცია (ფუძე - სხვადასხვა სიმკვრივის ნარჩენები და მდიდარი ქანები); ფლოტაცია (დაფუძნებულია წყლის გამოყენებაზე ქაფიანი აგენტით).	მიიღეთ სუფთა, შავი ლითონებით მდიდარი სუბსტრატი, რომელიც იგზავნება შემდგომი დამუშავებისთვის.
2. აგლომერაცია	მადნის აგლომერაციის პროცესი. ტარდება სუფთა ნივთიერების მისაღებად, აირებისა და მტვრის მინარევების გარეშე და ა.შ.	მიიღეთ დამუშავებული მადნის სამი ტიპი: სინტერ მადანი (გამომცხვარი მაღალ ტემპერატურაზე ჰაერზე წვდომის გარეშე); გამოყოფილი (განწმენდილი გამოყოფით); გრანულები (რკინის ნაკადების შემცველი მასა).
3. დომენის პროცესი	მადნის კოქსაცია აფეთქებულ ღუმელში ზეგამოიყენეთ როგორც საწვავი და რკინის რედუქტორი მისი ნახშირის ოქსიდებიდან.	მიიღეთ სუფთა რკინა, სურვილისამებრ უკვე შენადნირებული ნახშირბადით ფოლადის შესაქმნელად.

ასე მიიღება რკინა და მისი შენადნობები. ამ შემთხვევაში მაქსიმალური მატერიალური ხარჯები იხარჯება კოქსის (ნახშირის) მომზადებასა და გამოყენებაზე. სწორედ ის არის რკინის შემცირების საშუალება, საწვავი, სითბოს წყარო, ნახშირბადის მიმწოდებელი. ამიტომ აღწერილ პროცესში გამოიყენება მისი საკმაოდ დიდი რაოდენობა, შესაბამისად მაღალი ფულადი ხარჯები.

შენახვის პირობები

შავი ლითონები ძირითადად მოიცავს რკინას და მის შენადნობებს. უნდა გვესმოდეს, რომ ეს არის ძალიან კოროზიის მდგრადი მასალა. ამიტომ, შავი ლითონის შენახვა მოითხოვს გარკვეული წესების დაცვას, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება არა კონსტრუქციებსა და პროდუქტებს, არამედ შავი ლითონების ეგრეთ წოდებულ ჯართს (ნარჩენები, გატეხილი პროდუქტები, ფურცლები, წნელები, ფიტინგები და ა.შ.):

1. ოთახი, რომელშიც მასალაა განთავსებული, მთლიანად უნდა იყოს დახურული ტენისგან (წვიმა, თოვლი). რაც ნაკლებია ტენიანობა, მით მეტია შენახვის ვადა.
2. საწყობის ფართობი უნდა იყოს დიდი, არ შეიძლება შავი ლითონების ფურცლების კონსტრუქციების ერთმანეთთან ახლოს შენახვა, რადგან ეს გამოიწვევს ადრეულ კოროზიას.
3. ყველა ხელმისაწვდომი მასალა უნდა იყოს დახარისხებული ბრენდისა და ზომის მიხედვით.

თუ ეს მარტივი წესები დაცული იქნება, შესაძლებელი იქნება ლითონების სტრუქტურის განადგურების პროცესების რაც შეიძლება დიდხანს შეკავება.

შავი შენადნობები

Kჩვეულებრივად მოიხსენიება რკინის შენადნობები, რომლებიც იყოფა რამდენიმე ტიპად:

1. ფოლადი. ნახშირბადთან შერწყმული შავი ლითონი იძლევა ამ შედეგს.
2. თუჯი. თავდაპირველი ღორის რკინა, რომელიც მიიღება აფეთქების ღუმელებში მადნის გადამუშავებისას, სრულიად უვარგისია, როგორც ტექნიკისა და საყოფაცხოვრებო ნივთების წარმოების მასალა. ის ზედმეტად მყიფეა. იგი უნდა დაექვემდებაროს შემდგომ დამუშავებას რკინით და ნახშირბადით გაჯერების სახით, რათა მივიღოთ შესანიშნავი გამძლე მასალა. სხვა ელემენტები ასევე დაემატა კოროზიის წინააღმდეგობისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად.
3. ფეროშენადნობები (სილიკოკალციუმი, ფეროქრომი, ფეროსილიციუმი, სილიკომანგანუმი). ამ შენადნობების მთავარი დანიშნულებაა საბოლოო მასალის ტექნიკური მახასიათებლების გაუმჯობესება.

ფოლადი

ყველა შავი ლითონის შენადნობებს შორის მთავარი ადგილი ფოლადს ეთმობა. დღეს ჩვენ ვისწავლეთ, თუ როგორ მივაღწიოთ ძალიან მნიშვნელოვან შედეგებს ამ მასალის წარმოებაში წინასწარ განსაზღვრული მნიშვნელოვანი თვისებებით. ამ ტიპის შენადნობი ყველაზე მნიშვნელოვანია ინდუსტრიისთვის, რომელიც შავი ლითონებმა მისცეს. რა ფოლადები გამოირჩევა?

1. დაბალი ნახშირბადის შემცველობა - გამოიყენება სხვადასხვა ხელსაწყოების დასამზადებლად.
2. უჟანგავი (გამოიყენება მილების, ცეცხლგამძლე ნაწილების, საჭრელი ხელსაწყოების, შედუღებული მოწყობილობების დასამზადებლად და ა.შ.).
3. Ferrito Chrome.
4. მარტენზიტული ქრომი.
5. შენადნობი.
6. ნიკელი.
7. Chrome.
8. Chrome vanadium.
9. ვოლფრამი.
10. მოლიბდენი.
11. მანგანუმი.

სახელებიდან აშკარაა, რომსწორედ ეს კომპონენტები ემატება რკინისა და ნახშირბადის ნარევს გარკვეული თანაფარდობით. ეს გავლენას ახდენს მიღებული მასალების თვისებების მნიშვნელოვან ცვლილებაზე.

მეორადი ლითონები

სამწუხაროდ, რამდენადაც ჩვენ გვინდა, ყველაფერი სამუდამოდ ვერ გაგრძელდება. დროთა განმავლობაში ყველაფერი გამოუსადეგარი ხდება – ტყდება, სცემს, ბერდება და მოდიდან გადადის. ეს ასევე ეხება შავი ლითონის კონსტრუქციებს. ფოლადი, თუჯი და სხვა პროდუქტები, სათადარიგო ნაწილები უბრალოდ აღარ არის საჭირო.

შემდეგ გადაეცემათ გამოუსადეგარი ქცეული ნედლეულის გადამუშავებაში ჩართულ სპეციალურ საწარმოებს. ახლა ეს შავი მეორადი ლითონებია. ასე ჰქვია რკინის ნაწარმს, რომელიც დამზადებულია შავი ლითონებისგან, რომლებიც მწყობრიდან არ არიან და არასაჭირო ყოველდღიურ ცხოვრებაში.

ის საწარმოები, რომლებიც აგროვებენ ჯართს, უნდა დაიცვან გარკვეული წესები მისი შენახვის, ამოღებისა და რეალიზაციისთვის. ჩვენი ქვეყნის კანონმდებლობა ამ საკითხზე დადგენილია GOST-ის მიერ. შავი ლითონები, ისევე როგორც ფერადი, კანონის მკაცრი კონტროლის ქვეშ იმყოფება.

გადამუშავებული ლითონები შეიძლება გადამუშავდეს და დაბრუნდეს წარმოებაში. იყიდება ისეთი მიზნებისთვის, რომ შუამავალი მეწარმეები ყიდულობენ შავი ლითონის ჯართს.

დღეს შავი ლითონები სათანადო პატივისცემით ეპყრობიან, ისინი თავიანთი პროდუქციით ბაზარზე წამყვან პოზიციას იკავებენ.

მექანიკური გამოყენება

ფოლადის და თუჯის ნივთები, ნაწილები, სხვადასხვა მოწყობილობები ფართოდ გამოიყენება მანქანათმშენებლობაში. ისინი მოთხოვნადია არა მხოლოდსაავტომობილო, არამედ ქიმიურ, საავიაციო წარმოებაში, ასევე გემთმშენებლობაში. ეს ყველაფერი განპირობებულია ამ მასალების განსაკუთრებული სიმტკიცით, სითბოს წინააღმდეგობით და კოროზიის წინააღმდეგობით. შავი ლითონები ხდება ძირითადი მასალა მრავალი სახის პროდუქციის წარმოებისთვის. მათ შორის ყველაზე გავრცელებულია:

• გადაცემათა გვერდითი საფარი;
• საკისრები;
• სარქველები;
• ფიტინგები;
• ბუჩქები;
• მილები;
• მანქანებისა და სხვა მანქანების ცილინდრები;
• გადაცემათა დისკები;
• ჯაჭვის რგოლები ტრაქტორებზე;
• სამუხრუჭე დოლები;
• ვაგონები;
• გარსაცმები და ასე შემდეგ.

ეს სია უსასრულოა, რადგან მართლაც ბევრია შავი ლითონის ნაწარმი და მათი შენადნობები.

აპლიკაცია სხვა ინდუსტრიებში

არის რამდენიმე ძირითადი სფერო, სადაც შავი ლითონები გამოიყენება:

1. ქიმიური მრეწველობა.
2. ინჟინერია.
3. სპეციალური დანიშნულების ავეჯის წარმოება.
4. ჭურჭლის გამოშვება.
5. სტრუქტურული ნაწილების წარმოება.

ეს რა თქმა უნდა არ არის სრული სია, მაგრამ მხოლოდ ყველაზე გავრცელებული სფეროებია, რომლებიც ფოლადის პროდუქციის აბსოლუტურ უმრავლესობას შეადგენს.