История возникновения металлургии в россии кратко
Обновлено: 07.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ Развитие металлургии в России.doc
металлургия – основа экономического и оборонного могущества государства. Металлы являются верными друзьями и надежными помощниками человека. Значение металлургии заключается в том, что она служит основой развития машиностроения (1/3 производимого металла идет в машиностроение), строительство (1/4 металла идет в строительство). Кроме того продукция черной металлургии имеет экспортное значение. В данной работе мною рассмотрены история развития черной металлургии в России, химические свойства металлов и способы их получения, становление металлургии в Липецкой области и перспективы развития данной отрасли, экологические проблемы, связанные с производством сплавов железа.
Металлургия-это наука о промышленных способах получения металлов.
В металлургический комплекс входят черная металлургия (получение железа и его сплавов) и цветная(получение цветных металлов),охватывающие все стадии технологических процессов: от добычи и обогащения сырья до получения готовой продукции в виде черных и цветных металлов и их сплавов.
Металлургический комплекс - это взаимообусловленное сочетание следующих технологических процессов:
-добыча и подготовка сырья к переработке;
-металлургический передел (основной технологический процесс с получением чугуна, стали, проката черных и цветных металлов, труб и др.)
-утилизация отходов основного производства и получение из них различных видов продукции.
Современные крупные предприятия металлургического комплекса по характеру внутренних технологических связей представляют собой металлургическо-энергохимические комбинаты. Кроме основного производства, в составе металлургических предприятий создаются производства на основе утилизации разного рода вторичных ресурсов сырья и материалов (сернокислотное производство, тяжелый органический синтез по производству бензола, аммиака и другой химической продукции, производство строительных материалов, а также фосфорных и азотных удобрений). Наиболее распространенными спутниками металлургических предприятий являются: теплоэнергетика, металлоемкое машиностроение, производство металлоконструкций, метизов.
Подавляющее большинство металлов находятся в природе в виде соединений.
Природные минералы, содержащие в своем составе металлы и пригодные для промышленного получения металлов, называют рудами.
При получении любого металла необходимо: а) отделить руду от пустой породы,
б) восстановить металл из соединения.
По основным технологическим процессам металлургия подразделяется на пирометаллургию (плавкая) и гидрометаллургию (изъятие металлов в химических растворах). Пирометаллургия охватывает способы получения металлов из их оксидов, где в качестве восстановителей металлов из их оксидов используют углерод, оксид углерода (II), водород, метан и некоторые металлы, например аллюминий.
Гидрометаллургия охватывает способы получения металлов из их солей. В этом случае металл, входящий в состав руды, сначала переводят в растворимую соль с помощью соответствующего реагента и только после этого из раствора непосредственно извлекают металл либо электролизом, либо применяя более активный металл.
В промышленности железо и его сплавы получают из железной руды. Наиболее распространённым является доменный процесс.
Первый этап производства — восстановление железа углеродом в доменной печи при температуре 2000 °C. В доменной печи углерод в виде кокса, железная руда в виде агломерата или окатышей и флюс (например, известняк) подаются сверху, а снизу их встречает поток нагнетаемого горячего воздуха. В печи углерод кокса окисляется до монооксида углерода (угарного газа) кислородом воздуха:
В свою очередь, угарный газ восстанавливает железо из руды:
Флюс добавляется для извлечения нежелательных примесей из руды, в первую очередь силикатов, таких как кварц (диоксид кремния). Типичный флюс содержит известняк (карбонат кальция) и доломит (карбонат магния). Против других примесей используют другие флюсы.
Действие флюса: карбонат кальция под действием тепла разлагается до оксида кальция (негашёная известь): CaCO3 → CaO + CO2↑.
Оксид кальция соединяется с диоксидом кремния, образуя шлак: CaO + SiO2 → CaSiO3.
Шлак, в отличие от диоксида кремния, плавится в печи. Более лёгкий, чем железо, шлак плавает на поверхности, и его можно сливать отдельно от металла. Шлак затем употребляется в строительстве и сельском хозяйстве. Расплав железа, полученный в доменной печи, содержит довольно много углерода (чугун). Кроме случаев, когда чугун используется непосредственно, он требует дальнейшей переработки. Излишний углерод и другие примеси (сера, фосфор) удаляют из чугуна окислением в мартеновских печах или в конвертерах. Электрические печи используют и для выплавки легированных сталей.
В этом случае предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, содержащими водород. Водород легко восстанавливает железо, при этом не происходит загрязнения железа такими примесями как сера и фосфор — обычными примесями в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических печах.
Человек научился получать железо с незапамятных времен. Применение метеоритного железа-первый шаг по пути отказа от бронзы. Археологические раскопки древних поселений в центральной части России, на Урале, в Украине и Белоруссии, Закавказье и в ряде других районов показывают, что люди уже 2,5-3 тысячелетия тому назад умели получать железо из руд и изготовлять из него оружие, орудия труда и предметы домашнего обихода.
Позже чугун стали нагревать в горне вместе с куском железной руды, что позволило превратить этот хрупкий чугун в ковкий металл - в сталь, вполне пригодную для изготовления нужных человеку предметов быта, орудий охоты, войны. Костровая металлургия сменилась горновой.
Появление в середине XIV века доменных печей открыло возможности для значительного увеличения выпуска металла. Демидовская металлургия знала кричное железо, домницы, а потом домны, литейный чугун, прокатное производство.В XVI – XVII вв. на Руси создаются первые железоделательные заводы. Они строятся вблизи старинных русских городов – Тулы, Каширы, Серпухова, в Новгородском крае и других районах страны. Уже к концу XVII в. их суммарная производительность достигает 150 тыс. пудов. В начале XVIII в. отечественная металлургия развивается еще более быстрыми темпами. Это была славная эпоха Петра I , который отлично понимал, что для решения поставленных им задач – укрепить Русское государство, завоевать выходы к морям, “прорубить окно в Европу” - потребуется немало металла, чтобы обеспечить сооружение кораблей и производство вооружения. Нужно было создать новую металлургическую базу страны. Ею явился Урал, с его богатейшими запасами высококачественной железной руды и древесно-угольного топлива. По данным академика С.Г. Струмилина, металлургическая промышленность России произвела в 1725 г. 1165 тыс. пудов чугуна, т.е. свыше 19 тыс. т. Таким образом, за четверть века производство черных металлов в России увеличилось почти в восемь раз. В области черной металлургии наша страна вышла в то время на первое место в мире, оставив позади себя Англию, Францию, Германию и другие страны. Металлургическая техника России в конце XVIII в. не уступала западноевропейской, а во многом даже превосходила ее. В XVIII в. были заложены основы науки о металле, созданы первые технические школы: начальные, средние и высшие для подготовки квалифицированных кадров горнозаводского дела. В течение первого десятилетия XX в. рост черной металлургии России замедлился вследствие экономических кризисов. По производству черных металлов Россия занимала перед первой мировой войной пятое место в мире. Производство чугуна в России на душу населения было меньше, чем в США в 11 раз, в Германии в 8 раз и в Англии в 6 раз.
ОАО "НЛМК" - одна из крупнейших в мире металлургических компаний. Будучи предприятием с полным металлургическим циклом, НЛМК производит чугун, слябы, холоднокатаную, горячекатаную, оцинкованную, динамную, трансформаторную сталь и сталь с полимерным покрытием, а также широкий ряд сортового проката. В 2009 году комбинат осуществил поставки в более чем 70 стран Европы, Южной и Северной Америки, Азии, Африки, Ближнего и Среднего Востока. Группа НЛМК производит 17% всей российской стали.
Основные вехи в истории становления НЛМК.
1931 год: на базе Липецкого железорудного месторождения начато строительство металлургического завода.
7 ноября 1934 года: Новолипецкий металлургический завод (НЛМЗ) дал первый чугун. Этот день стал днем рождения предприятия.
1941 год: в связи с началом Великой Отечественной войны оборудование доменного цеха и ТЭЦ было демонтировано и эвакуировано в Челябинск. На оставшейся части оборудования выполнялись заказы для фронта.
1947 год: начаты работы по восстановлению завода в Липецке. К 1950-1951 гг. восстановлены две доменные печи.
1957 год: введён в эксплуатацию цех горячей прокатки трансформаторной стали.
1960 год: введен в эксплуатацию цех холодной прокатки трансформаторной стали. С этого времени завод стал основным поставщиком холоднокатаной трансформаторной стали в стране.
1966 год: на комбинате впервые в мире соединена выплавка стали в большегрузных конвертерах с разливкой на установке непрерывного литья (УНРС).
1973 год: вступила в строй крупнейшая в СССР доменная печь.
1980 год: пущен первый в стране цех прокатки углеродистой стали, работающий по принципу бесконечной прокатки.
1983 год: НЛМЗ переименован в Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК).
1986 год: пущен в эксплуатацию на тот момент крупнейший в Европе специализированный цех прокатки динамной стали.
31 декабря 1992 года: государственное предприятие НЛМК преобразовано в открытое акционерное общество.
НЛМК занимает третье место в России среди предприятий по производству стали и проката. Производственные мощности компании считаются одними из самых технологически оснащенных в стране.
Основное предприятие полного металлургического цикла находится в Липецке, примерно в 500 км к югу от Москвы в центре Европейской части России. В его состав входит:
Два доменных цеха с пятью доменными печами общим объемом 11.400 м3;
Два конвертерных цеха,
Производство горячего проката,
Три цеха холодной прокатки.
ОАО "НЛМК" является одним из лидеров российской металлургической промышленности по внедрению технологических инноваций. Основными целями программы технического перевооружения являются:
1. Увеличение объемов выплавки жидкой стали на 40%,
2. Развитие железорудных и угольных активов НЛМК
3. увеличение выпуска плоского проката.
4. Развитие топливно-энергетического комплекса на основной производственной площадке НЛМК в Липецке.
В 2008 году на основной площадке компании в Липецке начался монтаж металлоконструкций доменной печи №7. В доменной печи №7 будут применены современные технические решения, обеспечивающие высокопроизводительный, ресурсосберегающий, максимально автоматизированный процесс выплавки чугуна.
Приоритетом НЛМК является снижение уровня воздействия производства на окружающую среду. Защита окружающей среды является одним из важнейших приоритетов деятельности НЛМК. В апреле 2009 г. на конкурсе "100 лучших организаций России. Экология и экологический менеджмент" комбинат удостоен диплома лауреата, а первый вице-президент - генеральный директор ОАО "НЛМК" В.П. Настич - почетного знака "Эколог года-2008". В 2008 году НЛМК признан победителем ежегодного конкурса, состоявшегося в Москве в рамках Всероссийской экологической конференции "Чистый воздух России - 2008". Комбинат удостоен диплома победителя за наибольший вклад в экологическую безопасность в сфере охраны атмосферного воздуха и реализацию проектов технического перевооружения, направленных на снижение выбросов за счет внедрения пылегазоочистных систем нового поколения. В октябре 2008 г. ОАО НЛМК стало обладателем главного приза Национальной экологической премии в номинации "Отчетность в области устойчивого развития" за социальный отчет за 2007 г. Комбинат награжден за достижения в области экологии и вклад в устойчивое развитие. В 2007 году НЛМК признан лауреатом Всероссийского конкурса "Лидер природоохранной деятельности в России - 2007". Диплом победителя комбинату вручен в ходе III Всероссийской экологической конференции "Новые приоритеты национальной экологической политики в реальном секторе экономики".
НЛМК осуществляет свою деятельность в природоохранной сфере в соответствии со следующими принципами:
ответственность перед обществом за состояние окружающей среды;
ориентация на наилучшие доступные технологии;
предотвращение загрязнения окружающей среды;
бережное отношение к природным ресурсам (вода, почва, лес);
сокращение объемов образования и накопления отходов производства и потребления.
Большой путь прошла отечественная металлургия. Это был путь труда и неутомимых исканий ученых – металлургов, инженеров, техников и рабочих. Труды русских ученых – металлургов явились достойным вкладом как в науку, так и в практику металлургического производства. Именно в России впервые зародилась и от десятилетия к десятилетию успешно развивалась наука о металле, сложилась прославленная школа ученых – металлургов, традиции которой передавались от одного поколения ученых к другому. Одной из острейших проблем на современном этапе развития металлургического комплекса России являются рациональное природопользование и охрана окружающей среды. Огромнейшие резервы и возможности решения экологических проблем заключены в комплексности переработки сырья, в полном использовании полезных компонентов в его составе и месторождениях.
Развитие металлургии, ее история начинается еще с каменного века и по сегодняшний день ученые продолжают внедрять в эту отрасль передовые современные технологии.
Металлургия прошла в своем развитии несколько исторических моментов, кратко о которых можно прочитать в этой статье, а подробности смотрите на сайте MetallPlace.
Начальные этапы развития – археологические находки историков свидетельствуют, что древний человек уже в шестом столетии до н.э. проводил первые опыты с железом метеоритного образования, оловом, серебром. 5500 лет тому назад наступила в развитии новая эпоха – Бронзовый век, когда человек научился извлекать из горных породных масс медь, олово и получил совершенно креативный сплав – бронзу.
В 1200 году до н.э. в эволюции общества начался железный век и появилась технология извлечения железа из рудных залежей. Древние римляне были лидерами в горной добыче, ковке металлов, а китайцы изобрели многие методы и техники обработки металлов. Металлургия в древние времена в различных регионах Земли развивалась по-разному, но самым древним методом железного производства является сыродутный способ, с помощью которого выплавляли медь, свинец.
Эпоха рождения доменных печей – они имели огромные размеры, функционировали круглосуточно, не охлаждались, не останавливались, в сутки выпускалось до 1500 тонн качественного чугуна.
Конец ХIХ – начало ХХ века — период, когда в изготовлении металла внедряются ранее абсолютно неизвестные способы: мартеновский; бессемеровский; томасовский, благодаря которым увеличились объемы производства, в час уже выпускается шесть тонн. Через полвека применяются современные процессы (кислородное дутье, разливка стали без остановки), и в наши дни учеными развивается способ обогащения руды, производство стали в электропечах.
Несмотря на названия периодов эволюции первобытного общества, металлургия начинает свое развитие еще в каменном веке. Самые древние потуги человека в металлообработке датируются историками шестым столетием до нашей эры. Соответствующие археологические находки, свидетельствующие об этом, были обнаружены на Пиренейском полуострове, на Балканах (в Сербии и Болгарии), в британском Стоунхендже. Правда, возраст всех этих находок установить бывает не всегда легко.
Около 5500 лет назад человечество вступает в новую эпоху своего развития – Бронзовый век. Этот переход ознаменовался несколькими важными достижениями. Во-первых, человек научился извлекать олово и медь из горных пород. Во-вторых, ему удалось получить абсолютно новый сплав – бронзу. Однако дальнейшее развитие металлургии нуждалось в более технологичных и более сложных процессах, а потому – затормозилось на более чем два тысячелетия.
Принято считать, что технология получения железа из рудного тела впервые открылась хеттам – народу, обитавшему в Малой Азии и неоднократно упомянутому в Библии. Случилось это примерно в 1200 году до нашей эры. Именно с этой даты и начинается Железный век в развитии общества.
Следы развития черной металлургии можно увидеть в различных исторических культурах: в Древней Греции и Риме, Египте и Анатолии, Карфагене, Древнем Китае и Индии. Не лишним будет отметить, что многие из техник и методов обработки металла были изобретены китайцами, а уж затем все они были освоены европейцами. Речь идет, в частности, о выплавке чугуна, изобретении доменной печи или гидромолота. А вот лидерами в сфере ковки металлов и горнорудной добычи, как выяснили недавно исследователи, были древние римляне.
История развития металлургии в Африке, Юго-Восточной Азии и Австралии
Как развивалась металлургия в других регионах Земли? Известно, что во второй половине I тысячелетия до нашей эры на территории Юго-Восточной Азии уже активно применяли орудия труда из кричного железа. Вначале это были биметаллические изделия, а немного позже они изготавливались целиком из железа.
Население Древнего Китая тоже было знакомо с биметаллическими вещами. Для их производства применялось железо метеоритного происхождения. Первые сведения о подобных изделиях в Китае датируются VIII веком до н.э. А вот к середине первого тысячелетия до нашей эры в этой части света начинается производство настоящего железа. Именно китайцы первыми освоили технику получения чугуна, и сделали они это намного раньше, чем европейцы.
В общем и целом, производство железа в Африке было полностью освоено в пределах второй половины I тысячелетия до н.э. Любопытно, что производство меди здесь освоили даже немного позже. И если из меди на этом материке делали украшения, то из железа изготавливали исключительно орудия труда.
Особенности развития металлургии в Америке
Для Нового Света было характерным существование сразу нескольких центров ранней металлургии. Один из таких очагов находился в Андских горах, которые славятся богатыми рудными полезными ископаемыми. Первым металлом здесь стало золото. Кроме того, в Андах производили изделия из серебра. На территории современного государства Перу во второй половине II тысячелетия до н.э. был получен сплав серебра с медью – тумбага, который стал необычайно популярен в Южной Америке.
В Центральной Америке люди познакомились с металлом лишь в первом тысячелетии до нашей эры. Причем, его сюда привезли. Племена майя освоили ремесло получения металла только к VII столетию нашей эры. Однако к этому времени их цивилизация уже подходила к своему закату.
Первым металлом Северной Америки стала медь. Затем здесь научились делать железо (вначале метеоритное, а немного позже – кричное). Это случилось в первом тыс. до н.э., причем, западные районы континента в этой сфере развивались намного быстрее.
Изобретение сыродутного процесса
Чтобы производить из такого субстрата какие-либо изделия, приходилось вначале извлекать из крицы посторонние примеси. Делалось это при помощи ковки – холодной и горячей. В конечном итоге, можно было получить кричное железо для последующего использования.
Так сложилось, что получить медь или олово намного проще, нежели железо. Даже не смотря на то, что медные и оловянные руды в природе встречаются гораздо реже, чем железные. Именно поэтому сыродутный процесс оказался очень важным этапом в развитии черной металлургии. Эта технология постоянно улучшалась: с помощью усовершенствования дутья или увеличения размеров печей. Однако все эти улучшения не решали главную проблему: кричное железо практически не содержало в себе углерода, а значит, оно не могло конкурировать с бронзой. Вещи из него были недостаточно твердыми, в сравнении с изделиями из бронзы. Именно по этой причине железо в те времена использовалось в большей мере для изготовления украшений. В производстве железа просто необходимо было что-то менять.
Освоение технологии цементации и закалки железа
Под цементацией подразумевается процесс искусственного насыщения крицы углеродами. Эта технология была освоена человеком в первую очередь. Для цементации кричного железа использовались различные вещества. Вначале кричную массу прокаливали в костном угле, позже – в других веществах с большим содержанием углеродов. Освоение технологии цементации подарило человеку возможность получать первые, хоть и весьма примитивные, образцы стали.
Вслед за открытием техники цементации был обнаружен эффект закалки. Человек с удивлением для себя обнаружил, что насыщенное углеродами и охлажденное железо становится еще крепче. Для такого охлаждения использовалась вода, снег, либо железо просто оставляли на открытом холодном воздухе. Эффект был даже в последнем случае.
Закаленная сталь имеет один существенный недостаток – это излишняя хрупкость. Существенно снизить ее позволило открытие технологии термического отпуска железа. Данная технология заключается в нагревании изделий до 727 градусов по Цельсию (это граничная температура деформации структуры железа).
Не стоит думать, что освоение технологий цементации, отпуска и закалки железа было одномоментным. На самом деле эти процессы длились около тысячи лет! Но именно открытие и совершенствование этих трех технологий раз и навсегда поставило жирную точку в непримиримой конкурентной борьбе между бронзой и железом.
Развитие металлургии в Средние Века
В эпоху Средневековья плавильные печи уже существенно преобразились. Во-первых, в высоту они достигали двух-трех метров. А во-вторых, они работали при помощи энергии воды: воздуходувы приводили в движение специальные трубы или большие водяные колеса.
По производительности и техническим параметрам штукофен был на голову выше своих предшественников – сыродутных печей. Температура плавки в нем достигалась более высокая, что давало возможность получать полноценный чугун. В сутки штукофен мог выдавать более двух центнеров железа. Правда, чугун из такой установки был, как правило, непригоден. Дело в том, что он оказывался на дне печи, смешиваясь со шлаками. Чтобы очистить его, требовалась ковка, которой чугун не поддавался. Других способов его очистки на то время еще не знали.
Изобретение печей нового типа – блауофенов
Средневековые металлурги установили важную закономерность: чем выше температура плавления руды в печи – чем больше продукта (железа) можно получить на выходе. После этого открытия они начали пытаться модернизировать свои штукофены: увеличивать высоту труб и налаживать систему предварительного нагрева воздуха. Так в XV веке в Европе появились печи нового вида – блауофены.
Еще один позитивный момент блауофенов – количество стали по краям железной крицы в этих печах существенно увеличилось. Разумеется, это порадовали металлургов. Однако, с другой стороны, отделить такую сталь от кричного железа было очень и очень сложно. И в этой ситуации разные народы пошли по разным путям, решая эту сложную проблему.
Так, в Индии все силы бросили на усовершенствование техники ковки, чтобы добиться более равномерного распределения углеродов в продукте. И эти усилия дали свои плоды – индусы получили булат – очень прочную и упругую сталь, из которой производилось первоклассное на то время холодное оружие. Булат также производился в Иране и Центральной Азии.
Китайцев и европейцев, в отличие от индусов, интересовало вовсе не качество, а количество конечного продукта. Поэтому именно они вскоре открыли так называемый передельный процесс, который невероятно сильно повлиял на развитие металлургии в целом.
Возникновение доменных печей
До 1500 тонн качественного чугуна в день – такое средневековым металлургам даже не снилось. Но это стало обыденной суточной нормой при появлении доменных печей. Благодаря большим размерам, предварительному нагреву воздуха и системе механического дутья, такая печь способна была извлекать железо из рудной массы и превращать его в чугун. Последний при этом выходил наружу в расплавленном виде. Правда, ковка все равно была необходима. Но теперь шлаков было уже намного меньше в массе, а железа – больше. Еще одно достоинство доменной печи заключалось в непрерывности ее работы. Установка функционировала круглые сутки, не останавливаясь и не охлаждаясь.
В XVIII веке в европейской металлургии был открыт еще один процесс – пудлинговый. Он предполагал очищение чугуна в печи с помощью газа, получаемого при сгорании угля или другого минерального топлива. К слову, в Древнем Китае этим способом даже производили сталь еще в Х столетии. При такой технике очистки железистые частицы собирались в комочки. Затем они сваривались в кузнечной или в специальной прокатной машине, и из них получали различные железные заготовки. Пудлинговый метод позволил увеличить производительность железа до 140 кг в час.
Развитие металлургии в XIX и XX веках
Очередной скачок в процессе развития металлургического дела произошел в конце XIX века. В этот период, практически одновременно, в производство металла внедряются три абсолютно новых способа: мартеновский, томасовский и бессемеровский. Все эти методы увеличили объемы производства стали колоссально – до шести тонн в час.
Спустя полвека в металлургию внедряют еще более новые процессы. Это, в частности, непрерывная разливка стали и кислородное дутье. Продувание кислородом расплавленного металла в конверторных печах существенно ускорило скорость химических реакций.
История, как известно, движется по спирали. Это касается и истории промышленного производства. Тысячи лет назад человек строил в земле сыродутные печи и получал, с помощью одностадийного метода, качественное и устойчивое к коррозии железо с малым количеством примесей. И сегодня ученые вновь вернулись к технологии одностадийных процессов, развивая метод обогащения руды и производства стали в электропечах.
Металлургия является одной из ключевых отраслей российской промышленности. Несмотря на период экономической нестабильности, на предприятия черной металлургии приходится порядка 10 миллиардов долларов экспорта в страны Евросоюза и США. А доля компаний металлургической промышленности в российском экспортном портфеле составляет порядка 15% совокупной выручки. Кроме большого значения для отечественной экономики, металлургия — это еще и наука о том, как появляются металлы и как под воздействием различных процессов меняются их химический состав, структура и свойства.
На самом деле научное значение металлургии сформировалось гораздо раньше, чем экономическое. Металлургией изначально называлось искусство извлечения металлов из руд, и только в наши дни металлургия стала самостоятельной индустрией и отраслью народного хозяйства.
Действительно, плавка — этот физико-химический процесс сегодня называется пирометаллургическим — и в наши дни является частью металлургии, однако это не единственный метод и не единственная возможная технология добычи металлов. На пирометаллургических процессах базируется получение самых крупных по объему производства металлургических продуктов — чугуна и стали, также выплавляется ряд других ценных металлов и сплавов. Однако в конце XIX века появилась и еще одна получившая распространение технология — гидрометаллургия.
В общем случае считается, что гидрометаллургические процессы необходимы для добычи редких, рассеянных, особо ценных металлов, но такой принцип действует не всегда. К примеру, даже медь довольно часто добывают с помощью гидрометаллургии.
Пирометаллургические процессы основаны на химических реакциях обжига. При этом обжиг может быть окислительным (так появляется сталь), восстановительным, сульфатизирующим (так появляются медь, свинец, цинк) и т. д. Процессы гидрометаллургии — выщелачивание и осаждение металлов из растворов, экстракция, сорбция металлов. Так, скажем, с помощью серной кислоты выщелачивают медь, цинк, уран, с помощью соды — молибден, вольфрам.
Несмотря на то что гидрометаллургия — более поздняя по времени возникновения технология, пирометаллургический и гидрометаллургический процессы не стоит противопоставлять. Они нередко сопутствуют или предшествуют друг другу (гидрометаллургические процессы — пирометаллургическим). После того как металлы получены тем или иным путем, они проходят стадии очистки (рафинирования) и термической обработки с целью улучшения их физико-химических свойств, чаще всего прочности.
Особыми видами металлургических процессов сегодня также являются электрометаллургия, порошковая металлургия и металлотермия. К примеру, порошковая металлургия основана на применении порошков металлов. Их частицы очень маленькие — размером от 0,1 мкм до 0,5 мм; их сначала спрессовывают, а затем спекают. Также во многих странах происходит изучение и внедрение различных новейших металлургических технологий, например биовыщелачивания, биоокисления, биосорбции, биоосаждения, очистки растворов.
Следы развития металлургии находят в различных культурах и цивилизациях в различные времена, вплоть до 7–6-го тысячелетий до нашей эры.
Первые свидетельства того, что человек добывал металлы, были обнаружены археологами на территориях нынешней Сербии, Болгарии, Испании, Великобритании. Ученые находили там, в частности, медные топоры. Позже люди научились добывать не только медь, но и олово из горной породы, и в 3500-х годах до нашей эры наступил так называемый бронзовый век. Вслед за медью люди стали использовать и железо. Считается, что технология добычи этого металла была изобретена народом хеттов (индоевропейский народ Малой Азии) примерно в 1200 году до нашей эры, и это стало началом железного века.
Впоследствии появлялись всё новые технологии: из железа и других металлов и примесей изготавливали различные орудия для войны и сельского хозяйства, использовались металлы и в строительстве городов. В связи с этим повсеместно развивалась и металлургическая индустрия — от восточных кочевников, которым было известно искусство кузнечного ремесла, и жителей Китая, которые научились получать жидкий чугун, до Индии, где из металлов создавались колонны, на которых до сих пор нет ни толики ржавчины, и древних римлян, занимавшихся горной добычей и ковкой. При этом считается, что основателями металлургии как промышленности являются китайцы, так как многие методы, устройства и технологии этой науки были придуманы именно в Древнем Китае, а потом европейцы освоили это ремесло, изобретя доменные печи, чугун, сталь и др.
Современная история развития металлургии в России начинается со строительства на Урале первых металлургических заводов в начале XVIII века и создания горнозаводских округов, включавших не только заводы, но и рудники, прииски, леса, каменоломни, вспомогательное производство.
Сегодня к металлургии относятся:
— нанесение покрытий из металлов;
— материаловедение, или изучение физико-химических свойств металлов и сплавов.
Смежные с металлургией отрасли — разработка, производство и эксплуатация машин, аппаратов, оборудования, используемых в металлургии. Также с металлургией тесно связано производство огнеупорных материалов, коксохимия и др.
Металлургия подразделяется на черную и цветную. Это связано с тем, что металлы принято делить на черные (железо и сплавы) и все остальные. Нетрудно догадаться, что черная металлургия включает в себя добычу руд черных металлов, производство чугуна, стали, ферросплавов, прокат черных металлов, стальных, чугунных и других изделий. К цветной металлургии относят производство тяжелых цветных (медь, свинец, цинк, олово, никель) и легких цветных (алюминий, титан, магний) металлов.
Для добычи разных видов металлов предприятия используют разные методы и технологии, и они постоянно развиваются и совершенствуются, как и в других отраслях промышленности. Большинство процессов автоматизируется, применяется ИТ-моделирование и анализ. Это не может не отражаться и на процессе обучения специалистов металлургической индустрии, причем не только в профильных вузах, но и непосредственно на производстве. Нередко крупные металлургические предприятия разрабатывают и внедряют подобные образовательные программы.
Читайте также: