Из руды что делают: Что делают из железной руды
alexxlab | 19.02.2023 | 0 | Разное
Как получают металлы из руд » Детская энциклопедия (первое издание)
Месторождения руд черных металлов в СССР
Как получают металлы из руд (продолжение)
Значительно раньше железа люди научились добывать медь и золото. Всего 450 лет назад испанцы, высадившиеся в Центральной и Южной Америке, обнаружили там богатые города с огромными общественными сооружениями, дворцами и храмами. Однако оказалось, что индейцы еще не знали железа. Орудия и оружие у них были сделаны только из меди и камня.
Из истории известно, что народы Египта, Месопотамии и Китая за 3-4 тыс. лет до н. э. производили гигантские строительные работы, чтобы обуздать силу могучих рек и направить воды на поля. Для всех этих работ требовалось много орудий — кирок, мотыг, плугов, а для защиты от набегов кочевников много оружия — мечей и стрел. В то же время меди и олова добывалось не так уж много. Поэтому развитие производства требовало нового металла, более распространенного в природе. Поиски этого металла были нелегкими: руды железа мало похожи на металл, и в древности человеку, конечно, трудно было догадаться, что именно в них содержится нужный ему металл.
Кроме того, само по себе железо очень мягко, для изготовления орудий труда и оружия оно плохой материал.
Прошло много времени, пока человек научился извлекать железо из руд и делать из него чугун и сталь.
Доменный амбар Звенигородского завода, основанного в 1675 г. (реконструкция).
Возможно, что первые открытия железа как материала для изготовления различных предметов связаны с находками железных метеоритов, состоящих из самородного железа, с примесью никеля. Может быть, наблюдая, как метеоритное железо ржавеет, люди догадались, что железо содержится в желтых землистых охрах, встречающихся часто на поверхности земли, а затем открыли способы выплавки железа.
По историческим данным, приблизительно за тысячу лет до н. э. в Ассирии, Индии, Урарту и некоторых других странах уже умели добывать и обрабатывать железо. Из него изготовляли орудия труда и разнообразное оружие. В VII в. до н. э. земледельческое население, жившее по Днепру и в причерноморских степях, также умело добывать железо.
Из него скифы изготовляли ножи, мечи, наконечники для стрел и копий и другие предметы военного и домашнего обихода.
Добыча и искусство обработки железа были широко распространены по всей Древней Руси.
Кузнецы, называемые в народе «хитрецами», в те времена не только обрабатывали, но обычно сами и добывали железо из руд. Их очень уважали. В народных сказаниях кузнец побеждает Змея Горыныча, олицетворявшего злые силы, и совершает много других героических подвигов.
Железо — мягкий металл, хорошо поддающийся ковке, но в чистом виде непригодный для изготовления инструмента. Только сплавы железа с другими веществами сообщают ему необходимые свойства, в том числе и твердость.
Погрузка породы на руднике.
Наиболее важны для народного хозяйства два сплава железа с углеродом — чугун, содержащий более 2 % (до 6%) углерода, и сталь, содержащая от 0,04 до 2 % углерода.
В древности люди не имели понятия о чугуне, но научились изготовлять сталь из железа. Железо они выплавляли в примитивных горнах, смешивая железную руду с древесным углем.
Высокую температуру, необходимую для выплавления железа из руды, они получали, применяя обыкновенные воздуходувные мехи. Их приводили в движение руками, а позднее — силой воды, ставя водяные мельницы. После плавки железной руды получалась спекшаяся масса зернистого железа, которая затем ковалась на наковальнях.
Чтобы получить из железа сталь, тонкие полоски откованного железа обкладывались древесным углем и прокаливались вместе с углем несколько дней. Конечно, таким способом получали мало стали, и она стоила дорого. Секреты изготовления стали хранились строжайшим образом. Особенно знаменитой была дамасская сталь — булат, — способ получения которой был разработан, по-видимому, древнеиндийскими мастерами, а затем освоен арабскими мастерами.
Однако все эти способы обработки железной руды и получения стали давали мало металла. Все увеличивавшаяся потребность в нем заставляла людей искать новые способы получения значительно больших количеств металла. В конце XIV или начале XV столетия горновые печи для плавки железа стали строить уже высотой в 2-3 м, чтобы получить больше металла.
Мастера, производившие плавку в этих печах, заметили, что некоторые плавки выходят неудачными. Вместо железа в печи образовывалась похожая на железо масса, которая, остывая, давала хрупкое, не поддающееся ковке вещество. Но, в отличие от железа и стали, эта масса обладала замечательным свойством: она получалась в печи в расплавленном состоянии в виде жидкости, ее можно было выпускать через отверстия из печи и делать из нее отливки разной формы. Это и был чугун.
Конечно, в старину металлурги не умели объяснить, почему в одних случаях в печи оказывалось спекшееся ковкое железо, а в других — жидкий чугун. Химии как науки в те времена не существовало, и никто из мастеров, изготовлявших железо, не мог знать, что все дело заключалось в пропорции между рудой, углем и воздухом, поступавшим в печь при плавке. Чем больше подается в печь воздуха (точнее — кислорода), тем больше углерода выгорит и он превратится в углекислый газ, который улетучится, и в железе останется мало углерода: так получается сталь.
Если же воздуха меньше, то много углерода растворяется в железе: образуется чугун.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Месторождения руд черных металлов в СССР
Как получают металлы из руд (продолжение)
Цветные руды – techade.ru
Руда – горная порода, содержащая в своем составе металл или металлы в таких количествах, которые целесообразно извлекать при современном уровне развития промышленных технологий.
Таким образом, понятие «руда» имеет геологический, технический и экономический смысл. Минимальное содержание основного металла в руде, позволяющее подвергать руду металлургической переработке, называется рентабельным минимумом.
Руды цветных металлов, в зависимости от вида присутствующих металлосодержащих минералов подразделяют на:
- сульфидные, в которых ценные компоненты находятся в форме сернистых соединений;
- окисленные, металлы присутствуют в форме кислородосодержащих соединений;
- смешанные, металлы могут находиться как в окисленной так и в сульфидной форме, например, медные руды;
- самородные, содержащие металлы в виде самородных слитков или вкраплений.
Сульфидные руды классифицируются по форме размещения в земной коре, и разделяются на сплошные и вкрапленные. Сплошные руды состоят почти полностью из сульфидных минералов, в то время как вкрапленные представляют собой руды, содержащие мелкие включения сернистых соединений металлов в пустой породе.
Руды цветных металлов также могут быть разделены на монометаллические и полиметаллические в зависимости от наличия полезных компонентов. Монометаллические руды, содержат только один ценный компонент, однако большинство руд встречающихся в природе являются полиметаллическими и содержат минимум два ценных элемента. Наиболее сложными по составу являются медные и медно-никелевые руды, которые содержат до 10-15 металлов.
Руды цветных металлов как правило очень бедные и содержат всего несколько процентов, а часто и доли процента основного металла.
Распространенность в земной коре некоторых металлов характеризуется следующими цифрами, %:
|
Наименование |
% |
Наименование |
% |
Наименование |
% |
|
Алюминий |
7. |
Свинец |
8*10-4 |
Титан |
0.58 |
|
Железо |
4.7 |
Олово |
6*10-4 |
Медь |
0.01 |
|
Кальций |
3.4 |
Уран |
5*10-4 |
Цинк |
0.02 |
|
Натрий |
2.64 |
Платина |
2*10-5 |
Никель |
0. |
|
Калий |
2.4 |
Серебро |
4*10-6 |
Вольфрам |
7*10-2 |
|
Магний |
1.94 |
Золото |
5*10-7 |
Молибден |
1*10-3 |
5
018
Наиболее редко встречаются в природе полоний и актиний ( 10-15 %).
Запасы цветных металлов в земной коре все больше истощаются, учитывая приведенные выше данные видно, что 98,4% общего состава земной коры приходится на долю первых девяти элементов в таблице.
Все металлы, которые мы добыли, в одной визуализации
Все металлы, которые мы добыли, в одной визуализации
Первоначально это было опубликовано на Elements. Подпишитесь на бесплатный список рассылки, чтобы каждую неделю получать красивые визуализации мегатенденций в области природных ресурсов по электронной почте.
Металлы окружают нас повсюду, от наших телефонов и автомобилей до наших домов и офисных зданий.
Хотя мы часто упускаем из виду наличие этого сырья, оно является неотъемлемой частью современной экономики. Но получение этих материалов может быть сложным процессом, который включает в себя добычу, переработку и затем преобразование их в пригодные для использования формы.
Итак, сколько металла добывается за год?
Металлы и руды
Прежде чем углубляться в цифры, важно провести различие между рудами и металлами.
Руды – это природные горные породы, содержащие металлы и соединения металлов. Металлы представляют собой ценные части руд, которые можно извлечь путем разделения и удаления пустой породы. В результате добыча руды обычно намного превышает фактическое содержание металла в руде. Например, в 2019 году горняки добыли 347 млн тонн бокситовой руды., но фактическое содержание металлического алюминия, извлеченного из него, составляло всего 62,9 миллиона тонн.
Вот все металлы и металлические руды, добытые в 2019 году по данным Британской геологической службы:
| Металл/руда | Добытое количество (тонн) | % от общего количества |
|---|---|---|
| Железная руда | 3 040 000 000 | 93,57% |
| Промышленные металлы | 207 478 486 | 6,39% |
| Технологии и драгоценные металлы | 1 335 848 | 0,04% |
| Итого | 3 248 814 334 | 100% |
В 2019 году горняки произвели примерно три миллиарда тонн железной руды, что составляет около 94% всех добытых металлов.
Остальные 6% всех добытых металлов в 2019 году составили промышленные и технологические металлы. Как они разлагаются?
Промышленные металлы
Практически в каждой отрасли, от строительства и сельского хозяйства до производства и транспорта, свойства металлов используются по-разному.
Здесь представлены промышленные металлы, которые мы добыли в 2019 году.
Сумма процентов может не составлять 100 из-за округления.
Неудивительно, что алюминий является наиболее производимым промышленным металлом. Легкий металл является одним из наиболее часто используемых материалов в мире: от изготовления фольги и пивных бочонков до деталей зданий и самолетов.
Марганец и хром занимают второе и третье места соответственно по количеству добываемого металла и являются важными компонентами в сталеплавильном производстве. Марганец помогает превращать железную руду в сталь, а хром закаляет сталь. Кроме того, марганец является важным компонентом литий-марганцево-кобальт-оксидных (NMC) аккумуляторов для электромобилей.
Хотя производство меди составляет около одной трети производства алюминия, медь играет ключевую роль в обеспечении современной жизни. Красный металл встречается практически в каждом проводе, двигателе и электроприборе в наших домах и офисах. Это также имеет решающее значение для различных технологий возобновляемых источников энергии и электромобилей.
Технологии и драгоценные металлы
Технологии хороши настолько, насколько хороши материалы, из которых они сделаны.
Технологические металлы можно классифицировать как относительно редкие металлы, обычно используемые в технологиях и устройствах. В то время как майнеры производят некоторые технические и драгоценные металлы в больших количествах, других относительно мало.
| Металл | Количество, добытое в 2019 г. (тонн) | % от общего количества |
|---|---|---|
| Олово | 305 000 | 23% |
| Молибден | 275 000 | 21% |
| Редкоземельные элементы | 220 000 | 16% |
| Кобальт | 123 000 | 9% |
| Литий | 97 500 | 7% |
| Вольфрам | 91 500 | 7% |
| 81 000 | 6% | |
| Ниобий | 57 000 | 4% |
| Кадмий | 27 500 | 2% |
| Тантал | 27 000 | 2% |
| Серебро | 26 261 | 2% |
| Золото | 3 350 | 0,3% |
| Индий | 851 | 0,06% |
| Металлы платиновой группы | 457 | 0,03% |
| Галлий | 380 | 0,03% |
| Рений | 49 | 0,004% |
| Итого | 1 335 848 | 100,00% |
Сумма процентов может не составлять 100 из-за округления.
Олово было самым добываемым техническим металлом в 2019 году, и, по данным Международной оловянной ассоциации, почти половина его пошла на пайку.
Также интересно наблюдать за преобладанием аккумуляторных и энергетических металлов. Литий, кобальт, ванадий и молибден имеют решающее значение для различных энергетических технологий, включая литий-ионные батареи, ветряные электростанции и технологии хранения энергии. Кроме того, майнеры также добыли 220 000 тонн редкоземельных элементов, из которых 60% поступили из Китая.
Учитывая их редкость, неудивительно, что золото, серебро и металлы платиновой группы (МПГ) были наименее добываемыми материалами в этой категории. В совокупности эти металлы составляют всего 2,3% технических и драгоценных металлов, добытых в 2019 году.
Материальный мир
Хотя люди ежегодно добывают и используют огромное количество металлов, важно рассматривать эти цифры в перспективе.
По данным Circle Economy, в мире ежегодно потребляется 100,6 миллиардов тонн материалов. Из этого общего объема 3,2 млрд тонн металлов, произведенных в 2019 году, составляют всего 3% нашего общего потребления материалов. Фактически, ежегодное производство только цемента в мире составляет около 4,1 миллиарда тонн, что значительно превышает общее производство металлов.
Мировой аппетит к материалам растет вместе с населением. По мере того как ресурсоемкие мегатенденции, такие как урбанизация и электрификация, набирают обороты, наш материальный пирог будет только увеличиваться.
10 вещей, которые вы используете каждый день, изготовлены из Миннесотского железа
Каждый день, почти во всех сферах жизни, мы используем продукты, созданные металлургической промышленностью Миннесоты.
История добычи железа
Впервые добытый в 1884 году на северо-востоке штата Миннесота Железный хребет, добыча железа и, следовательно, производство стали в Соединенных Штатах долгое время играли (и продолжают играть) жизненно важную роль в жизни каждого человека.
Америка (и весь мир) построена из железа
От транспортных средств и бытовой техники до строительства коммерческих зданий и жилых домов, от транспорта и сельского хозяйства до национальной обороны, производства электроэнергии и оборудования, необходимого для производства этих и других предметов, железная руда необходима.
«Американцы проявляют себя лучше всего, когда мы что-то делаем», — говорит Ванта Кода, президент Управления морского порта Дулут. «И мы не можем производить вещи без железной руды».
Вот 10 вещей, которые вы используете каждый день и которые не могли бы существовать без железа и стали:
Транспортные средства – легковые и грузовые автомобили, внедорожники, полуприцепы, внедорожники, автобусы, поезда.
Бытовая техника – холодильники, стиральные машины, сушилки для белья, плиты, посудомоечная машина.
Посуда – вилки, ложки, ножи и прочее.
Медицинская – хирургическая нержавеющая сталь, имплантируемые устройства.
Строительство – коммерческое и жилое.
Сельское хозяйство – сельскохозяйственная техника: тракторы, плуги, комбайны, доильное оборудование.
Транспорт — судоходство, дороги, автобусы, поезда и полуприцепы (и то, что они перевозят — например, вашу еду).
Производство электроэнергии – генераторы, провода, линии электропередач, распределительное оборудование.
Инфраструктура – дороги, мосты, туннели, водоснабжение, канализация, электрические сети и телекоммуникации.
Национальная оборона – вооружение, военная техника и корабли.
Дополнительные факты о роли стали в вашей повседневной жизни (от Американского института чугуна и стали):
- Каждому родившемуся американцу в течение жизни потребуется 27 416 фунтов железа.
- Ежегодно на рынок бытовой техники, посуды и столовых приборов в США отгружается от полутора до двух миллионов тонн стали.
