Μεταλλουργία Παραγωγής: Πώς το μετάλλευμα μετατρέπεται σε χρησιμοποιήσιμο μέταλλο και σιδηροκράματα

Η μεταλλουργία παραγωγής είναι ο κλάδος της μεταλλουργίας που μετατρέπει το μετάλλευμα, το συμπύκνωμα ή το ανακυκλωμένο σκραπ σε μέταλλο που μπορεί να πωληθεί και να χρησιμοποιηθεί. Καλύπτει τα πάντα μεταξύ του ορυχείου και του λιωτηρίου: εξόρυξη και σύνθλιψη της πρώτης ύλης, διαχωρισμός πολύτιμων ορυκτών από απόβλητα, εξαγωγή του μετάλλου από τις χημικές του ενώσεις, εξευγενισμός του σε ελεγχόμενη καθαρότητα και τέλος προσθήκη στοιχείων κράματος στη σωστή μορφή και σειρά. Η πειθαρχία συνήθως χωρίζεται σε τρεις οικογένειες διεργασιών και τα περισσότερα βιομηχανικά φύλλα ροής συνδυάζουν και τα τρία.

Τι καλύπτει η Μεταλλουργία Παραγωγής

Η εξόρυξη και η μεταλλουργία παραγωγής χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά, αλλά η παραγωγή έχει ευρύτερο νόημα: περιλαμβάνει τα στάδια μετατροπής που ακολουθούν την εξόρυξη, όπως η χύτευση, το μέγεθος και η κατασκευή βασικών κραμάτων. Οι τρεις οικογένειες διαδικασιών είναι:

Πυρομεταλλουργία:επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία, συμπεριλαμβανομένου του καβουρδίσματος, της τήξης, της μετατροπής και του εξευγενισμού στη φωτιά. Κυριαρχεί στην παραγωγή σιδήρου, χάλυβα, μολύβδου και σιδηροκραμάτων.

Υδρομεταλλουργία:επεξεργασία σε υδατικό διάλυμα, συμπεριλαμβανομένης της έκπλυσης, της εκχύλισης με διαλύτη και της καθίζησης. Είναι η τυπική οδός για τον ψευδάργυρο και για πολλά σπάνια και πυρίμαχα μέταλλα.

Ηλεκτρομεταλλουργία:επεξεργασία με χρήση ηλεκτρικής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρολυτικής διύλισης και της ηλεκτρονικοποίησης. Με αυτόν τον τρόπο παράγονται κάθοδοι χαλκού και ψευδάργυρου και πρωτογενές αλουμίνιο.

Η επιλογή μεταξύ τους ακολουθεί τη χημεία του μεταλλεύματος και το κόστος της ενέργειας. Τα θειούχα μεταλλεύματα συνήθως τήκονται επειδή το θείο μπορεί να δεσμευτεί ως θειικό οξύ, ενώ τα ορυκτά οξειδίων που είναι δύσκολο να μειωθούν θερμικά εκπλένονται συχνότερα.

Διαδρομές σιδηρούχων και μη-σιδηρούχων μετάλλων

Τα μέταλλα αρχικά χωρίζονται σε σιδηρούχα, σε αυτά που βασίζονται στο σίδηρο, και σε μη-σιδηρούχα, όλα τα άλλα. Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τη διαδρομή που ακολούθησαν τα κύρια βιομηχανικά μέταλλα.

Η παραγωγή σιδήρου έχει τη μεγαλύτερη χωρητικότητα με μεγάλο περιθώριο και είναι επίσης η πιο στενά συνδεδεμένη με την προσθήκη κράματος, επειδή σχεδόν όλος ο χάλυβας προσαρμόζεται στη σύνθεση πριν χυτευθεί. Οι διαδρομές με

Από το μετάλλευμα στο μέταλλο: Τα βήματα της διαδικασίας

Αν και τα φύλλα ροής διαφέρουν, οι περισσότερες εργασίες μεταλλουργίας παραγωγής ακολουθούν την ίδια ακολουθία βημάτων:

Εξόρυξη και προετοιμασία πρώτης ύλης:Το μετάλλευμα τρυπιέται, ανατινάζεται και μεταφέρεται, στη συνέχεια αναμειγνύεται έτσι ώστε η ποιότητα που τροφοδοτείται στο εργοστάσιο να παραμένει σταθερή.

Κοψίματα:Η σύνθλιψη και η άλεση απελευθερώνουν τους πολύτιμους ορυκτούς κόκκους από τον περιβάλλοντα βράχο και ο ένας από τον άλλο.

Ευεργέτηση και διαχωρισμός:Η βαρύτητα, η μαγνητική μέθοδος και οι μέθοδοι επίπλευσης συγκεντρώνουν το πολύτιμο ορυκτό και απορρίπτουν το γκάζι ως απορρίμματα.

Εξαγωγή:το συμπύκνωμα ανάγεται, τήκεται ή εκπλένεται έτσι ώστε το μέταλλο να αφήνει την ένωση ξενιστή του σε μεταλλική ή διαλυμένη μορφή.

Διύλιση:η διύλιση, η ηλεκτρόλυση ή η απόσταξη αφαιρούν τις υπολειμματικές ακαθαρσίες στα όρια που απαιτούνται από τις προδιαγραφές.

Κράμα και χύτευση:το εξευγενισμένο μέταλλο ρυθμίζεται, απαερώνεται και χυτεύεται σε πλινθώματα, μπιγιέτες ή κύρια κράματα για περαιτέρω επεξεργασία.

Κάθε βήμα έχει έναν αριθμό ανάκτησης συνδεδεμένο σε αυτό και το γινόμενο αυτών των αριθμών δίνει τη συνολική απόδοση. Ένα εργοστάσιο που ανακτά το 92 τοις εκατό του μετάλλου στον εμπλουτισμό και το 94 τοις εκατό στη τήξη επιστρέφει μόνο περίπου το 86 τοις εκατό του μετάλλου που περιέχεται στο μετάλλευμα, γι' αυτό και ο έλεγχος των ζημιών αντιμετωπίζεται ως βασική συνάρτηση παραγωγής και όχι ως λογιστική λεπτομέρεια.

Σιδηροκράματα: Η γέφυρα μεταξύ μεταλλεύματος και χάλυβα

Τα περισσότερα στοιχεία κράματος δεν μπορούν να προστεθούν στον χάλυβα στην καθαρή τους μορφή: λιώνουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, οξειδώνονται εύκολα ή κοστίζουν πάρα πολύ για να καθαριστούν. Αντίθετα, προστίθενται ως σιδηροκράματα, κύρια κράματα που παράγονται με ανθρακοθερμική αναγωγή του οξειδίου μαζί με τον σίδηρο. Αν και αυτά τα κράματα είναι ένα μικρό κλάσμα της χωρητικότητας παραγωγής χάλυβα, καμία θερμότητα χάλυβα δεν μπορεί να τελειώσει χωρίς αυτά.

Τα ποσοστά πρόσθεσης καθορίζονται από ένα απλό ισοζύγιο μάζας. Για να τοποθετηθεί 0,5 τοις εκατό μαγγάνιο σε έναν τόνο χάλυβα, χρειάζονται πέντε κιλά μαγγανίου στο τήγμα. με υψηλό-σιδηρομαγγάνιο άνθρακα σε 78 τοις εκατό μαγγάνιο και ανάκτηση περίπου 95 τοις εκατό, το φορτίο διαιρείται πέντε με το 0,78 και στη συνέχεια διαιρείται με το 0,95, δίνοντας περίπου 6,7 κιλά ανά τόνο χάλυβα. Η ίδια αριθμητική που εφαρμόζεται σε κάθε στοιχείο δίνει το ισοζύγιο φορτίου για μια θερμότητα.

Η σειρά προσθήκης μετράει όσο και η ποσότητα. Αποοξειδωτές προστίθενται πριν από τα στοιχεία κράματος, έτσι ώστε το οξυγόνο να μην καταναλώνει τις ακριβότερες προσθήκες, και στοιχεία με υψηλή συγγένεια για το οξυγόνο προστίθενται αργά στη διαδικασία, κάτω από μια σκωρία που τα προστατεύει από την ατμόσφαιρα.

Ποιοτικός Έλεγχος, Έντυπα Προϊόντων και Πρότυπα

Η μεταλλουργία παραγωγής είναι μια βιομηχανία που καθορίζεται-προδιαγραφές, επομένως η ανάλυση και η δειγματοληψία ενσωματώνονται στη διαδικασία αντί να προστίθενται στο τέλος. Η χημική σύνθεση επιβεβαιώνεται με φασματομετρία σε κάθε εκμαγείο και η κατανομή μεγέθους ελέγχεται με διαλογή επειδή η συμπεριφορά διάλυσης ενός σιδηροκράματος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος των σωματιδίων. Συστήματα διαχείρισης όπως το ISO 9001 και η εργαστηριακή ικανότητα δοκιμών σύμφωνα με το ISO/IEC 17025 απαιτούνται συνήθως από τους πελάτες, ενώ μεμονωμένα προϊόντα αγοράζονται με βάση τα εθνικά ή διεθνή πρότυπα όπως το GB/T 2272 για το σιδηρόπυριο, το GB/T 3795 για το σιδηρομαγγάνιο και το GB/T 3648 για το σιδηροπυρίτιο.

Οι φόρμες προϊόντων ακολουθούν την κατάντη διαδικασία: σβώλους υλικού για το λιωτήριο, κόκκους και ποιότητες σκόνης για συνεχή χύτευση και αναλώσιμα συγκόλλησης και μορφοποιημένα σύρματα με μπρικέ ή πυρήνα όπου απαιτείται προσθήκη ελεγχόμενης, χαμηλών-απωλειών στην κουτάλα. Η συσκευασία επιλέγεται για να περιορίσει την πρόσληψη υγρασίας, καθώς οι υγρές προσθήκες μπορεί να προκαλέσουν βίαιες αντιδράσεις στο τήγμα.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μεταλλουργίας παραγωγής και της εξορυκτικής μεταλλουργίας;
Η εξορυκτική μεταλλουργία σταματά στο σημείο όπου κερδίζεται το μέταλλο από το μετάλλευμά του. Η μεταλλουργία παραγωγής περιλαμβάνει αυτό το στάδιο, αλλά καλύπτει επίσης τη διύλιση, την κράμα και τη χύτευση σε εμπορεύσιμες μορφές.

Ε: Ποια οικογένεια διαδικασιών χρησιμοποιείται περισσότερο στη βιομηχανία;
Κατά τονάζ, η πυρομεταλλουργία οδηγεί, επειδή ο σίδηρος, ο χάλυβας, τα σιδηροκράματα και τα περισσότερα βασικά μέταλλα κατασκευάζονται σε φούρνους σε υψηλή θερμοκρασία. Η υδρομεταλλουργία και η ηλεκτρομεταλλουργία χειρίζονται χαμηλότερης-βαθμίδας και πιο σύνθετες πρώτες ύλες.

Ε: Γιατί τα μέταλλα κραματώνονται με τη μορφή σιδηροκραμάτων;
Τα σιδηροκράματα μειώνουν το σημείο τήξης και την πυκνότητα της προσθήκης, μειώνουν τις απώλειες οξείδωσης και παρέχουν το στοιχείο σε μορφή που διαλύεται προβλέψιμα σε υγρό χάλυβα. Είναι επίσης φθηνότερα από τον καθαρισμό του καθαρού στοιχείου.

Ε: Τι καθορίζει την ανάκτηση ενός στοιχείου κράματος;
Η ανάκτηση εξαρτάται από τη συγγένεια του στοιχείου για το οξυγόνο, τη χημεία της σκωρίας, τη θερμοκρασία προσθήκης και το μέγεθος των σωματιδίων του σιδηροκράματος. Η καθυστερημένη προσθήκη κάτω από προστατευτική σκωρία δίνει την υψηλότερη ανάκτηση.

Ε: Πώς επαληθεύεται η ποιότητα του προϊόντος στη μεταλλουργία παραγωγής;
Κάθε γύψος αναλύεται ως προς τη χημική σύνθεση και το μέγεθος, η υγρασία και η χύδην πυκνότητα ελέγχονται σε σχέση με τις προδιαγραφές αγοράς. Τα αρχεία ιχνηλασιμότητας συνδέουν την παραδοθείσα παρτίδα με τη θερμότητα και την παρτίδα της πρώτης ύλης.

Ε: Μπορεί το ανακυκλωμένο σκραπ να αντικαταστήσει το μετάλλευμα στη μεταλλουργία παραγωγής;
Ναι, και στη χαλυβουργία κάνει ήδη μεγάλο μερίδιο της δουλειάς. Οι διαδρομές που βασίζονται σε σκραπ{1}}παρακάμπτουν εξ ολοκλήρου την εξόρυξη και τη μείωση, αλλά εξαρτώνται από τη διαλογή για να κρατήσουν τα ανεπιθύμητα στοιχεία όπως ο χαλκός και ο κασσίτερος έξω από το τήγμα.