Где добывают сталь

Железо — металл войны, труда, искусства

Железо — один из наиболее распространенных элементов: земная кора содержит около 5% железа. Однако лишь сороковая часть этих запасов сконцентрирована в виде месторождений, пригодных для разработки.

Основные рудные минералы железа — магнетит, гематит, бурый железняк и сидерит. Само слово «железо» произошло, как полагают одни ученые, от санскритского «джальжа» — металл, руда.

Другие считают, что в основе русского названия лежит другой санскритский корень — «жель», означающий «блестеть», «пылать».

Метеоритное железо

Первое железо, попавшее в руки человека, было не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падающих на Землю. Поэтому шумеры называли его «небесной медью», а древние копты — «небесным камнем». В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо). Египтяне всегда изображали железные предметы синими — цвета неба. В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н. э.) о нем говорится как о металле небесного изготовления.

Самый крупный железный метеорит был найден в 1920 г. в юго-западной части Африки. Это метеорит «Гоба», весящий 60 т. 

О том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют распространенные у некоторых народов мифы о богах, сбросивших с неба железные предметы и орудия, — плуги, топоры.

Метеоритное железо подвергается ковке в холодном состоянии, поэтому люди начали изготавливать из него простейшие орудия. Метеоритное железо обрабатывали так же, как и медь.

При холодной ковке оно приобретает нужную форму и одновременно становится прочнее и тверже, а отжиг в огне снова делает кованый металл мягким.

«Сыродутное» железо

Несмотря на повсеместное использование железа на земле после бронзового века, способ получения его непосредственно из руды не менялся на протяжении 3000 лет, до тех пор, пока в Европе в XIII в. не изобрели доменную печь.

Способ этот назывался «сыродутным», так как «сырую» болотную или луговую руду закладывали в обмазанную глиной яму вместе с древесным углем, а затем через отверстие в нижней части ямы дули ручными, а позднее механическими мехами.

В результате этого, окись железа превращалась в металл, а пустая порода стекала вниз, а на самом дне печи скапливались зерна железа, которые, слипаясь, образовывали «крицу», то есть рыхлую губчатую массу, пропитанную шлаками. Раскаленную добела крицу вынимали, быстро проковывали, отжимая из нее шлак, и сваривали в монолитный кусок железа лепешкообразной формы.

Само по себе кричное железо являлось сплавом с углеродом, процентное содержание которого не превышало сотых долей. В наше время название железоуглеродистого сплава зависит от пропорций углерода к металлу: если в железе до 2 % углерода, то оно называется сталью. Стоит отметить, что если углерода меньше 0,25 %, то сплав носит название мягкой стали (малоуглеродистой), а по старой терминологии именно она называлась железом. Когда углерода более 2 %, то железный сплав называют чугуном.

Загадка древней колонны

В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты II. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание.

Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудную колонну, перед которой бессильно время? Древняя Индия издавна славилась искусством своих металлургов. О выплавке железа в Индии говорится в Ригведах — священных книгах, относящихся примерно к XIII-XII вв. до н. э. Таким образом, ко времени создания колонны металлургия Индии имела, по крайней мере, полуторатысячелетнюю историю, и железо уже стало применяться для изготовления плугов.

По вопросу о способе изготовления замечательной колонны до сих пор нет единого мнения. Некоторые авторы считают, что колонна изготовлена методом сварки отдельных криц массой по 36 кг и последующей их ковкой.

По мнению других специалистов, древние металлурги для получения чистого железа растирали губку сварочного железа в порошок и просеивали его.

А потом полученный чистый порошок железа нагревали до красного каления и под ударами молота его частицы слипались в одно целое — сейчас это называется методом порошковой металлургии.

Непревзойденный в литье

При доменном процессе получаются три вида чугуна:

• литейный (серый),
• передельный (белый),
• специальный чугун (ферросплавы).

Литье из серого литейного чугуна хорошо работает на сжатие, в два раза слабее на изгиб и в три-четыре раза хуже на растяжение, — эти свойства необходимо учитывать при проектировании художественных изделий, предназначенных под отливку.

Серый чугун, благодаря своей высокой коррозийной стойкости, чрезвычайно широко применяется в изготовлении изделий экстерьерного характера: парковых декоративных скульптур, ваз и фонтанов, садовых оград, ворот, надгробных плит и решеток.

А долговечность и прочность на истирание делают его незаменимым материалом для ступеней и ограждений лестниц.

Наконец, исключительно высокие литейные свойства позволяют отливать тончайшие ажурные предметы с красивым черно-коричневым цветом. Превосходно получаются из чугуна и мелкие бытовые предметы: пепельницы, дверные ручки, туалетные принадлежности и даже цепочки для часов.

Во кузнице

Сталь — самый распространенный сплав из «семейства» железоуглеродистых. С глубокой древности кузнецы научились получать из железной руды не только мягкое железо, но и высокоуглеродистую сталь. В Древней Руси, например, она вместе с железом шла на изготовление сложноузорчатых сварных клинков мечей, кинжалов и ножей.

Технология производства данных видов изделий была невероятно сложной и трудоемкой. Не случайно древнерусские кузнецы почитались как особое привилегированное сословие. А в раннюю языческую эпоху их считали самыми могучими, мудрыми и незаменимыми людьми, ибо сам бог грома и молнии Перун был их покровителем и советчиком.

В древнерусских письменных источниках сталь именуют специальными терминами: «Оцел», «Харолуг» и «Уклад». Говоря о железе и стали, невозможно не упомянуть об еще раз об Индии. Из записей одного арабского географа XII в.

 можно узнать, что в то время Индия славилась производством железа и стали. Оказывается, сталь эта служила непосредственным сырьем для получения из нее тех сортов булата, которые впоследствии использовали кузнецы Персии, Сирии, и Египта при изготовлении клинков мечей и сабель.

И получается, что родиной дамасской стали являлся отнюдь не Дамаск, а Индия.

Металл драгоценнее золота

На Ближнем Востоке и в Китае железо было известно уже за 2400 лет до н. э., а в Египте еще раньше. В Центральной Европе ранний железный век приходится примерно на 1000-450 гг до н. э. Эту эпоху называют гольштаттской по названию города в Австрии, в окрестностях которого археологи нашли много железных предметов.

Одними из первых железо из руды стали получать халибры — легендарный народ, живший в Закавказье около 1500 г. до н. э. В сыродутных горнах железную руду восстанавливали древесным углем и получали ковкое, так называемое кричное железо. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе.

В Древнем Риме из железа изготавливали даже обручальные кольца. Дошедшие до нас документы рассказывают, что один из египетских фараонов обратился к царю хеттов с просьбой прислать ему железо в обмен на любое количество золота. В египетских гробницах, наряду с другими ценностями, было найдено ожерелье, в котором железные бусы чередовались с золотыми.

Разноцветный металл с узором

Нет ничего необычного в том, что любой из известных нам металлов, подвергаясь какой-либо обработке, может менять цвет. «Палитра» того или иного металла зависит и от степени нагрева, и от самой обработки, и от химических свойств. Но невозможно представить голубое золото или красное серебро. Напротив, железо, а соответственно сталь и чугун во всех своих «ипостасях», имеет несравнимую ни с каким другим металлом цветовую растяжку.

В холодном состоянии оно может быть серым, черным, почти белым, голубым, и синим, золотистым и красноватым. Более того, железо является единственным металлом, который может сам себя украшать декоративным орнаментом, проступающим как бы изнутри. Варианты этого фактурного орнамента бесконечны, и их нельзя причислить ни к одному из общеизвестных, так как этот рисунок рождается самим металлом.

Другие статьи по сходной тематике

Источник: https://TochMeh.ru/info/iron.php

Что делают из железной руды?

Оглянитесь вокруг. Так или иначе, но вы со стопроцентной вероятностью наткнетесь на что-то, чьим компонентом является элемент Ferrum. Он же – железо. Даже телефон, планшет или компьютер, с помощью которого вы читаете данную статью, также содержит в себе железо.

Феррум является четвертым по многочисленности элементом на нашей планете. Являясь настолько популярным, оно максимально упрощает процесс собственной добычи. К сожалению, в чистом виде оно все-таки не встречается, потому – придется добывать его из руды. Благо, извлечь его из минералов и получить чистый «Fe» намного проще, чем, скажем, уран или даже алюминий.

В данной статье мы рассмотрим вопрос, что делают из железной руды, как из нее добывается железо и куда его применяют.

Свойства руд

Отвечать на вопрос: какими свойствами обладает железная руда, не совсем просто. Хотя бы потому, что перечень свойств зависит от процента данного металла в руде и количества посторонних примесей. К примеру, красный железняк, содержащий гематит (Fe2O3), содержит в себе целых 70% железа от общего количества.

В общем и целом, кстати, целесообразной добычей железа считается только та, где в рудах содержится от 40% железа и выше. Данная цифра действительно дает понять, что железо распространено в окружающем мире многократно больше других элементов. К примеру, для того же урана, содержание его в руде в количестве 2% считалось бы небывалой удачей

Но вернемся к нашему красному железняку. Давая характеристику железной руде, можно сказать, что красный железняк представляет собой диапазон от порошкового вещества до плотного.

Лимонит (он же – бурый железняк), также является рудой железа, однако она представляет собой пористую и рыхлую породу, содержащую весомые доли фосфора и марганца. Пустой породой у него часто выступает глина. В силу чего, кстати, довольно легко поддается извлечению железа. Потому из него часто делают чугун.

Шпатовый железняк с сидеритом во главе является довольно редким минералом, что не делает его производственным ресурсом. Он также содержит в себе довольно много глины.

Черно-синие магнитные руды по своей насыщенности железу могут не уступать красному железняку. Но главной их особенностью является, конечно, свойства магнетизма. Пусть они и теряются с сильным повышением температуры. Пусть железняк магнитный намного реже других, но польза его очевидна.

Способы добычи железа из руды

Железо из руды наиболее часто получают в доменных печах. Принцип работы такого способа заключается в восстановлении железа из его оксидов с помощью угля, в виде кокса. Уголь, окислившись в печи под воздействием кислорода, превращается в угарный газ (СО). Затем, нагретый в печи угарный газ взаимодействует с оксидом железа (Fe2O3), вследствие чего получаются молекулы углекислого газа и молекулы восстановленного железа.

Полученное железо все еще не является идеально чистым. Дабы устранить его от всяческих рудных примесей, далее используется флюс. Флюсом называют карбонаты кальция или магния (в простонародье – известняк и доломит). При нагревании до 1000 градусов по Цельсию, карбонаты распадаются на свои оксиды с выделением углекислого газа.

СаСО3 → СаО+СО2

Далее, оксид кальция или магния вступает в реакцию с примесями железа (например – с кварцем)

CaO+SiO2 → CaSiO3

Получившийся в результате шлак очень легко плавится в печи. Он плавает на поверхности, что позволяет довольно легко отделить его от железа. Такой расплав железа является все равно не самым чистым из-за существенного присутствия атомов карбона (уголь). А сплав железа с углеродом называется чугуном.

Железо довольно активный элемент, потому весьма податлив коррозии. Потом, не стоит оставлять под открытым небом или в местах с повышенной влажностью предметы с высоким содержанием железа.

Добыча железа в России и мире

Россия в плане добычи железной руды может похвастаться лишь 5-6% от общемирового уровня. Но что касается запасов для потенциально дальнейшей добычи – здесь уверенное первое место. 18% от всей мировой железной руды находятся именно в России. На втором и третьем месте – Бразилия с Австралией. Почетное четвертое место досталось «сожителю по СССР» – Украине, 11 процентов.

Источник: https://geomix.ru/blog/minerals/chto-delayut-iz-zheleznoj-rudy/

Черная металлургия

Одну из ведущих отраслей тяжелой промышленности составляют предприятия, которые занимаются добычей сырья, производством и переработкой металлов на основе железа – стали, чугуна, сплавов, которые относятся к черным металлам. К предприятиям черной металлургии также относят и те, которые занимаются добычей и переработкой марганца и хрома.

Черная металлургия

Особенности

Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии.

Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:

• Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
• Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.

Спецификой предприятий металлургического комплекса черной металлургии является то, что они, по большей части, составляют основу индустрии государства, являясь, вместе с тем, одними из самых высоких капитало- и материалоемкими.

Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии.

Подсчитано, что сырье и топливо составляют более 90% общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия.

Наиболее часто предприятия черной металлургии концентрируются таким образом:

• Возле рудных месторождений. Требуется доставка топлива;
• Вблизи источников топлива (предприятия угледобычи). Остается вопрос поставки рудного сырья;
• На оптимальном расстоянии между источниками сырья и топлива.

Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.

Можно заметить, что здесь не указана зависимость производства от электроэнергии, хотя потребность в ней чрезвычайно велика. Это объясняется тем, что передача электрической энергии даже на большие расстояния не сопоставима по сложности организации и стоимости с доставкой тяжелых и объемных материалов производства.

Предприятия вторичной переработки металлического лома черных металлов (передельная металлургия) сосредоточены вблизи крупных центров машиностроения.Сырье

Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

• Предприятия полного цикла. Большинство стадий производственного цикла, обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте.
• Передельныеметаллургические предприятия. Одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль.
• Малая черная металлургия. Характеризуется тем, что цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.

Добыча руды черных металлов

Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.

В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входит большое число предприятий, основные из которых выполняют следующие задачи:

• Добыча металлических руд, их обогащение.
• Добыча и подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов.
• Коксохимическая промышленность, включая выработку коксового газа.
• Выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали и проката.
• Вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

Если брать за основу технологию изготовления металла, то можно выделить такие виды металлургического цикла:

• чугунно-доменные предприятия;
• производство стали, в том числе, мартеновское, электродуговое, конвертерное, непрерывной разливки;
• прокатное производство.

Металлургическое производство

Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода, в результате чего получается чугун.

Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода, включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

Начиная с середины прошлого века начала развиваться бездоменная металлургия, в которой используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья.

Оборудование и технология бездоменного производства стали позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы и фосфора, как при традиционном производстве.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

• заготовки;
• листовой прокат;
• сортовой прокат;
• бесшовные трубы;
• специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

• тавр;
• двутавр;
• швеллер;
• угол.

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

• оси и колеса железнодорожной техники;
• зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/chernaya-metallurgiya.html

Виды и характеристики сплавов железа

Железо считается самым популярным материалом. Его используют во всех отраслях промышленности. Людям этот металл знаком с глубокой древности. Когда кузнецы научились получать чистый материал, он превзошёл известные на то время сплавы, вытеснил их из производства. Сплавы железа появились в результате попыток людей изменить характеристики этого металла.

Состав и свойства

Строение и свойства железа обуславливают его популярность относительно разных отраслей промышленности. Состав представляет собой основной материал с примесями другим веществ. Количество дополнительных металлов не превышает 0,8%. К основным параметрам относятся:

1. Температура плавления — 1539 градусов по Цельсию.
2. Твердость по Бринеллю — 350–450 Мн/кв. м.
3. Удельная масса — 55,8.
4. Плотность — 7,409 г/куб см.
5. Теплопроводность — 74,04 Вт/(м·К) (при комнатной температуре).
6. Электропроводность — 9,7·10-8 ом·м.

Нельзя забывать, что железо считается одним из важнейших элементов в организме человека. Однако он крайне сложно усваивается из пищи. Суточная норма, которую должен употреблять мужчина — 10 мг. Женщины должны потреблять 20 мг этого вещества, чтобы организм работал нормально.

История открытия

Из школьного курса все помнят «железный век». Это период истории, когда человек впервые научился получать этот металл из руды. Железный век приходится на период с 9 по 7 век до нашей эры. Этот металл оказал огромное влияние на развитие людей того времени.

По своим характеристикам он вытеснил смеси цветных металлов. Из него изготавливали орудия труда, оружие, доспехи, материалы для строительства и многое другое. Постепенно кузнецы начали смешивать его с другими металлами, чтобы получить новые материалы.

Так появлялись новые сплавы.

Сферы применения

Этот материл применяется в разных отраслях промышленности:

1. Смеси и однородный металл применяются в машиностроении. Из них изготавливаются внутренние детали, корпуса, подвижные механизмы.
2. Судостроение, самолётостроение, ракетостроение.
3. Строительство — изготовление крепежей, расходных материалов.
4. Приборостроение — изготовление электроники для дома.
5. Радиоэлектроника — создание элементов для электроприборов.
6. Медицина, станкостроение, химическая промышленность.
7. Изготовление оружия.

Если для чего-то не подходит однородный материал, подойдут соединения на его основе, характеристики которых значительно отличаются.

Разновидности сплавов на основе железа

Сплав железа — это соединение, которое состоит из основного металла и дополнительных примесей. Соединения на основе этого материала называются чёрными металлами. К ним относятся:

1. Сталь — соединение углерода с другими элементами. Углерода в составе сплава может содержаться до 2.14%. Выделяют конструкционные углеродистые, строительные, специальные и легированные стали.
2. Чугун — смесь, которая пользуется огромной популярностью. Соединения могут содержать до 3,5% углерода. Дополнительно смеси содержать марганец, фосфор, серу.
3. Перлит — смесь на основе железа. Содержит не более 0.8% углерода.
4. Феррит — его называют чистым материалом. Связанно это с низким содержанием углерода, сторонних примесей (около 0.04%).
5. Цементит — химическое соединение железа с углеродом.
6. Аустенит — соединение с содержанием углерода до 2.14%. Дополнительно имеет сторонние примеси.

Состав и структура сплавов

Из-за большого количество соединений на основе железа была разработана маркировка, по которой можно отделить стали с высоким содержанием углерода от менее углеродистых, определить наличие основных легирующих элементов в составе материала, их количество. Зависимо от количества дополнительных элементов изменяются свойства соединений. К ним относится бор, ванадий, молибден, марганец, титан, углерод, хром, никель, кремний, вольфрам.

Характеристики смесей зависят от их структуры, состава. От этого изменяется прочность, пластичность, температура плавления, плотность, электропроводность и другие параметры. Например, структура чугуна определяет его хрупкость при ударах, больших физических нагрузках.

Свойства и маркировка сплавов

Относительно маркировки, первые цифры, которые идут на маркировке, говорят о процентном содержании углерода в составе. Далее идут заглавные буквы основных легирующих элементов. Начало маркировки могут начинать дополнительные буквы. Они указывают на назначение сплава.

Пластичность и вязкость будут уменьшаться при повышении количества углерода в составе сплава. На другие свойства металлов влияют основные легирующие элементы.

Производство и обработка сплавов на основе железа

Чтобы понять, как получают популярные соединения на основе железа, нужно кратко поговорить о технологиях получения чугуна, стали. Получить сталь можно несколькими способами:

1. Прямая технология. Окатышки железной руды продуваются смесью угарного газа, кислорода аммиака. Процедура проводиться в шахтной печи разогретой до 1000 градусов.
2. Мартеновский метод. Твердый чугун переплавляют с помощью мартеновских печей. Прежде чем закончить процедуру материал насыщается примесями.
3. Электроплавильный способ. С его помощью получают высококачественный материал. Обработка проводится в закрытых печах при температуре до 2200 градусов.
4. Кислородно-конверторный метод. Чугун, расположенный в печи, обдувается смесью кислорода с воздухом, что ускоряет процесс отжига.

Производство чугуна:

1. Подготовка руды. Она дробится до мелкой фракции.
2. Измельчение коксового угля.
3. Дробление флюса.
4. в печь.

Для изготовления чугуна используются доменные печи.

Помимо процессов производства смесей, их подвергают дополнительно обработке. Это отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Характеристики улучшаются.

Сплавы железа используются в разных отраслях промышленности. Они обладают разными характеристиками, однако не теряют параметров основного металла, входящего в их состав.
Металлургия стали 1 — железо, растворы, феррит, аустенит, цементит и перлит

Виды и характеристики сплавов железа Ссылка на основную публикацию

Источник: https://metalloy.ru/splavy/zheleza

Топ 10 самые прочные металлы в мире

Использование металлов в повседневной жизни началось на заре развития человечества, и первым металлом являлась медь, поскольку является доступной в природе и легко поддается обработке.

Недаром археологи при раскопках находят различные изделия и домашнюю утварь из этого металла. В процессе эволюции люди постепенно учились соединять различные металлы, получая все более прочные сплавы, пригодные для изготовления орудий труда, а позже и оружия.

В наше время продолжаются эксперименты, благодаря которым можно выявить самые прочные металлы в мире.

10. Титан

Открывает наш рейтинг титан – высокопрочный твердый металл, который сразу же привлек к себе внимание. Свойствами титана являются:

• высокая удельная прочность;
• стойкость к высоким температурам;
• низкая плотность;
• коррозийная стойкость;
• механическая и химическая стойкость.

Титан применяется в военной промышленности, медицине авиации, кораблестроении, и других сферах производства.

9. Уран

Самый известный элемент, который считается одним из самых прочных металлов в мире, и в нормальных условиях представляет собой слабый радиоактивный металл. В природе находится как в свободном состоянии, так и в кислых осадочных породах. Он достаточно тяжел, широко распространен повсеместно и обладает парамагнитными свойствами, гибкостью, ковкостью, и относительной пластичностью. Уран применяется во многих сферах производства.

8. Вольфрам

Известен как самый тугоплавкий металл из всех существующих, и относится к самым прочным металлам в мире. Представляет собой твердый переходный элемент блестящего серебристо-серого цвета. Обладает высокой прочностью, отличной тугоплавкостью, стойкостью к химическим воздействиям. Благодаря своим свойствам поддается ковке, и вытягивается в тонкую нить. Известен в качестве вольфрамовой нити накаливания.

7. Рений

Среди представителей данной группы считается переходным металлом высокой плотности серебристо-белого цвета. В природе встречается в чистом виде, однако встречается в молибденовом и медном сырье. Отличается высокой твердостью и плотностью, и имеет отличную тугоплавкость. Обладает повышенной прочностью, которая не теряется при многократных перепадах температур. Рений относится к дорогим металлам и имеет высокую стоимость. Используется в современной технике и электронике.

6. Осмий

Блестящий серебристо-белый металл со слегка голубоватым отливом, относится к платиновой группе и считается одним из самых прочных металлов в мире. Аналогично иридию имеет высокую атомную плотность высокую прочность и твердость.

Поскольку осмий относится к платиновым металлам, имеет схожие с иридием свойства: тугоплавкость, твердость, хрупкость, стойкость к механическим воздействиям, а также к влиянию агрессивных сред.

Нашел широкое применение в хирургии, электронной микроскопии, химической промышленности, ракетной технике, электронной аппаратуре.

5. Бериллий

Относится к группе металлов, и представляет собой элемент светло-серого цвета, обладающий относительной твердостью и высокой токсичностью. Благодаря своим уникальным свойствам бериллий применяется в самых различных сферах производства:

• ядерной энергетике;
• аэрокосмической технике;
• металлургии;
• лазерной технике;
• атомной энергетике.

Из-за высокой твердости бериллий используется при производстве легирующих сплавов, огнеупорных материалов.

4. Хром

Следующим в десятке самых прочных металлов в мире является хром – твердый, высокопрочный металл голубовато-белого цвета, стойкий к воздействию щелочей и кислот.

В природе встречается в чистом виде и широко применяется в различных отраслях науки, техники и производства. Хром Используется для создания различных сплавов, которые используются при изготовлении медицинского, а также химического технологического оборудования.

В соединении с железом образует сплав феррохром, который используется при изготовлении металлорежущих инструментов.

3. Тантал

Бронзу в рейтинге заслуживает тантал, поскольку является одним из самых прочных металлов в мире. Он представляет собой серебристый металл с высокой твердостью и атомной плотностью. Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, имеет свинцовый оттенок.

Отличительными свойствами тантала являются высокая прочность, тугоплавкость, стойкость к коррозии, воздействию агрессивных сред. Металл является достаточно пластичным металлом и легко поддается механической обработке. Сегодня тантал успешно используется:

• в химической промышленности;
• при сооружении ядерных реакторов;
• в металлургическом производстве;
• при создании жаропрочных сплавов.

2. Рутений

Вторую строчку рейтинга самых прочных металлов в мире занимает рутений – серебристый металл, принадлежащий к платиновой группе. Его особенностью является наличие в составе мышечной ткани живых организмов.

Ценными свойствами рутения являются высокая прочность, твердость, тугоплавкость, химическая стойкость, способность образовывать комплексные соединения.

Рутений считается катализатором многих химических реакций, выступает в роли материала для изготовления электродов, контактов, острых наконечников.

1. Иридий

самых прочных металлов в мире возглавляет именно иридий – серебристо-белый, твердый и тугоплавкий металл, который относится к платиновой группе. В природе высокопрочный элемент встречается крайне редко, и часто входит в соединение с осмием. Из-за своей природной твердости он плохо поддается механической обработке и обладает высокой стойкостью к воздействию химический веществ. Иридий с большим трудом реагирует на воздействие галогенов и перекиси натрия.

Этот металл играет важную роль в повседневной жизни. Его добавляют к титану, хрому и вольфраму для улучшения стойкости к кислым средам, применяют при изготовлении канцелярских принадлежностей, используют в ювелирном деле для создания ювелирных изделий. Стоимость иридия остается высокой из-за ограниченного присутствия в природе.

Источник: https://top10a.ru/top-10-samye-prochnye-metally-v-mire.html

Металлургия — это что такое? Центры металлургической промышленности :

Машиностроение, строительство, электротехника — все эти и многие другие сферы невозможно представить без металлургии. Что представляет собой эта отрасль? Как добывают металлы? Какими они бывают? Ответы на эти вопросы можно найти в статье.

Определение

Металлургия — это направление в промышленности, которое занимается добычей сырья, производством сплавов, утилизацией отходов и производством продукции из полученных сплавов.

Металлургия, в зависимости от сырья, делится на чёрную и цветную. К первой группе относятся металлы, содержащие железо, хром и марганец. Ко второй — все остальные.

Процесс производства продукции из металлов включает такие этапы, как:

• добыча и подготовка руды;
• передел;
• утилизация.

Металлургическая промышленность включает процессы получения многих элементов периодической таблицы, кроме газов и галоидов.

Черная

Черная металлургия — это отрасль металлургии, которая занимается производством сплавов из железа, марганца и хрома.

В природе железо встречается в руде в форме карбонатов, гидроксида и оксида. Поэтому первый этап производства в чёрной металлургии — это освобождение железа из руды при помощи доменной печи при температуре более +1000 С. При необходимости на данном этапе производится изменение свойств металла.

Черная металлургия включает такие направления, как:

• добычу и обогащение нерудного сырья;
• производство чёрных металлов;
• производство труб из стали и чугуна;
• коксохимическую промышленность;
• вторичную обработку сырья.

Производимая на металлургических комбинатах продукция бывает:

• основной, то есть конечным продуктом, готовым для эксплуатации;
• побочной, то есть продуктом, который получается при производстве основной продукции;
• попутной, то есть продукцией, оставшейся после производства основной и побочной, которая используется либо как вторсырье, либо как есть.

Добыча

Металлы получают путем извлечения из руд или вторсырья. Вся руда, содержащая ценные элементы, делится на богатую (более 55% ценных элементов), бедную (менее 50 %) и убогую (менее 25 %).

При добыче руды используются три основных метода:

• открытый;
• подземный;
• комбинированный.

Открытый метод — самый распространенный и экономичный. При таком методе предприятием организуется необходимая инфраструктура и разрабатывается месторождение карьерами.

Подземный метод используется в том случае, если породы лежат глубоко под землей. По сравнению с открытым, этот метод дороже из-за необходимости специального технического оснащения. Кроме этого, он актуальнее, чем другие методы, так как запасы железной руды, залегающей близко к поверхности, практически истощены. Таким способом добывается более 70% железной руды.

Комбинированный способ, как понятно из названия, сочетает в себе два вышеуказанных метода.

Производство

В металлургии под производством черных металлов понимают сложный технологический процесс, который можно разделить на два этапа:

• производство чугуна;
• переработка чугуна в сталь.

Необходимыми материалами для производства чугуна являются железная руда, топливо (кокс) и флюс. Именно в таком порядке их загружают в доменные печи, где под тяжестью собственной массы они опускаются в низ печи.

В нижней части печи находятся отверстия — фирмы, через которые подается нагретый воздух для поддержания процесса горения.

В результате плавления из руды восстанавливается железо и другие элементы, а полученные в процессе шлак и чугун выливаются через специальные отверстия — шлаковую и чугунную летки.

Процесс передела чугуна в сталь подразумевает снижение уровня углерода и примесей способом избирательного окисления и перевода их в шлак при выплавке. Для этого в расплавленный чугун вводят ферросплавы с содержанием Al, Mn и Si. Они образуют в стали труднорастворимые оксиды, которые частично всплывают в шлак.

Продукция

Продукция черной металлургии широко используется в машиностроении, строительстве, коммунальном хозяйстве, военно-промышленном комплексе и сельском хозяйстве.

К основной продукции черной металлургии можно отнести:

• металлопрокат (листовой, фасонный, сортовой) ;
• готовый прокат;
• метиз;
• передел;
• чугун передельный и литейный;
• кокс;
• огнеупоры;
• химическую продукцию.

Цветная

К цветной металлургии относятся все виды металлов, кроме железосодержащих. Сама отрасль делится на металлургию легких и тяжелых металлов, которые основываются на таких свойствах металла, как плотность и вес. Все виды металлов, используемых в цветной металлургии, можно разделить на:

• легкие, к которым относятся магний, алюминий, титан;
• тяжелые, к которым относятся олово, цинк, свинец, никель, медь;
• редкоземельные, к которым относятся эрбий, тербий, самарий, празеодим, неодим, лантан, диспрозий, церий, иттрий;
• искусственные, к которым принадлежат америций, технеций;
• малые, к которым относятся ртуть, кобальт, мышьяк, сурьма, кадмий, висмут;
• рассеянные, к которым принадлежат селен, германий, таллий, индий, галлий, цирконий;
• легирующие, к которым относятся ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам;
• благородные, к которым относятся платина, золото, серебро.

По сравнению с черной, цветная металлургия более энергозатратная. Это объясняется низким содержанием полезных веществ в цветных металлах и, как следствие, большим количеством отходов, требующих особенной утилизации и переработки химическими способами.

Добыча сырья и его обогащение

Цветные металлы получают из рудного концентрата, то есть из обогащенной руды. Под обогащением понимают разделение руды на металлы и минералы, что позволяет искусственно увеличить содержание металлов в сырье. При разделении используются такие технологии, как дробление, измельчение, сортировка и переработка путём обезвоживания. После получения металла из руды он проходит обработку и шлифовку.

После всех этих процессов металл отправляют в цеха или предприятия, где будет изготовлена необходимая продукция — станки, трубы, машины и т.д.

Рафинирование

Черновые металлы содержат различные примеси, которые влияют на физико-химические свойства металлов, а также содержат важные дорогостоящие элементы, например золото или серебро. Поэтому одним из важнейших этапов обработки металла является рафинирование, то есть очистка. Рафинирование проводится тремя способами:

• электролитическим — используется для глубокой очистки цветных металлов;
• химическим, который который также называется аффинажем, применяется при глубокой очистке золота;
• пирометаллургическим — используется при производстве металлов высокой чистоты и делится на фракционное, ликвационное, окислительное рафинирование.

Получение сплавов

Сплав — это вещество, состоящее из двух и более металлов и неметаллов, например, углерод, фосфор, мышьяк.

Сплавы не получаются из двух похожих металлов. Например, цинка и свинца.

Самыми ценными сплавами являются:

• бронза — соединение меди и олова;
• латунь — соединение меди и цинка;
• дуралюмин — соединение алюминия, меди, железа,кремния, магния и марганца;
• карбид вольфрама — соединение вольфрама с углеродом и кобальтом;
• нихром — соединение из никеля, хрома и железа;
• ални — соединение немагнитного алюминия, никеля и кобальта.

Продукция отрасли

Человеку, незнакомому близко с металлургией, при упоминании о цветных металлах первыми на ум приходят золото и серебро. Выше было рассмотрено все многообразие цветной металлургии. Здесь же рассмотрим продукцию, которая производится в данной сфере. Это:

• сортовой прокат — шестигранник, пруток, проволока;
• листовой прокат — полоса, лента, лист.

Кроме профильной, на металлургических заводах и комбинатах производится химическая продукция — хлор, поташ, серная кислота, элементарная сера, цинковый и медный купорос.

Типы баз и факторы их размещения

Прежде чем рассмотреть основные металлургические базы в мире и в России, стоит кратко описать типы баз и факторы их размещения.

В металлургической промышленности выделяют 3 типа баз.

1. База, работающая с собственными рудой и углем.

2. База, работающая либо с собственной рудой и привозным углем, либо с привозной рудой и собственным углем.

3. Работающая недалеко от угольных бассейнов или недалеко от потребителя.

Факторам, влияющими на расположение металлургических центров, можно назвать:

• потребительский, к которому относится близость крупных машиностроительных комплексов — основных потребителей стали;
• экологический, к которому относятся устаревшие предприятия, использующие один из самых “грязных” способов производства — доменный процесс;
• транспортный, к которому относятся предприятия, использующие привозные руду и уголь, так как находятся вдали от их источников;
• топливный, к которому относятся предприятия, находящиеся недалеко от угольных бассейнов;
• сырьевой, к которому относятся предприятия, расположенные поблизости к местонахождениям руды.

Металлургия в мире

Мировая металлургия сосредоточена в 98 странах мира, из которых руда добывается только в 50. Лидерами являются пять стран — это Китай, Бразилия, Россия, Австралия и Индия, который поставляют на мировой рынок пости 80 % сырья.

Большая часть мировых запасов руд — это материал среднего и низкого качества, требующий обогащения в процессе производства. Руд высокого качества в мире очень мало.

Например, запасы России как одного из лидеров металлургической промышленности составляют всего 12 % от мировых запасов.

Больше всего руды добывается в Китае, а полезного железа — в России.

Лидирующими компаниями, которые регулируют мировой процесс добычи и производства руды и металлов, являются компании Arcelor Mittal, Hebei Iron & Steel, Nippon Steel.

Arcelor Mittal — это компания, образованная благодаря слиянию предприятий Индии и Люксембурга. Ей принадлежат предприятия в 60 странах мира, в том числе российское «Северсталь-Ресурс» и украинское «Криворожсталь».

Hebei Iron & Steel Group — еще одна компания, образованная в результате слияния нескольких компаний. Но вляется не частным, а государственным предприятием, зарегистрированным в Китае. Здесь производится уникальный продукт — ультратонкий холоднокатанный лист и стальные плиты. Кроме добычи и производства, компания занимается исследовательской деятельность и инвестициями.

Nippon Steel и Sumitomo Metal Industries — японский лидер по производству стали. Доменные печи этой компании были установлены еще в 1857 году.

Металлургия России

В российской экономике металлургия занимает второе место после нефтегазовой промышленности. В данной сфере трудятся более 2 % работающих граждан в стране на 1,5 тыс. предприятий.

В РФ три есть основные базы черной металлургии, размещение которых объясняется близостью источников руды и бассейнов угля:

• Уральская;
• Сибирская;
• Центральная.

Самое старое и крупное предприятие металлургии — Уральское, где производится половина всей продукции черной металлургии в России. Центрами Уральской металлургии являются Екатеринбург, Нижний Тагил, Челябинск и Магнитогорск. Крупнейшие предприятия — Чусовский металлургический завод и Челябинский металлургический комбинат.

Сибирская металлургическая база — самая молодая из трех и строится на смену Уральской, где исчерпаны запасы металлов практически исчерпаны. Здесь расположены всего два крупных металлургический комбината — Кузнецкий и Западно-Сибирский.

Центральная металлургическая база находится в Белгородской и Курской областях. Крупнейшим металлургическим комбинатом и заводами является Новолипецкий металлургический комбинат и заводы в Старом Осколе и Туле.

93% процента выпускаемой продукции приходится на долю шести крупных центров металлургии. Это:

• ПАО “Северсталь”;
• ОАО “Мечел”;
• “Евраз”;
• ОАО “Металлоинвест”;
• ОАО “Новолипецкий металлургический комбинат”;
• ОАО “Магнитогорский металлургический комбинат”.

Металлургия — промышленность, которая играет важную роль в жизни каждого человека.

Источник: https://www.syl.ru/article/326020/metallurgiya---eto-chto-takoe-tsentryi-metallurgicheskoy-promyishlennosti

Какой самый прочный металл в мире — ТОП-5 элементов

К металлам относят вещества, которые обладают специфическими, характерными для них свойствами. Учитывают при этом высокую пластичность и ковкость, а также электропроводность и еще целый ряд параметров. Какой из нихсамый прочный металл в мире, можно узнать из приведенных ниже данных.

О металлах в природе

В русский язык слово «металл» пришло из немецкого. С XVI века оно встречается в книгах, правда, достаточно редко. В дальнейшем, в эпоху Петра I, его стали употреблять более часто, причем, тогда слово имело обобщающее значение «руда, минерал, металл». И только в период деятельности М.В. Ломоносова эти понятия были разграничены.

В природе металлы встречаются в чистом виде достаточно редко. В основном, они входят в состав различных руд, а также образуют всевозможные соединения, такие как сульфиды, оксиды, карбонаты и другие.

Для того чтобы получить чистые металлы, а это очень важно для их применения в дальнейшем, нужно их выделить, а затем очистить. При необходимости, металлы легируют — добавляют специальные примеси, с целью изменения их свойств.

В настоящее время есть разделение на руды черных металлов, которые включают в свой состав железо, и цветных. К драгоценным или благородным металлам относят золото, платину и серебро.

Металлы есть даже в организме человека. Кальций, натрий, магний, медь, железо — вот перечень этих веществ, которые содержатся в наибольшем количестве.

Как производят металлы?

Металлосодержащие руды считаются источником этих самых необходимых для всего современного человечества веществ. Чтобы выяснить их точное расположение, используют определенные методы поиска, которые построены на разведке и изучении месторождений. Металлы получают следующим образом:

1. Производится разработка рудных месторождений открытым способом или карьерным, а также подземным или шахтным. Возможны комбинированные способы.
2. Обогащение руд — выделение из сырья полезных компонентов, так называемых рудных концентратов.
3. Извлечение металлов из обогащенных руд путем химического или электролитического восстановления с использованием высоких температур или водной химии.
4. Чаще всего металлы выплавляют, нагревают до очень высоких температур руду и восстановитель. Для железа обычно применяют углерод.

В зависимости от дальнейшего применения, металлы подразделяют на группы:

1. Конструкционные материалы. Используют как сами металлы, так и их значительно улучшенные по свойствам сплавы. В данном случае ценят прочность, непроницаемость для жидкостей и газов, однородность.
2. Материалы для инструментов, чаще всего имеется в виду рабочая часть. Для этого подходят инструментальные стали и твердые сплавы.
3. Электротехнические материалы. Такие металлы используют как хорошие проводники электричества. Самые распространенные из них — это медь и алюминий. А также применяют как материалы, имеющие высокое сопротивление, — нихром и другие.

Самые прочные из металлов

Прочностью металлов называют их способность оказывать сопротивление разрушению под действием внутренних напряжений, которые могут возникать при влиянии на эти материалы внешних сил. Также это свойство конструкции сохранять свои характеристики в течение определенного времени.

https://www.youtube.com/watch?v=Ke43Xo3T_aY

Многие сплавы достаточно крепкие и стойкие не только к физическим, но и химическим воздействиям, к чистым металлам они не относятся. Есть металлы, которые можно назвать самыми прочными.

Титан, который плавится при температуре свыше 1 941 K (1660±20 °C), уран, относящийся к радиоактивным металлам, тугоплавкий вольфрам, закипающий при температуре не менее 5 828 K (5555 °C). А также другие, обладающие уникальными свойствами и необходимые в процессе изготовления деталей, инструментов и предметов по самым современным технологиям.

В пятерку самых прочных из них входят металлы, свойства которых уже известны, их широко применяют в различных отраслях народного хозяйства и используют в научных опытах и разработках.

5. Рений

Встречается в молибденовых рудах и медном сырье. Имеет высокую твердость и плотность. Очень тугоплавкий. Его прочность не может быть уменьшена даже под воздействием критических перепадов температур. Широко используется во многих электронных приборах и технических средствах.

4. Бериллий

Металл, относящийся к редкоземельным, имеющий серебристо-серый оттенок и блестящие, кристаллические образования на сломах. Интересно, что кристаллы бериллия на вкус несколько сладковатые, из-за этого его первоначально называли «глюциний», что значит «сладкий».

Благодаря этому металлу появилась новая технология, которую используют в синтезе искусственных камней — изумрудов, аквамаринов, для нужд ювелирной промышленности. Бериллий был открыт при изучении свойств берилла — полудрагоценного камня. В 1828 г. немецким ученым Ф. Вёллером был получен металлический бериллий.

Он не взаимодействует с рентгеновским излучением, следовательно, его активно используют для создания специальных приборов. Кроме того, сплавы бериллия применяются в изготовлении нейтронных отражателей и замедлителей для установки в ядерном реакторе.

Его огнеупорные и антикоррозионные свойства, высокая теплопроводность делают его незаменимым элементом для создания сплавов, используемых в самолетостроении и аэрокосмической промышленности.

3. Хром

Этот металл был открыт на территории среднего Урала. О нем написал М.В. Ломоносов в своей работе «Первые основания металлургии» в 1763 году. Является весьма распространенным, его самые известные и обширные месторождения расположены в ЮАР, Казахстане и России (Урал). этого металла в рудах сильно колеблется.

Его цвет светло-голубой, с отливом. В чистом виде очень твердый и достаточно хорошо обрабатывается. Он служит важным компонентом для создания легированных сталей, особенно нержавеющих, применяется в гальванике и авиакосмической промышленности.

Его сплав с железом, феррохром необходим для производства металлорежущих инструментов.

2.Тантал

Этот металл относится к ценным, так как его свойства лишь ненамного ниже, чем у благородных металлов. Он обладает сильной устойчивостью к различным кислотам, не подвержен коррозии.

Тантал применяется в различных конструкциях и соединениях, для изготовления изделий сложной формы и как основа для производства уксусной и фосфорной кислот. Металл используют в медицине, так как его можно совместить с тканями человека.

В жаропрочном сплаве тантала и вольфрама нуждается ракетная отрасль, ведь он может выдержать температуру в 2 500 °C. Конденсаторы из тантала устанавливают на радарные аппараты, применяют в электронных системах как передатчики.

1. Иридий

Одним из самых прочных металлов в мире считается иридий. Металл серебристого цвета, очень твердый. Его относят к металлам платиновой группы. Он трудно поддается обработке и, к тому же, тугоплавкий. Иридий практически не вступает во взаимодействие с едкими веществами.

Применяют его во многих отраслях. В том числе и в ювелирном деле, медицинской и химической промышленностях. Значительно улучшает стойкость вольфрамовых, хромовых и титановых соединений по отношению к кислым средам.

Чистый иридий не является токсичным материалом, но его отдельные соединения могут быть ядовитыми.

Несмотря на то, что многие металлы обладают достойными характеристиками, точно указать, какой именно самый прочный металл в мире, достаточно сложно. Для этого изучают все их параметры, в соответствии с различными аналитическими системами. Но в настоящее время все ученые утверждают, что первое место по прочности уверенно занимает иридий.

Источник: https://vseonauke.com/1216373600258362306/kakoj-samyj-prochnyj-metall-v-mire---top-5-elementov/

Как добывают алмазы: как происходит добыча и как находят камни, где в мире добывают алмазы, какая страна лидер по производству алмазов

Одной из самых ценных минералов являются алмазы. Именно изних изготавливают «лучших друзей девушек» – бриллианты. Однако путь от необработанногоминерала до драгоценного камня довольно долог. Чтобы понять, насколько редок иценен этот материал, необходимо хорошо представлять не только как в природеобразуется этот самородок, но и  как добывают алмазы.

Разработка месторождений – задача, требующая серьезной подготовкии финансовых вложений. Однако это только первый шаг в процессе преобразованияприродного самоцвета в один из самых дорогих камней в мире.

 Откудаберутся алмазы

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, касательногопроцесса образования прочнейшего минерала. Существует несколько научных теорийна этот счет.

Согласно первой теории алмазное сырье образовалось более 100 млн лет томуназад на глубине не менее 100 км. Именно там были созданы оптимальные условиядля преобразования углерода в твердую породу с иной формой кристаллическойрешетки, а именно высокая температура (от 1100°С), давление (не менее 35килобар) и однородная среда с отсутствием температурного градиента.

В результате вулканической активности минералы были вынесенык поверхности. Доказательством этого выступает география большинства месторождений (дноокеанов, места около разломов в земной коре), а также их вид (алмазоносныетрубки), направленный вертикально вверх. Со временем кимберлиты подвергалисьвоздействию воды и воздуха и воды и разрушались, а порода рассыпалась, образуя«алмазные поля».

Второй версией ответа на вопрос, откуда взялись алмазы, стали метеориты. Вовремя исследования и анализа их состава, были обнаружены мельчайшие частицаалмазных кристаллов, что навело ученых на мысль о формировании минерала вмомент столкновения небесного тела с земной поверхностью. Такие месторожденияполучили названия импактных.

Во всеменной существует белый карлик – звезда Люси, чье ядро состоит из чистого алмаза. Его диаметр составляет около 4 тысяч километров, а вес в каратах ученые не могут подсчитать до сих пор.

Способы добычи

Еще в начале XIX века добыча алмазов велась спомощью лопаты и лотков, на которых промывался речной песок, и отбирались самыемногообещающие камни. Современный способ механизирован и зачастую зависит отглубины пролегания породы.

Обязательно посмотрите:  Основные сферы применения алмазов

Карьер

В карьерахдобывают минералы, расположенные на глубине не более 600 метров. Процесс ихдобычи довольно прост. Сначала бурят скважину, после чего ее минируют ивзрывают. Выброшенная на поверхность порода отправляется на обрабатывающиезаводы, где и происходит выборка ценных минералов.

Важно! Такой способ относится к среднезатратным вариантам.

Шахта

Технология рудниковойдобычи более сложна и опасна. Однако это наиболее распространенный способобнаружения новых алмазных залежей. Профессия шахтера не зря считается одной изсамых трудоемких и опасных в мире. На большой глубине необходимо постоянноследить за уровнем кислорода, проводить откачку подземных вод, опасатьсявзрывов газа.

Порода добываетсяс помощью специальных дробильных комбайнов, затем она отгружается в вагонетки иподается на поверхность. И уже оттуда доставляется на обогатительные фабрики.

Россыпи

Рассыпные месторождения в современном мире встречаются все реже. Большинство из них былообнаружено и выработано еще в прошлые века. Добыча производится классическимспособом с помощью промывки через большие сита.

Топ стран по добыче алмазов

Драгоценные камни алмазы добывают по всему миру. Самым известным добытчиком драгоценной руды в прошлом веке считалась Индия. Именно отсюда родом почти все самые крупные и известные бриллианты.

Сегодня, если говорить о географии залегания алмазной руды,следует отметить Африку, Полярный круг, Латинскую Америку и регионы ДальнегоВостока. Однако в последние несколько десятилетий в мировую добычу активновключились и Канада с Намибией. Если говорить о топе стран-добытчиков алмазов,то выглядит он следующим образом:

• Россия;
• Австралия;
• Ботсвана;
• ЮАР;
• Конго;
• Ангола;
• Канада;
• Намибия.

Почти половина всех мировых алмазов находится на африканском континенте. Климатические условия и геологические особенности залегания руды значительно снизили стоимость добычи этого ценного сырья. Только Ботсвана обеспечивает минералами пятую часть мирового рынка, хотя разработка месторождений ведется там с 70-ых годов прошлого века.

ЮАР известна самыми крупными экземплярами. Ангола и Намибия скаждым годом увеличивают добычу алмазов и поднимаются в топе стран-добытчиков.

Самая высокая концентрация чистых алмазов была обнаружена вкимберлитовых трубках Австралии. Здесь же были найдены редчайшие красные алмазы(второе их месторождение в Бразилии), которые продаются только на крупнейшихмировых аукционах.

Канада – самый молодой и перспективный поставщик «будущих» бриллиантов. Ежегоднострана поставляет на рынок не менее 12 млн карат драгоценных камней.

В России богатейшие залежи найдены на территории Якутии. Наша страна стоит на первом месте в мире по добыче именно ювелирного, а не технического сырья. Так как самые большие запасы находятся на территории вечной мерзлоты, то процесс добычи этих ценных ископаемых трудоемок и затратен.  Однако именно в России находят самые чистые алмазы, которые оправдывают многочисленные финансовые и технические издержки.

Первые месторождения рассыпного типа были обнаружены в прошлом веке на Урале. Это и дало ученым повод задуматься о наличии более крупных залежей алмазов на территории страны.

Где находят больше всего самоцветов

Самыми крупными месторождениями в мире считаются:

• Айхал в Якутии;
• Аргайл в Австралии;
• Катока в Анголе;
• Кимберли в ЮАР;
• Джваненг и Орапа в Ботсване;
• Минас-Жерайс в Бразилии.

Также одни из самых богатых рудников можно найти в Индии и в США.

Путь от кимберлита до бриллианта

Процесс образования алмаза очень долог. «Растут» эти драгоценныекристаллы не одну сотню лет. Еще несколько миллионов они могут находиться подземлей, меняя в условиях огромного давления и постоянной высокой температурытригональную форму кристаллической решетки графита на тетраэдную алмаза.

Взрыв магмы «выталкивает» породу на поверхность в результатечего и образуются кимберлитовые трубки. Это первичные месторождения, которыепод действием природных факторов могут преобразоваться во вторичные – россыпи.

Интересно! После добычи подходящие самородки отбирают для ювелирных заводов. Где мастера огранки придают камням блеск и привычную для ювелирных украшений форму. От момента извлечения из земли до попадания на прилавок ювелирного магазина цена алмаза может увеличиться в десятки раз.

Основные выводы

Добыча алмазов – технологически сложный и финансово затратныйпроцесс, однако высокая стоимость сырья окупает большинство издержек.

1. Основнаяверсия образования алмазов – это преобразование углерода, находящегося в земнойкоре под действием давления и высокой температуры.
2. Всеместорождения условно можно разделить на первичные (кимберлитовые илампроитовые трубки) и вторичные (россыпи).
3. Основнойспособ добычи сырья – это карьерный и шахтенный.
4. Россия занимаетпервое место в мире по добыче алмазов ювелирного качества.
5. Одно изсамых больших месторождений находится на территории Якутии.

Долгий процесс образования и сложный способ добычи делают алмаз столь редким и ценным материалом. Не последнюю роль играют и его уникальные  физические свойства, позволяющие активно использовать камень не только в ювелирной отрасли, но и в промышленных и высокотехнологичных сферах.

Источник: https://kamnistar.com/interesnoe/kak-dobyvayut-almazy/

Как добывают алмазы в Якутии: месторождения, способы

Физические свойства алмаза настолько уникальны, что именно этот камень считается «царем» среди всех остальных. Это и самый твердый из всех известных минералов Земли, и самый дорогой, хотя и довольно распространенный.

Происхождение алмазов

Как долго формировались кристаллы в природе – неизвестно, но для того, чтобы углеродная решетка графита преобразовалась в углеродную решетку алмаза, необходимы условия: глубина не меньше 100 километров, давление в 35-50 килобар и температура выше 1100 градусов по Цельсию.

В процессе прорыва магмы через осадочную толщу земной коры образуется трубка, которая может содержать алмазы. По месторождению в местности Кимберли на юге Африки, такие трубки стали называть кимберлитовыми. Их возраст около 400-700 миллионов лет.

Где добывают алмазы?

Добычей занимаются около 35 стран, расположенные на геологически-стабильных континентах. Наибольшие по содержанию алмазов разведанные месторождения находятся: в ЮАР, России, Индии, Бразилии, северной части Америки.

Месторождение считается «богатым», если в тонне руды содержится 3 карата (чуть больше полграмма) алмазов.

Месторождения алмазов в России

В 19 веке в Пермской губернии был найден первый алмаз случайно, крепостным крестьянином 14-лет, Поповым Павлом, который работал на золотом прииске и при промывке золотоносной руды нашел камень весом в полкарата.

Карат – мера веса драгоценного камня, принята по размеру семени рожкового дерева (цератонии стручковой). Семя было бурого цвета, твердым и плоским и отличалось постоянством массы, поэтому использовалось в качестве меры с библейских времен. 1 карат = 0,19 грамма

Добыча алмазов в России ведется в двух районах: в Архангельской области и в Якутии.

О поиске месторождений алмазов в СССР задумывались с 30-х годов, когда было выдвинуто предположение, что схожие с африканским континентом условия – древние вулканические щиты — могут быть и в Сибири. После Великой Отечественной войны начались экспедиции по разведке месторождений в Сибири.

С 1949 года было разведано десять кимберлитовых трубок. В 1954 геолог Лариса Попугаева открыла первое коренное месторождение. Она зашифровано телеграфировала: «Раскурили трубку Мира, табачок отличный». Кимберлитовой трубке было дано название «Мир», а затем и город получил от нее название: Мирный. В настоящее время ведется промышленная разработка двенадцати трубок.

Месторождения алмазов подразделяются на первичные – коренные и вторичные – рассыпные. Под коренными понимаются кимберлиты и лампроиты (магматические горные породы). Рассыпные месторождения – это разрушенные коренные, при которых из размытых кимберлитовых трубок минерал переносится на расстояние, иногда на несколько километров.

«Ломоносовское» месторождение в Архангельской области

Впервые об этом месторождении появились сведения в 1985 году, а в 1999 году в средствах массовой информации было заявлено, что ведется подготовка к началу его освоения.

Поиск минерала в Архангельской области отличался от экспедиций в Сибири. В Якутии отслеживали по «спутнику» алмаза – пиропу (гранату). В Архангельской области – по магнитным аномалиям.

В результате было выявлено более 50 кимберлитовых трубок, из них – около трети содержат алмазы. Шесть трубок  в районе поселка Поморье находятся близко друг от друга и образуют единое месторождение «Ломоносовское». Его запасы оцениваются в 12 миллиардов долларов США. Качество камней – довольно высокое, не уступает якутским.

В 2009 г. был найден камень очень высокого качества (прозрачный ромбододекаэдр) весом в 30,61 карат и назван в честь 425-летия Архангельска. Через год был добыт также уникальный камень весом в 50,1 карат.

Добыча ведется двумя способами: карьерным и методом шахты. Опробованный в начале освоения способ скважинной гидродобычи был неудачным.

Добыча алмазов в Якутии

Город Мирный считается «алмазной столицей» Россией. Он находится в Республике Саха (Якутия) на расстоянии 1200 км от Якутска. Население города составляет около 35 тысяч человек и почти 80% населения работает в группе алмазодобывающих предприятий «Алроса» (название состоит из слов: «алмазы» и «Россия»). На долю «Алроса» приходится около 99% всех добываемых алмазов в России и более 30% в мире.

В 2017 году ожидается объем в 39 миллионов карат. Доказанные запасы месторождений компании составляют 184,8 млн карат, вероятные – 468,5 млн карат.

Освоение месторождений Якутии началось в 50-е годы прошлого столетия. Трубка «Мир» разрабатывалась открытым способом с 1957 года и за почти 50 лет серпантинная дорога в карьере достигла 8 км от поверхности до дна.

Диаметр карьера составляет 1200 метров, а глубина – 525 метров. С 2001 года карьер был законсервирован, а добыча продолжается шахтным способом.

Как добывают алмазы?

Особенности природы Якутии – это, в первую очередь, экстремальные погодные условия, зимой температура воздуха достигает 50 градусов ниже нуля. Также следует отметить наличие грунтовых вод, минерализованных до такой степени, что они способны растворять резину. И наконец, на глубине в 400 метров начинается вечная мерзлота.

Все эти условия непосредственным образом влияют на способы добычи. Город Мирный находится в непосредственной близости от карьера.

После того, как добытая руда вывезена на поверхность, она доставляется на обогатильный завод, где сперва породу дробят, затем происходит отделение алмазных соединений.

Для мелких фракций применяют способ очистки с помощью пены (химические вещества образуют пену на воде, к которой прилипают частички алмазов), а также рентгеновский способ (облучение руды и выдувание из нее алмазосодержащих частиц).

После механической очистки применяется ручной труд по очистке и сортировке камней.

Камни сортируются по весу, крупные экземпляры отбираются специалистами исключительно вручную. Оценивается их форма, размер и окраска. Важными характеристиками также являются прозрачность и чистота минерала.

Следует отметить, что все алмазы имеют настолько неповторимые характеристики, что специалистами выработано более 8 тысяч позиций, по которым их можно оценить.

После отбора, камни отправляются на гранильный завод.

Ювелирные камни составляют около 70% от всех добытых, остальные имеют техническое применение.

Промышленное применение алмазов – для изготовления инструментов камне- и металлообработки, медицинских инструментов и часов.

Мировой рынок по добыче алмазов представлен 9 странами, из них более двух третей объемов приходится на Россию, Ботсвану и Конго.

Вызывает гордость, что алмазы России имеют высокие качественные характеристики, важные для ювелиров:

• правильной формы;
• прозрачные;
• высокие цветовые свойства.

Как отличить алмаз?

Рассмотрите бриллиант на свет – настоящий «впускает» в себя луч и многократно преломляет его, за счет чего очень ярко блестит. Никакое стекло или фианит не способно на это даже при самой сложной огранке. Только настоящий бриллиант имеет двойное преломление – один луч от его поверхности идет прямо, второй – в сторону.

Сквозь бриллиант нельзя рассмотреть поверхность, на которую его положите, какой бы прозрачный он ни был. Если рассматривать сквозь бриллиант его вершины – их не должно быть видно.

Ненастоящий бриллиант будет переливаться всеми цветами радуги, настоящий же – только одного оттенка, — сероватого. Самый надежный способ проверить подлинность – подышать на бриллиант. Настоящий не запотевает!

Источник: https://vseprokamni.ru/interesno/kak-obrazujutsja-almazy-i-gde-ih-dobyvajut.html

Черные металлы, их свойства, особенности и то что стоит знать

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Черные металлы, их свойства, особенности и то что стоит знать Черные металлы, их свойства, особенности и то что стоит знать (1 голос, в среднем: 5 из 5)

Металлы разделяются на цветные и черные. Черные металлы, по сути – это железо, имеющее в себе различное количество углерода, а также отличающиеся кристаллической решетки. К черным металлам относят стали и чугуны, которые в свою очередь имеют достаточно большое количество основных классов. При производстве чугунов и сталей различных типов, используют именно черные металлы, добываемые из металлических руд.

В экономике металлов черные металлы составляют более 90%, а это указывает на их широкое распространение. От процентного содержания углерода зависит, какие свойства приобретет материал — чугунов или сталей. Для повышения качества черного металла, используются легирующие добавки (другие металлы и сплавы, а также химические элементы), которые улучшают свойства сплавов и придают им нужный оттенок характеристик в зависимости от его применения.

Распространенными легирующими добавками являются:

• медь;
• кремний;
• хром;
• никель.

Классификация черных металлов

В большинстве случаев, классификация черных металлов построена на основании разделения элементов по их химическому составу и свойствам. легирующих элементов определяет железо и его сплав.

В свою очередь, определенное процентное содержание углерода в сплаве указывает что это — чугун или сталь. Так чугуны содержат более 1,7% углерода, а стали от 0,2 до 1,7% углерода.

Классификация черных металлов подразумевает разделение на следующие классы:

• железные металлы;
• тугоплавкие;
• урановые;
• щелочноземельные;
• редкоземельные.

Также классификация черных металлов подразумевает отделение сталей легированных и нелегированных, которые еще называют углеродистыми. К углеродистым сталям относятся стали, в которых углерод является основным компонентом, при этом примеси на свойства металла не оказывают особого значения.

Легированные имеют в наличие один или несколько легируемых элементов, которые оказывают огромное влияние на свойства стали. /Легированные стали очень широко применяется для изготовления ответственных деталей, несущих большую нагрузку, испытывающих разный температурный режим, сильное фрикционное воздействие.

Применение такой стали распространенно в машиностроении, тракторостроении, тяжелой промышленности и в других областях.

Виды черных металлов

Виды черных металлов из стали имеют большое применение. Однако все виды стали по себе разные и имеют свое предназначение, и область применения. Также различные виды черных металлов, в частности стали, пройдя термообработку, приобретают отличительные свойства.

Многие сплавы хорошо поддаются прокатке, прессованию, успешно льются. Другие достаточно мягкие и их можно обработать вручную. Такие виды черных металлов как нержавеющая сталь, обладая нужными легирующими элементами, имеют очень высокую стойкость к коррозии, большую твердость и прочность.

Данный вид стали успешно применяют в пищевой промышленности, медицине, для изготовления бытовых предметов, для производства турбин и др. Еще одним видом черного металла является чугун. Чугун – это сплав железа с углеродом и его содержание больше чем в стали.

Так как чугун имеет хорошие литейные свойства, то его в основном используют для литых деталей. Чугун подразделяется на виды:

• Чугун литейный;
• Чугун передельный;
• Чугун антифрикционный;
• Ковкий чугун;
• Чугун низколегированный;
• Чугун высоколегированный;
• Чугун с шаровидным графитом;
• Чугун с вермикулярным графитом для отливок.

Литейный чугун используют для литья, этому хорошо способствует пластинчатый графит. Ковкий — обладает замечательной пластичностью, хорошо поддается ковке, откуда и взято название. Отдельные виды черного металла, к примеру, чугун шаровидным графитом, благодаря своей структуре шаровидного состояния, применяют в изготовлении деталей, имеющие очень высокое качество.

Еще статьи из этого раздела: Чугун литейный

Чугун литейный — это сплав железа, в состав которого входит

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Среднелегированные стали

Среднелегированные стали содержат в себе 2,5-10% легирующих элементов, которые придают

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Среднеуглеродистая сталь, марки, свойства и особенности сплава

Среднеуглеродистая сталь — это сталь, которая не содержит легирующих элементов

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Чугун с вермикулярным графитом

Чугун с вермикулярным графитом — это металл, механические свойства которого

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь  — это сталь, которая содержит повышенное количество углерода,

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Низколегированная сталь, свойства, технические характеристики, особенности обработки и виды низколегированных сплавов

Низколегированная сталь содержит легирующие элементы в небольшом количестве, откуда и

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Высоколегированная сталь

Высоколегированная сталь  имеет в себе от 10 до 50% легирующих

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Чугун с шаровидным графитом

Чугун с шаровидным графитом — это высокопрочный конструкционный материал, имеющий

(1 голос, в среднем: 5 из 5)

Источник: https://metallsmaster.ru/chernye-metally/