Галилео. Металлургия (часть 1)
Опубликовано: 29.08.2017
МЕТАЛЛУРГИЯ (от
греч. metallurgeo-добываю руду, обрабатываю металлы), область науки, техники
и отрасль пром-сти, включающие произ-во металлов из прир. сырья (в частности,
руд) и др. металлсодержащих продуктов (в т.ч. из отходов произ-в металлич. материалов,
сплавов и изделий), получение сплавов, обработку металлов в горячем и холодном
состоянии, сварку, а также нанесение покрытий из металлов. К металлургии примыкает разработка,
произ-во, эксплуатация машин, аппаратуры, агрегатов, используемых в метал-лургич.
пром-сти.
Для изучения закономерностей
процессов концентриро-вания, извлечения, получения, рафинирования и легирования
металлов, а также процессов, связанных с изменением состава, структуры и св-в
сплавов и материалов, полуфабрикатов и изделий из них в металлургии используют физ.,
хим., физ.-хим. и мат. методы исследования.
Производство черновых осей на Могилевском Металлургическом Заводе
Металлургия подразделяют на черную
и цветную. Черная металлургия охватывает произ-во чугуна, стали и ферросплавов (см. Железа
сплавы). С металлургией тесно связаны коксохимия, произ-во огнеупорных
материалов. К черной металлургии относят также произ-во проката, стальных, чугунных
и др. изделий (на долю черных металлов приходится ~ 95% всей производимой в
мире металлопродукции). В 70-е гг. определилась тенденция замены черных металлов
сплавами алюминия и титана, а также композиционными, полимерными, керамич. материалами,
что вместе с высоким качеством выпускаемых металлов и низкой металлоемкостью
продукции в промыш-ленно развитых капиталистич. странах привело к снижению объема
произ-ва черных металлов в этих странах (табл. 1).
Табл.1.-ПРОИЗВОДСТВО
СТАЛИ И ЧУГУНА В РЯДЕ СТРАН, МЛН.Т
* Данные за 1985. ** Данные
за 1982.
Напр., в СССР в 1988 потребление
стали и стеклопластиков составило соотв. 160 и 6 млн. т, в то время как в США-100
и 28 млн. т.
Ц в е т н а я металлургия включает
произ-во и обработку цветных и редких металлов и их сплавов. Попутно пром-сть
цветной металлургии производит
разл. хим. соед., материалы, минер. удобрения и др. Металлургии, процессы применяют
также для произ-ва полупроводниковых материалов (Si, Ge, Se, Те, As, Р и др.),
радиоактивных металлов. Современная металлургия охватывает процессы получения мн. элементов
периодич. системы (кроме газообразных). Объемы произ-ва (1987) нек-рых цветных
металлов (тыс. т): США-Аl 3200, Сu 1560, Zn 260, Pb 330 (металл в добытой руде);
Япония-Аl 41, Сu 980, Zn 666, Pb 268; ФРГ-Аl 737,7, Сu 421,2 (1986), Zn 370,9
(1986), Pb 366,6 (1986).
Совр. металлургич. произ-во
включает след. технол. операции: подготовку и обогащение руд; гидрометаллургич.
(см. Гидрометаллургия), пирометаллургич. (см. Пирометаллургия, Металлотермия),
электротермич. и электролитич. процессы извлечения и рафинирования металлов;
получение изделий спеканием порошков (см. Порошковая металлургия, Спекание);
хим. и физ. методы рафинирования металлов; плавку и разливку металлов и
сплавов; обработку металлов давлением (прокат, штамповка и т.д.); термич., термомех.,
химико-термич. и др. виды обработки металлов для придания им требуемых св-в
и др.; процессы нанесения защитных и упрочняющих покрытий (на металлы и металлов
на изделия).
В СССР в 50-е гг. впервые
в мире был разработан метод непрерывной разливки стали, резко снижающий потери
металла в процессе произ-ва. В 1986 этим способом разливали в СССР 14% выплавляемой
стали, в Японии-92,7, ФРГ-84,6, Юж. Корее-71,19, США-53,4%. Мн. страны, в т.
ч. Япония, ФРГ и др., полностью отказались от экологически вредного мартеновского
произ-ва стали; осн. методы получения стали в капиталистич. странах - кислородно-конвертерный
и электросталеплавильный. В СССР значит. кол-ва стали производят мартеновским
способом.
В СССР в 1986 произведено
161 млн. т стали, из них получено готового проката 112 млн. т; т. обр., потери
металла составляют 49 млн. т (30,4%). В США те же потери составляют 18,4%, ФРГ-9,4%,
Юж. Корее-1%. Возврат (%) металлов на повторное использование (рециркуляция
металлов) оценивается в среднем в мире: Аl 11,7, Сu 40,9, Аu 15,9, Fe 27,9,
Pb 40, Hg 20,6, Ni 19,1, Ag 47,2, Sn 20,4, Zn 27.
Осн. пути развития и совершенствования
металлургии-комплексное использование сырья, снижение расхода сырья, энергозатрат и металлоемкости
на единицу металлопродукции, обеспечение прироста проката черных металлов без
увеличения их произ-ва, создание экологически чистых технол. процессов.
Возникновение металлургии относится
к глубокой древности, выплавка меди производилась уже в 7-6-м тыс. до н.э. (юго-зап.
часть Малой Азии). Вначале человек познакомился с самородными металлами - золотом,
серебром, медью и метеоритным железом, а затем научился производить металлы.
Первые металлич. изделия изготовлялись в холодном состоянии. После открытия
горячей обработки (ковки) металлич. изделия получают более широкое распространение.
Первоначально выплавку Сu производили из окисленных медных руд (литье, 5-4-е
тыс. до н.э.), переработка сульфидных руд, их окисление и рафинирование Си относятся
ко 2-му тыс. до н. э. (Ближний Восток и Центр. Европа). Во 2-м тыс. до н.э.
медь стала вытесняться ее сплавом - бронзой (бронзовый век). В сер. 2-го тыс.
до н. э. осваивается получение Fe из руд (сыродутный процесс). В дальнейшем
успехи в произ-ве Fe (овладение процессами его науглероживания и закалки) привели
к появлению литого металла и стали. Эти усовершенствования обеспечили главенствующее
положение черным металлам среди материалов уже в 1-м тыс. до н.э. (железный
век). На протяжении почти трех тысячелетий металлургия железа не претерпевала принципиальных
изменений. В 18 в. в Европе открыт способ произ-ва литой стали (тигельная плавка),
а в 19 в.-еще три новых процесса (бессемеровский, мартеновский и тома-совский).
В 16-18 вв. достижения
научного и техн. прогресса послужили решению практич. задач пром-сти и мореплавания.
В 18-20 вв. развитие черной металлургии привело к созданию сплавов и материалов на основе
железа для массового потребления и машиностроения. В 60-е гг. 20 в. открытие
потребительских св-в большинства металлов периодич. системы и совершенствование
металлургии способствовали развитию электроники, космонавтики и др. В 80-е гг. 20 в.
разработка новых легких, прочных и коррозионностойких материалов для массового
потребления на основе широко распространенных в природе металлов выдвинула на
первое место цветную металлургию.
===
Исп. литература для статьи «МЕТАЛЛУРГИЯ»: Основы металлургии,
т. 1-7, М., 1968-75; Гудима Н. В., Шейн Я. П., Краткий справочник по металлургии
цветных металлов, М., 1975; Химия окружающей среды, пер. с англ., М., 1982;
Металловедение и термическая обработка стали. Справочник, 3 изд., т. 1-3, М.,
1983; И.П.Бардин и отечественная металлургия, М, 1983; Аникеев В. А., Копп
И. 3., Скал-кин Ф. В., Технологические аспекты охраны окружающей среды. Комплексное
использование руд и концентратов, М., 1989. В. А. Резничепко.
Страница «МЕТАЛЛУРГИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.