المعادن الحديدية: الرواسب والتخزين. تعدين المعادن الحديدية

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

المعادن هي مواد لا تفقد أهميتها أبدًا. تستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية وفي الصناعة. بالطبع ، لقد توصلوا اليوم إلى الكثير من المواد البديلة المختلفة ، والتي على أساسها يتم الحصول على مواد ليست أقل جودة من المعادن. ومع ذلك ، لا يمكن استبدالها بالكامل. من الصعب تخيل الأسوار والبوابات والقضبان وأغطية غرف التفتيش والأدوات وغير ذلك الكثير من شيء آخر.

على الرغم من أن البلاستيك والزجاج والسيليكون والبولي إيثيلين والبولي بروبيلين قد دخلوا بقوة في الحياة العصرية للإنسان ، إلا أنه من الصعب استبدال الأجزاء الأساسية للهياكل وأجزاء عديدة من السيارات والمركبات الأخرى بأي بديل للمعادن. هي فقط غير موجودة.

المعادن في الجدول الدوري

في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، تحتل المعادن مكانة رائدة. من بين 117 موقعًا معروفًا اليوم ، أكثر من 90 موقعًا تنتمي إلى المعادن ، وكل هذه العناصر لها عدد من السمات المميزة التي تسمح بإسنادها إلى مجموعة المعادن:

1. قادرة على توصيل الكهرباء
2. لديها الموصلية الحرارية.
3. مطيل ، مطيل ، يمكن دحرجته إلى صفائح وأسلاك (ليس كلها).
4. لها لمعان فضي (باستثناء النحاس والذهب).

بالإضافة إلى الخصائص العامة ، يحتوي كل عنصر مشابه على عدد من العناصر المحددة ، مما يجعله شائعًا للغاية.

التصنيف

يمكن أيضًا تقسيم جميع المعادن كمواد بسيطة إلى ثلاث فئات:

1. أسود.
2. ملون.
3. ثمين

المعادن غير الحديدية تشمل كل شيء ماعدا الحديد و الثمين. أي إنه النحاس والزئبق والبلاديوم والكروم والنيكل والزنك والمغنيسيوم والكالسيوم والألمنيوم والرصاص والقصدير وما إلى ذلك.

تشمل المعادن الثمينة ما يلي:

• فضة ؛
• ذهب ؛
• بلاتين.

المعادن الحديدية - ما هي؟

يشمل هذا الفصل:

• الحديد وسبائكه
• منجنيز ؛
• كروم ؛
• الفاناديوم ؛
• تيتانيوم ؛
• الأكتينيدات واليورانيوم (الثوريوم والبلوتونيوم والنبتونيوم وغيرها) ؛
• التنغستن ؛
• معادن قلوية.

أي ، من بين المجموعة الكاملة لهذه المواد ، تمثل المعادن الحديدية جزءًا أصغر. والأكثر شيوعًا (باستثناء الحديد) هي قشرة الأرض والأمعاء.

ولكن على الرغم من حقيقة أن المعادن الحديدية يتم تمثيلها بمثل هذا العدد الصغير من العناصر ، إلا أنها شائعة جدًا وضخمة في الإنتاج والمعالجة. كتلة المنتجات والأجزاء والاكسسوارات مصنوعة من الحديد وسبائكه

تعدين المعادن الحديدية واسع النطاق ومطلوب في جميع أنحاء العالم. يعتبر استخراج ومعالجة الحديد من المهام الفنية والاقتصادية المتقدمة للكثيريندول العالم بما فيها روسيا

رواسب المعادن الحديدية على الكوكب

الحديد من حيث التعدين يأتي في المرتبة الأولى بين جميع المعادن. إن محتواها الكتلي في الطبيعة ، بما في ذلك القشرة الأرضية ، يقدر بالمليارات. في الوقت نفسه ، وفقًا للخبراء ، اكتشف الإنسان اليوم مائة مليار طن فقط.

إذا تحدثنا عن رواسب العالم من المعادن الحديدية ، وخاصة الحديد ، فيجب ملاحظة أنها موجودة في جميع القارات ، في جميع أنحاء العالم ، باستثناء نقاط أقصى الشمال. في الوقت نفسه ، يكون التوزيع حسب الدولة تقريبًا كالتالي (بترتيب تنازلي):

• روسيا (حوالي أربعين بالمائة من إجمالي الاحتياطيات العالمية) ؛
• البرازيل ؛
• أستراليا ؛
• كندا ؛
• الولايات المتحدة الأمريكية ؛
• الصين ؛
• الهند ؛
• السويد

الودائع في روسيا

في روسيا ، يتم احتواء المعادن الحديدية في جميع المقاطعات الفيدرالية واسعة النطاق تقريبًا.

1. المقاطعة الفيدرالية المركزية (شذوذ كورسك المغناطيسي) - أكثر من 59٪.
2. مقاطعة الأورال الفيدرالية - 14٪.
3. مقاطعة سيبيريا - 13٪.
4. الشرق الأقصى - 8٪.
5. المقاطعة الفيدرالية الشمالية الغربية - 4٪.
6. Privolzhsky - 0.5٪.

في كل منطقة من المناطق المذكورة أعلاه ، توجد مؤسسة يتم فيها إجراء تعدين المعادن الحديدية. تعتبر روسيا رائدة في العالم بشكل واضح في هذا المؤشر ، واستنادا إلى الاحتياطيات ، سيستمر هذا لفترة طويلة جدا.

استخراج المواد

يتضمن إنتاج المعادن الحديدية عدة مراحل معقدة. أولاً ، لا توجد المعادن الحديدية في الشكل الأصلي ، ولكنها جزء من الخامات المقابلة (المنغنيز والحديد وما إلى ذلك). لذلك ، قبل الحصول على المعدن ، من الضروري استخراج الصخور من الأرض - خام.

يتم تنفيذ هذه العملية من قبل صناعة التعدين. في الوقت نفسه ، يمكن أن تكون الخامات المحتوية على الحديد غنية ومشبعة أو فقيرة بالمعادن. لذلك ، بعد استخراج طبقة الخام ، يتم أخذ قطعتها للتحليل الكيميائي. إذا كان المحتوى الكمي للمعدن يزيد عن 57-60٪ ، فسيستمر العمل. إذا كان أقل ، فإنهم يتوقفون أو ينتقلون إلى منطقة أخرى للبحث عن خام أكثر ثراءً. خلاف ذلك ، هذه العملية ببساطة ليست مجدية اقتصاديًا.

المرحلة التالية ، والتي تشمل إنتاج المعادن الحديدية ، هي معالجة الخام المستخرج في مصنع خاص. هذه العملية تسمى علم المعادن. يمكن أن يكون من عدة أنواع:

1. المعالجة بالميتالورجيا - تعتمد تقنية استخراج الخام ومعالجته على استخدام المياه. في الوقت نفسه ، في عملية النض ، تمر المعادن من تركيبة الخام إلى محلول ، ومن هناك يتم استخلاصها في شكل نقي عن طريق التحليل الكهربائي. هذه الطريقة من الناحية المادية والحيوية أغلى ثمناً ، لذا فهي تستخدم فقط للمعادن الخاصة.
2. التعدين الحراري هو أساس تقنية استخدام النار. عمليات المعالجة الحرارية للخامات في أفران الصهر باستخدام الفحم الحجري. الطريقة الأكثر شيوعًا لمعالجة خام واستخراج المعادن. تستخدم في المعادن الحديدية.
3. علم المعادن الحيوية. بناءً على عمل الكائنات الحية ، فقد بدأ للتو في وضعه موضع التنفيذ ، ويتم تطويره من قبل علماء التكنولوجيا الحيوية. خلاصة القول هي قدرة بعض الكائنات الحية الدقيقة على استخراج المعادن من تكوين الخامات خلال حياتها.

معالجة

في مصنع المعالجة ، تتم معالجة الخامات الملغومة التي تحتوي على معادن حديدية بعناية. تنعكس كل هذه العمليات في الجدول أدناه.

العملية التكنولوجية	جوهر العملية	نتيجة
1. إثراء خام	فصل جزء من الخام المحتوي على معدن عن نفايات الصخور. يمكن أن يحدث بإحدى الطرق الثلاث: مغناطيسي (بناءً على المغناطيسية الحديدية للحديد) ؛ الجاذبية (القاعدة - كثافات مختلفة من النفايات والصخور الغنية) ؛ التعويم (بناءً على استخدام الماء مع عامل رغوة).	احصل على ركيزة نظيفة غنية بالمعادن الحديدية ، والتي يتم إرسالها لمزيد من المعالجة.
2. تكتل	عملية تلبيد الخام. يتم إجراؤه من أجل الحصول على مادة نقية ، بدون شوائب من الغازات والأتربة وهكذا.	احصل على ثلاثة أنواع من الخام المعالج: خام التلبيد (يُخبز في درجات حرارة عالية دون الوصول إلى الهواء) ؛ مفصول (مصفى بالفصل) ؛ بيليه (كتلة تحتوي على تدفقات الحديد).
3. عملية المجال	فحم الكوك في فرن صهر فيتستخدم كوقود ومخفض للحديد من أكاسيد الفحم.	احصل على حديد نقي ، اختياريًا مخلوط بالكربون لتشكيل الفولاذ.

هكذا يتم الحصول على الحديد وسبائكه. في هذه الحالة ، يتم إنفاق الحد الأقصى لتكاليف المواد على تحضير واستخدام فحم الكوك (الفحم). إنه العامل المختزل للحديد ، والوقود ، ومصدر الحرارة ، ومورد الكربون. لذلك ، في العملية الموصوفة ، يتم استخدام كمية كبيرة منها ، وبالتالي ارتفاع التكاليف النقدية.

شروط التخزين

تشمل المعادن الحديدية بشكل أساسي الحديد وسبائكه. يجب أن يكون مفهوما أن هذه مادة شديدة المقاومة للتآكل. لذلك ، يتطلب تخزين المعادن الحديدية الامتثال لقواعد معينة ، خاصةً عندما لا يتعلق الأمر بالهياكل والمنتجات ، ولكن فيما يسمى بخردة المعادن الحديدية (النفايات ، المنتجات المكسورة ، الألواح ، القضبان ، التركيبات ، وما إلى ذلك):

1. يجب أن تكون الغرفة التي توجد بها المادة مغلقة تمامًا من الرطوبة (المطر والثلج). كلما قلت الرطوبة ، زادت مدة الصلاحية.
2. يجب أن تكون مساحة المستودع كبيرة ، ولا يمكنك تخزين هياكل الألواح المعدنية بالقرب من بعضها البعض ، لأن هذا سيؤدي إلى تآكل مبكر.
3. يجب فرز جميع المواد المتاحة حسب العلامة التجارية والحجم.

إذا تمت مراعاة هذه القواعد البسيطة ، فسيكون من الممكن تقييد عمليات تدمير هيكل المعادن لأطول فترة ممكنة.

سبائك حديدية

كمن المعتاد الإشارة إلى سبائك الحديد على هذا النحو ، والتي تنقسم إلى عدة أنواع:

1. فولاذ. يعطي معدن الحديد المنصهر بالكربون هذه النتيجة.
2. الحديد الزهر. يعتبر الحديد الخام الأولي ، الذي يتم الحصول عليه في أفران الصهر أثناء معالجة الخام ، غير مناسب تمامًا كمادة لإنتاج الأجهزة والأدوات المنزلية. إنه هش للغاية. يجب أن يخضع لمزيد من المعالجة على شكل تشبع بالحديد والكربون من أجل الحصول على مادة متينة ممتازة. تمت إضافة عناصر أخرى أيضًا لتحسين الأداء ومقاومة التآكل.
3. السبائك الحديدية (السيليكون كالسيوم ، الحديد الكروم ، الفيروسيليكون ، السيليكون والمنغنيز). الغرض الرئيسي من هذه السبائك هو تحسين الخصائص التقنية للمادة النهائية.

فولاذ

المكانة الرئيسية بين جميع سبائك المعادن الحديدية تعطى للصلب. لقد تعلمنا اليوم كيفية تحقيق نتائج مهمة للغاية في إنتاج هذه المادة بخصائص مهمة محددة مسبقًا. هذا النوع من السبائك هو الأهم بالنسبة للصناعة التي قدمتها المعادن الحديدية. ما هو الفولاذ المميز؟

1. منخفض الكربون - يستخدم لصنع أدوات متنوعة.
2. غير القابل للصدأ (يتم استخدامها في صناعة الأنابيب ، والأجزاء المقاومة للصهر ، وأدوات القطع ، والمعدات الملحومة ، وما إلى ذلك).
3. فيريتو كروم.
4. الكروم المرتنزي.
5. مخلوط.
6. نيكل
7. كروم.
8. كروم فاناديوم.
9. التنغستن.
10. الموليبدينوم.
11. المنغنيز.

يتضح من الأسماء التيتضاف هذه المكونات إلى خليط الحديد والكربون بنسبة معينة. هذا يؤثر على تغيير كبير في خصائص المواد الناتجة.

المعادن الثانوية

للأسف ، بقدر ما نرغب ، لا يمكن للأشياء أن تدوم إلى الأبد. بمرور الوقت ، يصبح كل شيء غير قابل للاستخدام - ينكسر ، وينبض ، ويكبر ويخرج عن الموضة. هذا هو الحال أيضًا مع الهياكل المعدنية الحديدية. الصلب والحديد الزهر والمنتجات الأخرى وقطع الغيار لم يعد هناك حاجة إليها.

ثم يتم تسليمها إلى مؤسسات خاصة تشارك في معالجة المواد الخام التي أصبحت غير صالحة للاستعمال. الآن هذه معادن ثانوية سوداء. هذا هو اسم المنتجات المعدنية المصنوعة من معادن حديدية معطلة وغير ضرورية في الحياة اليومية.

تلك المؤسسات التي تجمع الخردة يجب أن تمتثل لقواعد معينة لتخزينها وإزالتها وبيعها. تم وضع تشريعات بلدنا بشأن هذه المسألة من قبل GOST. المعادن الحديدية ، وكذلك المعادن غير الحديدية ، تخضع لرقابة صارمة من القانون.

يمكن إعادة تدوير المعادن المعاد تدويرها وإعادتها إلى الإنتاج. من أجل هذه الأغراض ، يقوم رواد الأعمال الوسطاء بشراء خردة معدنية سوداء للبيع.

اليوم ، يتم التعامل مع المعادن الحديدية بالاحترام الواجب ، فهي تحتل مكانة رائدة في السوق لمنتجاتها.

استخدام ميكانيكي

العناصر الفولاذية والحديد الزهر والأجزاء والأجهزة المختلفة تستخدم على نطاق واسع في الهندسة الميكانيكية. هم في الطلب ليس فقط من أجلالسيارات ، ولكن أيضًا في إنتاج المواد الكيميائية والطيران ، وكذلك في صناعة السفن. كل هذا بسبب القوة الخاصة لهذه المواد ومقاومتها للحرارة ومقاومة التآكل. أصبحت المعادن الحديدية المادة الأساسية لإنتاج العديد من أنواع المنتجات. من بين أكثرها شيوعًا:

• أغطية جانب التروس ؛
• محامل ؛
• صمامات
• تركيبات
• البطانات ؛
• مواسير
• اسطوانات للسيارات والمركبات الأخرى ؛
• عجلات تروس ؛
• سلسلة روابط على الجرارات ؛
• براميل الفرامل ؛
• عربات ؛
• أغلفة وهلم جرا.

هذه القائمة لا حصر لها ، لأن هناك بالفعل الكثير من منتجات المعادن الحديدية وسبائكها.

التطبيق في الصناعات الأخرى

هناك عدة مجالات رئيسية تستخدم فيها المعادن الحديدية:

1. صناعة كيميائية.
2. الهندسة.
3. إنتاج أثاث للأغراض الخاصة.
4. الافراج عن الأطباق.
5. إنتاج الأجزاء الهيكلية.

هذه بالتأكيد ليست قائمة كاملة ، ولكنها فقط المناطق الأكثر شيوعًا التي تمثل الغالبية العظمى من منتجات الصلب.