علم المعادن هو الصناعات المعدنية والمؤسسات وموقعها

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

تاريخ البشرية لديه أكثر من ألف عام. طوال فترة وجود جنسنا ، كان هناك تقدم تقني مطرد ، وهو دور مهم لعبت فيه قدرة الشخص على التعامل مع المعدن ، وإنشاءه وتعدينه. لذلك ، فمن المنطقي تمامًا أن علم المعادن شيء يستحيل بدونه تخيل حياتنا والأداء الطبيعي لواجبات العمل وغير ذلك الكثير.

التعريف

بادئ ذي بدء ، من المفيد أن نفهم كيف يطلقون علميًا ، من وجهة نظر فنية ، مجال الإنتاج الحديث.

إذن ، علم المعادن هو فرع من فروع العلم والتكنولوجيا ، والذي يغطي عملية الحصول على معادن مختلفة من الركاز أو المواد الأخرى ، وكذلك جميع العمليات المتعلقة بتحويل التركيب الكيميائي وخصائص وهيكل السبائك.

هيكل

اليوم ، علم المعادن هو أقوى صناعة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي مفهوم واسع يشمل:

• الإنتاج المباشر للمعادن.
• معالجة المنتجات المعدنية كما فيحار أو بارد.
• اللحام.
• تطبيق الطلاءات المعدنية المختلفة.
• قسم العلوم - علم المواد. يركز هذا الاتجاه في الدراسة النظرية للعمليات الفيزيائية والكيميائية على معرفة سلوك المعادن والسبائك والمركبات المعدنية.

أصناف

هناك فرعين رئيسيين لعلم المعادن في جميع أنحاء العالم - الحديدية وغير الحديدية. لقد تطور هذا التدرج تاريخيًا.

علم المعادن الحديدية هو معالجة الحديد وجميع السبائك الموجودة فيه. تتضمن هذه الصناعة أيضًا الاستخراج من أحشاء الأرض والتخصيب اللاحق لخامات المعادن الحديدية ، وإنتاج مسابك الحديد والصلب ، ودرفلة البليت ، وإنتاج السبائك الحديدية.

تشمل المعادن غير الحديدية العمل مع خام أي معدن ما عدا الحديد. بالمناسبة ، تنقسم المعادن غير الحديدية بشروط إلى مجموعتين كبيرتين:

- ثقيل (نيكل ، قصدير ، رصاص ، نحاس)

- خفيف الوزن (التيتانيوم والمغنيسيوم والألمنيوم).

الحلول العلمية

بلا شك ، علم المعادن نشاط يتطلب إدخال تقنيات مبتكرة. في هذا الصدد ، تجري العديد من دول كوكبنا أبحاثًا بنشاط ، والغرض منها دراسة وتطبيق مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة التي من شأنها أن تساعد في حل ، على سبيل المثال ، قضية موضوعية مثل معالجة مياه الصرف الصحي ، وهي مكون إلزامي لإنتاج المعادن. بالإضافة إلى ذلك ، هناك عمليات مثل الأكسدة البيولوجية والترسيب والامتصاص والآخرين.

فصل العملية

يمكن تصنيف النباتات المعدنية تقريبًا إلى مجموعتين رئيسيتين:

- استخلاص المعادن الحرارية ، حيث تتم العمليات في درجات حرارة عالية جدًا (ذوبان ، إطلاق نار) ؛

- استخلاص المعادن ، وهو استخراج المعادن من الخامات باستخدام الماء والمحاليل المائية الأخرى باستخدام الكواشف الكيميائية.

مبدأ اختيار موقع لبناء مصنع للمعادن

من أجل الفهم على أساس الاستنتاجات التي يتم اتخاذ قرار بشأنها لبناء مؤسسة في مكان معين ، يجدر النظر في العوامل الرئيسية لموقع علم المعادن.

على وجه الخصوص ، إذا كان السؤال يتعلق بموقع مصنع المعادن غير الحديدية ، فعندئذ معايير مثل:

• توافر موارد الطاقة. يتطلب الإنتاج المرتبط بمعالجة المعادن غير الحديدية الخفيفة كمية هائلة من الطاقة الكهربائية. لذلك ، يتم بناء مثل هذه الشركات في أقرب مكان ممكن من محطات الطاقة الكهرومائية.
• الكمية المطلوبة من المواد الخام. بالطبع ، كلما اقتربت رواسب الخام ، كان ذلك أفضل على التوالي.
• عامل بيئي. لسوء الحظ ، لا يمكن تصنيف دول منطقة ما بعد الاتحاد السوفيتي في الفئة التي تعتبر فيها شركات التعدين صديقة للبيئة.

وبالتالي ، فإن موقع علم المعادن هو القضية الأكثر صعوبة ، ويجب أن يحظى حلها بأكبر قدر من الاهتمام ، مع مراعاة جميع أنواع المتطلبات والفروق الدقيقة.

لتشكيل الصورة الأكثر تفصيلا فيلوصف معالجة المعادن ، من المهم الإشارة إلى المجالات الرئيسية لهذا الإنتاج.

تشمل مؤسسات التعدين الحديدية العديد من عمليات إعادة التوزيع المزعومة. من بينها: التلبيد ، صناعة الصلب ، الدرفلة. دعونا نفكر في كل منهم بمزيد من التفصيل

إنتاج المجال

في هذه المرحلة يتم إطلاق الحديد مباشرة من الخام. يحدث هذا في فرن صهر وفي درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية. هكذا يُصهر الحديد. ستعتمد خصائصه بشكل مباشر على مسار عملية الذوبان. من خلال ضبط صهر الخام ، يمكن للمرء في النهاية الحصول على نوع من نوعين من الحديد الخام: الحديد الخام (يستخدم لاحقًا لإنتاج الفولاذ) والمسبك (يتم صب قضبان الحديد منه).

إنتاج الصلب

الجمع بين الحديد والكربون ، وإذا لزم الأمر ، مع عناصر صناعة السبائك المختلفة ، والنتيجة هي الفولاذ. هناك طرق كافية لصهره. دعونا نلاحظ بشكل خاص محول الأكسجين والذوبان الكهربائي ، وهما الأكثر حداثة وإنتاجية.

ذوبان المحول يتميز بزواله والصلب الناتج بالتركيب الكيميائي المطلوب. تعتمد العملية على نفخ المعدن السائل بالأكسجين من خلال رمح ، ونتيجة لذلك يتأكسد الحديد الخام ويتحول إلى صلب.

صناعة الفولاذ الكهربائي هي الطريقة الأكثر فعالية. بفضل استخدام أفران القوس ، يمكن صهر أعلى درجات الفولاذ المسبوك. في مثل هذه الوحدات ، التدفئةيحدث المعدن المحمّل فيها بسرعة كبيرة ، في حين أنه من الممكن إضافة الكمية المطلوبة من عناصر السبائك. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الفولاذ الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة على محتوى منخفض من الشوائب غير المعدنية والكبريت والفوسفور.

المنشطات

تتكون هذه العملية من تغيير تكوين الفولاذ عن طريق إدخال تركيزات محسوبة من العناصر المساعدة فيه لنقل خصائص معينة إليه لاحقًا. من بين مكونات السبائك الأكثر استخدامًا: المنغنيز ، والتيتانيوم ، والكوبالت ، والتنغستن ، والألمنيوم.

تأجير

العديد من مصانع التعدين لديها مجموعة من ورش الدرفلة. إنهم ينتجون منتجات نصف منتهية ومنتجات كاملة التجهيز. يكمن جوهر العملية في مرور المعدن في الفجوة بين لفات مطحنة الدرفلة التي تدور في اتجاهين متعاكسين. علاوة على ذلك ، فإن النقطة الأساسية هي أن المسافة بين الأسطوانات يجب أن تكون أقل من سمك قطعة العمل التي تم تمريرها. نتيجة لذلك ، يتم سحب المعدن في اللومن ، ويتحرك ويتشوه في النهاية إلى المعلمات المحددة.

بعد كل تمريرة ، يتم تقليل الفجوة بين القوائم. نقطة مهمة - غالبًا ما يكون المعدن ليس مرنًا بدرجة كافية في حالة البرد. وبالتالي ، للمعالجة ، يتم تسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة.

استهلاك المواد الخام الثانوية

في الظروف الحديثة ، يتطور باطراد سوق استهلاك المواد المعاد تدويرها ، سواء من المعادن الحديدية أو غير الحديدية. هذا يرجع إلى حد كبير إلى حقيقة أن موارد خام ضخمةلسوء الحظ ، فهي غير قابلة للتجديد. كل عام من إنتاجهم يقلل بشكل كبير من الاحتياطيات. مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن الطلب على المنتجات المعدنية في الهندسة الميكانيكية ، والبناء ، وبناء الطائرات ، وبناء السفن وغيرها من قطاعات الاقتصاد الوطني ينمو باطراد ، يبدو من المعقول تمامًا تطوير معالجة الأجزاء والمنتجات التي استنفدت مواردها بالفعل

من الآمن أن نقول إن تطوير علم المعادن يتم تفسيره إلى حد ما من خلال الديناميكيات الإيجابية لقطاع الصناعة - استخدام المواد الخام الثانوية. في الوقت نفسه ، تشارك كل من الشركات الكبيرة والصغيرة في معالجة الخردة المعدنية.

الاتجاهات العالمية في تطوير علم المعادن

في السنوات الأخيرة ، كانت هناك زيادة واضحة في إنتاج المنتجات المعدنية المدرفلة والصلب والحديد الزهر. هذا يرجع إلى حد كبير إلى التوسع الحقيقي للصين ، التي أصبحت واحدة من الشركات الكوكبية الرائدة في سوق إنتاج الصلب.

في الوقت نفسه ، سمحت عوامل مختلفة من علم المعادن للإمبراطورية السماوية باستعادة ما يقرب من 60 ٪ من السوق العالمية بأكملها. أما الشركات العشر الباقية فهي: اليابان (8٪) والهند والولايات المتحدة الأمريكية (6٪) وروسيا وكوريا الجنوبية (5٪) وألمانيا (3٪) وتركيا وتايوان والبرازيل (2٪))

إذا نظرنا إلى عام 2015 بشكل منفصل ، فهناك اتجاه لتقليل نشاط مصنعي المنتجات المعدنية. علاوة على ذلك ، لوحظ أكبر انخفاض في أوكرانيا ، حيث تم تسجيل النتيجة ، وهي أقل بنسبة 29.8٪ عن العام الماضي.

تقنيات جديدة في علم المعادن

مثل أي صناعة أخرى ، علم المعادنببساطة لا يمكن تصوره دون تطوير وتنفيذ التطورات المبتكرة.

وهكذا ، قام موظفو جامعة ولاية نيجني نوفغورود بتطوير وبدء تطبيق سبائك صلبة جديدة مقاومة للاهتراء ذات بنية نانوية تعتمد على كربيد التنجستن. الاتجاه الرئيسي لتطبيق الابتكار هو إنتاج أدوات تشغيل المعادن الحديثة.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديث الأسطوانة الشبكية ذات فوهة الكرة الخاصة في روسيا من أجل إنشاء تقنية جديدة لمعالجة الخبث السائل. تم تنفيذ هذا الحدث بناءً على أمر الدولة الصادر عن وزارة التعليم والعلوم. مثل هذه الخطوة بررت نفسها تمامًا ، حيث تجاوزت نتائجها في النهاية كل التوقعات.

اكبر شركات الحديد في العالم

تشير التصنيفات الدولية إلى أن أكبر منتجي المعادن على هذا الكوكب هم:

• Arcelor Mittal هي شركة مقرها في لوكسمبورغ. تبلغ حصتها 10٪ من إجمالي إنتاج الصلب في العالم. في روسيا ، تمتلك الشركة مناجم Berezovskaya و Pervomaiskaya و Anzherskaya بالإضافة إلى مجموعة Severstal.
• شركة Hebei Iron & Steel هي عملاق من الصين. وهي مملوكة بالكامل للدولة. بالإضافة إلى الإنتاج ، تعمل الشركة في استخراج المواد الخام ونقلها وأبحاثها وتطويرها. تستخدم مصانع الشركة حصريًا التطورات الجديدة وأحدث الخطوط التكنولوجية ، والتي سمحت للصينيين بتعلم كيفية إنتاج ألواح فولاذية فائقة الرقة ورقيقة للغايةورقة ملفوفة على البارد.
• تمثل نيبون ستيل اليابان. وتسعى إدارة الشركة التي بدأت عملها عام 1957 للاندماج مع مؤسسة أخرى تسمى سوميتومو للصناعات المعدنية. وفقًا للخبراء ، سيسمح هذا الاندماج لليابانيين بالوصول سريعًا إلى المركز الأول في العالم ، متجاوزين جميع منافسيهم.