Металлургиялық процестер

Мазмұны.

· 1) Металлургиялық процестер

· 2) Тарихы мен даму жолдары

· 3) Металлургия салалары

o 3.1) Қара металлургия

o 3.2) Түсті металлургия

o 3.3) Галламды металлургия

· 4) Пайдаланған әдебиетттер.

 

 

Металлургия.

Металлургия (грек. metallurgeo – руда өндіремін, металл өңдеймін, metallon - рудник, металл және ergon - жұмыс) — ғылымның,техниканың, өнеркәсіптің кеннен немесе басқа да материалдардан металл алу процестерін, сондай-ақ металл қорытпаларғаолардың химиялық құрамы мен құрылымын өзгерту арқылы қажетті қасиеттер беру процестерін қамтитын саласы.

 

Металлургиялық процестер

Металлургиялық процестер:

· жер қойнауынан қазылып алынған руданы алдын ала өңдеу;

· кентастардан және басқа материалдардан металды алу процестері, металдарды қажетсіз қоспалардан тазарту;

· металдар мен қорытпалар өндіру;

· металдарды термомеханикалық өңдеу;

· металдарды қысыммен және құймалап өңдеу;

· металл бұйымдардың бетін әрлеу не қорғау мақсатында басқа металл қабатымен қаптау;

· металл бұйымдардың беттеріне басқа металдар мен бейметалдарды диффузиялық енгізу.

 

Тарихы мен даму жолдары

 

Шығыс Қазақстан облысы, Шемонаиха ауданы, Усть-Таловка селосының жанындағы Артемьев кеніші (жылына 1,5 млн.т мыс, мырыш және қорғасын кенін өндіреді).

· Металлургияның қарапайым салалары адамзатқа өте ерте заманнан белгілі болған. Кіші Азияны мекендеген халықтарб.э.б. 7-6 мыңыншы жылдардың өзінде мыс өндірген. Сол кезде-ақ адамзат таза алтын, күміс және метеориттік темірментанысқан.

· Алғашқы кезде бұйымдар жасау үшін металдар салқын күйінде өңделген. Темір мен мыс салқындай өңдеуге икемсіз келген. Сондықтан кең таралмаған. Ұсталық өнердің дамуына байланысты металдарды ыстықтай өңдеу тәсілі ашылды. Бұл жаңа технологиялық тәсіл болды. Осыдан соң мыс бұйымдар жасау кең таралған. Тотықтанған рудалардан мыс қорыту және құю әдісі игерілген соң мыс өндіру және оны пайдалану (б.э.б. 5-4 мыңыншы жылдары) шапшаң дами бастаған. Таяу Шығыс пен Орта Еуропада б.э.б. 2000 жылдары сульфидтік рудалардан күйдіру және қайта қорыту тәсілдерімен мыс тазалау және қола өндіру игерілді. Бұл кезең қола дәуірінің басы болды. Осы кезеңдерде мыс өндіретінкөріктер, зауыттар мен фабрикалар пайда бола бастады. Мыс өндірісіндегі елеулі бет бұрыс В.А.Семенников ұсынған (1866) штейнді конвертерлеу тәсілінен кейін өріс алған. 1880 жылы француз металлургы Мане балқыламаларға бір бүйірінен ауа үрлеу тәсілін ұсынады. Мыс металлургиясын әрі қарай дамытуға кен байыту процестерінің кемелдендірілуі,гидрометаллургиялық тәсілдің, бактериялар арқылы кен байыту әдісінің ашылуы әсерін тигізді.

· Темір - алғашқы кезде өте қарапайым әдіспен от шоғында балқыту, ал бертін келе үрлеу көрігі арқылы өндірілетін болған. Бұл әдістер бойынша алынған темірдің құрамында көміртек мардымсыз аз болатындықтан, одан жасалған бұйымдар жұмсақ болды. Көміртекті темір алу әдістері ашылған соң темір маталлургиясы жаңа даму алды. Б.э.б. 1000 жылдары адамзат пайдаланған материалдардың ішінде темірдің маңызы зор болды. Көріктің аумағын үлкейту және құрылысын кемелдендіру негізінде 14 ғасырда кішігірім домна пеші (домница) пайда болды. Орта ғасырларда шағын домна пештерімен темір, шойын және болат өндіру игерілді. 1740 жылы Англияда темірді тигель әдісі өндіріске енгізлді. Бұл әдіс бұған дейін шығыс халықтарына белгілі-тін. Тигельдік қорыту әдісі негізінде құйма болат алу игерілді.

· Шойын металлургиясының жоғары сатыға көтерілуіне дымқыл ауа үрлу әдісінің ашылуы. қыздыруға коксты пайдалану (1735), ауа үрлеуге бу машинасын пайдалану (1782) т.б. жайттар себепкер болады.

· Болат металлургиясының қарқынды дамуына бессемер процесінің ашылуы (1856), мартен (1864) және томас (1878) процестерінің өндіріске енгізілуі зор ықпал жасайды. 20 ғасырда болат өндірісі агрегат қауатын арттыру, таза оттек үрлеу, конвертерді пайдалану, болатты үздіксіз құю т.б. технологиялық жаңа тәсілдердің пайдаланылуына сәйкес жаңа сатыға көтеріледі.

· Алтын табиғатта таза күйінде кездесетіндіктен ол ерте кезден-ақ құмды шаю арқылы өндірілетін. Алтынды күмістің қоспасынан тазарту үшін ауамен тотықтандыру және күмісті қыздыру арқылы сульфидке түрлендіріп барып тазарту әдістері пайдаланылады. 13-14 ғасырларда алтыннан күмісті ажырату үшін азот қышқылын пайдалану әдісі ашылды. Орыс ғалымы П.Р.Багратион 1843 жылы алтын рудаларын циандау тәсілін ұсынды. Алтын металлургиясы флотациялық және гравитациялық кен байыту тәсілдері ашылған соң жедел қарқынмен дами бастады.

· Қорғасын алғашқы кезде күміс галонитінен ажыратылып алынатынды. Бұл процесс руданы күйдіруден көрікпен не ликвациялық балқытулардан тұрды. Қазіргі кезде қорғасын полиметалл рудаларын флотациялық байыту, агломерациялық күйдіру, шахталық пеште тотықсыздандыру және тазалу тәсілдері бойынша өндіріледі.

· Қалайы - адамзаттың көне заманда игерген алғашқы металдарының бірі. Ол қарапайым шахталық пештерде қорытылып, бөгде қоспалардан ликвациялық және тотықтандыру тәсілдері бойынша арылтылатын. Қалайының рудадағы мөлшері қорғасынға қарағанда өте аз әрі онда неше түрлі бөгде қоспалар (күкірт, мышьяк,сурьма, висмут, күміс, т.б.) болады. Сондықтан да қалайы күрделі технологиялық процестер (руданы байыту, күйдіру, концентраттағы үстеме қоспаларды қышқылдандыру, магниттік сеперациялау, электр не шахталық пештерде тотықсыздандыру негізінде тазартылмаған (қара) қалайы алу және мұны тазарту) арқылы өндіріледі.

· Сынап - алғашқы кезде руданы күйдіру (сынап салқын заттарға конденсацияланады) арқылы алынатын. Бертін келе сынап күйдіру тәсілімен керамикалық (16 ғасыр) және темір астауларда (17 ғасыр) бөлініп алынатын болды. 1812 жылдан бастап сынап бөліп алу үшін шарпыма пеш, ал соңғы кезде шахталық және айналмалы түтікті пештер пайдаланылуда. Сынапты қайнамалы қабатты пештерде өндіру ең алғаш рет біздің елде іске асырылды.

· Таза мырыш өндіру тәсілі 6 ғасырда Қытайда, 12 ғасырда Персияда белгілі болды. Ол әдіс Еуропаға 16 ғасырдың соңында келген. Қазіргі кезде мырыш полиметалдық сульфид рудаларын (құрамында қорғасын, мыс, асыл металдар бар) байыту арқылы және қорғасын концентраттарын күйдіру әрі гидрометаллургиялық тәсіл бойынша қайта өңдеу (қышқылсыздандыру және электролиз) арқылы өндіріледі. Таза мырыш өндіруде электролиз тәсілінің маңызы еркеше.^[1]

Металлургия салалары.

Қара металлургия - өзінің негізгі өнімдерін екінші рет қайта өңдеудің аяқталған кезеңін қамтамасыз ететін ғаламат сала және сонымен бірге басқа салалар мен өндірістердің қалдықтарын кәдеге жаратуға қабілетті болып табылады. Қазақстан үшін қара металлургия – екінші дүние жүзілік соғысынан кейінгі жылдары ғана пайда болған ауыр өнеркәсібінің салыстырмалы түрдегі жас сала. Қазақстанда шойын, болат, бұйымдарды илемдеу және ферроқорытпа өндіріледі.

Болатты өндіру және тұтыну көлемі әрқашан мемлекеттің экономикалық қуатының негізгі көрсеткіштерінің қатарына кіретін. Сондықтан, Қазақстан Республикасы Үкіметімен елімізде импорттың орнын басатын және экспорттық әлеуетін көтеретін, металлургиялық кешенінде жоғары тауарлық дайындықтағы өнімді шығару өсімін қамтамасыз ететін, ғылымды қажетсінетін бәсекеге қабылеттілігін құруға бағытталған бірқатар Бағдарламалар әзірленді. «Қазақстан Республикасының 1999-2003 жылдарға арналған тау-кен металлургия кешенін дамытудың тұрақты жұмыс істеуін және стратегиялық басымдылығын ғылыми-техникалық қамтамасыз ету» Республикалық мақсатты ғылыми-техникалық Бағдарламасымен шағын және орта өндірісін құру жолымен ғылыми әзірлемені іске асыру және жоғары тауарлы дайындықтағы бәсекеге қабілетті өнімдерін шығару бойынша технологияны меңгеру мақсаты қойылды.

Сонымен қатар, Қазақстан Республикасында 2003-2005 жылдарға арналған металургиялық кешеніндегі төртінші және бесінші өзгертіп жасау өндірісін құруды қамтамасыз ететін ғылыми-техникалық Бағдарламасы әзірленген, мұны іске асыру республиканың металлургиялық саласында жаңа технологияны негіздеу мен әзірлеуге жағдай жасайды. Осындай өндірістерді ұйымдастыру импорт бойынша шығынды бірқатар төмендетуге, жұмыс істеп тұрған өндірістік қуаттылық базасында жаңа жұмыс орындарын құруға, осы өнімге ішкі қажеттілігін қамтамасыз етуге жағдай жасайды.

Бағдарлама материалында қазіргі кездегі Қазақстан Республикасындағы металлургиялық кешенінің өндірістік жағдайы былай сипатталады:

· елімізде қазіргі кездегі өндірісті дамыту үшін ғылымды қажетсінетін, жоғары технологиялық, арнайы материалдар мен қорытпаларының өнеркәсіптік өндірісі мүлдем жоқ;

· машина жасау, мұнай газ, таулы-металлургиялық, жеңіл, тамақ және өнеркәсіптің басқа салалары, құрылыс индустриясы, ауыр машина жасау және кеме жасау үшін темір қақтау және металл өнімдеріне талап етілетін сұрыптау жүргізілмейді.

· ең озық технология негізіндегі – ұнтақты металлургия, электрометаллургия, гальванотехника, жаңа литейлі мен химиялық технологиялар және т.б. материалдар мен металл бұйымдарының өнеркәсіптік өндірісі жоқ.

· балансы аяғына дейін есептелмеген, металлдардың екінші ресурстары жеткіліксіз тиімді пайдаланылады, ал шетелге шығару бақылаусыз жүргізіледі.

Мұндай мақсаттар сервистік-технологиялық экономикасының ұзақ мерзімді жоспарына өту үшін шикізаттық бағытталуынан, жағдайларды дайындауынан бастап өтуіне жағдай жасайтын, экономика саласын әртараптандыру жолымен еліміздің тұрақты дамуына жетуге бағытталған Қазақстан Республикасы Индустриалдық-инновациялы дамудың 2003-2015 жылдарға арналған стратегиясында да қойылған.

Ғаламдық нарық[өңдеу]

XX және XXІ ғасырларда шетелдегі халықаралық экономикалық қатынастарды дамытудың негізгі бағыттары металлургия өнеркәсібінде толығымен пайда болған экономиканың ғаламдығы болып табылды. Халықаралық шаруашылық байланысы ғаламдық масштабтағы ресурстарды қайта бөлу және өндірістің тиімділігін көтеру құралына айналды, яғни бұл дүние жүзілік металлургия дамуының мынадай тенденцияларына әкелді:

· дүние жүзілік нарығында ірі біріктірілген компаниялардың рөлін көтеруге;

· өнімнің нарығында жоғары қосылған құн бәсекелестігінің шиеленісуіне және ішкі саудада ұлттық қорғаныс шараларын қолданудың таралуына;

· металл өнімдерін өндіру шығындарының төмендеуі бойынша жұмыстарын активизациялау, осы жағдайда өндірістің анағұрлым шығын түрлері аз мөлшердегі салық пен көліктік шығынды қамтамасыз ететін, анағұрлым арзан табиғи және энергетикалық ресурстары, жұмыс күші бар елдерге ауысады.

2000-2001 жж. тоқыраушылықтан кейін дүние жүзілік экономикасында оң тенденциялары байқалады. Ғаламатты ЖҰӨ-ң өсуі 2002 ж. 3 пайызды, 2003 ж. -3,6 пайызды құрады, ал 2004 ж. 4,2 пайызға өсуі болжанды. Дүние жүзілік экономиканың көтерілуі және металл өнімдеріне сұраныстың өсуі, әсіресе барлық материалды қажетсінетін экономика жағынан, бірінші кезекте Қытайда (2003 ж. оның экономикасының өсуі 9 пайызға, ал болатты тұтыну 34 пайызға өсті), сондай-ақ Индияда және басқа азия елдерінде металл салалары үшін, болат пен шикізатқа дүние жүзілік бағасының елеулі өсуіне әкелді.

Мысалға, АҚШ-та ыссы соғылған болаттың тоннасы 2001 ж. 230-249 доллар, 2004ж. қаңтарда оның құны 330 долларды құраса, ал мамырда -550-600 доллар болды. Францияда 2004 жылдың қаңтарынан болаттың бағасы 60 пайызға көтерілді. Тіпті, 2001 жылы шойынның тоннасы дүние жүзілік нарығында 100 доллар болса, ал қазір ол 300 долларға жетті.

Металл өнімдері бағасының өсуінің тағы да бір себебі, теңіз тасымалдары тарифінің қарқынды өсуі фонында жетекші дүние жүзілік жеткізушілердің темір рудалық шикізатына босату бағасының көтерілуінен болды.

Бағаның өсуі, сонымен қатар шикізаттың маңызды бір түрі – қара металл сынықтарына да қатысты. Қара металл сынықтарының нарығы 2003 жыл ішінде бірнеше рет бағасының өсуін басынан өткізді, және қазір оның бағасы бірқатар өңірлерде тоннасы 300 долларға көтерілді. Бүгінгі таңда темір рудасына жоғары бағасынан басқа қара металлургияда, келешекте қара металл сынықтарының жетіспеушілігіне байланысты, бірқатар проблемалар туындайды. Экологиялық талаптардың және аса тиімділігінің әсерінен дүние жүзілік металлургия үшін шикізаттың осы түрлеріне құндылығы әрқашан өсуде. Батыста соңғы кездері сынықтардан барлық болаттың 70 пайызға жуығы күйдіріледі (Ресейде әзірше тек үштен жуығы).

Американ валютасына айырықша әлсіреуі, сонымен бірге металлға құнының көтерілуіне әкелді. Ірі тұтынушылардың бірі болып табылатын американдықтар үшін еуропалық импорттың құны көтерілуде, бұл АҚШ-ң ішкі өндірушілері бағасының көтерілуін ынталандырады, яғни өзінің жағдайын құнының есебінен қалпына келтіруге тырысады. Шойын мен болат халықаралық институттың статистикасы бойынша (IISI) 2004 жылы болаттың ғаламды өндірісі 8,8 пайызға көтерілді және 1,05 млрд тонна рекордтық деңгейге дейін жетті, оның тұрақты өсу жылдамдығы - 2-3 пайыз. IISI мәліметтеріне сәйкес, болатты шығару Жапонияда 2004 ж. 2 пайыздан 112,7 млн.т., АҚШ – 5,2 пайыздан 98,5 млн т., Ресей – 2,5 пайыздан 65,3 млн.т., Оңтүстік Корея – 2,6 пайыздан 47,5 млн.т., Германия – 3,6 пайыздан 46,4 млн т., Украина – 4,9 пайыздан 38,7 млн.т. дейін, Бразилия – 5,7 пайыздан 32,9 млн т. дейін, Индия – 2,7 пайыздан 32,6 млн.т., Италия - 5,6 пайыздан 28,3 млн т. көтерілді.

Азия елдерінде болатты өндіру 2004 жылы 2003 жылмен салыстырғанда 13,2 пайыздан 499,3 млн.т. өсті. Егер Қытайды санамағанда, өсу көрсеткіші 3 пайызды құрады. Ең ірі болатты өндіруші Қытай болып қалуда, ол 2004 ж. 272,5 млн.т. болат өнімдерін (2003 ж. салыстырғанда -23,2 пайызға көтерілген) балқытты. Жалпы дүние жүзілік болатты өндіруде Қытайдың үлесі 2004 жылы 25,8 пайызды құрады. Бұл ұлттық экономиканы салқындату бойынша ел басшылығымен қабылданған шаралар болатқа ішкі сұранымының көлеміне ғана әсер етті. Сонымен қатар, өркендеп келе жатқан қытай өндірісі дүние жүзі нарығындағы бағалық дүрлікпені төмендетуге қабілетті.