Глава 2 Сырые материалы и их подготовка

Для производства черных и цветных металлов используют различные сырые материалы, являющиеся полезными ископаемыми или специально подготовленные материалы, а также отходы металлургического производства. Сырые материалы - это руды, топливо и флюсы. Руда - это полезное ископаемое, горная порода или минеральное вещество из которого при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения (зависит от % содержания) для Fe 20-60.Сu 1-3%, Ni-0,3-0,1% ,Mo- 0,005- 0,02%

Железо является одним из наиболее распространенных элементов в природе (4,2 % в земной коре) после кислорода 49,7%, кремния 27% и алюминия 7,45% и как составная часть входит почти во все горные породы. Обладает большим сродством к кислороду, и не обнаруживается в чистом виде, а находится в соединении с кислородом, двуокисью углерода, серой и др. элементами. На практике имеют дело с магнитной окисью железа Fe₃O₄ (содержит 72,4% Fe), безводной окисью железа Fe₂O₃ (70% Fe), водной окисью железа Fe₂O₃*mH₂O с различным количеством абсорбированной воды (52,3-62,9% Fe). Соединения железа с двуокисью углерода это – карбонаты FeCO₃ (48,3% Fe). Магнитная окись железа в рудах представлена минералом – магнетитом. Руду, где в основном магнетит – называют магнетитным железняком или магнитовой рудой.

Магнитный железняк обычно встречается в виде плотных кусковых руд, он содержит 55-60% железа (иногда 30%), 0,02-2,5% серы, 0,02-0,7% фосфора и кислую пустую породу (SiO₂, Al₂O₃)

Кроме этого распространены минералы гематит (безводная окись железа), а руды, которые содержат Гематит, называют красным железняком или гематитовой рудой. Водная окись Fe называется лимонитом, а руды называются бурыми железняками. FeCO₃ представлен минералом Содеоитом а руды называют шпатовыми железняками.

1)Магнитный железняк содержит 55-60% железа, и встречается в виде плотных кусковых руд. Месторождения: Соколовское, Сарбайское, Курско-магнитная аномалия (КМА), Атасуйское, Оленегорское, Качканарское, Коршуновское и Тагило-Кушинское.

2) Красный железняк – 55-60% железа, иногда до 69%, содержит мало серы и фосфора. Месторождения: Криворожское, КМА, Атосуйское и Ангаро- пиптское.

3) Бурый железняк – 37-55% железа, чаще 37-40%. Много фосфора и немного Ванадия. Месторождения: Керченское, Лисоковское, Аятское.

4) Шпатовый железняк – 30-40% железа. Сидерит рекомендуют обжигать или спекать. Месторождение: Бакальское.

В рудах присутствуют примеси полезные или вредные:

Вредные: S, Zn, As. Такие как: P, Ni, Cr, Cu являются полезными только при выплавке некоторых марок стали, в остальных случаях, особенно P, Cu – вредные. Вызывают хладноломкость и ухудшают свойства. Полезные: ванадий и титан.

Флюсы вводят в доменную печь для перевода пустой породы в железо содержащие шихты и золы кокса в шлак требуемого химического состава, обладающие определёнными свойствами.

Температура плавления железа = 1540°С, а окислы входящие в состав пустой породы выше (SiO₂)=1728°С ,Al₂O₃=2040°С, CaO=2570°С,MgO=2800°С, что выше температуры шлака доменной печи (1450-1600°С)

При доменной плавке используют некоторые отходы производства, содержащие заменяющие железную руду и флюсы: колошниковая пыль, сварочный шлак, окалина печей, шлаки мартеновского производства.