26.08.2017
Металлургия (от греч. Metallurgeo - добываю руду, обрабатываю металлы), область науки, техники и отрасль промышленности, включающие производство металлов из природного сырья (в частности, руд) и др. металлсодержащих продуктов (в том числе из отходов производств металлических материалов, сплавов и изделий), получение сплавов, обработку металлов в горячем и холодном состоянии, сварку. а также нанесение покрытий из металлов. К металлургии примыкает разработка, производство, эксплуатация машин, аппаратуры, агрегатов, используемых в металлургической промышленности.
Для изучения закономерностей процессов концентрирования, извлечения, получения, рафинирования и легирования металлов, а также процессов, связанных с изменением состава, структуры и свойств сплавов и материалов, полуфабрикатов и изделий из них в металлургия используют физические, химические, физико-химические и материальные методы исследования.
Металлургию подразделяют на черную и цветную. Черная металлургия охватывает производство чугуна, стали и ферросплавов (см. Железа сплавы). С металлургией тесно связаны коксохимия. производство огнеупорных материалов. К черной металлургия относят также производство 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, керамическими материалами, что вместе с высоким качеством выпускаемых металлов и низкой металлоемкостью продукции в промышленно развитых капиталистич. странах привело к снижению объема производства черных металлов в этих странах (табл. 1).
Табл.1.-ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ И ЧУГУНА В РЯДЕ СТРАН, МЛН.Т
* Данные за 1985. ** Данные за 1982.
Например, 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 производство и обработку цветных и редких металлов и их сплавов. Попутно промышленность цветной металлургия производит различные химические соединения, материалы, минеральные удобрения и др. Металлургии. процессы применяют также для производства полупроводниковых материалов (Si, Ge, Se, Те, As, Р и др.), радиоактивных металлов. Современная металлургия охватывает процессы получения мн. элементов периодич. системы (кроме газообразных). Объемы производства (1987) некоторых 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).
Современное металлургическое производство включает след. технол. операции: подготовку и обогащение руд; гидрометаллургич. (см. Гидрометаллургия), пирометаллургич. (см. Пирометаллургия. Металлотермия), электротермические и электролитические процессы извлечения и рафинирования металлов; получение изделий спеканием порошков (см. Порошковая металлургия. Спекание); химические и физические методы рафинирования металлов; плавку и разливку металлов и сплавов; обработку металлов давлением (прокат, штамповка и т.д.); термические, термомеханические, химико-термич. и др. виды обработки металлов для придания им требуемых свойств и др.; процессы нанесения защитных и упрочняющих покрытий (на металлы и металлов на изделия).
В обогатительной технологии наиб. распространение получили флотац., гравитац., магн. и электростатич. методы обогащения (см. Обогащение полезных ископаемых. Флотация). Флотационные процессы применяют для обогащения более чем 90% руд цветных и редких металлов. Полученные после обогащения концентраты подвергают сушке. усреднению состава, смешению и окускованию (агломерация, окатывание, брикетирование), для того чтобы повысить их реакц. способность и производительность их последующего передела.
Табл. 2.-ВЫБРОСЫ (Т/СУТ НА 1 МЛН. ВЫПЛАВЛЯЕМОЙ СТАЛИ В ГОД) В АТМОСФЕРУ ОСНОВНЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В СССР
В СССР в 50-е гг. впервые в мире был разработан метод непрерывной разливки стали, резко снижающий потери металла в процессе производства. 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 производства стали; основные 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.
Основные 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 производства, создание экологически чистых технологических процессов.
Табл. 3.-ВЫБРОСЫ (% ОТ ОБЩЕГО КОЛИЧЕСТВА ВЫБРОСОВ) В АТМОСФЕРУ ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ В СССР
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 металлические изделия изготовлялись в холодном состоянии. После открытия горячей обработки (ковки) металлические 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 производстве 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 производства литой стали (тигельная плавка), а в 19 в.-еще три новых процесса (бессемеровский, мартеновский и томасовский).
В 16-18 вв. достижения научного и технического прогресса послужили решению практических задач промышленности и мореплавания. В 18-20 вв. развитие черной металлургия привело к созданию сплавов и материалов на основе железа для массового потребления и машиностроения. В 60-е гг. 20 в. открытие потребительских свойств большинства металлов периодической системы и совершенствование металлургия 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 металлургия
Лит.: Основы металлургии, т. 1-7, М., 1968-75; Гудима Н. В., Шейн Я. П., Краткий справочник по металлургии цветных металлов, металлургия, 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, металлургия, 1983; Аникеев В. А., Копп И. 3., Скалкин Ф. В., Технологические аспекты охраны окружающей среды. Комплексное использование руд и концентратов, М., 1989. © В. А. Резничепко.