Сырьё и вспомогательные материалы

Для производства металлов используют руду, флюсы, топливо и огнеупорные материалы.

Промышленной рудой называют горную породу, из которой при данном уровне развития техники целесообразно извлекать металлы или их соединения. Например, в настоящее время целесообразно извлекать металлы из руд, если содержание их в руде составляет: Fe - не менее 30%; Cu – 0,4%; Мо – 0,005%.

Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединение, и пустой породы, т.е. различных примесей, в основном, кремнозёма SiO₂, глинозёма Al₂O₃. Руды называют по одному или нескольким металлам, которые входят в их состав. Например, железные, медные, медно-никелевые и т.д.

В зависимости от содержания добываемого металла руды бывают богатыми и бедными. Бедные руды обогащают, т.е. удаляют из руды часть пустой породы. В результате получают концентрат с повышенным содержанием добываемого металла.

Флюсы – это материалы, загружаемые в плавильную печь для образования с пустой породой и золой топлива легкоплавких соединений, называемых шлаком.

Обычно шлак имеет меньшую плотность, чем металл, поэтому он располагается в печи над металлом и может быть удалён в процессе плавки. Шлак защищает металл от печных газов и воздуха. Шлак называют кислым, если в его составе преобладают кислотные оксиды (SiO₂, P₂O₅), и основным, если в его составе больше основных оксидов (СаО, МgО и др.).

Топливом являются кокс, природный газ, мазут, доменный (колошниковый) газ.

Качество топлива характеризуется его теплотворностью – количеством теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы топлива. Кроме того, качество топлива зависит от его зольности, содержания вредных примесей и др.

Кокс – пористый продукт спекания коксующихся углей, получаемый при удалении из них летучих веществ.

Мазут – тяжёлая жидкость, получаемая после перегонки из нефти бензина, керосина и других жидких фракций.

Природный газ – высококалорийное дешёвое топливо, почти не содержит серы и сажистых частиц углерода.

Доменный газ – побочный продукт доменного производства, применяют в смеси с другими газами.

Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей и ковшей для расплавленного металла. Они должны сохранять прочность при нагреве, быть химически стойкими при воздействии расплавленного металла, шлака, раскалённых печных газов. Огнеупорность материала определяется температурой его размягчения.

По химическим свойствам огнеупорные материалы делятся на кислые, основные и нейтральные.

К кислым огнеупорным материалам относятся динасовый кирпич, кварцевый порошок и песок – материалы, содержащие 92…97% SiO₂. Динас огнеупорен до 1700°С.

К основным огнеупорным материалам относятся магнезит, доломит, хромомагнезит.

Магнезит содержит 80-85% MgO, огнеупорность до 2000°С.

Доломит содержит до 40% MgO и до 58% СаО, огнеупорность 1800-1950°С.

Хромомагнезит содержит 65-70% MgO и 20% Cr₂O₃, огнеупорность не ниже 2000°С.

Нейтральные огнеупорные материалы – шамот, хромистые огнеупоры, углеродистые огнеупоры.

Шамот – самый дешёвый получают из огнеупорных глин. Он содержит 30-40% Al₂O₃, 50-60% SiO₂, 1,5-3,0% Fe₂O₃, огнеупорность до 1750°С.

Хромистые огнеупоры содержат не менее 25% Cr₂O₃, огнеупорность 1800-2000°С.

Углеродистые кирпичи и блоки содержат до 92% С в виде графита, огнеупорность более 2000°С