Наука
Металлургия
На металлургическом предприятии
Медиафайлы на Викискладе

Металлу́ргия иметаллурги́я^[1] (отдр.-греч.μεταλλουργέω — добываю руду, обрабатываю металлы) — областьнауки итехники, охватывающая процессы полученияметаллов изруд или других видов сырья, а также процессы, связанные с изменением химического состава, структуры и свойств металлических сплавов и производством разнообразных металлических изделий из них. В первоначальном, узком значении — искусство извлечения металлов из руд^[2][3]. В настоящее время металлургия является также отрасльюпромышленности^[4][5].

Структурные свойства металлических материалов в зависимости от их состава и способов обработки изучаются в рамкахметалловедения^[3]. К металлургии относятся:

• производствометаллов из природного сырья и других металлосодержащих продуктов;
• получениесплавов;
• обработка металлов в горячем ихолодном состоянии;
• сварка;
• нанесение покрытий из металлов;
• областьматериаловедения, изучающая физическое и химическое поведениеметаллов,интерметаллидов исплавов.

К металлургии примыкает разработка, производство и эксплуатация машин,аппаратов,агрегатов, используемых в металлургической промышленности. На условной границе между металлургией игорным делом находятся процессыокускования (подготовка обогащённого сырья к дальнейшей пирометаллургической переработке). С точки зрения академической науки их относят к металлургическим дисциплинам. С металлургией тесно связаныкоксохимия, производствоогнеупорных материалов, ихимия (когда речь идёт о металлургииредкоземельных металлов, например).

Обобщённое название лиц, занятых в металлургии — металлург.

В мировой практике исторически сложилось деление металлов на чёрные (железо, марганец, хром и сплавы на их основе) и все остальные — нечёрные (англ. Non-ferrous metals) или цветные металлы. Соответственно, металлургия часто подразделяется на чёрную и цветную.

Чёрная металлургия включает добычу и обогащение руд чёрных металлов, производствочугуна,стали иферросплавов. К чёрной металлургии относят также производствопроката чёрных металлов, стальных, чугунных и других изделий из чёрных металлов.

Кцветной металлургии относят добычу, обогащение рудцветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. По физическимсвойствам и назначению цветные металлы условно делят натяжёлые (медь,свинец,цинк,олово,никель) илёгкие (алюминий,титан,магний).

По основномутехнологическому процессу металлургия подразделяется напирометаллургию игидрометаллургию.

• Пирометаллургия (отдр.-греч.πῦρ «огонь») — металлургические процессы, протекающие при высоких температурах (обжиг,плавка и т. п.). Разновидностьюпирометаллургии являетсяплазменная металлургия.
• Гидрометаллургия (отдр.-греч.ὕδωρ «вода») — процесс извлечения металлов из руд, концентратов и отходов различных производств при помощиводы и различных водных растворов химических реактивов (выщелачивание) с последующим выделением металлов из растворов (например,цементацией,электролизом).

Во многих странах мира идёт интенсивный научный поиск по применению различных микроорганизмов в металлургии, то есть применениебиотехнологии (биовыщелачивание,биоокисление,биосорбция,биоосаждение и очисткарастворов). К настоящему времени наибольшее применение биотехнические процессы нашли для извлечения таких цветных металлов, какмедь,золото,цинк,уран,никель изсульфидного сырья. Особое значение имеет реальная возможность использования методов биотехнологии для глубокойочистки сточных вод металлургических производств^[6].

Из наиболее ценных и важных для современной техники металлов лишь немногие содержатся вземной коре в больших количествах:алюминий (8,9 %),железо (4,65 %),магний (2,1 %),титан (0,63 %).Природные ресурсы некоторых весьма важных металлов измеряются сотыми и даже тысячными долями процента. Особенно бедна природаблагородными иредкими металлами.

Производство и потребление металлов в мире постоянно растёт. С середины 1980-х по середину 2000-х годов ежегодное мировое потребление металлов и мировой металлофонд удвоились и составляют, соответственно, около 800 млн тонн и около 8 млрд тонн. Изготовленная с использованием чёрных и цветных металлов доля продукции в настоящее время составляет 72—74 %валового национального продукта государств. Металлы в XXI веке остаются основнымиконструкционными материалами, так как по своим свойствам, экономичности производства и потребления не имеют себе равных в большинстве сфер применения^[6].

Из 800 млн т ежегодно потребляемых металлов более 90 % (750 млн т) приходится насталь, около 3 % (20—22 млн т) на алюминий, 1,5 % (8—10 млн т) — медь, 5—6 млн т — цинк, 4—5 млн т — свинец (остальные — менее 1 млн т).

Масштабы производства таких цветных металлов, как алюминий, медь, цинк, свинец, измеряются в млн т/год; таких как магний, титан, никель, кобальт, молибден, вольфрам — в тыс. т, таких как селен, теллур, золото, платина — в тоннах, таких как иридий, осмий и т. п. — в килограммах^[6].

В настоящее время основная масса металлов производится и потребляется в таких странах как США, Япония, Китай, Россия, Германия, Украина, Франция, Италия, Великобритания и другие.

Благодаря своимфизическим свойствам (твёрдость, высокаяплотность,температура плавления,теплопроводность,электропроводность, звукопроводность, внешний вид и другим) они находят применение в различных областях.

Применение металлов зависит от их индивидуальных свойств:

• железо и сталь обладают твёрдостью ипрочностью. Благодаря этим их свойствам они широко используются в строительстве;
• алюминийковок, хорошо проводит тепло, обладает высокой прочностью при сверхнизких температурах. Он используется для изготовления кастрюль и фольги, вкриогенной технике. Благодаря своей низкой плотности — при изготовлении частейсамолётов;
• медь обладаетпластичностью и высокой тепло- иэлектропроводностью. Именно поэтому она нашла своё широкое применение в производствеэлектрических кабелей иэнергетическом машиностроении;
• золото и серебро очень тягучи,вязки ихимически инертны, обладают высокой стоимостью, используются вювелирном деле. Золото также используется для изготовления неокисляемых электрических соединений.

В чистом виде металлы применяются незначительно. Гораздо большее применение находятсплавы металлов, так как они обладают особыми индивидуальными свойствами.Наиболее часто используются сплавы алюминия,хрома, меди, железа, магния,никеля,титана ицинка. Много усилий было уделено изучению сплавов железа иуглерода. Обычная углеродистая сталь используется для создания дешёвых, высокопрочных изделий, когда вес икоррозия не критичны.

Нержавеющая илиоцинкованная сталь используется, когда важно сопротивление коррозии. Алюминиевые и магниевые сплавы используются, когда требуются прочность и лёгкость.

Медно-никелевые сплавы (такие, какмонель-металл) используются в коррозионно-агрессивных средах и для изготовления ненамагничиваемых изделий.Суперсплавы на основе никеля (например,инконель) используются при высоких температурах (турбонагнетатели,теплообменники и т. п.). При очень высоких температурах используются монокристаллические сплавы.

Археологические исследования свидетельствуют о том, что различные народы добывали металл с давних пор. Однако, перед тем, как освоить процессы добычи руды и выплавки из неё металла, человечество не позднее 9-го тысячелетия до н. э. уже приобрело представления о свойствах самородочногозолота имеди, а также —метеоритного железа. Зарождение примитивных методов металлообработки связывают с появлением холоднойковки металлов при помощи каменного молота, однако применение этой процедуры к меди и железу оказалось проблематичным. В силу этого, наиболее часто из самородных металлов использовалось золото, причём, благодаря яркой окраске, его было легче найти и, благодаря высокойковкости, — проще обработать. Однако сравнительная мягкость этого материала (твёрдость пошкале Мооса 2—3) не давала возможности изготовлять из него вооружение и инструменты. Известно, что самородочная медь в процессе холодной ковки становилась более твёрдой, так как такой металл почти не имеет примесей. С открытием горячей кузнечной обработки меди, в эпохеэнеолита процессы производства медных изделий стали более распространёнными^[3].

В частности, обнаруженные в 1950—1960-х годах в юго-западной частиМалой Азии следы выплавки меди датируются 7—6 тысячелетием до н. э. Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией, в 5—6 тысячелетии до н. э. были найдены в Майданпеке, Плочнике^[7] и других местах вСербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся ккультуре Винча)^[8], Болгарии (5000 лет до н. э.),Палмеле (Португалия), Испании,Стоунхендже (Великобритания). Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

В культуре ранних времён присутствуютсеребро,медь,олово иметеоритное железо, позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» — египетское оружие, созданное из метеоритного железа за 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названныйбронзой, люди в 3500-е годы до н. э. вступили вБронзовый век.

Вбронзовом веке (3—1 тысячелетие до н. э.) применение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав — древнейший сплав, выплавленный человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены за 3 тысячи лет до н. э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд сдревесным углём. Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые, латунные (сплавы меди с цинком) и другие). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и так далее. В настоящее время наиболее распространены алюминиевые бронзы, содержащие 5—12 % алюминия с добавками железа, марганца и никеля^[6].

Вслед за медью человек стал использовать железо.

Общее представление о трёх «веках» —каменном,бронзовом ижелезном — возникло ещё в античном мире (Тит Лукреций Кар). Термин «железный век» был введён в науку в середине XIX века датским археологомК. Томсеном^[6].

Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретенахеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началомЖелезного века. В расшифрованных хеттских текстах XIX века до н. э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могуществафилистимлян.

Принято считать, что человек познакомился сметеоритным железом^[9]. Косвенным подтверждением этому является названия железа на языках древних народов: «небесное тело» (древнеегипетский, древнегреческий), «звезда» (древнегреческий).Шумеры называли железо «небесной медью». Возможно, поэтому всё, что было связано в древности с железом, было окружено ореолом таинственности. Люди, добывающие и перерабатывающие железо, были окружены почётом и уважением, к которым примешивалось и чувство страха (их часто изображали колдунами).

Ранний железный век Европы охватывает период X—V веков до н. э. Этот период получил названиегальштатская культура по названию городаГальштат в Австрии, возле которого были найдены железные предметы того времени. Поздний или «второй железный век» охватывает период V—II веков до н. э. — начало н. э. и получил название «латенская культура» — по одноимённому месту вШвейцарии, от которого осталось много железных предметов.Латенская культура связывается скельтами, считавшимися мастерами изготовления различных орудий из железа. Большое переселение кельтов, начавшееся в V веке до н. э., способствовало распространению этого опыта на территории Западной Европы. От кельтского названия железа «изарнон» произошли немецкое «айзен» и английское «айрон».

В конце 2-го тысячелетия до н. э. железо появилось вЗакавказье. В степяхСеверного Причерноморья в VII—I веках до н. э. обитали племенаскифов, создавших наиболее развитую культуру раннего железного века на территории России и Украины.

Вначале железо ценилось очень дорого, использовалось для изготовления монет, хранилось в царских сокровищницах. Затем оно стало всё активнее использоваться как орудие труда, и как оружие. Об использовании железа в качестве орудий труда упоминается в «Илиаде» Гомера. Там же упоминается о том, чтоАхилл наградил победителя дискобола диском из железа. Греческие мастера уже в древние времена использовали железо. В построенном грекамихраме Артемиды барабаны мраморных колонн храма были скреплены мощными железными штырями длиной 130, шириной 90 и толщиной 15 мм^[6].

Пришедшие в Европу народы с Востока внесли свой вклад в распространение металлургии. По преданию, колыбельюмонголов итуркменов были богатые рудамиАлтайские горы. Своими богами эти народы считали тех, кто ведал кузнечным ремеслом. Доспехи и оружие воинственных кочевников из Средней Азии было сделано из железа, что подтверждает их знакомство с металлургией.

Богатые традиции производства изделий из железа имеются вКитае. Здесь, возможно, ранее, чем у других народов, научились получать жидкий чугун и делать из него отливки. До наших дней сохранились некоторые уникальные отливки из чугуна, изготовленные в первом тысячелетии н. э., например, колокол высотой 4 м и диаметром 3 м, массой 60 т.

Известны уникальные изделия металлурговдревней Индии. Классическим примером является знаменитая вертикально стоящаяКутубская колонна в Дели массой 6 тонн, высотой 7,5 м и диаметром 40 см. Надпись на колонне гласит, что она сооружена примерно в 380—330 годах до н. э. Анализ показывает, она сооружена из отдельныхкриц, сваренных в кузнечном горне. На колонне нетржавчины. В захоронениях древней Индии найдено стальное оружие, изготовленное в середине первого тысячелетия до н. э.

Таким образом, следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империиСреднего Востока иБлижнего Востока, древнийЕгипет иАнатолия,Карфаген, греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай,Индия,Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретядоменные печи,чугун,сталь,гидромолоты и тому подобное). Тем не менее, последние исследования свидетельствуют о том, что технологии римлян были гораздо более продвинутыми, чем предполагалось ранее, особенно в области горной добычи и ковки.

Рождение научной металлургии связывают с трудамиГеоргия Агриколы^[10]. Он создал фундаментальный труд «О металлах» в двенадцати томах. Первые шесть томов посвящены горному делу, 7-й — «пробирному искусству», то есть способам проведения опытных плавок, 8-й — обогащению и подготовке руд к плавке, 9-й — способам выплавки металла, 10-й — разделению металлов, 11-й и 12-й тома — различным устройствам и оборудованию.

Подвергая руду нагреванию, обжигу и прокаливанию, удаляют этим часть веществ, примешанных к металлу. Много отнимается примесей при дроблении руды в ступах, еще более при промывке, грохочении и сортировке. Однако этим путем нельзя еще отделить все, что скрывает металл от глаза. Плавка необходима, так как только посредством ее горные породы и затвердевшие соки (рассолы) отделяются от металлов, которые приобретают свойственный им цвет, очищаются и становятся во многих отношениях полезны человеку. Во время плавки отделяются вещества, которые ранее были примешаны к металлу. Руды сильно отличаются, во-первых, по металлам, которые в них содержатся, затем по количеству содержащегося в них металла, а также по тому, что одни из них быстро плавятся на огне, а другие — медленно. Поэтому существует много способов плавки^[11]

Большой вклад в развитие металлургии внёс русский горный инженер и изобретательПетр Аносов. Он больше известен тем, что открыл секрет изготовления древней булатной стали. Кроме того, он стал первым металлургом, начавшим научное изучение влияния на сталь различных элементов. Исследовал добавки золота,платины,марганца,хрома,алюминия,титана и других элементов и первым доказал, что физико-химические и механические свойства стали могут быть значительно изменены и улучшены добавками некоторых легирующих элементов. Аносов заложил основы металлургии легированных сталей.

Аносов описал технологиюковки и закалки для получения булата. В качестве закаливающей среды применял горячеесало. Аносов писал: «Оружие всякого рода достаточно закаливать в сале, предварительно нагретом почти до точки кипения, ибо дознано из опытов, что в горячем сале закалка бывает твёрже»^[12].

Существенный вклад в развитие металлургии как науки внёс русский учёныйД. К. Чернов. Его открытия легли в основу ряда процессов получения и обработки металлов. Он определил влияниетермической обработки стали на её структуру и свойства. В 1868 году открыл критические точкифазовых превращений стали, названныеточками Чернова. В 1868 году — точки a, b, c и в 1878 точку d^{[источник не указан 2353 дня]}.

Анализируя строение литой стали и причины появления таких дефектов стального слитка, как газовые пузыри, рыхлость и прочее, разработал ряд способов устранения недостатков. В 1878 году впервые доказал, что сталь является кристаллическим телом. Создал теорию кристаллизации стали, на основе которой разработал предложения по улучшению кристаллической и химической однородности стальных слитков. Разработал совместно с инженером К. П. Поленовым «русский способ» бессемерования, позволяющий выплавлять сталь из низкокремнистых чугунов за счет предварительного перегрева чугуна до заливки его в конвертор^[13]. В 1915 году Чернов создал схему затвердевания жидкой стали (по аналогии с кристаллизацией раствора квасцов при замерзании) и подтвердил её правильность на практике^[14].

Добывающая металлургия заключается в извлечении ценных металлов изруды и подготовке извлечённого сырья для дальнейшего передела. Для того, чтобы превратитьоксид илисульфид металла в чистый металл, руда должна бытьобогащена физическим, химическим, оптическим илиэлектролитическим способом. Масштабы переработки руд в мире огромны. Только на территории СССР в конце 1980-х — начале 1990-х годов ежегодно добывалось и подвергалось обогащению более 1 млрд тонн руды.

Металлурги работают с тремя основными составляющими: сырьём (руда илиокускованный промпродукт и добавки в виде флюсов и легирующих материалов) и отходами. Горные работы не обязательны, если руда и окружающая среда позволяют провестивыщелачивание. Таким путём можно растворить минерал и получить обогащённый минералом раствор. Зачастуюруда содержит несколько ценных металлов. В таком случае отходы одного процесса могут быть использованы в качестве сырья для другого процесса.

Железо в природе находится в руде в видеоксидов Fe₃O₄, Fe₂O₃,гидроксида Fe₂O₃×H₂O,карбонатов FeCO₃ и других. Поэтому для восстановления железа и получения сплавов на его основе существует несколько стадий, включающих подготовку сырья к доменной плавке (окускование), доменное производство и производство стали.

На первой стадии получения железосодержащих сплавов происходит высвобождение железа из руды илиокускованного сырья вдоменной печи при температуре свыше 1000 °C и выплавкачугуна. Свойства получаемого чугуна зависят от хода процесса вдоменной печи. Поэтому, задавая процесс восстановления железа в доменной печи, можно получить два вида чугуна:передельный, который идёт в дальнейший передел для выплавки стали, и литейный чугун, из которого получают чугунные отливки.

Передельный чугун служит для производства стали.Сталь — это сплав железа суглеродом и легирующими элементами. Она прочнее чугуна и более пригодна для строительных конструкций и производства деталей машин. Выплавка стали происходит в сталеплавильных печах, где металл находится в жидком состоянии.

Существует несколько методов получения стали. Основными методами получения стали являются: кислородно-конверторный, мартеновский, электроплавильный. Каждый метод использует различное оборудование —конвертеры,мартеновские печи,индукционные печи,дуговые печи.

Первым способом массового производства жидкой стали былбессемеровский процесс. Этот способ производства стали в конвертере с кислойфутеровкой был разработан англичаниномГ. Бессемером в 1856—1860 годах. В 1878 году С. Томасом был разработан схожий процесс в конвертере сосновной футеровкой, получивший названиетомасовский процесс. Сущность конвертерных процессов (бессемеровского и томасовского) на воздушном дутье заключается в том, что залитый в плавильный агрегат (конвертер) чугун продувают снизу воздухом: содержащийся в воздухе кислород окисляет примеси чугуна, в результате чего он превращается в сталь. При томасовском процессе, кроме того, восновной шлак удаляются фосфор и сера. При окислении выделяется тепло, которое обеспечивает нагрев стали до температуры около 1600 °С.

Сущность другого способа получения стали с помощью мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду пламеннойотражательной печи, которая оборудована регенераторами для предварительного подогрева воздуха (иногда и газа). Идея получения литой стали на поду отражательной печи высказывалась многими учеными (например, в 1722 годуРеомюром), однако осуществить это долгое время не удавалось, так как температура факела обычного в то время топлива — генераторного газа — была недостаточной для получения жидкой стали. В 1856 году братья Сименс предложили использовать для подогрева воздуха тепло горячих отходящих газов, устанавливая для этого регенераторы. Принцип регенерации тепла был использованПьером Мартеном для плавки стали. Началом существования мартеновского процесса можно считать 8 апреля 1864 года, когда П. Мартен на одном из заводов Франции выпустил первую плавку.

Для выплавки стали в мартеновскую печь загружаютшихту, состоящую из чугуна,скрапа, металлического лома и других компонентов. Под действием тепла от факела сжигаемого топлива шихта постепенно плавится. После расплавления в ванну вводят различные добавки для получения металла заданного состава и температуры. Готовый металл из печи выпускают в ковши и разливают. Благодаря своим качествам и невысокой стоимости мартеновская сталь нашла широкое применение. Уже в начале XX века в мартеновских печах выплавляли половину общего мирового производства стали.

Первая мартеновская печь в России была построена в Калужской губернии на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе С. И. Мальцевым в 1866—1867 годах. В 1870 году первые плавки проведены в печи вместимостью 2,5 т, построенной известными металлургамиА. А. Износковым и Н. Н. Кузнецовым наСормовском заводе. По образцу этой печи позже на других русских заводах были построены аналогичные печи большей вместимости. Мартеновский процесс стал основным в отечественной металлургии. Огромную роль сыграли мартеновские печи в годыВеликой Отечественной войны. Советским металлургам на Магнитогорском и Кузнецком металлургических комбинатах впервые в мировой практике удалось удвоить садку мартеновских печей без существенной их перестройки, организовав производство высококачественной стали (броневой, подшипниковой и т. п.) на действовавших в то время мартеновских печах. В настоящее время в связи с расширением конвертерного и электросталеплавильного производства стали масштабы производства мартеновской стали сокращаются.

В основной мартеновской печи можно переплавлять чугун и скрап любого состава и в любой пропорции и получать при этом качественную сталь любого состава (кроме высоколегированных сталей и сплавов, которые получают в электропечах). Состав применяемой металлической шихты зависит от состава чугуна и скрапа и от расхода чугуна и скрапа на 1 т стали. Соотношение между расходом чугуна и скрапа зависит от многих условий.

В настоящее время для массовой выплавки стали применяютдуговые сталеплавильные электропечи, питаемые переменным током, индукционные печи и получающие распространение в последние годы дуговые печи постоянного тока. Причём доля печей последних двух видов в общем объёме выплавки невелика.

В дуговых электропечах переменного тока выплавляют стали электропечного сортамента. Основным достоинством дуговых электропечей является то, что в них в течение многих десятилетий выплавляют основную часть высококачественных легированных и высоколегированных сталей, которые затруднительно либо невозможно выплавлять в конвертерах и мартеновских печах. Благодаря возможности быстро нагреть металл, можно вводить большие количества легирующих добавок и иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки (в восстановительный период плавки), что обеспечивает малый угар вводимых в печь легирующих элементов. Кроме того, имеется возможность более полно, чем в других печах, раскислять металл, получая его с более низким содержанием оксидных неметаллических включений, а также получать сталь с более низким содержанием серы в связи с её хорошим удалением в безокислительный шлак. Также есть возможность плавно и точно регулировать температуру металла.

Для придания стали разнообразных свойств используется процесс легирования стали.Легирование — это процесс изменения состава сплавов путём введения определённых концентраций дополнительных элементов. В зависимости от их состава и концентрации изменяется состав и свойства сплава. Основные легирующие элементы для стали являются: хром (Cr), никель(Ni), марганец (Mn), кремний (Si), молибден (Mo), ванадий (V), бор (B), вольфрам (W), титан (Ti), алюминий (Al), медь (Cu), ниобий (Nb), кобальт (Co). В настоящее время существует большое количество марок стали с различными легирующими элементами.

Принципиально иным способом производства сплавов на основе черных металлов является порошковая металлургия.Порошковая металлургия основана на применении порошков металлов с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм, которые сначала спрессовываются, а затем спекаются.

В цветной металлургии применяются очень разнообразные методы производства цветных металлов. Многие металлы получают пирометаллургическим способом с проведением избирательной восстановительной или окислительной плавки, где часто в качестве источника тепла и химического реагента используютсеру, содержащуюся в рудах. Вместе с тем ряд металлов с успехом получают гидрометаллургическим способом с переводом их в растворимые соединения и последующим выщелачиванием.

Часто оказывается наиболее приемлемым электролитический процесс водных растворов или расплавленных сред.

Иногда применяют металлотермические процессы, используя в качестве восстановителей производимых металлов другие металлы с большим сродством к кислороду. Можно указать ещё на такие способы, как химико-термический, цианирование и хлорид-возгонка.

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Гидрометаллургический способ не нашёл широкого применения на практике. Его используют при переработке бедно-окисленных и самородных руд. Этот способ, в отличие от пирометаллургического, не позволяет извлекать попутно с медьюдрагоценные металлы.

Большую часть меди (85—90 %) производят пирометаллургическим способом из сульфидных руд. При этом параллельно решается задача извлечения из руд, помимо меди, других ценных сопутствующих металлов. Пирометаллургический способ производства меди предусматривает несколько стадий. Основные стадии этого производства включают:

• подготовка руд (обогащение и иногда дополнительно обжиг);
• плавка наштейн (выплавка медного штейна),
• конвертирование штейна с получением черновой меди,
• рафинирование черновой меди (сначала огневое, а затемэлектролитическое).

Основным современным способом производства алюминия является электролитический способ, состоящий из двух стадий. Первая стадия — это получениеглинозёма (Аl₂O₃) из рудного сырья и вторая — получение жидкого алюминия из глинозёма путёмэлектролиза.

В мировой практике практически весь глинозём получают избокситов в основном способом Байера^[16], австрийского инженера, работавшего в России. На заводах в России глинозём получают двумя способами из разного типа руд. Из бокситов способом Байера и из бокситов инефелинов способом спекания. Оба эти способа относятся к щелочным методам выделения глинозема из руд^[17].Полученный глинозём в дальнейшем идёт в электролизное производство, которое предполагает получение алюминия путём электролиза глинозема, растворённого в расплавленномэлектролите. Основным компонентом электролита являетсякриолит.

В чистом криолите Na₃AlF₆ (3NaF·AlF₃) отношение NaF: AlF₃ равно 3:1. Для экономии электроэнергии необходимо при электролизе иметь это отношение в пределах 2,6—2,8:1, поэтому к криолиту добавляют фтористый алюминий AlF₃. Кроме того, для снижения температуры плавления в электролит добавляют немного CaF₂, MgF₂ и иногда NaCl. Содержание основных компонентов в промышленном электролите находится в следующих пропорциях: Na₃AlF₆ (75—90) %; AlF₃ (5—12) %; MgF₂ (2—5) %; CaF₂ (2—4) %; Al₂0₃ (2—10) %. При повышении содержания Аl₂О₃ более 10 % резко повышается тугоплавкость электролита, при содержании менее 1,3 % нарушается нормальный режим электролиза.

Алюминий, извлекаемый из электролизных ванн, является алюминием-сырцом. Он содержит металлические (Fe, Si, Cu, Zn и др.) и неметаллические примеси, а также газы (водород,кислород,азот,оксиды углерода,сернистый газ). Неметаллические примеси — это механически увлеченные частицы глинозема, электролит, частицы футеровки и др. Для очистки от механически захваченных примесей, растворённых газов, а также от Na, Ca и Mg алюминий подвергают хлорированию.

Далее алюминий заливают в электрические печи-миксеры или в отражательные печи, где в течение 30—45 мин происходит его отстаивание. Цель этой операции — дополнительное очищение от неметаллических и газовых включений иусреднение состава путём смешения алюминия из разных ванн. Затем алюминий разливают на конвейерных разливочных машинах, получая алюминиевые чушки, либо на установках непрерывного литья в слитки для прокатки или волочения. Таким образом получают алюминий чистотой не менее 99,8 % Аl.

Для производства других цветных металлов — свинца, олова, цинка, вольфрама и молибдена — пользуются некоторыми технологическими приемами, рассмотренными выше, но естественно, что схемы производства этих металлов и агрегаты для их получения имеют свои особенности.

• История железа
• Металлургия России
• Металлургия СССР
• Сплавы

• Я. И. Герасимов, А. Н. Крестовников, А. С. Шахов и др. Химическая термодинамика в цветной металлургии. Тт. 1—7. / — М.: Металлургиздат, 1960—1973. — 2108 с.
• Металловеды. Сост. С. С. Черняк. — Иркутск: Изд-во ИрГУ, 2000. — 532 с.
• Павленко Н. И. История металлургии в России XVIII века : Заводы и заводовладельцы / отв. ред.А. А. Новосельский. —М. :Изд-во АН СССР, 1962. — 566 с. —2000 экз.
• Юсфин Ю. С., Пашков Н. Ф. Металлургия железа: Учебник для вузов. — Москва: Академкнига, 2007. — 464 с. —ISBN 978-5-94628-246-8.
• Вагин, А. А.,Кривандин В. А.,Прибытков И. А. Топливо, огнеупоры и металлургические печи. —М.: Металлургия, 1978. — 432 с.

• Портал «Металлургия»

• Металлургия

• Википедия:Cite web (заменить webcitation-архив: deadlink yes)
• Википедия:Cite web (заменить webcitation-архив: deadlink no)
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
• Википедия:Статьи без источников (тип: отрасль экономики)
• Википедия:Нет источников с февраля 2019
• Википедия:Статьи с утверждениями без источников более 14 дней
• Статьи со ссылками на Викисловарь
• Статьи со ссылками на Викисклад