В каких отраслях промышленности используют цветные металлы

Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. По физическим свойствам и назначению цветные металлы условно можно разделить на тяжёлые (медь, свинец, цинк, олово, никель) и лёгкие (алюминий, титан, магний). На основании этого деления различают металлургию лёгких металлов и металлургию тяжёлых металлов.

Содержание

Размещение предприятий отрасли [ править | править код ]

Размещение предприятий цветной металлургии зависит от многих экономических и природных условий, особенно от сырьевого фактора. Заметную роль помимо сырья играет топливно-энергетический фактор.

На территории России сформировано несколько основных баз цветной металлургии. Различия их в специализации объясняются несхожестью географии лёгких металлов (алюминиевая, титано-магниевая промышленность) и тяжёлых металлов (медная, свинцово-цинковая, оловянная, никель-кобальтовая промышленности).

Тяжёлые металлы [ править | править код ]

Производство тяжёлых цветных металлов в связи с небольшой потребностью в энергии приурочено к районам добычи сырья.

• По запасам, добыче и обогащению медных руд, а также по выплавке меди ведущее место в России занимает Уральский экономический район, на территории которого выделяются Красноуральский, Кировградский, Среднеуральский, Медногорский комбинаты.
• Свинцово-цинковая промышленность в целом тяготеет к районам распространения полиметаллических руд. К таким месторождениям относятся Садонское (Северный Кавказ), Салаирское (Западная Сибирь), Нерчинское (Восточная Сибирь) и Дальнегорское (Дальний Восток).
• Центром никель-кобальтовой промышленности являются города Норильск (Восточная Сибирь) и Мончегорск (Северный экономический район), а также поселок городского типаНикель (Мурманская область).

Лёгкие металлы [ править | править код ]

Для получения лёгких металлов требуется большое количество энергии. Поэтому сосредоточение предприятий, выплавляющих легкие металлы, у источников дешёвой энергии — важнейший принцип их размещения.

• Сырьём для производства алюминия являются бокситы Северо-Западного района (Бокситогорск), Урала (город Североуральск), нефелиныКольского полуострова (Кировск) и юга Сибири (Горячегорск). Из этого алюминиевого сырья в районах добычи выделяют окись алюминия — глинозём. Получение из него металлического алюминия требует больших затрат электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строят вблизи крупных электростанций, преимущественно ГЭС (Братской, Красноярской и др.)
• Титано-магниевая промышленность размещается преимущественно на Урале, как в районах добычи сырья (Березниковский титано-магниевый завод), так и в районах дешёвой энергии (Усть-Каменогорский титано-магниевый завод). Заключительная стадия титано-магниевой металлургии — обработка металлов и их сплавов — чаще всего размещается в районах потребления готовой продукции.

Сегодня цветные металлы очень много значат в производстве современной техники. Металл, с точки зрения химии — простое вещество, обладающее способностью проводить тепло и электричество. Его поверхность имеет характерный блеск.

Металлы классифицируют по разным критериям, тем не менее, среди них выделяют три основные группы:

Цветные металлы — понятие, включающее металлы и сплавы (исключением является железо, относящееся к черным металлам). Они очень востребованы на территории России, поэтому их производством занимаются во многих регионах страны.

Прежде всего, детали из цветных металлов отличаются от других металлоизделий своей стоимостью. Ограниченные запасы и сложности добычи материала — вот основные аспекты, объясняющие различия в цене. К тому же, детали из цветных металлов характеризуются уникальными свойствами, причем, как физическими, так и химическими: мягкостью, пластичностью, энергопроводимостью. Данная группа включает в себя большое количество металлов, отличающихся друг от друга, в первую очередь по внешнему виду, а потом уже по своим характеристикам.

Отрасль металлургии, специализирующаяся на добыче, обогащении руд, выплавке цветных металлов, называется цветной металлургией.

В РФ имеется несколько баз цветной металлургии, различающихся между собой отличиями географии легких/тяжелых металлов. Легкими металлами занимается титано-магниевая и алюминиевая промышленности, а тяжелыми — оловянная, никель-кобальтовая, свинцово-цинковая и медная.

Основные металлы

Алюминий — металл, характеризующийся высокой электропроводностью, прекрасной пластичностью и, вместе с тем, низкими механическими свойствами. При этом различают первичный и вторичный алюминий

Медь — наиболее распространенный цветной металл, обладающий великолепной электро- и теплопроводностью, а также пластичностью. На основе данного материала создается множество сплавов, широко используемых в машиностроении. Это обусловлено свойством меди хорошо сплавляться с другими металлами.

Еще один основной цветной металл — цинк. При температуре окружающей среды он достаточно хрупкий, однако если его нагреть до 100-150 оС, он замечательно поддается обработке ковкой и прокатом. Цинк обладает антикоррозионными свойствами, но при воздействии щелочей и кислот начинает разрушаться. Его температура плавления — 419 оС.

Сфера применения

Популярность цветных металлов ежегодно возрастает. Этому способствует динамичное развитие ракетной/атомной техники, авиастроения, химической промышленности, где в качестве конструкционных материалов используется титан, цирконий, молибден, никель, гафний и прочее.

Область применения отдельных металлов довольно разнообразна:

• медь и сплавы на ее основе востребованы на предприятиях химического машиностроения. Из этих материалов выполняются трубопроводы, сосуды для криогенной техники;
• алюминий пользуется особым спросом в химической/пищевой промышленности (из него изготавливают всевозможные емкости). В авиа- и судостроительстве этот металл популярен благодаря высокой прочности при небольшой плотности, стойкостью к коррозии и отличных механических свойств при температурах ниже нуля.

Особенности

Детали из цветных металлов получают различными способами. Здесь может быть применена и механическая обработка, и сварка, и множество других технологий. Выбирая ту или иную методику, нужно принять во внимания отличительные особенности обрабатываемого материала.

Магний, медь и алюминий, характеризуются прекрасными показателями теплопроводности и теплоемкости, которые способствуют быстрому охлаждению участков сварки. Следовательно, чтобы сварить такой материал, потребуются мощные источники теплоты, а может и дополнительный подогрев детали. Более того, у этих металлов при нагреве резко ухудшаются механические свойства. От этого они легче разрушаются от ударов, а под действием собственного веса может даже провалиться сварочная ванна.

При нагреве больших объемов цветных сплавов они на химическом уровне начинают взаимодействовать практически со всеми газами (исключение составляют инертные), а также растворяют атмосферные газы.

В этом плане наиболее активными являются тугоплавакие металлы, такие как:

• цирконий и молибден;
• тантал и титан.

Средства защиты

Цветные металлы, как было отмечено ранее, прочны, долговечны и способны запросто переносить воздействие высоких температур. Они обладают лишь одним изъяном — под воздействием кислорода эти металлы корродируют.

Наиболее действенный способ, позволяющий уберечь цветной металл от атмосферной коррозии — нанесение специальных лакокрасочных покрытий. Для защиты металлической поверхности разработаны следующие средства:

• грунтовка;
• краска;
• «3 в 1».

Грунтовка является основным средством борьбы с окислением металла. Однослойное грунтование выполняется перед окрашиванием поверхности, улучшая адгезию к основанию.

Обработка металлов — процесс, сопряженный со множеством нюансов, поэтому качественно выполнить задачу такого характера под силу лишь опытным профессионалам, способным находить правильный выход из самых непредсказуемых ситуаций. Доверившись им, можно быть уверенным, что они выполнят все именно так, как того требует заказчик.

Ведущей отраслью в экономике нашей страны является металлургия. Для успешного ее развития нужно много металла. В данной статье речь пойдет о цветных тяжелых и легких металлах и их использовании.

Классификация цветных металлов

В зависимости от физических свойств и назначения, они подразделяются на такие группы:

• Легкие цветные металлы. Список этой группы большой: в ее состав входит кальций, стронций, цезий, калий, а также литий. Но в металлургической промышленности чаще всего используются алюминий, титан и магний.
• Тяжелые металлы пользуются большой популярностью. Это всем известные цинк и олово, медь и свинец, а также никель.

• Благородные металлы, такие как платина, рутений, палладий, осмий, родий. Золото и серебро широко применяются для изготовления украшений.
• Редкоземельные металлы — селен и цирконий, германий и лантан, неодим, тербий, самарий и другие.
• Тугоплавкие металлы — ванадий и вольфрам, тантал и молибден, хром и марганец.
• Малые металлы, такие как висмут, кобальт, мышьяк, кадмий, ртуть.
• Сплавы – латунь и бронза.

Легкие металлы

Они имеют широкое распространение в природе. Эти металлы обладают маленькой плотностью. У них высокая химическая активность. Они представляют собой прочные соединения. Металлургия этих металлов начала развиваться в девятнадцатом веке. Их получают путем электролиза солей в расплавленном виде, электротермии и металлотермии. Легкие цветные металлы, список которых имеет много пунктов, используются для производства сплавов.

Алюминий

Относится к легким металлам. Имеет серебристый цвет и точку плавления около семисот градусов. В промышленных условиях используется в сплавах. Он применяется везде, где нужен металл. У алюминия плотность низкая, а прочность – высокая. Этот металл легко режется, пилится, сваривается, сверлится, паяется и сгибается.

Сплавы образует с металлами различных свойств, такими как медь, никель, магний, кремний. Они обладают большой прочностью, не ржавеют при неблагоприятных погодных условиях. У алюминия высокая электро- и теплопроводность.

Магний

Он относится к группе легких цветных металлов. Имеет серебристо-белый цвет и пленочное окисное покрытие. Обладает маленькой плотностью, хорошо обрабатывается. Металл устойчив к воздействию горючими веществами: бензином, керосином, минеральными маслами, но подвержен растворению в кислотах. Магний не магнитен. Обладает низкими упругими и литейными свойствами, подвергается коррозии.

Титан

Это легкий металл. Он не магнитен. Имеет серебристый цвет с отливом голубоватого тона. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Но у титана маленькая электропроводность и теплопроводность. Теряет механические свойства при температуре 400 градусов, приобретает хрупкость при 540 градусах.

Механические свойства титана повышаются в сплавах с молибденом, марганцем, алюминием, хромом и другими. В зависимости от легирующего металла, сплавы имеют разную прочность, среди них есть и высокопрочные. Такие сплавы применяются в самолетостроении, машиностроении, судостроении. Из них производят ракетную технику, бытовые приборы и многое другое.

Тяжелые металлы

Тяжелые цветные металлы, список которых весьма широк, получают из сульфидных и окисленных полиметаллических руд. В зависимости от их типов, методы получения металлов отличаются по способу и сложности производства, в процессе которого должны полностью извлекаться ценные составляющие сырья.

Металлы этой группы бывают гидрометаллургическими и пирометаллургическими. Полученные любым методом металлы называются черновыми. Они подвергаются процедуре рафинирования. Только после этого их можно использовать в промышленных целях.

Цветные металлы, список которых представлен выше, в промышленности используются не все. В данном случае речь идет о распространенном тяжелом металле – меди. У нее высокая теплопроводность, электропроводность и пластичность.

Сплавы меди нашли широкое применение в такой отрасли промышленности, как машиностроение, а все благодаря тому, что этот тяжелый металл хорошо сплавляется с другими.

Он тоже представляет цветные металлы. Список названий большой. Однако далеко не все тяжелые цветные металлы, к которым относится цинк, используются в промышленности. Этот металл хрупкий. Но если нагреть его до ста пятидесяти градусов, он будет без проблем коваться и с легкостью прокатываться. У цинка высокие антикоррозионные свойства, но он поддается разрушению при воздействии щелочью и кислотой.

Свинец

Список цветных металлов будет неполным без свинца. Он серого цвета с проблеском голубого оттенка. Температура плавления составляет триста двадцать семь градусов. Он тяжелый и мягкий. Хорошо куется молотком, при этом не твердеет. Из него выливают различные формы. Устойчив к воздействию кислот: соляной, серной, уксусной, азотной.

Латуни

Это сплавы из меди и цинка с добавлением марганца, свинца, алюминия и других металлов. Стоимость латуни меньше, чем меди, а прочность, вязкость и коррозионная стойкость – выше. У латуни хорошие литейные свойства. Из нее производят детали путем штамповки, раскатки, вытяжки, вальцовки. Из этого металла делают гильзы для снарядов и многое другое.

Использование цветных металлов

Цветными называют не только сами металлы, но и их сплавы. Исключение составляет так называемый "чермет": железо и, соответственно, его сплавы. В странах Европы цветные металлы носят название нежелезистых. Цветные металлы, список которых немаленький, нашли широкое применение в разных отраслях во всем мире, в том числе и в России, где являются основной специализацией. Производятся и добываются на территориях всех регионов страны. Легкие и тяжелые цветные металлы, список которых представлен большим разнообразием наименований, составляют отрасль промышленности под названием «Металлургия». Это понятие включает в себя добычу, обогащение руд, выплавку как металлов, так и их сплавов.

В настоящее время отрасль цветной металлургии получила широкое распространение. Качество цветных металлов очень высокое, они отличаются долговечностью и практичностью, применяются в строительной индустрии: ими отделывают здания и сооружения. Из них производят профильный металл, проволоку, ленты, полосы, фольгу, листы, прутки различной формы.