Железо это черный металл

Обновлено: 05.05.2024

Эти черные металлы стали неотъемлемым компонентом нашей цивилизации. Без стали и чугуна сложно представить и повседневную жизнь, и высокие технологии.

Что такое черные металлы

Под термином « черные металлы » понимаются железо и сплавы с ним как основным компонентом (стали, чугуны).

По некоторым классификациям к черным металлам относятся марганец, ванадий, хром. Это сырье при производстве чугунов и сталей.

Основные железистые сплавы – чугуны, стали, ферросплавы. Они составляют 90% объема продукции металлургических предприятий. Остальное добирают цветные металлы.

Почти все металлы (90+%), востребованные экономикой, относятся к «черному» сегменту.

Неофициальное наименование сегмента черных металлов – чермет.

Классификация

Главные продукты чермета – сталь и чугун. Это сплавы железа, углерода плюс легирующие присадки, улучшающие утилитарные характеристики продукта.

Сталь и чугун различает доля углерода в составе. У стали его менее 2,14%, у чугуна – больше, у некоторых марок до 5,9%.

Данные сплавы черных металлов также классифицируются на основе физических параметров и химического состава.

Чугуны

Главная разновидность чугуна – литейный. Другие виды:

антифрикционный;
передельный;
низко-, высоко-, просто легированный;
с графитом (шаровидным либо вермикулярным).

По другой классификации чугуны подразделяют на белые, серые, ковкие.

Стали

Подразделяются на простые (нелегированные) и легированные:

Основной компонент нелегированных сталей – углерод, поэтому их называют также углеродистыми. В зависимости от количества углерода (%) различают низко- (менее 0,25), высоко- (0,6+), просто углеродистый (0,25-0,6) сплав.
Свойства легированных определяют добавки из других элементов. Их доли микроскопичны, но свойства (стойкость к коррозии, твердость, прочность) меняются существенно.

Традиционные добавки-лигатуры к чугуну, стали: вольфрам, кремний, марганец, медь, хром, никель.

При переработке руды избавляют от азота, кислорода, серы, фосфора, других вредных примесей.

Самые известные виды легированной стали – нержавеющая и оцинкованная.

Технология получения продукции

Продукцию получают на металлургических комбинатах из двух источников : руды (первичное производство) и металлического лома (метод вторичной переработки).

Первичное производство

Исходник для получения черных металлов – железная руда.

С месторождения ее отправляют на металлургические комбинаты, где подвергают многоступенчатой обработке:

Сырьем загружают доменную печь. Добавляют кокс, известняк.
Смесь переплавляют.
Железо поглощает углерод. Затвердев, становится очень твердым, но хрупким. Это чугун.
Часть чугуна отправляют на механическую обработку и изготовление изделий.
Основная масса направляется в сталеплавильную печь.
Здесь излишек углерода выжигается. Получается сталь.

Из расплава формируют чушки, прокат, болванки, другие виды заготовок для промышленности.

Чугун, отлитый в виде чушек

Второй способ – кислородно-конвертерный. Процесс проходит в конвертере – стальной печи, выложенной изнутри огнеупорным кирпичом. Здесь на избыточный углерод, другие примеси чугуна воздействуют кислородом. То есть продувают его сквозь массив чугунного расплава под давлением.

Процессы идут при температурах, исчисляемых тысячами градусов по Цельсию. Они плохо совместимы с экологией, поскольку загрязняют атмосферу, воду, почву.

Вторичная переработка

В широком понимании черный металлолом – это некондиционные, утратившие первоначальные свойства изделия из чугуна или стали.

изношенное промышленное оборудование;
металлические конструкции;
отходы производства (включая стружку);
бытовые приборы;
обезвреженные боеприпасы;
другие виды лома.

Лом черного металла – востребованное сырье. В пункты приема берут все – от стружки до крупных конструкций.

Учитывая массивность изделий (чугунные радиаторы отопления, ванны, ограды), заработать можно и на простом ломе. Заодно очистить пространство от хлама.

Вторичная переработка лома выгодна и производителям. Процесс впятеро дешевле получения продукта из руды. Кратно уменьшаются выбросы, а значит и штрафы за загрязнение окружающей среды.

Сферы использования

Сталь и чугун – традиционный материал промышленности.

Этому способствуют его прочность, твердость, устойчивость к внешним воздействиям, долговечность, легкость обработки, ценовая доступность (по сравнению с цветметом). Такие кондиции присущи материалу независимо от способа получения – из руды или лома.

В промышленности это материал деталей механизмов, конструкций, инструментария:

Из чугуна получаются эстетичные ажурные решетки, ворота, другой декор для открытых пространств и интерьеров.

Чугунный забор

Сталь в строительстве – это прочные крыши, перекрытия, лестницы, шахты лифтов.

Еще одна сфера применения вторичных черных металлов – полезные вещи, сделанные своими руками либо в маленьких мастерских. Самые востребованные: летний душ, мангал, пресс, буржуйка, аксессуары для рыбалки, накопитель воды на дачном участке. Дизайнеры создают инсталляции, которые становятся музейными экспонатами либо пополняют частные коллекции.

Чугунная печь — буржуйка

Бизнес проектом может стать и пункт приема вторсырья, и создание артефактов из лома черных металлов.

Какие металлы относятся к чёрным?

Определение чёрных металлов зависит от того, под каким ракурсом рассматривается этот термин. С точки зрения физических свойств к чёрным металлам относят магнитные химические элементы. В их числе:

железо;
кобальт;
никель;
гадолиний.

С технической точки зрения под определение чёрных металлов подпадает углеродистая сталь и нелегированные чугуны. Границу между этими группами металлов определяет содержание углерода в сплавах: менее 2,14 % – это сталь, 2,14 % и выше – чугун.

Чем отличаются чёрные металлы от цветных

Приведённый выше перечень является исчерпывающим для магнитных химических элементов (чёрных металлов). Если составить объединённый список цветных и чёрных металлов, то в него войдут 78 химических элементов периодической таблицы. При этом три вида чёрных металлов, за исключением железа, по отдельным признакам одновременно относят и к цветным тоже. Их подразделяют на типы:

тяжёлые – медь, цинк, свинец, олово, сюда же включают и никель;
лёгкие – алюминий, титан, магний и другие (всего 12 элементов);
тугоплавкие– марганец, вольфрам, молибден, хром и другие (всего 8 элементов);
благородные и т. д. (всего 8 групп цветных металлов).

Перечислить всё, что относится к чёрным металлам с технической точки зрения, намного сложнее. Общее количество марок стали и чугуна включает несколько сотен наименований продукции. При этом часть из них не обладает магнитными свойствами, что позволяет по совокупности признаков относить такие сплавы одновременно к чёрным и цветным металлам.

Сталь – это чёрный или цветной металл?

Вопрос о принадлежности стали к чёрным или цветным металлам следует рассматривать исходя из классификации углеродистых сплавов, которая предусмотрена множеством ГОСТов.

Согласно разным нормативным документам, сталь подразделяется на следующие виды чёрных металлов:

низкоуглеродистые, углеродистые и высокоуглеродистые сплавы с содержанием углерода до 0,25; 0,25–0,6 и свыше 0,6 % соответственно;
низколегированные, среднелегированные и высоколегированные марки сплавов с контролируемым содержанием легирующих добавок до 2,5; от 2,5 до 10 и свыше 10 % соответственно;
конструкционную, инструментальную, быстрорежущую, коррозионно-стойкую, жаропрочную и другие виды стали для разных сфер применения.

Из всего обширного сортамента марок стали только семь наименований образуют группу немагнитных сплавов. Напоминаем, что отсутствие магнитных свойств является главным признаком цветных металлов. В то же время в состав немагнитных марок стали входит железо, что является одним из определяющих признаков чёрных металлов.

С учётом малочисленности группы немагнитных сталей их можно считать исключением из общего правила с не вполне определённым статусом. С обыденной точки зрения принято считать, что чёрные металлы – это такие сплавы, которые подвержены коррозии от атмосферных воздействий. Хотя ржаветь могут и высоколегированные сплавы.

Титан – цветной металл или чёрный?

Титан используется в производстве высокопрочных и жаропрочных сплавов, а также в качестве легирующей добавки к углеродистым маркам стали. В титановых сплавах содержание титана составляет от 85 до 99,5 %. Основные добавки в них – это алюминий, ванадий, молибден, марганец, цирконий. Титан входит в группу лёгких цветных металлов наряду с алюминием и другими химическими элементами.

Сплавы на титановой основе также безоговорочно относятся к цветным металлам. Их используют для литья и производства широкого спектра металлопродукции: листового металла, труб, профилей, фольги, поковок, штампованных заготовок и т. д. Небольшие добавки титана в углеродистую сталь придают сплавам повышенную прочность и другие специальные свойства.

Свинец – цветной или чёрный металл?

Свинец входит в группу тяжёлых цветных металлов. В настоящее время его применение в чистом виде крайне ограничено. В числе примеров можно назвать устройство радиационной защиты на радиоактивных объектах, производство пуль. Зато его широко используют в виде разнообразных сплавов в производстве взрывчатки, аккумуляторов, красителей и другой продукции.

Чугун – это чёрный или цветной металл?

Напоминаем, что основное различие между чёрными и цветными металлами – наличие или отсутствие магнитных свойств. Существует несколько марок немагнитных чугунов, для легирования которых используется никель, марганец, кремний и хром. Весь сортамент чугунов подразделяется на белые, серые, ковкие, высокопрочные и передельные сплавы. Абсолютное их большинство приходится на чугуны с магнитными свойствами.

Чугун применяется в литейном производстве, и только передельный чугун используют для последующей выплавки стали. В основном чугун – это чёрный металл, но немагнитные сплавы имеют двойственную сущность, которая позволяет относить их к обеим группам металлов. Кстати, часть марок легированных чугунов также подвержены коррозии под атмосферными воздействиями.

Алюминий – это цветной или чёрный металл

Алюминий – самый распространённый цветной металл. По содержанию в земной коре он в 3,5 раза превосходит железо. Алюминий в чистом виде и сплавы на его основе широко используются в производстве огромного ассортимента продукции. Существует восемь систем алюминиевых сплавов по их базовому составу:

алюминий-медь-марганец;
алюминий-магний;
алюминий-цинк-магний и т. д.

Все без исключения алюминиевые сплавы также относятся к группе цветных металлов. Кроме того, алюминий широко применяется для легирования углеродистых сплавов (стали и чугуна) для придания им специальных свойств. Это в равной степени относится и к большинству других легирующих элементов из числа цветных металлов.

Цинк – цветной или чёрный металл

Цинк входит в группу тяжёлых цветных металлов. Его используют в производстве цветных сплавов, антифрикционных изделий, анодов и для антикоррозионной защиты продукции из чёрных металлов, не считая других сфер применения.

Медь – цветной металл или чёрный

Медь не входит в перечень 18 химических элементов, составляющих 99,8 % массы земной коры, поскольку она принадлежит к группе тяжёлых цветных металлов. В чистом виде медь используется в производстве разных видов медного проката общего назначения, электротехнической продукции и для других целей.

Медь является базовым материалом в изготовлении бронзовых и латунных сплавов. Она также входит в число основных легирующих элементов углеродистой стали. Медь также широко используется в производстве цветных сплавов на основе алюминия и других цветных металлов, где она составляет меньшую долю от массы готовой продукции.

Медь и сплавы на её основе все без исключения относятся к группе цветных металлов. Они не обладают магнитными свойствами. Как легирующий элемент она может входить в состав чёрных металлов (углеродистых сплавов) для придания им специальных свойств. Но в этом случае её нельзя рассматривать как отдельный вид металла.

Латунь – цветной или чёрный металл?

Латунь наряду с бронзой является одним из основных видов цветных сплавов на базе меди. Сортамент продукции из латуни и бронзы практически идентичен. Он включает:

листовой металл, ленты, фольгу;
трубы и трубки;
проволоку, прутки;
литье и т. д.

Латунь и бронза превосходят медь по прочности, но в отличие от неё не используются для легирования углеродистых и производства других цветных сплавов. Отдельного внимания заслуживают медно-никелевые сплавы, которые также относят к цветным металлам.

Никель – цветной металл или чёрный?

По физическим свойствам никель – это чёрный металл. Однако с технической точки зрения его причисляют к цветным металлам. Наряду с хромом, ванадием, молибденом, марганцем никель входит в первую пятёрку легирующих элементов по массовости их применения. Помимо этого, его используют в производстве широкого спектра сплавов, в которых он является основным или вторым по массовой доле элементом.

К ним относятся производимые согласно ГОСТ 492-73 и ГОСТ 19241-2016 сплавы. В их числе мельхиор, хромель, константан, манганин и другие ценные сплавы, которые отличает очень высокая коррозионная стойкость. Значительное содержание в углеродных сплавах никеля и хрома также обеспечивает им стойкость ко всем видам коррозии, в том числе в результате атмосферных и агрессивных воздействий.

Никель наряду с другими легирующими элементами придаёт углеродистым сплавам заданные специальные свойства. В их числе жаропрочность и жаростойкость, повышенная механическая прочность, стойкость к разным видам агрессивной среды и прочее. С учётом высокой ценности высоколегированных сплавов, в том числе имеющих магнитные свойства, их справедливо причисляют к цветным металлам.

Что делают из чёрного металла

Граница, разделяющая чёрные и цветные металлы, не всегда выглядит чёткой и однозначной. Поэтому на обыденном уровне к чёрным металлам относят углеродистые и низколегированные марки стали, а также нелегированный чугун. Мы можем назвать следующие примеры чёрных металлов, а точнее – продукции из них:

строительную арматуру всех классов;
листовой, сортовой и фасонный прокат из перечисленных марок стали, в том числе с оцинкованным покрытием;
трубы;
стальное и чугунное литьё общего назначения – например, корпуса трубопроводной арматуры.

Детализированный перечень продукции из чёрных металлов можно продолжать почти до бесконечности. Однако не забывайте: не всё, что ржавеет, является чёрным металлом.

ЖЕЛЕЗО — металл № 1 в мире

Первым железом, который попал в руки человека, был металл метеоритного происхождения. Люди уже умели плавить металлы, и быстро оценили преимущества звездного металла. Потом железосодержащие минералы обнаружили на земле. Изделия из этого металла настолько изменили жизнь, что эпоху после Бронзового века назвали Железным веком.

История

История железа уходит в тысячелетия. Около 3500 лет назад, как писал А. Азимов,

«техника выплавки … железа была разработана в кавказских предгорьях».

Там находилось Хеттское царство. Воинственные хетты охраняли секрет выплавки пуще глаза, потому цена железа бывала выше цен на золото в десятки раз. Владеющие железным оружием почти автоматически выходили победителями в боях. А войны в основном шли за территории.

С изобретением сварного оружия пришел век чёрного металла.

Свойства

Железо (Ferrum, в формулах обозначается Fe) — химически активный элемент, относится к металлам. В таблице Менделеева имеет атомный № 26. Ferrum — черный металл.

Физические характеристики сильно зависят от чистоты металла.

Важно: нужно отличать вредные примеси от полезных. Так, фосфор и сера ухудшают характеристики железа. Углерод улучшает твердость и механическую прочность.

Железо имеет 4 модификации; их различие в структуре и кристаллической решетке.

Свойства атома
Название, символ, номер	Железо / Ferrum (Fe), 26
Атомная масса (молярная масса)	55,845(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d6 4s2
Радиус атома	126 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+3e) 64 (+2e) 74 пм
Электроотрицательность	1,83 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Fe←Fe3+ −0,04 В Fe←Fe2+ −0,44 В
Степени окисления	6, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	759,1 (7,87) кДж/моль ( эВ )
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,874 г/см³
Температура плавления	1812 K (1538,85 °C)
Температура кипения	3134 K (2861 °C)
Уд. теплота плавления	247,1 кДж/кг 13,8 кДж/моль
Уд. теплота испарения	~6088 кДж/кг ~340 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,14[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	2,866 Å
Температура Дебая	460 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 80,4 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-89-6

Химические свойства железа:

Степени окисления +2, +3.
В присутствии влаги воздуха корродирует, причем слой ржавчины не мешает дальнейшему разрушению металла. Постоянной формулы ржавчина не имеет, общая ее формула Fe2O3·x H2O.
Концентрированные растворы H2SO4 и HNO3 пассивируют поверхность железа, образуют оксидную пленку.
При взаимодействии с неметаллами образуют нитриды, фосфиды, силициды, карбиды железа.
Реагирует с металлами, восстанавливая их из растворов солей.
Железная кислота в свободном виде не существует; ее соли — ферраты — обладают сильными окислительными свойствами. Эти свойства используют для обеззараживания воды.

Минералы

Железа в виде соединений и минералов на Земле много. Это второй по распространенности металл.

Железосодержащие минералы	Название, содержание Fe (в %%)
Гематит (красный железняк)	До 70
Магнетит (магнитный железняк)	72
Сидерит	35
Марказит	Больше 46
Миспикель	34
Гётит	62,9

Железные руды делятся на 11 промышленных типов.

Получение металла

Есть несколько способов получения железа:

Прямые способы. Это производство губчатого железа в шахтных и тоннельных печах. Производство железной крицы во вращающихся печах. Возможно получение железа в реакторах кипящего слоя и химико-термический способ.
Доменный процесс — распространенный метод. Железная руда и флюс восстанавливаются углеродом кокса, в результате получаем чугун. При надобности из чугуна удаляют примеси (фосфор, сера) и избытки углерода в мартеновских печах или в конвертерах. Легированную сталь получают в электрических печах (ЭПС).
Химически чистое железо можно получить из раствора его солей с помощью электролиза.

Плюсы и минусы

Множество достоинств, но и недостатков не меньше.

Достоинства	Недостатки
Легкая механическая обработка	Высокая плотность; изделия получаются тяжелыми
Твердость, упругость, прочность — лучшие свойства сплавов	Коррозия металла в присутствии влаги
Возможность получать заданные свойства сплавов при добавлении малого количества примесей	Склонность к электрохимическому корродированию

Ковкость дает возможность производить декоративные изделия.

Сплавы

Ориентироваться в море сплавов железа (сталей, чугунов) помогает маркировка. Она поможет определить состав сплава, количество углерода и легирующие элементы, отличить их свойства.

Стали делят по применению:

Вид и марки стали	Применение
Строительная Ст0-3	Вторичные элементы конструкций, малоответственные делали (перила, настилы)
Строительная Ст3	Можно использовать для несущих конструкций, но при плюсовых температурах
Конструкционная Ст20	Малонагруженные детали
Легированная 10ХСНД	Используют в сварных конструкциях судо- и вагоностроения, химическом машиностроении
Легированная 18ХГТ	Выдерживает ударные нагрузки, высокое давление
Легированная 09Г2С	Для работы под давлением, при температурах от -70 до +450 градусов.

Применение

Более 90% всего металлургического производства занимает железо и его сплавы.

Продукция из сталей и чугунов — незаменимая и бóльшая часть конструкционных материалов, а это здания, мосты, железные дороги и многое другое.

Применение соединений железа:

двух- и трехвалентное железо используют в качестве коагулянта в системах водоочистки;
аноды в железо-никелевых и железо-воздушных аккумуляторах изготовлены из самого известного черного металла;
магнетит в виде ультрадисперсного порошка применяют в черно-белых лазерных принтерах;
FeCl3 применяют радиолюбители (травят печатные платы);
магнетит незаменим в изготовлении носителей памяти (жесткие диски).

Для большинства организмов без железа нет жизни; при его помощи кислород доставляется к каждой клетке организма. Недостаток железа влечет за собой хлорозы у растений и железодефицитные анемии у животных.

Купить — в листах и порошке

Цена листового железа 26900 руб/тонну; порошок ПЖР от 85 рублей за килограмм.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — душа и тело современной промышленности

Медицине известен печальный и трогательный факт. Студент-химик решил подарить любимой девушке кольцо. Не простое, а из железа собственной крови. Парень делал себе кровопускания, а из крови выделял железо. Только ему не удалось подарить уникальное кольцо — студент умер от малокровия, так и не набрав нужного количества черного металла.

Железо и вся таблица Менделеева

К черным металлам относятся железо и произведенные из него сплавы. По некоторым классификациям сюда же относят ванадий, хром, марганец. Вот вам весь список черных металлов. Удивительно, что среди употребления людьми огромного количества других металлов 90% составляют черные (правда, в основном в виде сплавов).

А вот историки этому не удивляются. Они знают, какими темпами развивалось человечество. Сравните сами.

Первая стадия — первобытно-общинный строй. Начался он примерно 200 000 лет назад (как минимум) и делится на 3 стадии:

Каменный век. Начался с возникновения человека разумного (то есть, когда люди догадались использовать камни и дубинки как орудия). Медленно, со скрипом продолжался до III тысячелетия до нашей эры.
Бронзовый век (длился до начала I тысячелетия до нашей эры). Люди начали использовать цветные металлы. Цивилизация уже не ползла, а рысцой продвигалась к следующему этапу.
Железный век. По разным классификациям он начался в начале I тысячелетия до нашей эры. В принципе, он продолжается и сейчас, хотя историки неофициально называют наше время ранний пластиковый век.

Сравните, как жил человек в каменном веке, и как живет сейчас. И весь взлет цивилизации — за счет металлов.

Познавательно: в эпоху поздней бронзы железные изделия были редкостью. Их стоимость в 35-40 раз превышала стоимость таких же серебряных изделий.

Где добывают руду черных металлов

К железным рудам относятся железняки — красный, магнитный, бурый. Это магнетит, гематит, лимонит. Бурые железняки привлекательны примесями ванадия, кобальта, марганца, никеля и других металлов.

Российские железорудные месторождения

Россия обладает крупнейшими железорудными запасами в мире, хотя содержание железа на тонну добытой руды наша страна уступает некоторым странам. Огромное и уникальное по содержанию железа (до 60%) месторождение гематита расположено в Курской области. Это знаменитая Курская магнитная аномалия.

Бесценная копилка минералов, Каменный Пояс, имеет магнетитовые месторождения (горы Магнитная, Благодать, Высокая). Есть магнетит на Кольском полуострове и в Сибири.

Крупнейшие залежи лимонита (бурого железняка):

Орско-Халиловское (Урал);
Керченское (Крым);
Байкальское.

Добывают руду открытым (в карьерах) или закрытым (в шахтах) способами.

Переработкой руды в железо занимаются на металлургических комбинатах.

Что производят из черных металлов

Само железо не пользуется спросом. Оно пластично, хорошо поддается ковке и прокатке, у него хорошие электро- и теплопроводность. Но все его привлекательные качества меркнут перед одним большим «но» — оно ржавеет.

В Дели (Индия) уже 1600 лет стоит железная колонна. И не ржавеет. Много версий выдвинули ученые по этому поводу, но до сих пор непонятно, отчего она не заржавела за полторы тысячи лет.

А вот сплавы черных металлов (чугун и сталь) необходимы экономике любой страны.

Основной помощник в превращении железа в сплавы — углерод.

Чугуны могут быть:

Сталь содержит гораздо меньше углерода:

низкоуглеродистая сталь (содержание С менее 0,25%);
углеродистая (в ней углерода от 0,25 до 0,6%);
высокоуглеродистая (тут содержание углерода от 0,6 до 2,15%).

Углерод не все, что нужно хорошей стали или качественному чугуну. Небольшие добавки марганца, меди, ванадия хрома и других металлов придают сплавам требуемые качества. Это могут быть термостойкость, устойчивость к коррозии (ржавчине), хорошая ковкость, упругость металла.

Морская вода — настоящая жидкая руда. В ней около 80 элементов таблицы Менделеева. Если извлечь из океанов все железо, то на долю каждого жителя Земли придется 35 тонн. За все время цивилизации произвели всего по 6 тонн на человека.

Делаем железо из руды, чугун из железа, сталь из чугуна

Этими сложными вещами занята черная металлургия.

Она (вернее люди, в ней работающие) добывает руду, обогащает ее, затем выплавляют в доменных печах. Получившийся в процессе плавки чугун в сталеплавильных печах превращают в стали.

А дальше сталь отправляют в прокат на прокатные станы. Они разные, и форм проката много. Из проката получают листы стали, швеллеры, рельсы, уголки.

Применение чермета

Черные металлы используют во многих отраслях промышленности. Причиной такой популярности являются их основные свойства — дешевизна, высокая прочность, универсальность качеств.

Ни одна промышленность не живет без черных металлов и их сплавов.

Производство стали в мире растет, и большую долю металла потребляют «азиатские тигры».

Металлолом чермета

Черный металлолом — это все металлическое, сделанное из железа и его производных. Все, что люди сделали, попользовались и выбросили за ненадобностью. От громадных списанных кораблей (жители портовых городов видели ржавые остовы бывших красавцев) до кусков ржавых труб — все это различные виды лома.

Современное развитие экономики диктует бережное отношение к материальным ресурсам. Поэтому вторичная переработка лома черных металлов, использование того, что раньше считалось мусором, выгодна для развития хозяйства страны. И экология при этом «говорит спасибо», ведь становится меньше свалок, сохраняются природные ресурсы. Они на нашем земном шарике хоть велики, но не безграничны.

Покупаем металлолом черных металлов

Лом нержавейки достаточно дорогой. В зависимости от содержания никеля стоит от 42 до 52 рублей за килограмм.

Лом черного металла гораздо дешевле, от 11 до 14 рублей за кг.

Строгие потребители металлолома

При приеме лома черных металлов его потребители-покупатели — металлурги — предъявляют к нему определенные требования.

Заготовка металлолома производится практически в каждом населенном пункте. И поверьте, туда до сих пор попадает лом еще советских времен.

Существует государственный стандарт на вторичные черные металлы.

Классификация металлолома

Чермет по ГОСТу делится на 2 группы по содержанию углерода. Это стальной лом и чугунный лом.

Наличие легирующих добавок делит металлолом на две категории — легированные и углеродистые. В свою очередь легированные по содержанию элементов имеют 67 групп.

Показатели качества лома также отслеживаются потребителем, и подразделяются на 28 видов.

Какая польза в сборе металлолома

Россия производит немного стали, зато металлолома потребляет от 20 до 30%.

Лом черного металла подразделяется на:

чугунный лом (отходы литья, стружка);
железный лом (изделия, окончившие срок службы; отходы литья, стружка);
нержавеющий лом (испорченные, непригодные изделия; отходы от металлообработки).

Сфера применения вторичных черных металлов широка. Основных причин тут две — это дешевле, чем плавить железо из руды и занимает меньше времени. К тому же люди, временно оставшиеся без работы, могут заработать на кусок хлеба сбором металлолома. Это их маленький бизнес.

В советские времена металлолом собирали пионеры. И хотя притащить заржавевший трактор им было не под силу, но приличную часть металла на утилизацию детишки отправляли. В этом можно найти скрытую пользу. Пока дотянешь кусок металла до места, сил на драки и разборки, которыми печально известны многие подростки, уже не оставалось. Вот и подумаешь, не возродить ли полезное начинание по сбору металлолома…

Железо – подарок Космоса

Этот черный металл сопровождает человека по жизни. Он есть на Луне, в Космосе, из него состоит земное ядро. Железо дало название целой эре в истории человечества.

Что представляет собой

Железо – это элемент таблицы Менделеева под №26.

Светло-серое блестящее вещество, относится к чёрным металлам.

Международное обозначение – Fe (Ferrum).

Содержит 4 природных стабильных изотопа, лабораторно получены пять радиоактивных единиц.

Железо – единственный породообразующий элемент с переменной валентностью.

Когда было открыто

История знакомства человека с железом начинается с Космоса. Судя по древним (например, древнеегипетским) названиям элемента, это было метеоритное железо. Хеттские тексты упоминают о нем как об «упавшем с неба».

Человек использует металл 6 тысяч лет.

Археологи откопали используемые древними шумерами и египтянами инструменты. Они сделаны из метеоритного железа.

Железные изделия завоевывали мир. Металлу посвящены стихи Гомеровой «Илиады», его упоминают Аристотель и Страбон.

Небесным происхождением обусловлено античное наименование железа: «сидер» («звездный»).

Ученые исследуют потенциал металла постоянно. Так, в 1868 году русский ученый Д. К. Чернов открыл кристаллические модификации вещества.

Физико-химические характеристики

Железо – металл не особо твердый (4-5 по шкале Мооса).

Физические и химические свойства определяются примесями и микроклиматом:

Реагирует с металлами при повышенных температурах.
Чистое железо пластично, не окисляется в воде и на воздухе.
При нахождении в сухом воздухе (не горячее 200°C) покрывается матовой пленкой-оксидом. Она предотвращает коррозию металла.
Наделено свойствами магнита. По этой характеристике железо легко отличить от других металлов.

Вещество с формулой FeO•nH2O – это обычная ржавчина.

Кристаллическая решетка кубическая, но меняет структуру в зависимости от температуры.
Железо, повышенные температуры плюс вода образуют сульфиды, галогениды, фосфиды, титаниды, нитриды.
Не растворяется щелочами.
Взаимодействие с кислотами зависит от концентрации. Разбавленные растворяют металл, концентрированные создают оксидную пленку-щит.

Мокрое либо горячее железо покрывается ржавчиной. Углерод делает его хрупким. Эти недостатки ограничивают применение металла.

Свойства атома
Название, символ, номер	Железо / Ferrum (Fe), 26
Атомная масса (молярная масса)	55,845(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d6 4s2
Радиус атома	126 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+3e) 64 (+2e) 74 пм
Электроотрицательность	1,83 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Fe←Fe3+ −0,04 В Fe←Fe2+ −0,44 В
Степени окисления	6, 3, 2, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	759,1 (7,87) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,874 г/см³
Температура плавления	1812 K (1538,85 °C)
Температура кипения	3134 K (2861 °C)
Уд. теплота плавления	247,1 кДж/кг 13,8 кДж/моль
Уд. теплота испарения	~6088 кДж/кг ~340 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,14 Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	2,866 Å
Температура Дебая	460 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 80,4 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-89-6

Железо в природе

Железо – четвертый по распространенности элемент на планете и второй среди металлов (после алюминия). Но содержание неравномерно: 86% запасов сосредоточено в ядре планеты, остальное делят мантия и кора.

Самородное железо в природе редкость, почти всегда это минералы.

Самородное железо

Их три сотни, самые известные и богатые железом (% содержание в составе):

(магнитный железняк) – 72. (красный железняк) – 70. , гетит – по 63. (бурый железняк) – 62. (шпатовый железняк) – 48.

Железо обнаружено во всех живых организмах.

Второй источник – метеориты.

Четверть массы вещества каменных метеоритов и 91% железных – это железо.

Как образуется

Железо доставляют на землю не только метеориты.

К образованию вещества причастны вулканы: это базовый компонент сульфидных магматических руд.

Второй источник появления вещества – гидротермальный процесс. Он создает магнетиты, халькопириты, другие минералы.

Месторождения, добыча

Больше всего железных руд у Бразилии, Австралии, США, Канады, Швеции, ФРГ.

Российские залежи сосредоточены на Курской магнитной аномалии.

Железо добывают открытым либо шахтным способом, процесс не особо затратен.

Железо есть во всех породах, но разрабатываются богатые металлом залежи.

Глобальные объемы запасов железной руды – 178 млрд. тонн. Ежегодное производство – около трех млрд. тонн.

Технология получения

Железная руда (магнетит и гематит) отправляется в работу: на обогатительный либо металлургический комбинат.

Железная руда

Чугун выплавляют в доменной печи. При 1610°С загружают шихту (агломерат, окатыши) с флюсом, продувают горячим воздухом. Это позволяет убрать примеси, отделить шлак.

Основные способы получения стали:

Мартеновский. Расплав чугуна, руды, скрапа плавят при 2100°С.

При необходимости в конце плавки добавляются легирующие присадки.

Кислородно-конвертерный. Массив чугуна в печи продувают воздухом под давлением. Используется смесь кислорода с воздухом либо чистый кислород (для сталей с премиальными характеристиками).
Электроплавильный. Чугун сжигают в электропечи при 2250°С. Способ используют для выплавки легированных, других специальных марок сталей.
Прямой. Богатые железом окатыши загружают в печь. Продувают водородом при 1050°С.

Закалка стали – нагрев до раскаленности и охлаждение – делают ее пластичной, твердой.

Производство беспримесного металла основано на электролизе расплава солей вещества.

Железный сплав, в составе которого менее 2% углерода, – это сталь. Более 2% углерода – чугун.

Где используется

Повседневную жизнь трудно представить без металла: железо практично, надежно, дешево. Возможно, когда-нибудь его вытеснит пластик. Сегодня в цене достоинства железного материала.

Сверхчистое железо

Промышленность

Железо нашло применение во всех формах. Сплавы – основа материалов, востребованных промышленностью. Порошок закупается тоннами для сварки, пиротехники, принтеров. Соединения – базис минеральных красок, пигмент при производстве текстиля, чернил.

Без него не обходится ни одна отрасль:

Машиностроение. Корпус машин, механизмов, особенно для работы в экстремальных условиях.
Строительство. Несущие конструкции зданий, сооружений (мостов, башен мобильной связи, др.), арматура. Кровельный материал, профнастил, металлочерепица.
Электротехника. Сердечники электромагнитов, якорей электромашин, пластин аккумуляторов.
Коммуникации. Из стали и чугуна выполнены промышленные и бытовые трубопроводы для перекачки пара, воды, газа, нефти. Это оболочка силовых кабелей.

Железо – анод в железо-никелевых, железо-воздушных аккумуляторах. Из стали сделаны бытовые и профессиональные инструменты.

Другие сферы

Металл применяют в науке, медицине, быту:

Очистка сточных вод.
Компонент гарта (полиграфского шрифта).
Кухонная утварь, столовая посуда.
Двери, замки.
Ультрамелким порошком магнетита (окиси металла) заправляют черно-белые принтеры.
Мебель авангардных стилей.
Препаратами с железом лечат анемию.
Садоводы и строители уничтожают грибок смесью медного и железного купороса (семиводный сульфат металла).

Искусственные радиоактивные изотопы – маркер при анализе химико-технологических, биологических процессов.

Биологическое воздействие

Для человека железо как микроэлемент (0,02%) на особом счету: он регулирует клеточное дыхание, входит в состав крови.

Значение для здоровья

Организм взрослого человека содержит 3,5 грамма железа. Из них три четверти входит в гемоглобин крови, остальное распределяется по другим структурам организма.

Недостаток микроэлемента порождает анемичность у человека или животных, хлороз у растений.

Питание

В организм железо доставляется пищей.

Самые богатые микроэлементом продукты обнаружены во всех пищевых группах:

Хлеб, крупы.
Печень, мясо.
Яйца.
Свекла, листовая зелень.
Бобовые.
Сухофрукты, орехи, семечки.

Продукты питания содержат разные виды железа: гемовое и негемовое. Гемовое содержит «животный» ассортимент, негемовое – растительный.

Потребность

Суточная потребность в железе (мг):

дети – 4-18;
женщины – 18;
мужчины – 10.

При беременности норма увеличивается вдвое. Больше требуется анемичным людям и донорам.

Организму легче усваивать гемовое железо, поэтому веганам либо вегетарианцам ежесуточно требуется 30-33 мг.

Опасность переизбытка

Однако избыток вещества не приветствуется, поскольку «придавливает» образование антиоксидантов в организме.

Использование воды с содержанием железа более 2 мг на литр нежелательно. Если металла больше 200 мг – вода токсична.

По стандартам РФ, в литре воды должно быть не более 0,3 мг железа.

Предупреждение

Опасность для экологии представляют отходы производства – шлаки и выделяющиеся при производстве металла газы.

Железная пыль воспламеняется на воздухе.

На рынок поставляется руда и готовая продукция – чугун, сталь, феррит.

Цена определяется степенью обработки ($ за тонну):

Металл востребован всегда, поэтому колебания цены в зависимости от состояния рынков, конъюнктуры незначительны.

Читайте также: