黄铜铸锭要在冰上冷却,金属机械加工有哪些方法?
材料成形方法是零件设计的重要内容,也是加工过程中的关键因素,除了机加工外,金属注射成型、塑性成型以及近年兴起的3D打印都是主要技术,下面就来细数一下这些金属成形工艺的特点。
铸造
液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中,待其冷却凝固,以获得毛坯或零件的生产方法,通常称为金属液态成形或铸造。
工艺流程:液体金属→充型→凝固收缩→铸件
展开剩余96%工艺特点:
1、可生产形状任意复杂的制件,特别是内腔形状复杂的制件。
2、适应性强,合金种类不受限制,铸件大小几乎不受限制。
3、材料来源广,废品可重熔,设备投资低。
4、废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
铸造分类 :
(1)砂型铸造(sand casting)
在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
工艺流程:
技术特点:
1、适合于制成形状复杂,特别是具有复杂内腔的毛坯;
2、适应性广,成本低;
3、对于某些塑性很差的材料,如铸铁等,砂型铸造是制造其零件或,毛坯的唯一的成形工艺。
应用:汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件
(2)熔模铸造(investmentcasting)
通常是指在易熔材料制成模样,在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳,再将模样熔化排出型壳,从而获得无分型面的铸型,经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。常称为“失蜡铸造”。
工艺流程:
优点:
1、尺寸精度和几何精度高;
2、表面粗糙度高;
3、能够铸造外型复杂的铸件,且铸造的合金不受限制。
缺点:工序繁杂,费用较高
应用:适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件,如涡轮发动机的叶片等。
(3)压力铸造(die casting)
利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内,金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。
工艺流程:
优点:
1、压铸时金属液体承受压力高,流速快
2、产品质量好,尺寸稳定,互换性好;
3、生产效率高,压铸模使用次数多;
4、适合大批大量生产,经济效益好。
缺点:
1、铸件容易产生细小的气孔和缩松。
2、压铸件塑性低,不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作;
3、高熔点合金压铸时,铸型寿命低,影响压铸生产的扩大。
应用:压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业,后来逐步扩大到各个行业,如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。
(4)低压铸造(low pressure casting)
指使液体金属在较低压力(0.02~0.06MPa)作用下充填铸型,并在压力下结晶以形成铸件的方法。
工艺流程:
技术特点:
1、浇注时的压力和速度可以调节,故可适用于各种不同铸型(如金属型、砂型等),铸造各种合金及各种大小的铸件;
2、采用底注式充型,金属液充型平稳,无飞溅现象,可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷,提高了铸件的合格率;
3、铸件在压力下结晶,铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁,力学性能较高,对于大薄壁件的铸造尤为有利;
4、省去补缩冒口,金属利用率提高到90~98%;
5、劳动强度低,劳动条件好,设备简易,易实现机械化和自动化。
应用:以传统产品为主(气缸头、轮毂、气缸架等)。
(5)离心铸造(centrifugal casting)
将金属液浇入旋转的铸型中,在离心力作用下填充铸型而凝固成形的一种铸造方法。
工艺流程:
优点:
1、几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗,提高工艺出品率;
2、生产中空铸件时可不用型芯,故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力;
3、铸件致密度高,气孔、夹渣等缺陷少,力学性能高;
4、便于制造筒、套类复合金属铸件。
缺点:
1、用于生产异形铸件时有一定的局限性;
2、铸件内孔直径不准确,内孔表面比较粗糙,质量较差,加工余量大;
3、铸件易产生比重偏析。
应用:
离心铸造最早用于生产铸管,国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺,来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
(6)金属型铸造(gravity die casting)
液态金属在重力作用下充填金属铸型并在型中冷却凝固而获得铸件的一种成型方法。
工艺流程:
优点:
1、金属型的热导率和热容量大,冷却速度快,铸件组织致密,力学性能比砂型铸件高15%左右。
2、能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件,并且质量稳定性好。
3、因不用和很少用砂芯,改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。
缺点:
1、金属型本身无透气性,必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体;
2、金属型无退让性,铸件凝固时容易产生裂纹;
3、金属型制造周期较长,成本较高。因此只有在大量成批生产时,才能显示出好的经济效果。
应用:
金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件,也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
(7)真空压铸(vacuumdie casting)
通过在压铸过程中抽除压铸模具型腔内的气体而消除或显著减少压铸件内的气孔和溶解气体,从而提高压铸件力学性能和表面质量的先进压铸工艺。
工艺流程:
优点:
1、消除或减少压铸件内部的气孔,提高压铸件的机械性能和表面质量,改善镀覆性能;
2、减少型腔的反压力,可使用较低的比压及铸造性能较差的合金,有可能用小机器压铸较大的铸件;
3、改善了充填条件,可压铸较薄的铸件;
缺点:
1、模具密封结构复杂,制造及安装较困难,因而成本较高;
2、真空压铸法如控制不当,效果就不是很显著。
(8)挤压铸造(squeezing die casting)
使液态或半固态金属在高压下凝固、流动成形,直接获得制件或毛坯的方法。它具有液态金属利用率高、工序简化和质量稳定等优点,是一种节能型的、具有潜在应用前景的金属成形技术。
工艺流程:
直接挤压铸造:喷涂料、浇合金、合模、加压、保压、泄压,分模、毛坯脱模、复位;
间接挤压铸造:喷涂料、合模、给料、充型、加压、保压、泄压,分模、毛坯脱模、复位。
技术特点:
1、可消除内部的气孔、缩孔和缩松等缺陷;
2、表面粗糙度低,尺寸精度高;
3、可防止铸造裂纹的产生;
4、便于实现机械化、自动化。
应用:可用于生产各种类型的合金,如铝合金、锌合金、铜合金、球墨铸铁等
(9)消失模铸造(Lost foam casting )
将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后,埋在干石英砂中振动造型,在负压下浇注,使模型气化,液体金属占据模型位置,凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
工艺流程:预发泡→发泡成型→浸涂料→烘干→造型→浇注→落砂→清理
技术特点:
1、铸件精度高,无砂芯,减少了加工时间;
2、无分型面,设计灵活,自由度高;
3、清洁生产,无污染;
4、降低投资和生产成本。
应用:
适合成产结构复杂的各种大小较精密铸件,合金种类不限,生产批量不限。如灰铸铁发动机箱体、高锰钢弯管等。
(10)连续铸造(continual casting)
一种先进的铸造方法,其原理是将熔融的金属,不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中,凝固(结壳)了的铸件,连续不断地从结晶器的另一端拉出,它可获得任意长或特定的长度的铸件。
工艺流程:
技术特点:
1、由于金属被迅速冷却,结晶致密,组织均匀,机械性能较好;
2、节约金属,提高收得率;
3、简化了工序,免除造型及其它工序,因而减轻了劳动强度;所需生产面积也大为减少;
4、连续铸造生产易于实现机械化和自动化,提高生产效率。
应用:
用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合金等断面形状不变的长铸件,如铸锭、板坯、棒坯、管子等。
塑性成形
利用材料的塑性,在工具及模具的外力作用下来加工制件的少切削或无切削的工艺方法。它的种类有很多,主要包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等。
(1)锻造
利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
根据成形机理,锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。
自由锻造:一般是在锤锻或者水压机上,利用简单的工具将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。
模锻:是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。
碾环:指通过专用设备碾环机生产不同直径的环形零件,也用来生产汽车轮毂、火车车轮等轮形零件。
特种锻造:包括辊锻、楔横轧、径向锻造、液态模锻等锻造方式,这些方式都比较适用于生产某些特殊形状的零件。
工艺流程:锻坯加热→辊锻备坯→模锻成形→切边→冲孔→矫正→中间检验→锻件热处理→清理→矫正→检查
技术特点:
1、锻件质量比铸件高能承受大的冲击力作用,塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高甚至比轧件高。
2、节约原材料,还能缩短加工工时。
3、生产效率高例。
4、自由锻造适合于单件小批量生产,灵活性比较大。
应用:
大型轧钢机的轧辊、人字齿轮,汽轮发电机组的转子、叶轮、护环,巨大的水压机工作缸和立柱,机车轴,汽车和拖拉机的曲轴、连杆等。
(2)轧制
将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状),因受轧辊的压缩成型轧制使材料截面减小,长度增加的压力加工方法。
轧制分类:
按轧件运动分有:纵轧、横轧、斜轧。纵轧就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过,并在其间产生塑性变形的过程;横轧轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致;斜轧轧件作螺旋运动,轧件与轧辊轴线非特角。
工艺流程:
应用:
主要用在金属材料型材,板,管材等 ,还有一些非金属材料比如塑料制品及玻璃制品。
(3)挤压
坯料在三向不均匀压应力作用下,从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加,成为所需制品的加工方法叫挤压,坯料的这种加工叫挤压成型。
工艺流程:
挤压前准备→铸棒加热→挤压→拉伸扭拧校直→锯切(定尺)→取样检查→人工时效→包装入库
优点:
1、生产范围广,产品规格、品种多;
2、生产灵活性大,适合小批量生产;
3、产品尺寸精度高,表面质量好;
4、设备投资少,厂房面积小,易实现自动化生产。
缺点:
1、几何废料损失大;
2、金属流动不均匀;
3、挤压速度低,辅助时间长;
4、工具损耗大,成本高。
生产适用范围:主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。
(4)拉拔
用外力作用于被拉金属的前端,将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出,以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。
优点:
1. 尺寸精确,表面光洁;
2. 工具、设备简单;
3. 连续高速生产断面小的长制品。
缺点:
1. 道次变形量与两次退火间的总变形量有限;
2. 长度受限制。
生产适用范围:拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方法。
(5)冲压
靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。
技术特点:
1、可得到轻量、高刚性之制品。
2、生产性良好,适合大量生产、成本低。
3、可得到品质均一的制品。
4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。
适用范围:
全世界的钢材中,有60~70%是板材,其中大部分经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包,容器的壳体,电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。
机加工
在零件生产过程中,直接用刀具在毛坯上切除多余金属层厚度,使之或者图纸要求的尺寸精度、形状和位置相互精度、表面质量等技术要求的加工过程。
常用机加工方法:
焊接
也称作熔接,是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。
焊接分类:
粉末冶金
制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
工艺基本流程:
优点:
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、节约金属,降低产品成本。
3、不会给材料任何污染,有可能制取高纯度的材料。
4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,能大大降低生产成本。
缺点:
1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小。
2、模具费用相对来说要高出铸造模具。
生产适用范围:
粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等。
金属注射成型
MIM (Metal injection Molding )将金属粉末与其粘结剂的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先将所选粉末与粘结剂进行混合,然后将混合料进行制粒再注射成形所需要的形状。
MIM工艺流程:
MIM流程分为四个独特加工步骤(混合、成型、脱脂和烧结)来实现零部件的生产,针对产品特性决定是否需要进行表面处理。
技术特点:
1、一次成型负责零件;
2、制件表面质量好、废品率低、生产效率高、易于实现自动化;
3、对模具材料要求低。
技术核心:
粘接剂是MIM技术的核心只有加入一定量的粘接剂,粉末才具有增强流动性以适合注射成型和维持坯块的基本形状。
金属半固态成型
利用非枝晶半固态金属(Semi-SolidMetals,简称SSM)独有的流变性和搅熔性来控制铸件的质量。半固态成型可分为流变成型和触变成型。
(1)流变成型(Rheoforming)
(2)触变成型(Thixoforming)
技术特点:
1、减少液态成型缺陷,显著提高质量和可靠性;
2、成型温度比全液态成型温度低,大大减少对模具的热冲击;
3、能制造常规液态成型方法不可能制造的合金;
应用:
目前已成功用于主缸、转向系统零件、摇臂、发动机活塞、轮毂、传动系统零件、燃油系统零件和空调零件等制造等航空、电子以及消费品等方面。
3D打印
3D打印是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术比较:
铝面板制作安装?
铝面板的制作通常是指将铝及铝合金经熔炼、铸锭、并进行各种热处理、冷加工而形成的矩形的单张或各种加工型材的过程,而制作完成的铝面板又可以通过阳极氧化、喷涂、喷粉、表面烤漆等工艺使铝面板可以被广泛用于装修材料,建筑工地中。那么铝面板的制作流程是怎么样的呢,下面我们就将详细介绍铝面板的制作流程,如果条件允许,大家也可以试着来操作一下。
制作准备:1.使用质量优良的铸锭,注意铸锭的尺寸要大,内部要枝晶细密。2.制作前硬铝合金的铸锭需经均匀化处理,以消除或减少成分和组织不均,同时消除铸造应力,注意铝合金均匀化的温度应低于该合金低熔点共晶温度10~15℃,保温时间为12~24h。3.如果铸锭表面有偏析浮出物、夹渣、结疤和裂纹等缺陷时,应进行铣面,铣削量取决于缺陷的深度,一般为4~10mm。制作流程:1.将包铝板置于铸锭的上下两面,通过热轧结合成一体,注意包铝板应具有适合的化学组成和适当的厚度,对硬铝为基体的板材,使用铜、锌含量小于0.05%的纯铝作包铝板。2.将铸锭加热,以利于热轧的进行。注意铸锭的加热温度根据合金状态图和塑性图确定,加热温度应尽量使热轧在最高的允许温度下开始,加热时间则以铸锭断面上温度均匀为目标,使铸锭加热在有空气循环的连续式加热炉中进行。3.采用铸锭侧面包铝并轧边,这样可消除铝合金热轧时的裂边。同时为获得平整、光滑的轧出质量和降低轧制力,热轧中必须进行充分的润滑,润滑则采用水基乳液进行。4.控制轧制时546的辊缝形状,采用液压弯辊、辊身分区冷却和轧辊原始凸度控制(见辊型控制)等手段,配合压下规程和轧制速度进行调控。5.在单机架轧机或连轧机上进行冷轧,轧制速度为5~20m/s,连轧时达25~40m/s,同时采用计算机实行综合自动控制。6.根据要求,把铝合金板带分别进行退火或淬火一小时,注意在此过程中要仔细观察铝面板的变形程度。7.采用反复弯曲、拉伸或压薄等手段,使板带产生l%~2%的塑性变形来达到矫直的目的,接着按照设计要求裁剪好铝面板的尺寸,完成最终的铝面板制作。看完上面的介绍,大家应该就会了解到,其实铝面板的制作过程是非常考验个人的制作水平的,需要制作人严格把控铝合金熔炼的变形时间和退火时温度火候的大小。大家尤其要注意的是,在最后铝面板进行图样裁剪的时候,一定要事先量好尺寸,按设计的要求切去尺寸超差的头尾端和表面不合格的部分,否则就会因为裁剪不当而前功尽弃了。铝合金为什么有内应力?
由于熔铝注入锭模后的冷却收缩,使所有的铝合金材料都产生内应力。
如果这些铸锭用作生产所需形状成品毛料(棒、厚板及薄板毛料),那么,在对材料进行一系列加工时,可使内应力明显减少。
例如,棒坯用于切制螺纹产品的加工,铸锭按挤压所需尺寸的机械加工,厚板毛料。
中国自始至终都没有大规模生产过镔铁?
铁元素是在恒星核聚变最后形成的,比铁更高阶的原子核合成的时候需要吸收能量,只能在超新星爆炸或者是中子星对撞的时候才能合成。
所以铁元素在宇宙中的含量相当丰富。
●岩石的密度是3.2,而地球的密度高达5.5,就是因为地球有一个铁镍质的核心,占了地球质量的1/3。
在各类金属矿藏中,铁矿的产量也是最大的。
》因为铁矿的品质不同,含铁量以及冶炼难度都各不相同。
所以我们国家目前大量的铁矿仍然是依靠进口。
也正因为缺少优质的铁矿,所以中国古代打一把好刀是很难的。
魏文帝曹丕曾经打造了3把宝刀、3把宝剑。按照古书上的描述,这些刀剑上面都有花纹。
●有花纹表明是折叠锻打工艺制造的。
一块钢材在高温下加热就会形成柔软的状态,然后折叠,锻打,再折叠,再锻打,反复数次以后,形成的钢材就会有美丽的花纹,这种钢既坚硬又有韧性。
●坚硬来自于钢本身的品质,而韧性来自于锻打以后形成的非常薄的金属层。
如果在显微镜下放大,它是由无数层薄钢铁紧贴在一起形成的。在外力作用下,允许层与层之间有一定的错动,所以能够弯曲到比较大的幅度而不断裂。
这就好像钢缆绳,必须要用细钢丝拧在一起,然后才能弯曲变形,就是因为每一根钢丝和其他钢丝之间可以错动。
镔铁是折叠锻打钢的一种,但不是最好的那一种。
》中国古代打造刀枪的钢材分成三种。
第1种是普通的钢,由国内的一般品质铁矿冶炼。这种钢含杂质比较多,比较脆,但是价格相对便宜。
第2种是大马士革钢,也就是所谓的雪花镔铁。
●这是从波斯进口到国内的成品钢。
当地产的矿石品质好,制造出来的钢的品质也好。
第3种是自产的百炼钢原料~“宝钢”。
这种钢要经过高明的工匠,从原材料开始,经过特殊的冶练才能够形成。它的含碳量及各种微量元素控制的恰到好处。
●用这种钢反复折叠锻打以后,造出来的才是真正的宝刀和宝剑。
但是“宝钢”的冶炼技术在国内已经失传了,在日本还有。
日本生产出来的“宝钢”称为“玉钢”。
玉钢经过折叠断打以后才可以制造武士刀,所以武士刀上面也有像镔铁那样的花纹。
●但是武士刀上的花纹没有镔铁那么明显。
硫是钢铁冶金中的主要有害元素之一,它直接影响钢铁产品的质量。国外淡水河谷等大型铁矿的含硫量一般都在0.1%以下。
我国内蒙古的一些铁矿含硫高达2%,即使国内比较优质的铁矿,含硫量也很少在0.1%以下。
在现代冶炼工艺中,需要把铁矿石先磨成粉,才比较容易除去其中的杂质,然后再烧结成块状,这个过程叫团矿。
●高品质的铁矿可以不经这一过程直接冶炼。
古人没有这样的技术和知识,钢铁里面的杂质含量几乎完全由原矿的杂质含量控制。
所以古代用来造高品质刀剑的国产钢数量很少,才需要从国外进口镔铁。
至于中国是否进口过国外的高品质铁矿石原矿,应该是没有。
因为铁矿是非常廉价的原料,在古代运输不方便的情况下,贩卖铁矿石很可能是亏损的。所以贩卖进中国的都是成品的钢材。
》中国的打刀技术,在唐代达到了高峰,并且流传到了日本。
用折叠锻打方式制造的刀剑,刚打出来的时候花纹是不明显的。
●经过酸洗以后,才能显示出折叠锻打的纹理。
而且,这种纹理并不是越明显越好,越明显说明钢的纯度不够,锻打的时候产生的氧化物过多。
在锻打的过程中,钢铁会不断的冷却,所以必须不停的加热。
●每加热一次就会形成一层氧化层。
所以如何防止钢铁表面过度氧化就是一个很关键的问题。
理论上说在惰性气体的保护舱里面进行折叠锻打不会产生氧化层,但是这在古代是不可能做到的。
而且反复的折叠锻打会让钢铁中的含碳量降低,折叠锻打次数过多,会让钢铁变成熟铁。
●控制氧化层和控制含碳量,都是制刀工匠的秘密。
一把真正的好刀应该是酸洗以后产生波光粼粼的纹路,而且要在侧对着光线的情况下才能看到,类似纯净水面反射出来的青光。
在水浒传里,高俅卖给林冲的宝刀,应该是最好的一把。武松从孙二娘那里拿来的双戒刀,应该是用镔铁打造的,品质要稍微次一等。
电渣重熔技术?
电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其目的是提高金属纯度,改善铸锭结晶。
原理是:
将平炉、在铜制水冷结晶器中注入熔融的碱性渣,自耗电极一端插入渣池;自耗电极、渣池、金属熔池、铸锭、底水箱通过短网电缆和变压器形成回路;渣池靠本身的电阻加热到高温,自耗电极的端部被熔渣加热熔化,形成金属熔滴,然后金属熔滴脱落,穿过渣池进入金属熔池;由于水冷结晶器强制冷却作用,液态金属迅速凝固形成锭子,铸锭由下而上地。
矿石是如何变成钢铁的?
我以前就在选矿厂上班,因此对于对于这个问题还是颇有研究的。矿石是如何变成钢铁的?刚开采出来的铁矿石尺寸又大杂质又多,因此矿石要经过采矿、选矿、冶炼才能变成最终的钢铁。
(下图为菱铁矿)
首先我们先来初步了解一下铁矿石铁在地球上的含量是最大的,铁矿石可以分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、硫铁矿、镜铁矿等,每一种铁矿的化学组成成分都是不同的,含铁量当然也不同。铁矿如果按照磁性来分,可以分为强磁铁矿和弱磁铁矿,其中磁铁矿就是典型的强磁铁矿。
(下图为矿石采剥)
下图为我收藏的黄铜矿(CuFeS2),里面含有部分铁,可以通过浮选先把铜矿选出,再通过磁选把铁矿选出,黄铜矿一般伴生锡矿,可以把磁选后的尾矿通过重选(摇床)选出。
要了解铁矿石是如何变成钢铁的,必须要了解选矿过程,这也是我要重点讲解的过程我国铁矿石的储量是非常大的,但是贫矿多富矿少(矿石的含量低、杂质多),因此铁矿石的选矿是一个非常重要的过程。铁矿石的选矿说得直白点就是去除杂质、提高矿石中金属含量的过程,同时选矿的另一个目的就是为了得到一定细度的矿石,这样便于下一步冶炼。(下面两图为设备联系图)
下图为都龙8000吨/日选矿厂,选矿产一般建设在斜坡上,以便矿浆通过重力往下运输。
我国每年都要从澳大利亚进口大量的铁矿石,那就是因为澳大利亚的铁矿石富矿非常多,金属含量可以达到50%以上,可以不用选矿直接进行简单加工,就可以冶炼。而我国的铁矿石铁含量大多在16%~30%之间(原矿品位在16%~30%),必须要进行选矿,因此进口铁矿石的加工成钢铁的成本要低很多。在我国一个好的选矿工程师顶200个地质工程师。
(下图为选矿工艺简图)
进入冶炼厂的铁矿石品位不低于58%(对应下图中的精矿品位),从图中可以看出我国的铁矿石品位偏低。
铁矿石开采出来尺寸大多在0.5米以内,因此矿石通过破碎机和磨矿机经过多次破碎和多次磨矿以达到一定的细度,如矿石经过磨矿后产品的粒度要达到0.074mm(德国标准筛200目)以下的占80%。磨矿一般都是湿磨,球磨机肚子里装有钢球,球磨机在转动的过程中通过钢球的运动来磨碎矿石,一台好的球磨机造价上百万。
(下图为颚式破碎机)
注意:破碎和磨矿都要经过多个过程,一般分为一段破碎、二段破碎、三段破碎、一段磨、二段磨,它们之间由振动筛连接,筛下物进入下一个流程,筛上物由皮带运输机返回重新碎矿或磨矿,这是一个循环的过程。
(下图为格子型球磨机)
矿石经过破碎和磨碎后就可以进行选别了,选矿最重要的设备就是磁选机,矿浆经过磁选机的多次选别就可以得到精矿,选矿过程经过粗选、精选、扫选,在尽可能提高回收率的同时提高矿石的金属含量。
(下图为强磁选机)
磁选是根据矿石中各种矿石的磁性差异,在磁选机形成的不均匀磁场中实现矿物分离,磁选是处理铁矿石的最主要选别方法。
经过磁选机得到的合格精矿含水量较高,都要经过浓密机和过滤机的脱水处理,一般精矿的含水量不得高于13%。
(下图为铁精矿中心传动式浓密机)
(下图为过滤后的铁精矿,铁含量在55%~68%之间)
经过选矿厂选出来的精矿,就可以进行冶炼了原矿经过选矿过程得到精矿,精矿就可以运输到冶炼厂了。在矿石中纯净的铁是不存在的,一般都要经过氧化还原反应而得到铁,如磁铁矿种加入石灰石和焦炭,在高温炉中经过还原反应而得到铁。
我国是世界上最早开始炼铁的国家之一,可以说我国古代的炼铁技术非常发达。但是由于旧中国的落后,目前最先进的炼铁技术依然在发达国家手中。