Видове черни метали – кои са те и как се рециклират

Кои са черните метали?

Исторически се е утвърдило разделянето на металите на две групи – черни и цветни метали. Към черните метали се отнасят желязото и всички негови сплави. Условно към черните метали е прието да се отнасят и мангана и хрома, които влизат в състава на железните сплави. Всички останали метали се обединяват под общото название – цветни метали.

Основното разделение на черните метали е на стомана и чугун, като и двата вида са сплав на желязото с въглерод. Основна разлика е в процентното съдържание на въглерода в сплавите. Ако съдържанието на въглерод е до 2% говорим за стомана, а ако съдържанието е над 2% говорим за чугун.

Въпреки че разликата е малка, тя води до съществени различия в свойствата на двете сплави. Чугунът е крехък и не може да се подлага на процеси, които се използват при производството на стоманени продукти – изтегляне, коване и пр., а се излива в определени форми. Ето защо, може да го откриете в разнообразни отливки в бита и индустрията – от уличните капаци до многотонни машини.

Стоманата се получава като се окислява, което води до отделяне на излишния въглерод и спрямо нуждите на производството се обогатява с различни примеси. Стоманата е по-благоприятна за получаване на разнообразни продукти благодарение на своя състав и свойства.

Значение на черните метали в бита на човека

Всички видове черни метали са станали неизменна част от нашия живот благодарение на свойствата си – механична якост, твърдост, ковкост, електропроводимост, износоустойчивост и други. Важно е, че свойствата на видовете черни метали, могат да бъдат модифицирани от човека съобразно неговите нужди в процеса на тяхното производство.

Добавяйки допълнителни компоненти – метали или неметали, имаме възможност да произведем видове черни метали според нашите нужди. Видът и количеството на добавките се подбират внимателно, за да се постигнат определени свойства. Показателна за това е мангановата стомана. Например, при увеличаване съдържанието на манган се повишава износоустойчивостта, подобряват се механичните свойства на стоманата, като се съчетават висока пластичност и якост.

От високолегирана манганова стомана се произвеждат звена за вериги на трактори и други верижни машини, облицовки за мелници, трошачни и облицовъчни плочи за трошачки и други съоръжения, използвани в рудодобивната, въгледобивната и циментовата промишленост.

Предвид свойствата си, стоманата и крайните й продукти се класифицират според много различни критерий. Например можем да открием класификации според съдържанието на въглерод, съдържането на легиращи добавки, механичните показатели /якостта/, предназначението, химичния състав, според технологията на производство, в зависимост от повърхността /гладки, оребрени, листови/, в зависимост от формата на напречното сечение и пр. Ежедневно срещаме всички видове черни метали. Стоманата е най-разпространена в строителството, машиностроенето, автомобилостроенето.

Чугунът се използва предимно за направата на отливки, които на свои ред се използват в машиностроенето и строителството.  Компании, специализирани в производството на отливки от чугун произвеждат отливки за отоплителни уреди /камини и печки/, барабани за камиони и ремаркета, отливки за телферостроенето и машиностроенето, отводнителни решетки, капаци за шахти и сифони и други.

Как се рециклират черните метали

Рециклирането на черните метали представлява добива им чрез преработка на отпадъците от тях – ненужни детайли, машини, строителни материали и стоманени и чугунени отпадъци от бита. Днес, въпреки че в световен план преобладава добиването на черни метали от желязна руда, по-съвременния и екологичен метод е добивът на черни метали от тяхното рециклиране.

За целта на рециклиране на видовете черни метали е необходимо отпадъците от същите да бъдат събрани, транспортирани, сортирани, подготвени и доставени в стоманодобивните предприятия. Предвид обема и теглото на отпадъците от черни метали, тези дейности са трудоемки и скъпоструващи. За да се извършват качествено е необходим финансов ресурс, техническо оборудване и добра логистика.

Рециклиране на стомана

Като най-разпространени видове черни метали, стоманените отпадъци се рециклират в най-голяма степен. Рециклирането на стомана спестява много енергия, природни ресурси и намалява вредните емисии в атмосферата в следствие на добива на руди.

Нужна е около 60% по-малко енергия за производството на стомана от рециклирани материали, отколкото при производството й от желязна руда. Стоманата е с 50% рециклируем елемент и може да се рециклира многократно без да променя качеството и здравината си.

За рециклиране на стомана се използват т. нар. електродъгови пещи. Oтпадъчните видове черни метали, които днес наричаме накратко „скрап“ се разделят по видове и при необходимост минават през допълнителна обработка – рязане, шредиране, сортиране.

След сортиране, скрапът се транспортира до електродъговите пещи. Посредством кранове с висока товароподемност, скрапът се изсипва в пещите. Следва процесът на топене на скрапта, която се загрява до около 1650 градуса по Целзии с помощта на електродите. Разтопената скрап се излива в стоманоразливъчна кофа, след което течният метал отива в кофъчната пещ за допълнителна обработка и се получава окончателният химичен състав на зададената марка стомана.

Готовата течна стомана се подава на машини за разливане на стомана, т.нар. машини за непрекъснато разливане на заготовки. В тях се получават полуфабрикати – сляби, кнюпели и блуми, които се използват за направата на готови стоманени продукти чрез леене, валцуване, пресоване, коване, студено изтегляне.

Рециклиране на чугун

Рециклирането на чугун в стомана е възможен чрез претопяване, но тъй като той е сплав на желязото с относително високо съдържание на въглерод и в състава му присъстват и други нежелани елементи, същият се разтопява и се подлага на допълнителна преработка, при която се отстранява излишния въглерод и други нежелани примеси, а в някои случаи се добавят легиращи елементи. Сам по себе си, чугунът също се рециклира чрез по-опростени процеси на претопяване и повторно отливане.

В заключение

Рециклирането на черни метали е високотехнологичен процес, лежащ върху основа от труда и стремежите на поколения учени към прогрес. Стъпвайки на техните рамене, днес, имаме възможност да допринесем не само за следващата стъпка в усъвършенстване на технологиите, а по-важно – да се погрижим за природата, като рециклираме отпадъците от нашия бит и дейности.