Qara metallurgiya: tarixi aspekt və istehsal xüsusiyyətləri

Çox qədim zamanlardan insanlar dəmirlə təmasda olmuş, onu emal edərək müxtəlif alətlərin hazırlanmışlar. Ayrı-ayrı ölkələrdə aparılmış arxeoloji qazıntılar zamanı məlum olmuşdur ki, insanlar dəmirdən 4 min il öncə istifadə etməyə başlamışdırlar. Sonralar dəmirlə yanaşı təbiətdə başqa metalların da mövcud olması müəyyən edildi və hazırda insanlara məlum olan 110 kimyəvi elementdən 76-sı metaldan ibarətdir [10, 13].

Təbiətdə olan ehtiyatlara və xassələrinə görə dəmir digər metallar arasında xüsusi yer tutur. Ümumiyyətlə müasir dünyada istehsal olunan metal əsaslı materialların təxminən 90 faizi dəmir və onun ərintilərinin payına düşür.

Dəmir (Fe) yer kürəsində ən çox yayılmış elementlərdəndir. Belə ki, o həcminə görə oksigen (O₂), silisium (Si) və alüminiumdan (Al) sonra 4-cü yeri tutur. Hesablamalara görə planetmizdə 200 milyard tondan artıq kəşf olunmuş dəmir filizi ehtiyatı mövcuddur.

XIII əsrin ortalarına qədər dəmir xüsusi yerdə kürə tipli əridici qurğularda istehsal olunurdu. Bunun üçün kürəyə dəmir filizi və ağac kömürü qarışığı doldurulurdu. Burada ağac kömürü həm istilik mənbəyi, həm də reduksiyaedici rolunu oynayırdı. Yanacağın yanması üçün lazım olan hava isə kürəyə dəri körük vasitəsilə üfürülürdü. Kömürün yanması nəticəsində qurğuda 1500-1550 K temperatur yaranırdı ki, belə şəraitdə də dəmir asanlıqla reduksiya olunur və alınan dəmir az karbonlu, aqreqat vəziyyətinə görə isə xəmirə oxşar olurdu. Sonralar kürənin məhsuldarlığını artırmaq üçün onun ölçülərini və havanın verilmə sürətini artırdılar. Bu isə sobada temperaturun yüksəlməsinə, alınan dəmirin isə karbonla daha çox zənginləşməsinə səbəb olurdu. Sobada yüksək temperatur olduğundan, filizdən dəmirlə yanaşı silisium və manqan da reduksiya olunaraq dəmirə keçir. Filizin belə şəraitdə emal edilməsi tərkibində 2%-dən çox karbon olan silisium və manqanla zəngin dəmir-karbon ərintisi - çuqun alınmasına səbəb olmuşdur. Əvvəllər belə çuqun kövrək olduğundan istifadə edilmirdi, sonralar onu filizlə təkrar əridərək “kündə dəmirin” alınmasında istifadə edirlər. Beləliklə, XIV əsrdən dəmirin ikipilləli üsulla alınmasına başlanılır. Əvvəlcə filizdən nisbətən iri kürətipli sobalarda yüksək karbonlu dəmir-çuqun alır, sonra isə onu təkrar əritməklə “kündə dəmirə” çevirirdilər. Daha sonralar karbonlu dəmirin alınmasında istifadə edilən kürətipli qurğuların məhsuldarlığını artırmaq üçün onun ölçüləri böyüdülür və qurğuya üfürülən havanın həcmi artırılır. Beləliklə, yüksək məhsuldarlıqlı çuqunəridici, şaxta tipli qurğu - domna peçi yaranır. XVIII əsrin əvvəllərində ağac kömürü daş kömürlə əvəz olunur, bir qədər sonra isə qurğuda havaüfürücü maşınlardan istifadə edilməyə başlanır [1, s. 1-97, 2, 3, 7].

Dəmir mühüm konstruksiya materialları olan çuqun və polad komponentlərinin əsasını təşkil edir. Çuqun - tərkibində 2%-dən çox karbon olan dəmir və karbondan ibarət xəlitəyə deyilir. Adətən, istehsal olunan çuqunun 80%-i ilkin məhsul kimi polad istehsalında istifadə olunur, 20%-ə qədəri isə müxtəlif fasonlu tökmələr şəklində maşınqayırma sənayesinin tələblərini ödəyir. Polad - tərkibində 0,03-2,14% karbon olan dəmir və karbondan ibarət xəlitədir. Tətbiq sahələrindən asılı olaraq, onun bu və ya digər xassələrini yaxşılaşdırmaq üçün xrom, nikel, molibden və digər legirləyici elementlərdən geniş istifadə olunur (məsələn paslanmayan polad - 80.6% Fe, 0.4% C, 18% Cr, 1% Ni). Polad maşınqayırma, nəqliyyat, tikinti və digər sənaye sahələri üçün mühüm konstruksiya materialıdır. Təyinatına görə poladlar konstruksiya, instrumental (alət) və xüsusi xassəli poladlara bölünür [8, 10]:

• 
  konstruksiya poladları detalların, maşınqayırma məmulatlarının və tikinti konstruksiyalarının hazırlanmasında istifadə edilir. Bu və ya digər konstruksiyanın yaradılmasında tətbiq olunan polad onun iş şəraitindən, konstruksiyaya qoyulan tələbdən asılı olaraq götürülür. Konstruksiya poladından əksər hallarda yüksək möhkəmlik, plastiklik və s. xassələr tələb olunur.
  
• 
  instrumental (alət) poladlar müxtəlif sahələrdə işləyən alətlərin (kəsici, ölçü və s.) hazırlanmasında istifadə olunur. Bu poladlardan müxtəlif sahələrdə işləyən alətlər hazırlanır. Adətən onlardan yüksək bərklik, yeyilməyə qarşı davamlılıq və s. xassələr tələb olunur.
  
• 
  xüsusi xassəli poladlar xüsusi fiziki-kimyəvi xassələrə - korroziyaya davamlılığa, istiliyə davamlılığa, maqnit xassəsinə və s. xüsusiyyətlərə malik olurlar.
  

Çuqun və ondan keyfiyyətli polad istehsal etmək üçün əsasən aşağıdakı dəmir filizi növlərindən istifadə edilir [10, 12]:

• 
  maqnitli dəmirdaşı filizində dəmir maqnetit (Fe₃O₄) birləşməsi şəklində olur. Bu filizdə dəmirin miqdarı 45-70%-ə qədər ola bilər. Maqnetit maqnit xassəlidir. Filizin maqnitli separasiya üsulu ilə zənginləşdirilməsi onun bu xassəsinə əsaslanır. Qeyd etmək lazımdır ki, Daşkəsən rayonundakı dəmir filizi ehtiyatları əsasən maqnitli dəmirdaşı filizindən ibarətdir. “Daşkəsən Filizsaflaşdırma” ASC-də mövcud olan maqnitli separasiya üsulu ilə filiz zənginləşdirmə texnologiyası oradakı dəmir filizinin maqnit xassəsinə malik olmasına əsaslanır;
  
• 
  qırmızı dəmirdaşı filizində dəmir hematit (Fe₂O₃) birləşməsi şəklindədir. Filizdə dəmirin miqdarı 50-60%-ə qədər olur. Qırmızı dəmirdaşı filizinin əsas xüsusiyyətlərindən biri onun maqnitli dəmirdaşı filizinə nisbətən asan bərpa olunması və onda kükürd (S) və fosfor (P) kimi zərərli qarışıqların az olmasıdır. Bu xüsusiyyətlərinə görə qırmızı dəmirdaşı filizi ən yaxşı filizlərdən biri hesab olunur;
  
• 
  qonur dəmirdaşı filizi dəmir oksidi ilə su molekullarının birləşməsindən (m Fe₂O₃ • n H₂O) ibarətdir. Filiz məsaməlidir və asan reduksiya olunur. Bəzi hallarda filiz kükürd və fosforun miqdarına görə təmiz olur və onda dəmirin miqdarı 40%-ə qədər olur. Bu xüsusiyyətlərinə görə dəmirlə o qədər də zəngin olmayan belə filizdən istifadə etmək iqtisadi cəhətdən əlverişli hesab olunur;
  
• 
  spatlı dəmirdaşı filizində dəmir FeCO₃ birləşməsi şəklindədir
  
• 
  və filizdə dəmirin miqdarı 30-40% olur. Bu filizin əsas xarakterik xüsusiyyətləri asan bərpa olunması və onda zərərli qarışıqların miqdarının az olmasıdır.
  

Göründüyü XX əsrdə qara metallurgiya sənayesi böyük texniki tərəqqi yolu keçmiş, elmi-texniki tərəqqinin tələblərinə uyğun uğurlu inkişaf perespektivləri əldə etmişdir.