К исходным материалам для производства металлов относят руды, флюсы и топливо.
Руды — горные породы, содержащие химические соединения металлов (оксиды, силикаты, карбонаты), а также примесную пустую породу.
В зависимости от содержания добываемого материала бывают богатые и бедные руды. Для разных материалов градация на бедные и богатые руды осуществляется по-разному, например, для железа руда считается богатой, если она содержит металла от 45-50% и более, для меди 5% и более, для молибдена — от 0,02% . Бедные руды обогащают, удаляя пустую породу, получают концентрат (содержащий более 60% металла).
Флюсы — материал, загружаемый в плавильную печь для получения шлака — легкоплавкого соединения с пустой породой и золой топлива. Шлак не только позволяет удалить пустой материал при плавке, но и защищает металл от печных газов и воздуха. За счет изменения состава, шлаки позволяют получать металл требуемого химического состава.
В условиях высоких температур шлаки в плавильной печи могут взаимодействовать с футеровкой печи (кладкой внутренних пространств печи). Футеровка может быть кислой, основной и нейтральной. Поэтому при плавке в печах с кислой футеровкой используют кислые флюсы (кварцевый песок, состоящий из Si02), а в печах с основной футеровкой — основные флюсы (известняк СаС03).
Топливо: кокс, мазут, природный и колошниковый (доменный) газ.
Требования, предъявляемые к основному твердому топливу:
— механическая прочность, чтобы выдерживать массу шихтовых материалов;
— кусковатость (размер кусков 25 — 60 мм);
— зольность (в коксе 8-12% золы);
— содержание серы (в коксе 0,5 — 1,8%).
Кокс — продукт сухой перегонки каменного угля определенных сортов. Для коксования используют смесь углей, которая размягчается при высокой температуре (Т = 1000 0С без доступа воздуха) с выделением газов, затем спекается в пористую массу, которая потом растрескивается и распадается на кус-
Огнеупорные материалы применяют для покрытия внутренних поверхностей металлургических печей, разливочных ковшей, дымовых труб и т.д.
Эти материалы должны выдерживать резкие перепады температур, механические нагрузки при высоких температурах и химическое воздействие шлака и печных газов. Огнеупорные материалы применяют в виде кирпичей, порошков и растворов как заполнителей швов при кладке печей.
По химическому составу огнеупорные материалы подразделяются на кислые, основные и нейтральные.
К кислым огнеупорным материалам относят кварцевый песок, в котором содержится не менее 95% кремнезема SiО2 (кварц). Он служит для изготовления динасового кирпича, огнеупорность которого равна 1690-1720 0С.
К основным материалам относят магнезит и магнезитовый порошок.
Магнезитовый порошок содержит 80 — 85% MgО, из него изготавливают магнезитовый кирпич, огнеупорность которого больше 2000 0С, однако он очень дорогой и мало термостоек. Магнезит, содержащий 35% MgО и 50% СаО (известь), служит для изготовления доломитового кирпича, огнеупорность которого 1800 — 1900 0С.
К нейтральным огнеупорным материалам относят каолинит и графит.
Из каолинита, содержащего 30 — 40% А12О3, 50 — 60% SiО2, изготавливают шамотный кирпич, огнеупорность которого кирпич
самый дешевый огнеупор, применяется для футеровки доменных печей, воздухонагревателей, ковшей и т.д. Углеродистый кирпич и блоки, содержащие до 92% углерода, применяют для кладки лещади домны, электролизных ванн, тиглей.