Металу́ргія (через від  — «металороб, рудокоп») — наука, техніка і галузь промисловості, які пов'язані з одержанням металів з руд. У прикладному плані — сукупність зв'язаних між собою галузей і стадій виробничого процесу від видобутку сировини до випуску готової продукції — чорних і кольорових металів та їх сплавів (стопів).

До чорних металів відносять метали й сплави на основі заліза, марганцю, хрому. Всі інші — кольорові. За фізичними властивостями та призначенням кольорові метали умовно ділять на важкі (мідь, свинець, цинк, олово, нікель), легкі (алюміній, титан, магній), дорогоцінні (золото, срібло, платина), лужні (калій, натрій, літій), лужно-земельні (кальцій, барій, стронцій).

Властивості металів та методи їхньої модифікації вивчає металознавство.

Історія

Перші свідчення про виробництво людьми металу на території Європи датуються близько 3 тис. до н. е. Вони були знайдені при розкопках у Майданпеку, Ярмоваці та Плочнику (Сербія). Знайдена в Бєловоде, мідна сокира культури Вінча свідчить про добування міді. Інші свідчення про існування металургії датуються були знайдені археологічними розкопками в різних країнах Європи: у Пальмелі (Португалія), Кортес-де-Наварра (Іспанія), Стоунхендж (Англія). Однак, як часто буває при вивченні доісторичних часів, місце й час винаходу не може бути встановлений точно, і археологи час від часу отримують нові артефакти у різних куточках світу.

Срібло, мідь, олово й метеоритне залізо можна знайти у вигляді самородків, завдяки чому вже ранні культури могли в обмеженому обсязі використовувати обробку металів. Єгипетська зброя з метеоритного заліза, виготовлена приблизно за 3 тис. років до н. е., високо цінувалася як «кинджали з Небес». Однак уміння отримувати мідь та олово з породи й сполучати ці два метали у сплав під назвою бронза дало початок справжній металургії приблизно 2 тис. років до н. е., й розпочало епоху в історії людства, яка отримала назву Бронзова доба.

Видобування заліза з руди та його обробка набагато складніші процеси. До виробництва залізних інструментів та зброї, додумались хетти, близько 1200 років до н. е. і започаткували залізну добу. Надалі свідчення розвитку чорної металургії археологи знаходять у різних культурах та цивілізаціях. Серед них стародавні й середньовічні держави Середнього й Близького Сходу, стародавнього Ірану, Стародавнього Єгипту, Нубії, Анатолії, культури Нок, Карфагену, а також Стародавня Греція й Стародавній Рим, Стародавній Китай, стародавня Японія. Стародавній Китай збагатив металургію значними винаходами, такими як вдосконалення доменної печі, чавуну, гідравлічних молотів, ковальських міхів.

У 16 ст. Георг Агрікола видав книгу De Re Metallica, в якій описав складний процес видобування руди, виплавки та обробки металу, що відповідала розвитку металургії на той час. Агріколу називають «батьком» металургіїKarl Alfred von Zittel (1901) History of Geology and Palaeontology page 15.

Особливо швидкими темпами металургія стала розвиватися з початком промислової революції. Зріс обсяг виробництва металів, вдосконалювалися способи їх отримання, зростала якість. У сучасну епоху зростає роль високотехнологічних матеріалів, таких як сплави, леговані й композитні матеріали з металевими матрицями.

Металургія як науково-технічна галузь Металургія — це наука про одержання металів з руд або речовин, які містять метали, і про надання металевим сплавам необхідних властивостей.

Металургія ґрунтується на досягненнях фізичної хімії, фізики, металургійної теплотехніки, електротехніки, електроніки, кібернетики, економіки, на теорії металургійних процесів, автоматизації виробництва й керування ним, а також, на космічних технологіях.

Металургія вивчає проблеми підготовки руд, яка полягає у їхньому дробленні і подрібненні, розділенні (грохочення, класифікація), збагачуванні, випалі або сушінні, окускуванні, агломерації та брикетуванні. Досліджує гідрометалургійні, пірометалургійні, у тому числі металотермічні, електротермічні а також електрохімічні (електроліз) процеси одержання металів (сплавів) з наступним їх рафінуванням.

Крім того, металургія вивчає проблеми виготовлення металевих порошків і виробів з них (порошкова металургія), термічної обробки, обробки металів тиском, лиття, зварювання, паяння, нанесення на поверхню металів захисних покриттів. Важливою галуззю металургії є металознавство.

Металургія як галузь промисловості Металургія як галузь важкої промисловості поділяється на чорну і кольорову.

Чорна металургія Чорна металургія — галузь важкої промисловості, підприємства якої виробляють чавун, сталь, прокат, сталеві й чавунні труби, феросплави, металеві вироби промислового призначення. До чорної металургії належать також підгалузі по видобуванню залізної і марганцевої руд та по виробництву їх концентратів, агломерату, котунів, флюсових вапняків, вогнетривкої сировини і вогнетривів, коксу та іншої продукції, що її використовують переважно як сировину для виробництва чорних металів

Кольорова металургія Кольорова металургія — галузь важкої промисловості, що займається видобуванням і збагаченням руди, виробництвом і обробкою кольорових металів, рідкісних і дорогоцінних металів та їхніх сплавів, видобуванням природних алмазів та іншої мінеральної сировини. До кольорової металургії належать також заготівля і переробка вторинних кольорових металів. Виробничий комплекс галузі складається з гірничодобувних підприємств, збагачувальних фабрик, металургійних й металообробних заводів. Підприємства кольорової металургії, як матеріаломісткої й енергоємної галузі, будуються в місцях добування сировини й виробництва дешевої електроенергії.

Металургія як галузь технологій Метали трапляються в природі як у вільному стані (самородні метали), так і, переважно, у вигляді хімічних сполук. У вигляді самородних металів перебувають найменш активні метали. Типовими їх представниками є золото і платина. Срібло, мідь, ртуть, олово можуть існувати в природі як у самородному стані, так і у вигляді сполук, решта металів — лише у вигляді сполук з іншими елементами.

Мінерали і гірські породи, що містять метали або їхні сполуки і придатні для промислового добування металів, називаються рудами. Найважливішими рудами металів є їх оксиди і солі (сульфіди, карбонати тощо). Якщо руди містять сполуки двох або декількох металів, то вони називаються поліметалічними (наприклад, мідно-цинкові, свинцево-срібні та ін.).

Добування металів з руд — завдання металургії. Сучасна металургія як сукупність основних технологічних операцій виробництва металів і сплавів та їх первинної переробки охоплює: підготовку руд до отримання металів (в тому числі збагачення); процеси отримання і рафінування металів: пірометалургійні, гідрометалургійні, електролітичні; процеси отримання виробів з металевих порошків шляхом спікання; кристалофізичні методи рафінування металів і сплавів; процеси розливання металів і сплавів (з отриманням злитків або виливків) обробку металів тиском; термічну, термомеханічну, хіміко-термічну та ін. види обробки металів для додання їм відповідних властивостей; процеси нанесення захисних покриттів.

Гірничо-збагачувальне виробництво

Гірничо-збагачувальне виробництво охоплює усі види видобування та збагачування корисних копалин (руд) та передбачає їх видобування (шахтним або відкритим способом) та збагачення.

Шахтне виробництво Шахтне виробництво реалізується на базі підприємств (шахт, рудників) по видобуванню і переробці корисних копалин. Воно включає гірничопрохідницькі роботи (створення підземних гірничих виробок і камер різного призначення) і зведення комплексу поверхневих споруд: підйомних установок, копрів, компресорних станцій і вентиляційних надшахтних пристроїв, адміністративно-побутових споруд, збагачувальних фабрик, під'їзних колій тощо. Шахтному виробництву передують геологорозвідувальні роботи, розробка проєктної і технічної документації. Гірничопрохідницькі роботи виконують, зазвичай, у складних гірничо-геологічних умовах на різних глибинах (іноді понад 1000 м) буропідривним, підривним або комбайновим способом. Одночасно вдаються до кріплення гірничих виробок.

Відкрита розробка родовищ Відкриті гірничі роботи — видобування корисних копалин безпосередньо з земної поверхні. Провадиться в кар'єрах. Відкрита розробка складається з підготовки поверхні землі, осушення (в разі потреби) і розкриття родовища, розкривних і видобувних робіт. Підготовка поверхні полягає переважно у видаленні родючого шару (з подальшим нанесенням його на поверхню відвалів з метою відновлення родючості ґрунту) і відведенні поверхневих вод. Для осушення родовища (поверхневого і підземного, попереднього і паралельного — під час ведення робіт) використовують водознижувальні і вбирні свердловини, закриті дрени, спеціальні фільтри тощо. Розкриття родовища передбачає спорудження капітальних розрізних і транспортних траншей для забезпечення доступу до масиву корисних копалин і транспортного зв'язку з земною поверхнею. Розкривні роботи включають відокремлення від масиву і транспортування у відвали покривних порід, видобувні роботи — відокремлення корисних копалин від масиву з подальшим переміщенням їх на склади або місця переробки. Технічними засобами Відкритою розробки родовищ є екскаватори безперервної дії, транспортно-відвальні мости, консольні відвалоутворювачі, кар'єрні самоскиди, бульдозери тощо. Переваги відкритої перед підземною розробкою родовищ корисних копалин: більша безпека праці і кращі виробничі умови; менші втрати корисних копалин; можливість застосування потужнішої техніки; вища (в 3-6 разів) продуктивність праці і нижча (в 2-3 рази) собівартість продукції; менші (в 2-3 рази) питомі капіталовкладення і строки будівництва кар'єрів. Основним недоліком відкритої розробки родовищ є значний вплив на довкілля, який усувають частковою або повною рекультивацією земель.

Збагачування корисних копалин Збагачування корисних копалин — сукупність процесів первинної обробки мінеральної сировини з метою відокремлення корисних копалин від порожньої породи, а іноді й від шкідливих домішок. Зумовлене зростанням потреби у вихідній сировині зі збільшеним вмістом корисних компонентів, що їх надалі технічними способами можливо і економічно доцільно переробляти й використовувати. Полягає у механічному розділянні сировини, яке ґрунтується на відмінності фізичних і фізико-хімічних властивостей корисних копалин. При збагачуванні, що його провадять у спеціальних цехах або на збагачувальних фабриках, одержують продукти (концентрати), які містять значну кількість корисних компонентів, і відходи, де зосереджена переважно порожня порода. За способом розділяння сировини розрізняють гравітаційне збагачування, магнітне збагачування, електростатичне збагачування і збагачування флотаційне. Є також збагачування залежно від форми частинок корисних копалин, їхнього тертя тощо. В разі потреби застосовують комбіновані способи (напр., флотогравітаційний), методи гідрометалургії, іноді — ручний. При збагаченні ступінь вилучення із сировини концентрату становить 92–95 %, вміст корисних компонентів у ньому 15–95 %. Перший систематизований опис багатьох процесів збагачування корисних копалин дав Г. Агрікола.

Добувна металургія Сучасна металургія добуває понад 75 металів і численні сплави на їх основі. Залежно від способів добування металів розрізняють піро-, гідро- і електрометалургію.

Пірометалургія