Metalurgia metali nieżelaznych

dr inż. Robert Skoblik

Wydział Mechaniczny

Katedra Technologii Materiałów Maszynowych

i Spawalnictwa

Literatura

1.

Chodkowski S.: „Metalurgia metali nieżelaznych” WGH Katowice 1962

2.

Chudzikiewicz R., Briks W.: Podstawy metalurgii i odlewnictwa. Warszawa: PWN

1977.

3.

Encyclopedie des Sciences Industrielles Quillet – MecaniqueLibrairie Aristide

Quillet Paris 1974Encyklopedia techniki „Metalurgia” Wyd. Śląsk Katowice1985

4.

Kosowski A.: „Zarys odlewnictwa”Wyd. AGH Kraków 1997

5.

Muszyński Z.: „Zarys technologii metali” PWN, Warszawa 1978

6.

Praca zbiorowa. „Podstawowe techniki wytwarzania w przemyśle maszynowym”

WNT Warszawa 1973

7.

Szweycer M., Nadolska D.: Metalurgia i odlewnictwo. Poznań: Wyd. Politechniki

Poznańskiej 2002

9.

Tabor A., Rączka J.S., Kowalski J.S., Kraus E.: „Metalurgia”. Wyd. Pol. Krak.

Kraków 1999

10.

„Świat Wiedzy”

11.

INTERNET

Metalurgia metali nieżelaznych

• Metalurgię metali nieżelaznych można podzielić na

metalurgię:

• 1. metalurgię metali nieżelaznych ciężkich; – miedź,

kobalt, cynk, cyna ołów, molibden, bizmut, mangan, niob

wanad wolfram.

• 2. metalurgię metali nieżelaznych lekkich; - aluminium,

magnez, tytan, beryl, lit, sód,

• 3. metalurgię metali szlachetnych; - złoto, srebro, platyna,

iryd, rod, ruten,

• 4. metalurgię metali ziem rzadkich; - gal, ind, german, cez,

lantan, telur, tor.

Metalurgia miedzi

Metalurgia miedzi

90% miedzi otrzymuje się metodą metalurgii ogniowej.
Fazy produkcyjne otrzymywania miedzi:
1. Wzbogacanie rud.
2. Uśrednianie, mieszanie, brykietowanie mieszanki koncentratów miedzi.
3. Topienie koncentratów miedzi w piecach szybowych,
4. Rozdzielenie uzyskanego stopu na kamień miedziowy i żużel,
5. Świeżenie kamienia miedziowego w konwertorach poziomych –

usunięcie żelaza, siarki, ołowiu, cynku - uzyskanie miedzi
konwertorowej,

6. Ogniowa rafinacja miedzi konwertorowej w piecach płomiennych,
7. Odlewanie anod na karuzelowych maszynach rozlewniczych,
8. Elektrolityczne rafinowanie miedzi – oddzielenie metali szlachetnych i

uzyskanie czystej miedzi katodowej,

9. Stapianie i rafinowanie miedzi katodowej w piecu płomiennym,
10. Odlewanie wlewków.

Metalurgia miedzi

Piec szybowy do wytapiania kamienia miedziowego: 1- urządzenie zasypowe zamknięte podwójnym stożkiem,
2 – wylot gazów, 3 – dysze, 4 – skrzynie wodne, 5 – murowana część szybu, 6 – przewód powietrzny, 7 – otwór
spustowy [1]

Metalurgia miedzi

Schemat pieca płomiennego do wytopu rudy miedzi: 1 – zasobniki z wsadem,

2 – przestrzeń robocza pieca [1]

Metalurgia miedzi

Konwertor poziomy: 1 – płaszcz, 2 – dennica, 3 – rolka oporowa, 4 – pierścień zębaty, 5 – podstawa rolki,
6 – fundament, 7 – gardziel, 8 – silnik elektryczny, 9 – rura rozdzielacza powietrza, 10 – dysze [1]

Metalurgia miedzi

Schemat wanny do elektrolitycznej rafinacji miedzi: 1 – żelazobetonowa wanna, 2 – płyty z winiduru,
3 – otwór spustowy, 4 – płyty z miedzi z rafinacji ogniowej, 5 – cienkie arkusze z miedzi elektrolitycznej,
6 – szlam, 7 – elektrolit [2]

Metalurgia aluminium

• Podstawowe rudy aluminium:
• 1. – boksyty,
• 2. – nefeliny,
• 3. – ałunity,
• 4. – kaoliny.

• Najbardziej znaną metodą otrzymywania aluminium jest metoda

składająca się z dwóch faz:

• 1. - otrzymywanie czystego tlenku aluminium metoda Bayera,
• 2. – elektroliza tlenku glinowego w ciekłym kriolicie.

Metalurgia aluminium

Metoda Bayera otrzymywania tlenku

aluminium [2]

Metalurgia aluminium

Schemat wanny elektrolitycznej z ciągłą anodą i górnym doprowadzeniem prądu: 1 – cegła
Szamotowa, 2 – bloki katodowe, 3 – pręty katodowe, 4 – boczne płyty węglowe, 5 – tlenek
glinu, 6 – warstwa zakrzepłego elektrolitu, 7 – ciekły elektrolit, 8 – aluminium, 9 – układ
odciągu gazów, 10 – anoda, 11 – sworznie doprowadzające prąd do anody [5]

Metalurgia cynku

• Rudy cynku:
• 1. – blenda cynkowa ZnS,
• 2 – galman ZnCO

3

• Obecnie stosowane są następujące metody wytwarzania

cynku.

• l. Metoda ogniowa (pirometalurgiczna) polegająca na redukcji

tlenku cynkowego za pomocą reduktora węglowego w

muflach poziomych lub pionowych ogrzanych do ok. 1200 °C.

Zredukowany cynk uchodzi z mufli w postaci pary do

nadstawki (kondensatora), w której skrapla się; wybierany z

nadstawek ciekły cynk surowy poddawany jest następnie

rafinacji w celu usunięcia domieszek.

Metalurgia cynku

• 2. Nowa metoda ogniowa redukcji i destylacji cynku w

piecach szybowych opalanych koksem i wyposażonych w

dwa kondensatory

• 3. Metoda hydroelektrometalurgiczna

polegająca na

ługowaniu wy-prażonego koncentratu rozcieńczonym

kwasem siarkowym. Otrzymany w wyniku ługowania

roztwór siarczanu cynkowego oczyszcza się z domieszek,

po czym następuje wydzielenie cynku z oczyszczonego

roztworu w wannach elektrolitycznych z

nierozpuszczalnymi anodami. Wydzielony na katodach

cynk zdejmuje się z nich, przetapia i odlewa w płyty.

• 4. Metoda elektrotermiczna, tj. wytwarzanie cynku z rud i

koncentratów w piecach elektrycznych stosowana przez

przemysł cynkowy w bardzo ograniczonym zakresie.

Metalurgia cynku

[1]

Metalurgia cynku

[10]

Metalurgia cynku

[10]

Metalurgia stopów odlewniczych

metali nieżelaznych

• Podstawowe stopy metali nieżelaznych
• Stopy miedzi:
• - brązy – stopy miedzi z metalami z wyjątkiem cynku i niklu

• - brązy cynowe,
• - brązy aluminiowe,
• - brązy ołowiowe,
• - brązy krzemowe.
• - inne brązy: np.. aluminiowo – żelazowo manganowy

Metalurgia stopów odlewniczych

metali nieżelaznych

• - mosiądze – stopy miedzi z cynkiem do zawartości 50% Zn,

– - mosiądze ołowiowe,
– - mosiądze krzemowe,
– - mosiądze aluminiowo – manganowo – żelazowe i inne

Metalurgia stopów odlewniczych

metali nieżelaznych

• Stopy aluminium

– z krzemem, zwane siluminami,
– z miedzią,
– z magnezem.

• Stopy cynku

– z aluminium,
– z miedzią,
– z aluminium i miedzią,
– z aluminium miedzią i manganem.

Metalurgia stopów odlewniczych

metali nieżelaznych

• Stopy magnezu

– z aluminium,
– z cynkiem,
– z manganem,
– z cyrkonem.

• Stopy ołowiu

– z antymonem,
– z cyną i antymonem – stopy łożyskowe.

Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych

Piece tyglowe stosowane do wytapiania stopów metali nieżelaznych [5]

Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych

Piece płomienne do wytapiania stopów metali nieżelaznych: a) piec płomienny na paliwo gazowe
Nieprzechylny, b) piec płomienny na paliwo ciekłe lub gazowe obrotowy [5]

Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych

Piece elektryczne do wytapiania stopów metali nieżelaznych: a) piec łukowy obrotowy o działaniu
pośrednim, b) piec oporowy obrotowy, c) schemat pieca indukcyjnego kanałowego (rdzeniowego) [5]