9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

1

METALURGIA 1

dr hab.inż.Andrzej Modrzyński

profesor nadzwyczajny PP

Prodziekan WBMiZ

telefon : [phone]

e-mail : [e-mail]

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

2

Podręcznik do wykładów

Szweycer M, Nogolska D.

Metalurgia i Odlewnictwo

Skrypt PP

Wydawnictwo PP , Poznań 2002

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

3

METALURGIA

Metalurgia

- to nauka zajmująca

się otrzymywaniem metali z rud

 Ruda

- utwory skalne zawierające

związki chemiczne metalu (metali),
podstawowy surowiec stosowany w
procesach metalurgicznych

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

4

Klasyfikacja składników

wchodzących w skład rudy

SKŁADNIK

PODSTAWOWY

SKAŁA PŁONNA

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

5

FORMY WYSTĘPOWANIA METALI W

RUDACH

 W STANIE WOLNYM (Au, Ag, Pt, Hg )

 TLENKI (Fe

2

O

3

)

 SIARCZKI (Cu

2

S)

 WĘGLANY (FeCO

3

, MgCO

3

)

 UWODNIONE TLENKI ( Al

2

O

3

n H

2

O )

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

6

WSTĘPNA PRZERÓBKA RUD

RUDA

RUDA

ROZDRABNIANIE

ROZDRABNIANIE

PRZEMIANA

PRZEMIANA

ZWIĄZKU

ZWIĄZKU

USUWANIE

USUWANIE

SKAŁY

SKAŁY

PŁONNEJ

PŁONNEJ

SCALANIE

SCALANIE

KONCENTRAT

KONCENTRAT

PRODUKT

PRODUKT

PROCES

PROCES

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

7

GRUBE

GRUBE

ŚREDNIE

ŚREDNIE

DROBNE

DROBNE

z

z





200-400 mm

200-400 mm

do

do





80-100

80-100

mm

mm

z

z





100-200

100-200

mm

mm

do

do





30-80

30-80

mm

mm

z

z





1-80

1-80

mm

mm

do

do





<1

<1

mm

mm

ŁAMACZE STOŻKOWE

ŁAMACZE STOŻKOWE

ŁAMACZE SZCZĘKOWE

ŁAMACZE SZCZĘKOWE

Łamacze stożkowe

Łamacze stożkowe

Kruszarki bębnowe

Kruszarki bębnowe

Młyny kulowe

Młyny kulowe

Młyny prętowe

Młyny prętowe

Młyny kulowe

Młyny kulowe

ROZDRABNIANIE

ROZDRABNIANIE

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

8

Metody wzbogacania rud

metali

 Metody fizyczne :

-metody grawitacyjne,

- metody elektryczne:

- metody elektromagnetyczne,

- metody elektrostatyczne

- metody flotacyjne

 Metody chemiczne

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

9

WZBOGACANIE

GRAWITACYJNE

Wykorzystuje różnice w

gęstości pozornej ziarenek
rudy i prędkości ich
opadania w powietrzu i w
cieczy

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

10

WZBOGACANIE

GRAWITACJNE

 PŁUKANIE

 STRUMIENIOWE

 W CIECZACH CIĘŻKICH

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

11

WZBOGACANIE

ELEKTRYCZNE

 WZBOGACANIE ELEKTROMAGNETYCZNE

- SEPARACJA

ELEKTROMAGNETYCZNA

 WZBOGACANIE ELEKTROSTATYCZNE

- SEPARACJA

ELEKTRYCZNA

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

12

PRZEMIANA ZWIĄZKU ZAWIERAJĄCEGO METAL (Me)

PRZEMIANA ZWIĄZKU ZAWIERAJĄCEGO METAL (Me)

•

Prażenie w atmosferze redukującej

Prażenie w atmosferze redukującej

Me

Me

x

x

O

O

4

4

+ R

+ R





Me

Me

x

x

O

O

(4-a)

(4-a)

+ RO

+ RO

a

a

•

Prażenie w atmosferze obojętnej

Prażenie w atmosferze obojętnej

Me

Me

x

x

(CO

(CO

3

3

)

)

z

z





Me

Me

x

x

O

O

z

z

+ z CO

+ z CO

2

2

Me

Me

x

x

(OH)

(OH)

z

z





Me

Me

x

x

O

O

0.5z

0.5z

+ 0.5z H

+ 0.5z H

2

2

O

O

•

Prażenie w atmosferze utleniającej

Prażenie w atmosferze utleniającej

Me

Me

x

x

S

S

w

w

+ (0.5z +w) O

+ (0.5z +w) O

2

2





Me

Me

x

x

O

O

z

z

+ z SO

+ z SO

2

2

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

13

SCALANIE KONCENTRATU

SPIEKANIE KONCETRATU

BRYKIETOWANIE KONCETRATU

GRUDKOWANIE KONCENTRATU

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

14

PROCESY

WSTĘPNE

 WYDZIELANIE METALU ZE ZWIĄZKU

ZAWIERAJĄCEGO METAL

ODDZIELENIE SKAŁY PŁONNEJ

OD METALU

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

15

PODZIAŁ PROCESÓW

WSTĘPNYCH

PROCESY

PROCESY

PIROMETALURGICZNE

PIROMETALURGICZNE

PROCESY

PROCESY

ELEKTROMETALURGICZNE

ELEKTROMETALURGICZNE

PROCESY ELEKROLITYCZNE

PROCESY ELEKROLITYCZNE

PROCESY

PROCESY

HYDROMETALURGUCZNE

HYDROMETALURGUCZNE

PROCESY REDUKCYJNE

PROCESY REDUKCYJNE

PROCESY DYSOCJACJI

PROCESY DYSOCJACJI

TERMICZNEJ

TERMICZNEJ

UTLENIANIE

UTLENIANIE

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

16

PROCESY REDUKCYJNE

 STOSOWANE DO PRZERÓBKI RUD

TLENKOWYCH

 REDUKTORY:

C, CO , H

2

, niektóre metale (Me)

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

17

PROCESY REDUKCYJNE

SCHEMAT PROCESU

SCHEMAT PROCESU

MeO + R

MeO + R





Me + RO

Me + RO

MeA + R

MeA + R

Me

Me





Me + R

Me + R

Me

Me

A

A

A – dowolny pierwiastek występujący w związku z

A – dowolny pierwiastek występujący w związku z

Me

Me

R - reduktor

R - reduktor

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

18

PROCESY DYSOCJACJI TERMICZNEJ

SCHEMAT PROCESU

SCHEMAT PROCESU

2MeO

2MeO





Me + O

Me + O

2

2

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

19

UTLENIANIE

Oddziaływanie na związek MeX tlenem

Oddziaływanie na związek MeX tlenem

MeX + O

MeX + O

2

2





Me + XO

Me + XO

2

2

Przykład

Przykład

Cu

Cu

2

2

S + O

S + O

2

2





2Cu + SO

2Cu + SO

2

2

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

20

PROCESY ELEKTROLITYCZNE

( Nierozpuszczalna anoda )

A

A

+

+

K

K

-

-

MeSO

MeSO

4

4

=

=





SO

SO

4

4

- -

- -

+ Me

+ Me

++

++

SO

SO

4

4

- -

- -

- 2e

- 2e





SO

SO

3

3

+

+

0.5O

0.5O

2

2

SO

SO

3

3

+ H

+ H

2

2

O

O





H

H

2

2

SO

SO

4

4

Me

Me

++

++

+ 2e

+ 2e





Me

Me

Me

Me

++

++

+ SO

+ SO

4

4

- -

- -

+ H

+ H

2

2

O – 2e

O – 2e





H

H

2

2

SO

SO

4

4

+ 0.5O

+ 0.5O

2

2

+

+

Me

Me

ELEKTROLIT

ELEKTROLIT

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

21

PROCESY HYDROMETALURGICZNE

(1)

SKŁADAJĄ SIĘ Z NASTĘPUJĄCYCH

SKŁADAJĄ SIĘ Z NASTĘPUJĄCYCH

ETAPÓW

ETAPÓW

•

ROZPUSZCZANIE

ROZPUSZCZANIE

–

–

POZWALA NA PRZEPROWADZENIE METALU

POZWALA NA PRZEPROWADZENIE METALU

WYSTĘPUJĄCEGO W RUDZIE DO ROZTWORU

WYSTĘPUJĄCEGO W RUDZIE DO ROZTWORU

•

OCZYSZCZENIE ROZTWORU Z

OCZYSZCZENIE ROZTWORU Z

ZANIECZYSZCZEŃ

ZANIECZYSZCZEŃ

•

WYDZIELENIE PIERWIASTKA Z

WYDZIELENIE PIERWIASTKA Z

ROZTWORU

ROZTWORU

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

22

PROCESY HYDROMETALURGICZNE (2)

ROZPUSZCZANIE

ROZPUSZCZANIE

ZASADA

ZASADA

- METAL ZAWARTY W RUDZIE

- METAL ZAWARTY W RUDZIE

PRZEPROWADZMY DO ROZTWORU

PRZEPROWADZMY DO ROZTWORU

SPSÓB REALIZACJI

SPSÓB REALIZACJI

– ODDZIAŁYWANIE NA

– ODDZIAŁYWANIE NA

RUDĘ ROZTWORAMI KWASÓW, ZASAD LUB

RUDĘ ROZTWORAMI KWASÓW, ZASAD LUB

SOLI

SOLI

Przykłady

Przykłady

MeO + H

MeO + H

2

2

SO

SO

4

4





MeSO

MeSO

4

4

+ H

+ H

2

2

O

O

Al

Al

2

2

O

O

3

3





n H

n H

2

2

O + 2Na(OH)

O + 2Na(OH)

2

2





2NaAlO

2NaAlO

2

2

+ (n+1)H

+ (n+1)H

2

2

O

O

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

23

PROCESY HYDROMETALURGICZNE (3)

OCZYSZCZENIE ROZTWORU Z

OCZYSZCZENIE ROZTWORU Z

ZANIECZYSZCZEŃ

ZANIECZYSZCZEŃ

1.

1.

EKSTRAKCJA Z WYTRĄCANIEM

EKSTRAKCJA Z WYTRĄCANIEM

PRZEZ SPECJALNIE

PRZEZ SPECJALNIE

WPROWADZONE DODATKI

WPROWADZONE DODATKI

2.

2.

ZASTOSOWANIE

ZASTOSOWANIE

ROZPUSZCZALNIKÓW

ROZPUSZCZALNIKÓW

ORGANICZNYCH

ORGANICZNYCH

3.

3.

KRYSTALIZACJA

KRYSTALIZACJA

9.04.21

ZAKŁAD ODLEWNICTWA ITMat. WBMiZ

24

PROCESY HYDROMETALURGICZNE (4)

WYDZIELENIE PIERWIASTKA Z ROZTWORU

WYDZIELENIE PIERWIASTKA Z ROZTWORU

STOSOWANE PROCESY

STOSOWANE PROCESY

•

WYDZIELENIE Z ROZTWORU NA

WYDZIELENIE Z ROZTWORU NA

DRODZE ELEKTROLIZY

DRODZE ELEKTROLIZY

•

CEMENTACJA

CEMENTACJA

CuSO

CuSO

4(liq)

4(liq)

+ Fe

+ Fe

(s)

(s)





FeSO

FeSO

4(liq)

4(liq)

+ Cu

+ Cu

(s)

(s)

•

REDUKCJA CIŚNIENIOWA WODOREM

REDUKCJA CIŚNIENIOWA WODOREM

CuSO

CuSO

4

4

+ H

+ H

2

2





Cu + H

Cu + H

2

2

SO

SO

4

4