Ruda - kopalina, czyli skała lub minerał, z której uzyskuje się jeden lub więcej składników. Ruda w sensie przemysłowym to minerał zawierający związki metali. W rudach występują też inne związki, np. tlenki, które tworzą tzw. skałę płonną. Podział rud Rudy dzieli się na monometaliczne (zawierające jeden metal) i polimetaliczne (zawierające więcej niż jeden metal). Podział rud (w nawiasie najczęściej występujące minerały rudne):rudy żelaza (magnetyt; hematyt in. tlenek żelaza(III); limonit; syderyt in. tlenek żelaza(II));rudy cynku (blenda cynkowa in. siarczek cynku; galman cynkowy in. węglan cynku);rudy ołowiu (galena);rudy miedzi (chalkozyn in. siarczek miedzi(I); chalkopiryt); rudy metali nieżelaznych. PODZIAŁ PROCESÓW METALURGICZNYCH Procesy pirometalurgiczne będące procesami chemicznymi, przebiegającymi kosztem ciepła spalanego paliwa lub innych reakcji egzotermicznych. Otrzymywanie metali w tych metodach oparte jest na odtlenianiu, czyli redukcji tlenowych rud metali, najczęściej za pomocą węgla C, tlenku węgla CO lub wodoru H2. W przypadku konieczności zastosowania bardziej aktywnych reduktorów stosuje się do tego celu inne metale, zaś metodę taką określa się jako metalotermię. Procesy pirometalurgiczne stanowią podstawowe procesy w metalurgii żelaza, zarówno przy otrzymywaniu surówki z rud, jak również przy produkcji metali.Procesy elektrometalurgiczne. Mogą to być również procesy elektrotermiczne, przebiegające przy wysokich temperaturach, uzyskanych przez wykorzystanie energii elektrycznej (np. otrzymywanie stali i żelazostopów w piecach elektrycznych), jak i elektrochemiczne metody otrzymywania metali ze stopionych związków metali (np.. aluminium, magnezu, berylu itd.), których tlenki odznaczają się duża trwałością.Procesy hydrometalurgiczne, czyli procesy mokrego otrzymywania metali za pomocą ługowania, to znaczy oddziaływania wodnymi roztworami odpowiednich związków chemicznych. Są one rozpowszechnione w hutnictwie metali nieżelaznych.Metalurgię proszków, polegającą najpierw na otrzymywaniu metali w stanie znacznego rozdrobnienia, a następnie ich spiekaniu w temperaturze zwykle niższej od temperatury ich topnienia (stosowana do produkcji spieków narzędziowych z węglików Wo, Ti, Mo, Ta czy V). Ogólnie można stwierdzić, że otrzymywanie metalu z rudy wymaga przeprowadzenia pewnej ilości następujących po sobie procesów, pozwalających na otrzymywanie metalu żądanej jakości możliwie najprostszą metodą, zapewniając największą ekonomię przeprowadzanych operacji. Otrzymywane w przytoczonych procesach metalurgicznych metale są zanieczyszczone różnymi domieszkami. Dla uzyskania bardziej czystych metali poddaje się je procesom oczyszczania, czyli rafinacji. Szeroko stosowanymi metodami rafinacji są: utlenianie domieszek znajdujących się w tych metalach, destylacja metali albo ich elektrorafinacja. Do otrzymywania specjalnie czystych metali lub wysokojakościowych stopów znajduje coraz szersze zastosowanie przetapianie w próżni. Otrzymywanie metali z tlenków
- redukcja tlenku - chemiczna: MeO + R = Me + RO gdzie: Me - metal; R - reduktor; o - tlen - redukcja elektrolityczna tlenku: Me +2 + 2e = MeO gdzie: e - elektron - redukcja węglem: - najtańszy i najczęściej stosowany w metalurgii ogniowej jest węgiel w postaci koksu ( redukcja bezpośrednia)
Cyna: SnO2 + 2C = Sn + 2CO Cynk: ZnO + C = Zn + CO
- redukcja tlenku węgla: tlenek węgla CO jest podstawowym reduktorem tlenków żelaza w procesie wielkopiecowym: Fe2O3 CO→ FE3O4 CO→ FeO CO→ Fe 4. ) Sposoby Rafinacji (tak mi się zdaje?) ;]
1).Fizyczne *Metody ekstrakcyjne (fizyczna ekstrakcja żużlowa stanowi praktyczne zastosowanie prawa Nernsta. Określa ono warunki równowagi na granicy dwóch niemieszających się ze sobą cieczy. W obu tych cieczach rozpuszcza się trzeci składnik. Jeśli oznaczy się przez:
NA1 - stężenie składnika A w cieczy 1 NA2 - stężenie składnika A w cieczy 2 to prawo podziału Nernsta mówi ze w warunkach równowagi określonych przez wartość cienienia i temp. NA1/NA2 = LN , LN - stała podziału. * Rafinacja przez zmianę stanu skupienia (Metoda postępującej krystalizacji i strefowego topnienia wykorzystuje zmianę rozpuszczalności zanieczyszczeń metalu wraz ze zmiana temperatury oraz podczas przejścia ze stanu ciekłego w stan stały.) 2). Mechaniczna *filtrowanie (zabieg ten wykonuje się w czasie przelewania metalu z pieca do kadzi lub nawet podczas wypełniania formy. Filtr może mieć postać porowatej ceramicznej wkładki montowanej na rynnie lub w układzie wlewowym formy albo specjalnego urządzenia. Często stosowane w metalurgii aluminium) 3). Chemiczne metody rafinacji *rafinacja żużlowa (Oparta jest na praktycznym wykorzystaniu prawa Nernsta i polega na naprowadzeniu żużlu o małej zawartości tego zanieczyszczenia lecz o dużej zdolności rozpuszczanie go na ten metal.) * rafinacja gazowa (Jest to usunięcie z metalu rozpuszczonych gazów ) 5. Prawo podziału Nernsta:
Gdy do układu dwu nie mieszających się ze sobą cieczy wprowadzimy trzeci składnik, rozpuszczający się w obu cieczach, wówczas w danej temperaturze stosunek aktywności tego składnika w obu fazach pozostaje stały.Zgodnie z powyższym, mamy gdzie: K - jest stałą podziału, a1 i a2 - są aktywnościami substancji rozpuszczonej w poszczególnych fazach ciekłychPrawo to jest słuszne tylko w tych przypadkach, gdy po doprowadzeniu układu do stanu równowagi, substancja rozpuszczona nie zmienia swojego stanu cząsteczkowego, tzn. gdy w obu rozpuszczalnikach nie dysocjuje ani tez nie asocjuje, a temperatura pozostaje stała. Jeśli jednak substancja dysocjuje w jednej z faz, wówczas tak prosta zależność nie sprawdza się. Jest to zrozumiałe ponieważ w jednej z faz zmieniła się liczba cząsteczek Prawo podziału Nernsta znajduje zastosowanie przy rozwiązywaniu różnych problemów teoretycznych i praktycznych. W oparciu o to prawo można wyznaczać np. współczynniki aktywności substancji rozpuszczonej, dobierać odpowiednie rozpuszczalniki dla procesu ekstrakcji. Zastosowanie ekstrakcji w skali przemysłowej pozwala odzyskiwać cenne substancje z odpadów np. woski i tłuszcze wytłoków, niektóre cenne metale z rud, oczyszczać leki, itp. 6.Definicja podstawowych technicznych stopów żelaza Surówka - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla powyżej 2%,
Stal - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla do 2%(produkt procesu stalowniczego),
Żeliwo - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla powyżej 2%, przeznaczony na odlewy kształtowe,
Staliwo - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości węgla do 2%, przeznaczony na odlewy kształtowe.???. Na czym polega istota procesów zachodzących w wielkim piecu? Istota procesu wielkopiecowego polega na:- redukcji tlenków żelaza zawartych w koncentracie, przede wszystkim za pomocą tlenku węgla, w celu otrzymania metalicznego żelaza,- oddzieleniu otrzymanego żelaza od skały płonnej przez ich stopienie, co umożliwia rozwarstwienie 2 otrzymanych produktów ciekłych - surówki i żużla.8) Jak otrzymuje się stal (wikipedia)
Stal otrzymuje się z surówki* w procesie świeżenia** - stary proces, w nowoczesnych instalacjach hutniczych dominują piece konwertorowe, łukowe, próżniowe, pozwalające na uzyskanie wysokiej jakości stali.
Stal dostarczana jest w postaci różnorodnych wyrobów hutniczych - wlewki, pręty okrągłe, kwadratowe, sześciokątne, rury okrągłe, profile zamknięte i otwarte (płaskowniki, kątowniki, ceowniki, teowniki, dwuteowniki), blachy. Im większa zawartość węgla, a w konsekwencji udział twardego i kruchego cementytu, tym większa twardość stali, węgiel w stalach niskostopowych wpływa na twardość poprzez wpływ na hartowność stali, im większa zawartość węgla tym dłuższy czas jest potrzebny do przemiany perlitycznej - co w konsekwencji prowadzi do przemiany bainitycznej i martenzytycznej. W stalach stopowych wpływ węgla na twardość jest również spowodowany tendencją niektórych metali, głównie chromu, do tworzenia związków z węglem - głównie węglików o bardzo wysokiej twardości. *Surówka - półprodukt redukcji rudy w piecu, ma bardzo wysoką zawartość węgla, zwykle 3,5-4,5% i liczne zanieczyszczenia, co czyni ją bardzo kruchą i nieprzydatną bezpośrednio jako materiał, z wyjątkiem ograniczonych zastosowań. Surówka jest stopem żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem i siarką. Nazwa pochodzi stąd, że jest to półprodukt przewidziany do dalszej przeróbki, czyli surowiec. *Świeżenie - to w metalurgii proces podczas wytopu niektórych metali (cyna, miedź, ołów, stal) służący usuwaniu z nich niepożądanych domieszek poprzez ich utlenianie tlenem atmosferycznym lub zawartym w tlenkach dodawanych do wytapianej mieszaniny. Usuwa się w ten sposób niektóre inne metale (np. mangan), oraz inne pierwiastki, jak fosfor, krzem czy węgiel (lub ich nadmiar). Domieszki te przechodzą z wytapianego metalu do żużla lub uchodzą do atmosfery jako dym.
Podać cechy charakterystyczne procesu konwertorowego otrzymywania stali.- czas trwania procesu jest bardzo krótki i wynosi 60 do 70 min,-- sprawność cieplna konwertora jest wysoka i dochodzi do 70%, co pozwala na zastosowanie około 30% stałego wsadu, np. złomu,-- proces odfosforzania stali jest efektywny w związku ze znaczną koncentracją CaO w żużlu,- proces odsiarczania częściowo zachodzi bezpośrednio przez utlenienie siarki, a częściowo przez reakcję z CaO.