13.10.2011r.

Rudy

Występowanie, składy chemiczne, przygotowanie, składowanie.

DEF: Co to jest metalurgia ?

Nauka o metodach otrzymywanie metali z rud. W szerszym pojęciu pod tą nazwą rozumie się również pokrewne dziedziny, a wiec kopalnictwo przeróbkę rud, wytwarzanie paliw stosowanych w procesach, rafinacje metali, ich przeróbkę plastyczna obróbkę termiczna jak również odlewnictwo.

Metalurgia jest wiec działem nauki i techniki obejmującym technologie wszystkich w/w procesów.

DEF: Pojecie hutnictwo jest węższe obejmuje tylko gałąź przemysłu, która wytwarza metale i ich stopy, przy użyciu procesów metalurgicznych.

W ostatnich czasach używa się pojęcia ‘material science’ inżynieria materiałowa, która ma jeszcze szersze znaczenie bowiem poza wymienionymi obejmuje zagadnienia projektowania nowych materiałów ( nie tylko metali) także polimerów, kompozytów, nanomaterialów itd. Badaniem ich właściwości, oraz możliwościami zastosowania w praktyce.

W obszarze klasycznej metalurgii nastąpił również znaczący postęp wytwarza się bowiem, bada i stosuje nowe materiały na bazie tytanu, wolframu, niobu, tantanu, platynowców itd. Jest to wynikiem rozwoju technicznego, który wymaga produkcji nowych materiałów spełniających wyrafinowane wymogi pod kątem własności.

Podstawowe surowce metalurgiczne występują w skorupie ziemskiej w różnych postaciach. Surowce to minerały składające się z różnych związków chemicznych, nazywanych rudami. W skorupie ziemskiej występuje prawie 50% tlenu, około 27% krzemu, około 9% glinu, około 5% żelaza. Pozostałe pierwiastki występują w ilościach poniżej 2%, niektóre w bardzo niewielkich ilościach. Metale zawarte w skorupie ziemskiej stanowią około połowy jej zawartości. Niektóre metale występują w przyrodzie w stanie nie związanym chemicznie ( złoto, srebro, platyna, rtęć). (mogą być zmieszane z minerałami – piasek, żwir, itp.)

-Większość metali występuje w postaci związków chemicznych: tlenki, siarczki, węglany, krzemianu – tworząc jednorodne substancje pod względem składu chemicznego, budowy krystalicznej – minerały.

-W procesach metalurgicznych zadaniem jest oddzielenie metali ze związków chemicznych.

Procesy metalurgiczne dzielimy na:

-procesy pirometalurgiczne,

Oparte na energii ze spalania paliw.

-procesy elektrometalurgiczne

Oparte na energii elektrycznej.

-procesy hydrometalurgiczne

Procesy często nie wymagającej energii cieplnej, redukcja związków minerałów odbywa się metodą rozpuszczania przy użyciu kwasów lub zasad w ich ciekłych roztworach. (ługowanie)(ług-roztwór zasady).

-metalurgia proszków

Obejmująca procesy wytwarzania materiałów metalowych z proszków metali(drobnych cząsteczek) poprzez ich sprasowanie pod ciśnieniem.

Surowce metalurgiczne to:

-surowce metalodajne

Minerały zawierające w swoim składzie chemicznym takie zawartości metali, które umożliwiają ich wydobywanie i przerób metodami hutniczymi w sposób ekonomicznie uzasadniony.

-topniki

Tworzywa dodawanie do procesu w celu uzyskania żużli metalurgicznych o zawartości i składzie chemicznym odpowiednio do danego procesu. Żużel jest materiałem powstającym w procesie metalurgicznym niezbędnych w przebiegu reakcji chemicznych(wiązania zbędnych materiałów w rudach oraz niekorzystnych domieszek metali, jest metalem odpadowym, bez żużla nie jest możliwa produkcja hutnicza).

-paliwo

To materiały potrzebne do uzyskania odpowiednich ilości energii cieplnej zużywanej w procesie, są także źródłem gazów wykorzystywanych jako reduktory w reakcjach chemicznych.

Wszystkie procesy metalurgiczne wymagają do swojego przebiegu energii cieplnej, stąd zawsze potrzeba paliwa.

Charakterystyka

Do minerałów będących nośnikami żelaza pozwalających na ekonomiczną produkcję stali zaliczamy

1. Magnetyty – będące minerałem zawierającym głównie Fe₃O₄

2. Chematyt – zawierający głównie Fe₂O₃

3. Uwodnione odmiany tlanku żelazowego- zawierającego w swym składzie nFe₂O₃*m H₂O

4. Syderyt- minerał będący związkiem chemicznym o ogólnych wzorze FeCO_­3 ( węglan żelaza).

Żelazo występujące w innych związkach i minerałach nie ma znaczenia technicznego(zawartość <10%).

Niezależnie od minerałów z żelazem wszystkie one zawierają tzw. Domieszki , oraz skałę płonną .

Domieszki- związki innych pierwiastków, które w procesie metalurgicznym przechodzą do roztworu żelaza stanowiąc składnik wytwarzanego stopu.

W metalurgii stali podstawowe domieszki to:

-mangan

-krzem

-fosfor

-siarka

-chrom

-nikiel

Skała płonna- są to związki występujące w rudach nie przechodzące do roztworu metali oddzielające się w procesie od metali tworząc fazę żużla. Ich zawartość jest niekorzystna z punktu widzenia procesu (np. CaO).

Zasoby rud żelaza w skorupie ziemskiej znajdują się:

-rudy hematytowe (Ukraina)

-rudy magnetytowe (Ural Rosja, Zach, Syberia)

-ruda hematytowa i magnetytowa (Brazylia, Kanada)

-ogromne pokłady różnych rud (Chiny, Indie, Afryka Płd., Australia)

Topniki- głównym topnikiem metalurgicznych jest kamień wapienny- minerał zawierający głównie węglan wapnia CaCO₃. Często stosuje się jako topnika wapno będące efektem rozkładu CaCO₃ do CaO nazywanego wapnem.

Główne paliwa metalurgiczne to:

-węgiel kamienny

Stosowany często w formie koksu(produktu będącym efektem przerobu węgla kamiennego).

Koks ma bardzo korzystne właściwości z punktu widzenia metalurgicznego( większa wytrzymałość, większa powierzchnia kontaktu, większa reaktywność). Koks jest również podstawowym reduktorem w tym przemyśle.

-gaz ziemny- gł. Źródło ciepła.