Minerał - pierwiastek chemiczny lub związek chemiczny powstały w przyrodzie w wyniku naturalnych procesów geologicznych lub kosmologicznych o określonym:
-Składzie chemicznym
-właściwościach chemicznych
-strukturze krystalicznej
Przykłady minerałów Trzeba dodać
-miedź rodzima
-złoto rodzime
Minerały tlenowe(?):Trzeba dodać
Co to skała:
-mieszanina złożona z różnych minerałów
-zespół minerałów występujących w większych skupiskach i utworzony w skorupie ziemskiej w wyniku określonego procesu geologicznego
Ruda- kopalina wydobywana w dużych ilościach i przeznaczona do otrzymywania metali
Jakie składniki:
-oprócz metali składniki bezużyteczne z punktu widzenia otrzymywanego metalu, zwanego skałą płonną
-ruda może być tylko jednego metalu lub wielu czyli polimetaliczna
Skała płonna
-bezużyteczny składnik rudy
-Stanowią ją głównie tlenku krzemu
Przykładowe rudy żelaza(?)Trzeba dodać
Inne przykład źródła z których otrzymuje się metale
-woda morska
Coś: Trzeba dodać
-Tworzy minerały w postaci ziaren, grudek zalegające dno mórz
Składają się głównie z tlenków manganu, żelaza oraz pierwiastków wielu cennych metali np. nikiel, tytan, kobalt
-występuje na dużych głębokościach
Metalurgia – dział nauki i techniki zajmującej się metodami otrzymywania metali i stopów oraz dalszą obróbką, mająca na celu nadanie ich pożądanych kształtów i właściwości. Zalicza się do niej procesy, których celem jest otrzymanie (?) z rud (coś) jej od skały płonnej
Metale z rudy otrzymuje się w hucie.
Podział procesów metalurgicznych
-Pirometalurgia – otrzymywanie i oczyszczania metali przeprowadzone w wysokiej temperaturze. Takie procesy wykorzystuje się głownie w metalurgii żelaza i przy otrzymywaniu niektórych ciężkich metali nieżelaznych
Elektrometalurgia – dział metalurgii w którym wykorzystuje się energie elektryczną do energii cieplnej oraz procesów elektrotechnicznych do otrzymywania metali ze stopowych związków metali
Elektrochemiczne – stosuje się do otrzymania stopów żelaza i żelazostopów w piecach elektrycznych, za pomocą metody elektrolitycznej przez elektrolizę dla metali nieżelaznych
-Hydrometalurgia – otrzymanie przez ługowanie tzn. oddziaływanie na rozdrobnioną rudę wodnymi roztworami kwasów lub zasad, które rozpuszczają związki metali w rudach bez składników zbędnych tzn. skały płonnej. W wyniku ługowania metal przechodzi z rudy do roztworu w którym metal tworzy jego związek
Jak otrzymuje się metale z rud (procesy)?
-przeróbka rudy aby otrzymać koncentrat
-wydzielenie (redukcja metali) otrzymanie metalu surowego
-poddanie oczyszczeniu (rafinacja) i otrzymanie metalu rafinowanego
-odlewanie półwyrobów tzw. Gąsek lub wlewków
-wykonanie odlewów
-wytwarzanie półwyrobów lub wyrobów kutych tłoczonych bądź ciągnionych
Koncentrat – produkt wzbogacania rud uzyskany przez usunięcie z rudy ziaren składników skały płonnej
Metal surowy – określa się metal otrzymany w procesie metalurgicznym z pierwotnych surowców metalonośnych lub surowców wtórnych
Metal rafinowany – metal oczyszczony, uzyskany przez poddanie metalu surowego procesowi rafinacji
Gąska – półwyrób z metalu, uzyskany przez podanie ciekłego metalu do wlewnic o pryzmatycznym kształcie, znormalizowanych wymiarach i dużej swobodnej powierzchni krzepnięcia
Wlewek – półwyrób metalowy, odlewany we wlewnicy lub metodą odlewania ciągłego i przeznaczony do przeróbki plastycznej
Przeróbka rud:
Cel:
-polepszenie składu chemicznego rudy
-ujednorodnienie rudy pod względem składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych
-zapewnienie odpowiedniej wielkości kawałka rudy
Operacje wstępne
-rozdrabnianie
-klasyfikacja
Operacje wzbogacania
-grawitacyjne
-flotacyjne
-magnetyczne
-przez prażenie
Operacje scalania
-spiekanie
-grudkowania
-prasowanie
Wzbogacenie – ma na celu zwiększyć (coś) minerału użytecznego
Flotacja - Proces mokrego wzbogacania rud oparty na wykorzystywaniu różnic w zwiżalności poszczególnych składników rudy przez odpowiednio dobrane ciecze
Wykorzystuje się różnice zwiżalności, nie zwiżalne wypływają na powierzchni
Scalowanie rud:
-grudkowanie
-spiekanie
-brykietowanie
Spiekanie ,aglomeracja (inna nazwa) polega na zbrylaniu drobnoziarnistej rudy
Grudkowanie – zbrylanie koncentratu rudy na tworzeniu się drobnoziarnistej nawilżonej rudy
Brykietowanie – polega na zbrylaniu miału rudy przez prasowanie
Procesy otrzymania metali z tlenków
Redukcja chemiczna tlenku
Trzeba dodać
Redukcja elektrolityczna tlenu
Trzeba dodać
Reduktory:
-węgiel
-gazy: tlenek węgla, wodór
-metal: krzem, aluminium
Redukcja węgiel
-postaci koksu – redukcja bezpośrednia
i
Redukcja tlenkiem węgla w procesie wielkopiecowym
Elektrolityczne otrzymywanie miedzi
I Etap – ługowanie
II etap
Elektroliza stopowych soli zwana termoelektrolizą
Zanieczyszczenia- są to substancje metaliczne, niemetaliczne
Prawo podziału Nernsta:
Jeżeli jakaś substancja jest rozpuszczana w dwóch cieczach, które zupełnie lub niemal zupełnie nie mieszają się ze sobą tworząc dwie fazy, wówczas przy danej temperaturze stężenie substancji rozpuszczonej w jednej fazie będzie znajdowało się w określonym stosunku do stężenia tej samej substancji w drugiej fazie.
Ekstrakcja gazowa polega na przedmuchiwaniu ciekłego metalu gazem obojętnym w stosunku do metalu np. argonem lub azotem
Argonowanie – polega na przedmuchaniu ciekłej stali argonem pod ciśnieniem ok. 2,6 * 104 Pa w czasie 8-12 min przy zużyciu argonu ok. 2m3 na tonę stali
Ekstrakcja próżniowa – polega na zmniejszeniu stężenia zanieczyszczeń gazowych w ciekłym metalu przez obniżenie ciśnienia fazy gazowej sąsiadującej z metalem następuje przesycenie ciekłego metalu gazem i jego wydzielenie
Topnienie strefowe (czyli pręt z zanieczyszczeniami przepuszcza się przez piec i one osadzaja się w 1 miejscu na końcu i przez odcięcie się ich pozbywamy.
Metody chemiczne
Rafinacja przez utlenianie (świeżenie)
Konwertorowy proces otrzymywania stali
Rafinacja elektrolityczna wodnych roztworów elektrolitów – polega na rozpuszczeniu anody(?) wykonanej z metalu surowego,, a następnie wydzieleniu metalu podstawowego na katodzie
Właściwości Fe
Gęstość 7,57
Temp topnienia 1536
Temp wrzenia Ileś
Te 250
A10 50
Twardość HB 54
Surówka- wieloskładnikowy stop żelaza z węglem ( > 3,5% ) i innymi pierwiastkami, otrzymywana w procesie wielopiecowym w wyniku redukcji tlenków żelaza
Stal – wieloskładnikowy stop żelaza z węglem (<1,4% C ) i innymi pierwiastkami, otrzymywany w procesie stalowym w wyniku świeżenia węgla i przeznaczony do dalszej przeróbki w walcowni lub kuźni
Staliwo- wieloskładnikowy stop żelaza z węglem (<2% C ) i innymi pierwiastkami, otrzymywany w procesie stalowym w wyniku świeżenia węgla i przeznaczony di wypełniania form odlewniczych
Żeliwo – odlewniczy stop żelaza z węglem oraz innymi pierwiastkami, otrzymywany przez ponowne przetapianie surówki, złomu i innych dodatków krzepnący w temperaturze eutektycznej
RYSUNEK PIECA
Zastosowanie topników:
-obniżenie temperatury topnienia, składników i oddzielenie ich od fazy metalicznej
Topniki ze skałami płonnymi tworzą łatwo topliwe związki w postaci żużla
Koks – paliwo w wielkim piecu, powstaje przez beztlenowe ogrzewanie głównie węgla kamiennego w procesie koksowania w celu usunięcia substancji lotnych (85%-90% C)
Koks źródłem energii cieplnej i gazów
Cel procesu:
-redukcja tlenków żelaza
-oddzielenie fazy ciekłej metalicznej od składników skały płonnej, popiołu, koksu i innych niemetalicznych
Proces w wielkim piecu:
-spalanie koksu
-redukcja tlenków żelaza
-nawęglanie żelaza
Spalanie koksu:
-zupełne egzotermiczne
-niezupełne egzotermiczne
-w temp. Powyżej 950% następuje redukcja tlenków węgla
Nawęglanie żelaza – W wyniku redukcji tlenków żelaza otrzymuje się czyste żelazo
3 rodzaje surówki:
-Przeróbcza
-Odlewnicza
-Specjalna
Uboczne produkty:
-Żużel
-Gaz wielkopiecowy
Wady procesu:
-drogie
-piec wymaga koksowni
-produkuje nie żelazo, ale surówkę
Istota procesu stali – wypalenie nadmiaru węgla (utlenianie)