Metalurgia, dział nauki i techniki obejmujacy m.in. przerobke plastyczna, odlewnictwo, metaoznawstwo i metalurgie ekstrakcyjna zajmujący się metodami otrzymywania metali i stopów z rud oraz dalszą ich obróbką, w celu nadania im pożądanych kształtów i własności. W języku potocznym utożsamiana jest często z hutnictwem, przy czym hutnictwo zajmuje się wyłącznie metalurgią ekstrakcyjną. Metalurgia dzieli sie na nastepujace dzialy.

- przygotowywanie rudy, obejmujące wzbogacanie (np. grawitacyjne, ogniowe, magnetyczne, przez flotację),
- właściwe otrzymywanie metali (na drodze suchej - pirometalurgia lub na drodze mokrej - hydrometalurgia),

- priometalurgia- proces chemiczny odtleniania rud metali wykorzystujacy cieplo spalanego paliwa (najczesciej wegla, tlenku wegla lub wodor). Pirometalurgia obejmuje procesy spiekania, redukcji tlenków metali oraz utleniania (świeżenia). Pirometalurgia jest podstawowym procesem w metalurgii zelaza.

-hydrometalurgia - procesy mokrego otrzymywania metali za pomoca ługowania czyli oddzialywania wodnymi roztworami odpowiednich zwiazkow chemicznych. Glownie stosowane w hutnictwie metali niezelaznych
- rafinacja metali,
- otrzymywanie stopów,
- obróbka termiczna (np. hartowanie),
- odlewnictwo,
- obróbka plastyczna (np. walcowanie),
- obróbka powierzchniowa (np. cyjanowanie).

W zależności od rodzaju otrzymywanych metali rozróżnia się metalurgię żelaza i metalurgię metali nieżelaznych

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.

Topnik -materiały dodawane do wsadu w procesie otrzymywania i rafinowania metali, a także używane przy spawaniu i lutowaniu przedmiotów metal. w procesach metalurgicznych uzywane sa najczesciej Ca O, CaCO3

mają na celu związanie zanieczyszczeń oraz wytworzenie wraz z nimi żużla, np. wapień, piasek kwarcowy, fluoryt.

Podział rud[edytuj]

Rudy dzieli się na monometaliczne (zawierające jeden metal) i polimetaliczne (zawierające więcej niż jeden metal).

rudy żelaza: magnetyt, hematyt (tlenek żelaza(III)); limonit, syderyt (węglan żelaza(II))

magnetyczny Fe3O4. Zawiera ona od 50% do 67% żelaza i ma właściwości magnetyczne. Hematyt , czyli żelaziak czerwony Fe2O3 zawiera 30-64% żelaza. Limonit , czyli żelaziak brunatny Fe2O3 * nH2O do 40 % , a syderyt , szpat żelazny FeCO3 zawiera do 25% żelaza

To czy zastosowana zostanie metalurgia ogniowa (pirometalurgia) czy wodna (hydrometalurgia) zalezy od stanu chemicznego rudy (siarczkowy lub tlenkowy) i wzglednej proporcji metali w rudzie

Paliwem w metalurgii najczesciej jest koks o duzej wartosci opalowej ok 7000 kcal/kg

Ruda przetwarzana jest najczesciej w tzw. procesie wielkopiecowym. W wielkim piecu redukuje sie tlenki zelaza i nie otrzymuje sie czystego zelaza, a stopy zelaza. Piec ladowany jest od góry przez tzw. gardziel. Wsypuje sie do niego koks , rudę i topniki (dolomit, wapień) , które ze złożem rudy tworzą w piecu łatwo topliwą mieszaninę krzemianów wapnia , glinu , manganu zwaną żużlem. Koks wprowadzany do wielkiego pieca spala się w strumieniu gorącego powietrza wdmuchiwanego przez dysze znajdujace sie na poziomie zlaczenia podstaw stozkow. Wytworzony CO2 przechodząc przez rozżarzone warstwy koksu redukuje się do tlenku węgla.

Gorące gazy( CO i CO2) unosząc się ku górze ogrzewają wsad wielkopiecowy zsuwający się ku dołowi . W najwyższych jego częściach następuje odwodnienie rudy , przy temperaturze 120-230 stopni Celcjusza . Redukcja rozpoczyna się w temperaturze 420 stopni i początkowo polega na redukcji Fe(III) do Fe(II). W miarę posuwania się ku dołowi i dalszego wzrostu temperatury następuje redukcja tlenków do metalu.W temperaturze 930 stopni redukująco działa również węgiel.W miarę obsuwania się ładunku do dolnych , gorętszych części pieca (dolnego stożka) , mających temp. ok 1200-1500 stopni, następuje stopienie żelaza i na skutek rozpuszczania się w nim węgla i innych pierwiastków powstaje stop żelaza z węglem (2,5-4,5%) oraz krzemem , fosforem , manganem. Jest to właśnie surówka - produkt wielkiego pieca.

Równocześnie z redukcją tlenków żelaza odbywa się też reakcja pomiędzy topnikami i zanieczyszczeniami rudy. W wyniku tych reakcji tworzy się ciekły żużel , który spływa w dół pieca i jako lżejszy od surówki tworzy warstwę na jej powierzchni.

Wydajność wielkiego pieca to 2 do ponad 10 tysięcy ton surówki na dobę

• Gardziel – 200 °C

• Szyb – 400 °C

• Przestron – 850 °C

• Spad – 1200 °C

• Gar – 1800 °C

Wsad sie rozszerza stad ksztalt pieca a stopiony zwerza