1.Wstępna przeróbka rudy:
Rozdrabnianie (grube:łamacze szczękowe, stożkowe, średnie:kruszarki młotkowe, drobne:młyny kulkowe)przemiana istniejącego w rudzie związku w związek bogatszy w metal lub w związek, z którego łatwiej wyodrębnić metal:*w atmosferze redukującej*w atmosferze obojętnej*w atmosferze utleniającejusunięcie skały płonnej :*wzbogacanie grawitacyjne(różnica gęstości): płukanie, sedymentacja*wzbogacanie elektryczne: elektromagnetyczne, elektrostatyczne*wzbogacanie flotacyjne(różna zwilżalność składników przez ciecz flotacyjną)Scalanie-w celu zapewnienia mu kawałkowatości i odpowiednich właściwości mech.:spiekanie - łączenie cząstek przez nadtopienie ich powierzchni brykietowanie-formowanie pod wysokim ciśnieniem koncentratu zawierającego dodatek materiału wiążącego grudkowanie-zbrylowanie w odpowiednich narzędziach w postaci obrotowego bebna lub misy
2.Wstępna przeróbka rudy:wydzielenie metalu ze związku zawartego w koncentracieoddzielenie od metalu skały płonnejPROCESY: 1.pirometalugriczne i elektrotermiczne:*procesy redukcyjne-przeróbka rud tlenkowych, reduktor-węgiel, tlenek węglaMeO+RMe +RO ; MeA+rMe + RA*dysocjacja termiczna(otzrymywanie rtęci) 2MeOMe + O22.procesy elektrolityczne(związki trudne do zredukowania i rozkładania)3.hydrometalurgiczne(ubogie tlenkowe rudy metali nieżelaznych):*rozpuszczanie(ługowanie)-otrzymanie wodnego zw.chem.*przygotowanie roztworu do wydzielenia metalu, dekantacja, filtrowanie*wydzielanie metalu w wyniku osadzania
Rafinacja-usunięcie zanieczyszczeń z metalu w procesach wstępnych lub z przetapianego złomu
FIZYCZNA:Ekstrakcyjna:a) żużlowa -oparta jest na prawie podziału Nernsta i polega na naprowadzeniu na powierzchnię ciekłego metalu żużla o dużej zdolności rozpuszczania zanieczyszczeń.b) gazowa i próżniowa-zgodnie z prawem Raoulta, określa ono równowagę pomiędzy stężeniem składnika roztworu a ciśnieniem cząstkowym tego składnika, prawo określa równowagę na granicy faz pA=NA*PA 0Warunek przebiegu rafinacji fiz.gazowej= p'A<pA Dobre waynki transportu zanieczyszczenia uzyskuje się przez:-mieszanie metalu-zapewnienie jak największej powierzchni rozdziału cieczy i gazuPowierzchnię rozdziału cieczy może stanowić:-swobodna powierzchnia metalu-powierzchnia pęcherzy gazu wprowadzanych do metalu-powierzchnia pęcherzy gazu samoczynnie tworzących się w metalu w skutek wydzielenia się zanieczyszczeńEfekt rafinacyjny można uzyskać:-przez przedmuchiwanie metalu gazem obojętnym o małej koncentracji zanieczyszczenia-przetrzymanie metalu w próżniRafinacja próżniowa polega na zmniejszeniu stężenia zanieczyszczenia w fazie gazowej sąsiadującej z metalem przez obniżenie jej ciśnieniaPrzez zmianę stanu skupienia Swobodne przechodzenie zanieczyszczeń z tworzącej się fazy stałej do cieczy, wymaga istnienia frontu krystalizacji:a)metoda postępującego krzepnięciab)metoda strefowego topnieniac)*DESTYLACJA- gdy rozdzielenie składników następuje podczas przeprowadzania ich w stan gazowy REKTYFIKACJA - gdy rozdzielenie składników następuje podczas ich przechodzenia ze stanu gazowego w stan stałyMechaniczne FILTROWANIE - znalazło szerokie zastosowanie przemysłowe,
zastosowanie - usuwanie stałych wtrąceń z ciekłego metalu
CHEMICZNA:a)żużlowa- do żużla lub do metalu wprowadzamy pierwiastek (R) charakteryzujący się dużym powinowactwem chemicznym do zanieczyszczeniab)gazowa-do ciekłego metalu wdmuchujemy gaz charakteryzujący się dużą aktywnością w stosunku do zanieczyszczeniac)próżniowa- wykorzystuje możliwość uruchomienia reakcji poprzez obniżenie ciśnienia nad powierzchnią ciekłego metaluELEKTROLITYCZNA-anodę stanowi zanieczyszczony metal, elektrolit może stanowić wodny roztwór soli rafinowanego metaluSURÓWKA - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C>2%,STAL - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C<2%,ŻELIWO - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C>2% przeznaczony na odlewy kształtowe,STALIWO - stop żelaza z węglem i innymi domieszkami o zawartości C<2% przeznaczony na odlewy kształtowe,
Podstawowe rudy żelaza:Rudy magnetytowe - zawierają głównie Fe3O4 oraz Fe2O3 ( 45 do 70% Fe)Rudy hematytowe - zawierają Fe2O3 ( od 40 do 65%Fe ) Rudy limonitowe - zawierają głównie uwodniony tlenek żelaza- mFe2O3• nH2O (bo od 25 do 50% Fe ),Syderyty - zawierają głównie węglan żelazowy - FeCO3 ( 30 do 40% Fe ) Przygotowanie rud do procesu metalurgicznego
Wstępna przeróbka rudy:- podwyższenie zawartości Fe w rudzie- sporządzenie koncentratu rudy o odpowiednich właściwościach takich jak temperatura topnienia, porowatość,wytrzymałość.
Cele te osiąga się przez :- mieszanie rud o różnych właściwościach,- prażenie rud,- scalanie koncentratu o małej ziarnistości
SIARKA W SURÓWCEPodstawowym źródłem siarki ( S ) jest koks ( zawiera do 1,2%S )Formy występowania siarki- FeS - rozpuszczony w surówce,- MnS - tylko częściowo rozpuszczony w surówce- CaS oraz MgS - rozpuszczone w żużlu
Proces odsiarczania surówki-Wymaga istnienia nadmiaru niezwiązanych tlenków CaO lub MgO w żużlu ( zasadowość żużla mierzona stosunkiem CaO/ SiO2= 1.2 - 1.3 )-Musi być zapewniona odpowiednia masa żużla -Odpowiednie warunki termiczne w dolnej części wielkiego pieca ( reakcja endotermiczna )-Atmosfera w wielkim piecu musi być redukująca ( obecność CO)
PROCESY STALOWNICZECEL: obniżenie zawartości węgla w ciekłej surówce
Etapy procesu stalowniczego:1.ładowanie pieca-topnienie wsadu, wsad z ciekłej surówki lub stałej surówki i złomu stalowego oraz topniki, przegrzewamy metal do założonej temp, ściągamy z powierzchni ciekłego metalu żużel okresu roztapiania2.utlenianie metalu- świeżenie3.rafinacja metalu-odtlenianie odtlenianie stali, odsiarczanie, korekta składu chemicznego4.spust-przeprowadzamy odtlenianie końcowe stali w kadzi przez dodanie aluminium hutniczego w ilości 0.5 - 1.0 kg Al. / t stali Formy występowania węgla w żeliwie:*CEMENTYT - Fe3C* GRAFIT* WĘGIEL ŻARZENIA Klasyfikacja wg występowania węgla:-Zeliwo szare-węgiel w postaci grafitu-żeliwo białe -cementyt-żeliwo połowiczne-jednocześnie w formie grafitu i cementytuKlasyfikacja wg PN:-żeliwo szare maszynowe, -żeliwo sferoidalne, -Żeliwo ciągliwe, -żeliwo stopowe
ŻELIWO MODYFIKOWANE
Aby uzyskać Rm ≥ 250 MPa należy przeprowadzić zabieg modyfikacji
Żeliwo modyfikowane - otrzymujemy poprzez zabieg polegający na dodaniu do ciekłego żeliwa specjalnych dodatków zwanych modyfikatorami
Wady procesu żeliwiakowego-niska temperatura ciekłego żeliwa na rynnie spustowej,-trudna płynna regulacja składu chemicznego żeliwa,- emisja niekorzystnych gazów i pyłów do otaczającego środowiska ,- krótki czas pracy między kolejnymi remontami bieżącymi pieca ( ciągła praca przez 8 - 10 godz. )Metody wytwarzania żeliwa sferoidalnego:-dodanie do ciekłego żeliwa o określonym składzie chemicznym technicznie czystego ceru lub jego stopów,- dodanie do ciekłego żeliwa o określonym składzie chemicznym technicznie czystego magnezu lub jego stopów,- dodanie do ciekłego żeliwa o określonym składzie chemicznym stopu magnezu (7-8% Mg) z metalami ziem rzadkich,Skład żeliwa sferoidalnego:-posiada wyższą zawartość węgla i krzemu,- posiada ograniczoną do 0.02% zawartość siarki,- zawartość fosforu i manganu zależy od rodzaju osnowy metalowej ( dla struktury ferrytycznej-jest najmniejsza )Urządzenia do sferoidyzacji :autoklaw, konwertor, kadź smukła, metoda drutowaŻeliwo ciągliwe W zależności od atmosfery w której prowadzi się proces wyżarzania odlewów z żeliwa białego otrzymujemy:* żeliwo białe gdy wyżarzanie prowadzimy w atmosferze utleniajacej,* żeliwo czarne gdy wyżarzanie prowadzimy w atmosferze obojętnej
ALUMINIUM
Metody wytwarzania: *alkaliczne(metoda Bayera)-wiązanie Al za pomocą ługów, oddzielenie „czerwonego szlamu” zawierającego domieszki i wodorotlenki Si, wydzielenie z roztworu czystego Al(OH)3, prazenie go i pozyskanie Al2O3 *kwaśne-działanie na rudę roztworem kwasów nieorganicznych(H2SO4), otrzymanie soli zawierających Al, rozkład soli z wydzieleniem Al(OH)3, prażenie i mamy Al2O3* elektrotermiczne-stopienie boksytu z węglem w piecach elektrycznych w celu zredukowanie domieszek i uzyskania stopionego Al2O3 ALUMINIUM Z ELEKTROLIZERA (rafinacja ogniowa i elektrolityczna)( CZYSTOŚĆ - 98 - 99.4 % Al) ZANIECZYSZCZENIA :-domieszki niemetaliczne (elektrolit , Al2O3, cząstki elektrod- węgiel)-domieszki metaliczne ( takie pierwiastki jak Fe, Si, Ti, Na i Ca - pochodzące z surowca )- domieszki gazowe ( zwłaszcza wodór pochodzący z elektrolitycznego rozkładu wody-ok. 0.2 cm3H / 1cm3 Al )
MAGNEZ:
Rudy:Magnezyt, Dolomit, Karnalit ,Woda morska
Procesy otrzymywania magnezu:1.proces pirometalurgiczny(redukcja tlenków magnezu w wysokiej temp.)2.elektroliza chlorku magnezuTrudności produkcyjne:-ciepły magnez jest bardzo lekki-jest lżejszy od elektrolitu, gromadzi się na jego powierzchni-gwałtownie reaguje z tlenem(pali się gdy T>Ttopnienia)-należy utrzymywać temp ciepłego magnezu poniżej 700 stopniProces redukcji termicznej:Rudy węglanowerozkład rud na tlenki, prażenieredukcja tlenków magnezu przy obniżonym ciśnieniukondensacja par magnezu
MIEDŹ
Proces przygotowania rud do procesu metalurgicznego:-przeróbka mechanicznawzbogacanie grawitacyjne-flotacyjne koncentratprocesy przygotowawcze (prażenie,aglomeracja, brykietowanie)Otrzymywanie miedzi z rud siarczkowych metoda pirometalurgiczną:1.wytapianie kamienia miedziowego, skład wsadu: koncentrat rudy, piasek kwarcowy(topnik),koks(paliwo)2.konwertowanie kamienia miedziowego, dalsze zmniejszanie koncentracji żelaza i siarki, oddzielenie żuzla, produkt:miedź surowa-miedź czarna3.rafinacja ogniowa miedzi-usunięcie zanieczyszczeń, odgazowanie
CYNK:
Zakres zastosowania:*składnik stopowy stopów odlewniczych (stopy Al.,Cu,Mg)*stopy cynku, przemysł motoryzacyjny(odlewy gaźników, popm olejowych)*powłoki korozyjne na wyrobach ze stopów FeRudy:-siarczkowe-blenda cynkowa(zawiera ZnS,PbS, związki Cd,Cu,As,Sn i domieszki metali szlachetnych-węglanowe-galnan cynkowy(ZnCO3)z dodatkiem węglanów Fe i PbWzbogacanie rud: ruda cynkurozdrabnianieflotacja lub prażenie w piecach przewałowychscalanieCel wzbogacania:-usunięcie skały płonnej
- przeprowadzenie metali występujących w rudzie w tlenki ( ZnO, PbO )- przygotowanie wzbogaconej rudy do procesu metalurgicznego
Obróbka pozapiecowa stali:CEL:-Podwyższenie jakości stopu - Obniżenie ilości energii zużywanej do wytopienia 1 kg stali
Zabiegi obróbki pozapiecowej stali dzielą się na zabiegi realizowane przy :
- ciśnieniu atmosferycznymOdtlenianie osadowe:wprowadzenie do ciekłego metalu po spuście do kadzi odtleniaczaObróbka ciekłego metalu żużlem syntetycznymCiekły metal przelewamy do kadzi w której znajduje się ciekły żużel syntetyczny o składzie :- CaO 55%
Al2O3-45 %,spustu metalu dokonujemy z wysokości ok. 3m w celu zapewnienia dobrego wymieszania metalu z żużlemWdmuchiwanie sproszkowanych materiałów
do stali