Co to jest surowiec mineralny, minerał, skała?
Surowiec mineralny - wydobyta ze złoża kopalina użyteczna, mająca zastosowanie w gospodarce, produkt przemysłu wydobywczego.
Minerał - pierwiastek lub związek chemiczny bądź jednorodna mieszanina pierwiastków lub związków, posiadająca ściśle określony skład chemiczny oraz proporcje, uporządkowaną strukturę wewnętrzną, występująca w stanie stałym.
Skała - duże skupiska minerałów jedno- lub różnorodnych; ze względu na sposób powstawania wyróżnia się skały osadowe, magmowe i metamorficzne.
Jakie surowce minerale (oprócz skalnych) występują w Polsce?
a) energetyczne:
- węgiel kamienny
- węgiel brunatny
- ropa naftowa
b) chemiczne:
- sól kamienna
- sól potasowa
- siarka
c) metaliczne:
- rudy żelaza (na wyczerpaniu lub nie nadające się do eksploatacji)
- rudy miedzi
- rudy cynku i ołowiu
Jakie wyróżnia się typy węgla kamiennego i jakie może być ich wykorzystanie?
| W. płomienny | W. gazowo-płomienny | W. gazowy | W. gazowo-koksowy | Węgiel ortokoksowy |
|---|---|---|---|---|
| piece przemysłowe i domowe, generatory | piece przemysłowe i domowe, wytlewanie, uwodornianie | gazownictwo, koksownictwo, wytlewanie | gazownictwo, koksownictwo | produkcja koksu metalurgicznego |
| W. metakoksowy | W. semikoksowy | W. chudy | W. antracytowy | Antracyt |
| produkcja koksu odlewniczego | w koksownictwie jako dodatek schudzający wsad węglowy | piece przemysłowe i domowe, generatory | paliwo specjalne | paliwo specjalne |
Jakie zadanie mają operacje rozdrabniania i klasyfikacji w procesie przeróbki surowców mineralnych?
Operacje rozdrabniania mają na celu zmniejszenie wymiarów ziaren, zwiększenie powierzchni swobodnych oraz oddzielenie materiałów od siebie (rozdrabnianie selektywne).
Na czym polega proces flotacji?
Flotacja – metoda rozdziału rozdrobnionych ciał stałych, wykorzystująca różnice w zwilżalności składników. Produktem flotacji jest tzw. koncentrat flotacyjny.
W praktyce przemysłowej mieszaniną ciał stałych jest najczęściej kopalina, a cieczą woda. Rozdrobniony materiał wsypuje się do zbiornika maszyny flotacyjnej (flotownika) poddając równocześnie aeracji. Cząstki trudno zwilżalne otaczają się w większym stopniu pęcherzykami powietrza niż łatwo zwilżalne, dzięki czemu unoszą się na powierzchnię, skąd zbierane są w postaci piany. Odpowiednie warunki fizyko-chemiczne, poprawiające efektywność flotacji wymuszonej, zapewniają tzw. odczynniki flotacyjne. Dzielą się one na trzy główne grupy:
spieniacze - związki organiczne, które adsorbują się na granicy rozdziału ciecz-gaz, obniżając napięcie powierzchniowe i umożliwiając tworzenie się obfitej piany,
zbieracze - adsorbują się selektywnie na powierzchni ziarn tylko wybranych minerałów, hydrofobizując ich powierzchnię i w efekcie umożliwiają ich skuteczne wyniesienie do piany,
modyfikatory - związki przeważnie nieorganiczne, które mają za zadanie regulację działania zbieraczy w kierunku polepszenia skuteczności i selektywności flotacji (aktywatory, depresory, regulatory pH).
Substancja dobrze zwilżalna opada na dno naczynia, natomiast substancja źle zwilżalna (której zwilżalność można dodatkowo obniżyć za pomocą tzw. kolektorów, np. ksantogenianów) unosi się na powierzchni cieczy, silnie rozwiniętej dzięki odpowiednim związkom pianotwórczym (np. krezole). Powstawaniu obfitej piany służy przedmuchiwanie roztworu strumieniem powietrza. Flotacja jest stosowana m.in. do oczyszczania złóż cynku, ołowiu, miedzi, siarki.
Na czym polega wzbogacanie grawitacyjne w cieczach ciężkich.
Polega na rozdzielaniu minerałów o różnej gęstości w ośrodku płynnym. Najprościej i najdokładniej można dokonać rozdziału w cieczach, których gęstości zapewniają tonięcie minerałów posiadających gęstość większą od cieczy i wypływanie na powierzchnię drugich o gęstości mniejszej od cieczy. Ciecze takie nazywamy cieczami ciężkimi i definiuje się je jako ciecze, których gęstość jest większa od gęstości wody. Rozdział w cieczach ciężkich pod wieloma względami można uznać za jeden z najdoskonalszych sposobów rozdzielania ziaren mineralnych. Rozdziału grawitacyjnego można również dokonywać w wodzie wykorzystując różne prędkości opadania ziaren o różnych gęstościach. Wartość prędkości opadania (lub wznoszenia, wypływania) ziaren decyduje w dużym stopniu o skuteczności rozdziału zarówno w wodzie jak i w cieczy ciężkiej. Prędkość ruchu ziaren w cieczy zależy od masy i rozmiaru ziarna oraz od gęstości i lepkości cieczy.
Na czym polega wzbogacanie surowców mineralnych i jakie właściwości minerałów mogą być w tym procesie wykorzystywane?
Wzbogacanie polega na rozdziale nadawy na grupy ziaren o ściśle określonych właściwościach mineralogicznych. Celem wzbogacania jest rozdział ziarn różnych minerałów na możliwie monomineralne frakcje. Frakcje różnią się między sobą składem chemicznym i mineralogicznym, te które mają przewagę minerału użytecznego nazywamy koncentratem, te które zawierają minimalne ilości tego minerału są odpadami.
Na jakie grupy rodzajowe można podzielić główne surowce mineralne i wymienić te surowce?
a) energetyczne (węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny),
b) metale (żelazo, miedź, cynk, ołów, kobalt, chrom, nikiel, boksyty),
c) chemiczne (siarka, fosforyty, sól kamienna, sól potasowa),
d) surowce ceramiczne (np. kaolin, dolomit, iły) SKALNE!
e) budowlane (piaski, żwiry, gliny, kruszywo skalne) SKALNE!
Omówić proces koksowania węgla.
Koksowanie węgla - proces polegający na ogrzewaniu węgla w temperaturze 900-1200 °C, bez dostępu powietrza. Proces przeprowadza się w koksowniach na drobno zmielonych mieszankach węgli koksowniczych (posiadających zdolność spiekania). W czasie ogrzewania (sucha destylacja) następuje zrywanie wiązań C-C, C-H, C-O. Proces przeprowadza się w ceramicznych komorach koksowniczych o wysokości 4-4,5 metra, długości 12-14 metrów i szerokości 0,35-0,5 metra. Szereg komór poprzedzielanych ścianami grzewczymi tworzy piece koksownicze.
Omówić proces produkcji cynku z koncentratów cynku.
Ruda cynku poddawana jest procesowi prażenia. W wyniku tego procesu siarka zawarta w siarczku cynku zostaje wypierana przez tlen. Powstaje w ten sposób tlenek cynku, tak zwana blenda cynkowa. Powstały w ten sposób produkt poddawany jest procesowi ługowania kwasem siarkowym. Następnie powstały produkt poddawany jest procesowi elektrolizy w wyniku czego wokół anod skupia się tlen, zaś na katodach osadza się cynk.
Omówić proces produkcji miedzi z koncentratów miedzi.
Produkcja miedzi oparta jest na technologii przetopu koncentratów miedzi w piecach szybowych. Wsad do pieców szybowych stanowi uśredniony i zbrykietowany koncentrat, zawierający ok. 25% miedzi oraz żużel konwertorowy i koks. W wyniku przetopu wsadu uzyskuje się kamień miedziowy oraz żużel odpadowy. W efekcie procesu konwertorowania kamienia miedziowego powstaje miedź o zawartości ok. 98,5% Cu. W procesie rafinacji ogniowej - piece anodowe, zostają usunięte pozostałe zanieczyszczenia. Odlane anody poddawane są elektrorafinacji, w trakcie której miedź anodowa rozpuszcza się w elektrolicie i pod wpływem prądu stałego osadza się na pokładach katonowych, tworząc produkt finalny – miedź katodową o zawartości Cu 99,99%
Omówić proces produkcji ołowiu z koncentratów ołowiu.
Do pieca typu angielskiego wprowadzany jest granulat ołowiowy. Tam następuje proces topnienia. Ołów ze względu na swoją ciężkość opada na dno. Po wytopie powstaje tak zwany bulion ołowiany. Zostaje on poddany procesowi rafinacji, która może przebiegać jednostopniowo bądź dwustopniowo. W przypadku rafinacji dwustopniowej w pierwszej kolejności zachodzą procesy odsrebrzania i odcynkowania, zaś w drugiej powstaje ołów rafinowany. W przypadku rafinacji jednostopniowej powstaje ołów rafinowany.
Omówić proces produkcji żelaza.
Do pieca wprowadza się spieki i grudki rudy żelaza. Następnie dodaje się koks i dodatki wapienne. Proces wspomaga się także wdmuchiwaniem pyłu węglowego. W ten sposób pod wpływem wysokiej temperatury następuje wytop żelaza. Powstała w ten sposób surówka żelazna trafia do stalowni, gdzie jest poddawana procesom konwertorownia i elektrolizy. W ten sposób powstaje czysta stal, która trafia do walcowni i tam jest poddawana dalszym procesom.
Omówić proces wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni węglowej.
Wsadzenie węgla do kotła
Podpalenia węgla
Węgiel ogrzewa wodę nad kotłem
Woda zamienia się w parę wodną o temp. ok. 600°C i wysokim ciśnieniu
Para wodna kierowana jest do skraplacza, gdzie umieszczona jest turbina
w skraplaczu para jest ochładzana i rozpręża się, wprawiając w ruch turbiny
Turbiny obracając się wytwarzają w generatorze prąd elektryczny
przesył prądu do sieci energetycznej