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:

*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 koncentracie

oddzielenie od metalu skały płonnej

1.pirometalugriczne i elektrotermiczne:

*procesy redukcyjne-przeróbka rud tlenkowych, reduktor-węgiel, tlenek węgla

*dysocjacja termiczna(otzrymywanie rtęci)

2.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

CEL:usunięcie zanieczyszczeń z metalu w procesach wstępnych lub z przetapianego złomu

ekstarkcja żużlowa -oparta jest na prawie podziału Nernsta i polega na naprowadzeniu na powierzchnię ciekłego metalu żużla o dużej zdolności rozpuszczania zanieczyszczeń.

Prawo podziału Nernsta - jeżeli jakaś substancja jest rozpuszczalna w dwóch cieczach, które zupełnie lub niemal zupełnie nie mieszają się z sobą tworząc dwie fazy, wówczas przy danej temperaturze stężenie substancji rozpuszczalnej w jednej fazie będzie się znajdowało w określonym stosunku do stężenia tej substancji w drugiej fazie.

C_A1 - stężenie składnika A w cieczy 1

C_A2 - stężenie składnika A w cieczy 2

ekstrakcja 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

Warunek przebiegu rafinacji fiz.gazowej= p'_A<p_A

Dobre waynki transportu zanieczyszczenia uzyskuje się przez:

-zapewnienie jak największej powierzchni rozdziału cieczy i gazu

Powierzchnię rozdziału cieczy może stanowić:

-powierzchnia pęcherzy gazu wprowadzanych do metalu

-powierzchnia pęcherzy gazu samoczynnie tworzących się w metalu w skutek wydzielenia się zanieczyszczeń

Efekt rafinacyjny można uzyskać:

-przez przedmuchiwanie metalu gazem obojętnym o małej koncentracji zanieczyszczenia

-przetrzymanie metalu w próżni

Rafinacja próżniowa polega na zmniejszeniu stężenia zanieczyszczenia w fazie gazowej sąsiadującej z metalem przez obniżenie jej ciśnienia

2.RAFINACJA PRZEZ ZMIANĘ STANU SKUPIENIA

Swobodne przechodzenie zanieczyszczeń z tworzącej się fazy stałej do cieczy, wymaga istnienia frontu krystalizacji

-metoda postępującego krzepnięcia

*DESTYLACJA- gdy rozdzielenie składników następuje podczas przeprowadzania ich w stan gazowy

*REKTYFIKACJA - gdy rozdzielenie składników następuje podczas ich przechodzenia ze stanu gazowego w stan stały

* FILTROWANIE - znalazło szerokie zastosowanie przemysłowe,

zastosowanie - usuwanie stałych wtrąceń z ciekłego metalu

żużlowa- do żużla lub do metalu wprowadzamy pierwiastek (R) charakteryzujący się dużym powinowactwem chemicznym do zanieczyszczenia

gazowa-do ciekłego metalu wdmuchujemy gaz charakteryzujący się dużą aktywnością w stosunku do zanieczyszczenia

próżniowa- wykorzystuje możliwość uruchomienia reakcji poprzez obniżenie ciśnienia nad powierzchnią ciekłego metalu

5.RAFINACJA ELEKTROLITYCZNA-anodę stanowi zanieczyszczony metal, elektrolit może stanowić wodny roztwór soli rafinowanego metalu

SURÓWKA - 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,

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

- 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,

- scalanie koncentratu o małej ziarnistości

Podstawowym źródłem siarki ( S ) jest koks ( zawiera do 1,2%S )

- 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)

CEL: 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 roztapiania

2.utlenianie metalu- świeżenie

3.rafinacja metalu-odtlenianie odtlenianie stali, odsiarczanie, korekta składu chemicznego

4.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:

Klasyfikacja wg występowania węgla:

-Zeliwo szare-węgiel w postaci grafitu

-żeliwo połowiczne-jednocześnie w formie grafitu i cementytu

Aby uzyskać R_m ≥ 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 drutowa

Żeliwo 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

*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)

-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 )

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 czarna

3.rafinacja ogniowa miedzi-usunięcie zanieczyszczeń, odgazowanie

Rudy:Magnezyt, Dolomit, Karnalit ,Woda morska

1.proces pirometalurgiczny(redukcja tlenków magnezu w wysokiej temp.)

-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 stopni

Proces redukcji termicznej:

Rudy węglanowerozkład rud na tlenki, prażenieredukcja tlenków magnezu przy obniżonym ciśnieniukondensacja par magnezu

*składnik stopowy stopów odlewniczych (stopy Al.,Cu,Mg)

*stopy cynku, przemysł motoryzacyjny(odlewy gaźników, popm olejowych)

*powłoki korozyjne na wyrobach ze stopów Fe

-siarczkowe-blenda cynkowa(zawiera ZnS,PbS, związki Cd,Cu,As,Sn i domieszki metali szlachetnych

-węglanowe-galnan cynkowy(ZnCO3)z dodatkiem węglanów Fe i Pb

Wzbogacanie rud: ruda cynkurozdrabnianieflotacja lub prażenie w piecach przewałowychscalanie

- 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 :

wprowadzenie do ciekłego metalu po spuście do kadzi odtleniacza

Obróbka 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 żużlem

Wdmuchiwanie sproszkowanych materiałów