Fiszki: TMI

kopalina, czyli skała lub minerał, z której uzyskuje się jeden lub więcej składników.

nauka o otrzymywaniu metali z rud

surowiec, z którego mamy zamiar pozyskać metal

- przeróbkę wstępną rudy
- właściwy proces metalurgiczny, doprowadzający do powstania metali surowych lub hutniczych
- rafinowanie (oczyszczanie) dające w efekcie czysty metal użytkowy, który ma określone właściwości

- przeróbkę chemiczną
- mechaniczne usunięcie przeważającej skały płonnej (wzbogacanie magnetyczne – jeżeli ruda posiada właściwości magnetyczne, flotacja)

- pirometalurgiczne prowadzone w wysokich temperaturach
- elektrometalurgiczne, wykorzystujące piece łukowe oporowe i indukcyjne
- hydrometalurgiczne, polegające na otrzymywaniu metali z wodnych roztworów ich soli w procesie elektrolizy

- ognioodporność
- ogniotrwałość pod obciążeniem
- odporność na wpływy chemiczne

-kwaśne
-zasadowe
-neutralne

materiał ceramiczny otrzymywany przez wypalenie gliny lub łupków i zmielenie otrzymanego produktu. Wyroby szamotowe cechują się dużą odpornością na szybkie zmiany temperatury.

-kotłownia(węgiel kamienny)
-wielki piec (koks)
-spiekanie rud miał koksowy
-martenowkich mazut
-gazowe

paliwo miesza się z wsadem

nie zachodzi mieszanie paliwa i wsadem (można stosowa paliwa mocno zanieczyszczone)

- zupełne spalanie
- łatwość regulacji temperatury i wielkości płomienia
- łatwość otrzymywania dowolnej atmosfery pieca
- brak popiołu
- łatwy transport paliwa
- łatwo jest je odpylać (oczyszczać)

- ropa naftowa
- mazut – pozostałość procesu destylacji ropy naftowej, ciecz o dużej lepkości, trudno zapalna
- olej ze smoły pogazowej

Z paliw stałych największe zastosowanie ma koks otrzymywany podczas suchej destylacji węgla kamiennego

z komór gazowniczych jest przepompowywany do odstojnic, gdzie opadają cięższe cząsteczki smoły, następnie przechodzi przez cały szereg odstojnic, gdzie jest oczyszczany z amoniaku i benzoli.

Dzielą się na kwaśne (dużo krzemionki w skale płonnej) oraz zasadowe (tlenki wapnia i magnezu). Rudy żelaza są zwykle monometaliczne, tzn. żelazo stanowi przytłaczającą większość metalu w rudzie.

jest rudą (megnetyczną) pochodzenia wulkanicznego i zawiera w swoim składzie do 70% Fe. Jest koloru czarno-srebrzystego, ma własności magnetyczne, zwartą budowę i ze względu na skład chemiczny skały płonnej jest trudno topliwy.

zawiera około 50-60% Fe, ma zabarwienie czerwone. Jest rudą łatwo topliwą i nie stanowi w kopalinie zwartej masy.

zawiera około 30-50% Fe, ma barwę żółtą. Jest najbardziej rozpowszechnioną rudą w przyrodzie i powstaje najczęściej w wyniku wietrzenia innych rud, jak magnetytu i hematytu. Jest rudą łatwo topliwą.

zawiera około 30-40% Fe, ma barwę szarą. Jest rudą bardzo łatwo topliwą lub samo topliwą.

- sortowanie
- rozdrobnienie zbyt dużych kawałków
- rudy wykazujące własności magnetyczne są oddzielane od reszty w sortownikach elektromagnetycznych
- wzbogacenie poprzez suszenie w wysokiej temperaturze (limonity) lub prażenie (syderyty) w celu pozbycia się wody
- poddanie rudy spiekaniu

W celu ułatwienia stopienia skały płonnej i oddzielenia zanieczyszczeń niemetalicznych od żelaza, dodaje się zwykle do wsadu wielkopiecowego topników.

Proces wytwarzania stali początkowo był bardzo prymitywny. Odbywał się w tzw. dymarkach, w których temperatura nie przekraczała 1100⁰C. Dymarka jest piecem kolistym o wymiarach

zbudowanie wielkiego pieca, w którym po raz pierwszy uzyskano ciekły stop żelaza z węglem. Doszło jednak zarazem do rozpuszczenia w tym stopie oprócz znacznych ilości węgla również wszelkiego rodzaju domieszek

Strumień powietrza płynący z miechów przez dyszę dostawał się do kotliny pieca i tam powodował intensywne spalanie się węgla. W wysokiej temperaturze surówka ulegała stopieniu, a domieszki częściowemu wypaleniu

rudę magnetytową miesza się z niezanieczyszczonym węglem i poddaje się podgrzewaniu i prażeniu w specjalnych obrotowych piecach wykorzystując gazy spalinowe. Zachodzi tam redukcja tlenków żelaza węglem, czystość około 90%

tlenek wapnia jako topnik zamyka się w specjalnych tyglach ceramicznych wstawia się je do pieca w którym są one zewnętrznie grzane do temp około 1000 stopni i zachodzi tam proces redukcji. Zanieczyszczenia zbierają się w warstwie żużla dzięki czemu żelaza nie trzeba potem przekuwać

wykorzystuje złoża rud ubogich, w której otrzymuje się żelazo zgrzewne o nazwie żelgruda

Są to gąbczaste grudki żelaza o zawartości 90-95% Fe i są używane jako wsad wielkopiecowy. Do produkcji żelgrudy używa się specjalnych pieców ustawionych skośnie (wym. : średnica 5m, długość do 150 m). Zewnętrzna, stalowa konstrukcja pieca jest wyłożona w środku materiałem ogniotrwałym

Do wielkiego pieca używa się kawałków rudy wielkości pięści. Jest ona rozdrabniana w kruszarkach. Zbyt drobne kawałki są brykietowane (prasowane) w większe kawałki, lub poddawane aglomeracji, tzn. spiekaniu w wysokich temperaturach.

Do wielkiego pieca doprowadza się silnie podgrzane (900⁰C) powietrze pod ciśnieniem. Proces nagrzewania powietrza odbywa się w nagrzewnicach Cowpera.
Z piecem współpracują 3 takie nagrzewnice

Gar, spad, gardziel, stożki Perrego, nagrzewnice Cowpera

-surówka
-Żużel wielkopiecowy
-gaz wielkopiecowy

Procesy stalownicze polegają na usunięciu ze stali takich domieszek jak: węgiel, krzem, mangan, siarka i fosfor. Sposoby, jakimi się to wykonuje można podzielić na trzy grupy:
- utlenianie zanieczyszczeń
- rozpuszczanie zanieczyszczeń
- redukcja tlenków

Zadaniem mieszalnika jest magazynowanie ciekłej surówki spuszczonej z wielkiego pieca z kilku wytopów lub kilku pieców oraz:

świeżenie stali) jest prowadzony w tzw. konwertorach. Jest to naczynie walcowe o kwaśnej wymurówce, zwężające się ku górze ze skośnie skierowanym wylotem. Proces polega na przedmuchaniu powietrzem ciekłej surówki. Trwa około 15 minut. Dzięki niemu można dobrze wyregulować zawartość węgla w stali

1) Etap iskrowy (ok 4 min) – utlenianie żelaza, krzemu i manganu oraz powstawanie żużla.
2) Etap płomienny (5-6 min) – wypalanie węgla. Płomień osiąga wysokość 6-9 m i w miarę wypalania węgla zanika.
3) Etap dymowy (1 min)

Konstrukcyjnie konwertor Thomasa od konwertora Bessemera nie różni się, ma jedynie większe rozmiary ze względu na tworzenie się podczas procesu dużych ilości żużla. Wykładzina ścian jest ze skały dolomitowej (zasadowa). Jako topnika stosuje się palone wapno, którego było więcej. Wadą tego procesu...

W tym procesie można było usuwać fosfor i siarkę – pozwalało to na przerabianie takich gatunków surówki, które nie nadawały się do procesu Thomasa i Bessemera. Dzięki tym zaletom proces ten rozpowszechnił się i obecnie jest podstawą procesów stalowniczych.

- piec płomienny – opalany mieszaniną gazu wielkopiecowego i koksowniczego
- temp. do 1800⁰C uzyskiwana dzięki zastosowaniu podgrzewaczy gazu – regeneratorów

- surówka 75% + 25% rudy żelaza
- surówka 25% + 75% złomu + ew. dodatek rudy żelaza

Konwertory te mogą pracować z surówką zasadową i kwaśną, bardzo zanieczyszczoną siarką i fosforem. Ich instalacja w porównaniu do pieców martenowskich jest o 40% tańsza a koszty jej użycia są tańsze o 30%. Są prostsze w budowie.

Prąd elektryczny jest przetwarzany w energię cieplną w łuku elektrycznym powstającym między elektrodami wprowadzonymi do pieca pionowo od góry albo między elektrodami.

metoda rozdziału rozdrobnionych ciał stałych, wykorzystująca różnice w zwilżalności składników.

- utlenianie,
- stapianie zbrykietowanych koncentratów w piecach szybowych
- świeżenie kamienia miedziowego w konwertorach poziomych, gdzie po usunięciu S, Pb, Fe i Zn otwertorowarzymuje się miedź kon

- ogniowa rafinacja miedzi konwertorowej w piecach płomiennych i odlewanie anod
- elektrolityczne rafinowanie miedzi w celu oddzielenia metali i uzyskanie miedzi katodowej
- stapianie i rafinowanie miedzi katodowej w piecu płomiennym
- odlewanie wlewków na karuzelowej maszynie odlewnicze

-piece płomienne
-piece szybowe
-proces zawiesinowy

- szyb reakcyjny – jest obficie chłodzony woda ze względu na wysoką temperaturę. Zachodzą w nim reakcja utleniania i topienia.
- osadnik
- szyb gazowy

Proces ten polega na przedmuchiwaniu powietrza przez ciekły wsad.

okres pierwszy – od początku przedmuchiwanie aż do zupełnego utlenienia siarczku żelazawego, reakcja silnie egzotermiczna, wydziela się dużo ciepła i podnosi się temperatura
- okres drugi – odbywa się reakcja utleniania siarczku miedziawego oraz reakcja między tlenkiem a siarczkiem miedziawym

Rafinacja miedzi składa się z dwóch procesów: rafinacji ogniowej (usuwanie domieszek mniej szlachetnych od miedzi) i rafinacji elektrochemicznej (usuwanie domieszek metali szlachetniejszych od miedzi).

przedmuchanie ciekłej miedzi w piecu płomiennym i utlenienie w ten sposób zbędnych domieszek

anody z miedzi rafinowanej ogniowo wiesza się w wannie elektrolitycznej jako anody

Metodę wykorzystuje się w przypadku trudnych do wzbogacenia rud.

- skała kwaśna → roztwarzanie kwasem siarkowym (ewentualnie + siarczan żelazowy)
- skała zasadowa → amoniak + węglan amonowy

Rudy cynku to Smitsonit i Galman. Wzbogacanie rud odbywa się metodą flotacji, ręcznie lub grawitacyjnie. Galmany wzbogaca się ogniowo.
-Prażenie koncentratów cynkowych
-Prażenie dwustopniowe

Redukcja odbywa się w zamkniętych naczyniach zwanych muflami. Są one umieszczone w piecach opalanych gazem czadnicowym i wyposażonymi w regeneratory.
Wsad: blenda cynkowa prażona i spiekana z tlenkiem cynku i reduktor węglowy.
Temp: >1100⁰C

Mufla ładowana jest od góry brykietami zawierającymi koncentrat i węgiel i ten koncentrat nagrzewając się opada, następne następuje odparowanie cynku

Proces odbywa się w kolumnach rektyfikacyjnych. Ciekły metal z górnych pudeł spływa w dół, natomiast opary metali unoszą się do góry, mieszając się z metalami znajdującymi się wyżej.

Pozyskujemy rudę, którą spiekamy i wzbogacamy. Tlenek cynku traktowany jest kwasem siarkowym i powstaje siarczek cynku.
Ołów kadm i bar nie rozpuszczają się, osadzają się na dnie zbiornika.
Żelazo kadm i nikiel i kobalt pozostają w roztworze.

- kaolinit
- boksyt (50-60%)

- przeróbka surowców na czysty, bezwodny tlenek glinu
- elektroliza tlenku glinowego rozpuszczonego w kriolicie

- rozdrobniony boksyt jest mielony razem z NaOH
- ługowanie
- prasa filtracyjna – oddzielenie czerwonego szlamu od glinianu sodowego
- wlanie klarownego roztworu glinianu sodowego do hydrolizerów, gdzie osadza się wodorotlenek glinowy (można dodać szczepionkę aby przyspieszyć proces)

- rozdrabnianie boksytów z kamieniem wapiennym w młynach kulowych + roztwór sody
- uzyskaną gęstwę podaje się do pieca rurowego
- woda odparowuje w miarę jak wsad przesuwa się do wylotu
- u wylotu pieca wsad ma temp. 1200-1300⁰C
- ługowanie gorącą wodą lub słabym roztworem sody
- karbonizacja

Do roztworu dodaje się kriolit (85%), który nie podlega zużyciu, dodaje się tylko tlenek aluminium. Materiałem dodatkowym są jeszcze bloki węglowe na katody i masa węglowa na anody.
W wyniku elektrolizy na dnie elektrolizera wydziela się w stanie ciekłym aluminium (temp. procesu 950⁰C).

nazywaną metodą 3 warstw (metoda Pedsa). Polega ona na wpompowywaniu aluminium do wanny, w której znajduje się stop aluminium i miedzi.

Chlorek tytanu oczyszczony w temp około 1300 jest poddawany działaniu ciekłego magnezu. Proces ten przebiegał w próżni.
Odzyskuje się z tego procesu chlorek magnezu który jest rozdzielany i wykorzystywany ponownie.
Uzyskuje się w ten sposób porowaty tytan.

Służy do uzyskiwania tytanu wysokiej jakości. Proszek tytanu reaguje z jodem. W postaci gazu przepływa przez rurę w której znajduje się wolframowy drut na którym odkłada się tytan.

-redukcja
-Gold-Schmitta
-elektroliza
-korozja miedzymetaliczna
-mielenie
-rozpylenie

jest stosowana w przypadku metali o wysokiej temp topnienia (proszki)

w komorze próżniowej działa wiązka elektronów na płytkę a siła odśrodkowa rozrzuca je na boki
(proszki)

Ruda tytanu

Nie wymaga użycia cieczy

TAK

Cynk i kadm to metale o bardzo zbliżonej temp parowania, dlatego ciężko podczas procesu otrzymywania odseparować je. Wykorzystuje się do tego celu separacje grawitacyjną, cynk ma trochę mniejszą gęstość od kadmu i ołowiu. Po zlaniu ciekłego metalu z mufli do kadzi czekano do ostudzenia mieszanki