Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




loading...



AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


Extragerea metalelor din minereuri

Tehnica mecanica

+ Font mai mare | - Font mai mic




Extragerea metalelor din minereuri

MINEREURILE SI PREPARAREA LOR.

In natura metalele se gasesc mai rar in stare nativa. De cele mai multe ori ele formeaza combinatii cu alte elemente chimice: oxigen, carbon, sulf, hidrogen etc., constituind mineralele. Zacamintele de minereu contin alaturi de minerale utile si minerale neutile sau steril sub forma ce carbonati, silicati (calcar, argila, nisip etc.) . In majoritatea cazurilor minereurile au un continut mare de steril. Cresterea randamentului agregatelor metalurgice impune aplicarea unor operatii de preparare, de imbogatire a minereurilor in minerale utile. Acest lucru este cu atat mai important astazi cand in conditiile crizei energetice si de materii prime se exploateaza si zacamintele cele mai sarace, considerate in trecut nerentabile.




Operatii de preparare.

1. Sfaramarea are drept scop desfacerea particulelor de minerale utile de steril si obtinerea unor dimensiuni convenabile desfasurarii operatiilor ulterioare. Operatiile se realizeaza in trepte de la dimensiuni foarte mari la pulberi.

Pana la dimensiuni de 20-30mm sfaramarea se realizeaza in concasoare cu falci sau concasoare cu impact.

Pana la dimensiuni de 2-5mm minereurile se sfarma in concasoare conice sau cu valturi.

Pentru obtinerea unor dimensiuni de 0,3-o,5mm se utilizeaza diferite tipuri de mori: cu ciocane, cu bile in care sfaramarea se face prin lovire sau mori cu pietre , vergele rezistente la uzura in care sfaramarea se face prin frecare.

2. Clasarea urmareste separarea pe clase de dimensiuni a minereurilor sfaramate. Aceasta se poate realiza volumetric sau gravimetric. Clasarea volumetrica se realizeaza prin cernere pe un set de site de dimensiuni descrescatoare pana la 0,5mm, pe fiecare din site separandu-se o anumita clasa de dimensiuni. Clasarea gravitationala se aplica minereurilor de dimensiuni mici, prafoase si se bazeaza pe devierea si deplasarea mai mare sau mai mica a particulelor aflate in cadere libera, sub actiunea unui curent de aer perpendicular pe directia de cadere.

3. Sortarea urmareste ameliorarea continutului in minerale utile, a compozitiei chimico-mineralogice si se realizeaza prin separarea particulelor de minerale utile de steril, separarea particulelor de minerale utile de diferite categorii, separarea componentilor nocivi, etc.

Metodele de sortare cele mai utilizate sunt: sortarea manuala direct la banda transportoare, sortarea hidrodinamica, sortarea magnetica, sortarea electrostatica etc.

Sortarea hidrodinamica se realizeaza cu ajutorul masinilor de jetaj, a meselor si jgheaburilor de spalare, a celulelor de flotatie si se aplica minereurilor cu granulatie fina in stare prafoasa.

Separarea utilului de steril cu ajutorul masinilor de jetaj figura 2.1 se realizeaza gravitational. In urma oscilatiei pistonului nivelul apei se va ridica si cobori in raport cu sita pe care se afla un strat de minereu, umezindu-l. Particulele de minerale utile cu greutate mai mare se vor concentra in stratul inferior iar particulele neutile cu greutate specifica mai mica si deci cu o flotabilitate mai buna se vor separa la suprafata putand fi indepartate prin spalare de un curent de apa.


Fig. 2.1 Schemele constructiv functionale pentru

a)      masina de jetaj b) masa de spalare

In mod similar se realizeaza sortarea cu ajutorul meselor de spalare. Acestea sunt inclinate si executa miscari de oscilatie in jurul unei axe perpendiculare pe directia curentului de apa de spalare. Minereurile utile mai grele raman pe masa iar sterilul mai usor este antrenat de curentul de apa.

Celulele de flotatie sunt instalatii de separare a particulelor fine de minereu (0,05-0,5mm) fiind aplicata in special minereurilor metalelor neferoase. Flotatia se bazeaza pe proprietatea de plutire a particulelor de minereu care nu se umezesc in apa si care se ridica la suprafata sub forma de spuma, ajutate de un curent de bule de aer. Pentru asigurarea formarii spumei, concentratul de minereu, in apa se introduc materiale spumante si uleiuri. Uleiurile sunt adsorbite la suprafata particulelor utile impiedicand umectarea acestora si favorizand plutirea. Amestecul de pulbere de minereu, spumanti, uleiuri si apa se introduc in camera A in care lucreaza un agitator mecanic care antreneaza aer in solutie care formeaza bule care mentin particulele de minereu in suspensie. Tulbureala obtinuta trece printr-un orificiu in camera B. Ca urmare a asigurarii unei capacitati sporite de plutire prin aderarea particulelor de minereu la bulele de aer, acestea se ridica la suprafata formand deasupra apei din camera B o spuma groasa. Spuma este deversata cu ajutorul unei roti cu paleti in jgheabul C. Atunci cand randamentul operatiei in celula de flotatie scade, tulbureala este printr-un alt orificiu , prin deschiderea ventilului V in camera D si dirijata catre o noua celula de flotatie. Pentru o extragere completa tulbureala este trecuta succesiv prin mai multe celule de flotatie care lucreaza in cascada. In figura 2.2 este prezentata schema constructiv functionala a unei celule de flotatie.


Fig.2.2 schema constructiv functionala a celulei de flotatie.

Sortarea magnetica se aplica numai minereurilor feromagnetice de dimensiuni mici si mijlocii. In figura 2.3 este prezentata schema constructiv functionala a separatorului magnetic cu tambur rotativ. Minereul este adus gravitational pe suprafata tamburului cu un jgheab. Electromagnetul va atrage la suprafata tamburului particulele utile, acestea ramanand fixate pe toata raza de actiune a campului magnetic. La iesirea din zona campului se vor desprinde acumulandu-se in containerul de util. Sterilul nu este magnetic si deci nu este atras de tambur. El va urma o traiectorie gravitationala acumulandu-se in containerul de steril.

Fig. 2.3 Schema constructiv functionala a separatorului magnetic cu tambur rotativ.

Separatorul electrostatic este o instalatie moderna a carei principiu se bazeaza pe diferenta dintre proprietatile electrostatice ale minereurilor materialelor metalice si steril. Minereul brut cernut fin este lasat sa cada liber pe o placa A incarcata electropozitiv. Particulele de util se vor incarca si ele electropozitiv si vor aluneca gravitational alaturi de particulele de steril neincarcate electrostatic. Ajunse in dreptul placii B incarcate de asemeni electropozitiv, particulele utile vor fi respinse modificandu-si traiectoria si apoi vor cadea pe placa C incarcata electronegativ si se vor acumula in containerul de util. Particulele de steril neincarcate electric vor avea o traiectorie nemodificata si vor cadea pe placa B si se vor acumula in containerul de steril. Schema de principiu a separatorului electrostatic este prezentata in figura 2.4.

Fig. 2.4 Schema de principiu a separatorului electrostatic.

Operatii de pregatire aplicate minereurilor.

Concentratul de minereu obtinut prin operatiile de preparare este in stare prafoasa fiind insotit de apa si substante volatile. In aceste conditii procesele fizico-chimice din agregatele de elaborare sunt mult ingreunate, randamentul fiind scazut. Imbunatatirea activitatii se poate realiza prin aplicarea unor operatii de pregatire: calcinarea, aglomerarea, brichetarea, peletizarea etc.

Calcinarea sau prajirea este o metoda de imbogatire pe cale termica sau termochimica a minereurilor si consta din incalzirea acestora la temperaturi inferioare temperaturii de topire. In urma acestei operatii se elimina apa si substantele volatile si de asemeni se obtine o porozitate mare a minereurilor ceeace permite o mai buna circulatie a gazelor prin incarcatura. Minereurile devin mai usor reductibile.

In cazul minereurilor sulfuroase 2MeS+3O2=2MeO+2SO2 ;

In cazul carbonatilor MeCO3=MeO+CO

Aglomerarea este procesul de inmuiere cu ajutorul caldurii a prafului de minereu, lipirea particulelor si in urma racirii formarea unor bulgari de dimensiuni convenabile, cu porozitate mare si proprietati mecanice bune. Pentru aglomerare este necesara o cantitate mare de caldura pentru topirea partiala a unor componente, de aceea minereurile se amesteca cu praf de cocs sau carbune. In cazul minereurilor sulfuroase rolul de combustibil il are si sulful care oricum trebuie eliminat.

Instalatia de aglomerare Dwight-Lloyd figura 2.5 este destinata pregatirii minereurilor de fier in vederea introducerii in furnal. Combustibilului utilizat este praful de cocs si carbune in proportie de 6-10%. Sunt cunoscute doua tipuri de aglomerat: aglomeratul obisnuit si aglomeratul autofondant care contine alaturi de minereu si cocs si fondanti.

Fig. 2.5 Instalatia de aglomerare Dwight-Lloyd.

Din buncarul 1 materialele sunt dozate pe banda de aglomerare 2 la o grosime de 10-15 cm. Banda este confectionata din elemente din fonta refractara, articulate. Cu ajutorul focarului 3 sub care arde permanent o flacara de gaz dirijata catre banda, cocsul se aprinde si arde degajand caldura necesara procesului. Arderea este intensificata ca urmare a tirajului creat de o instalatie exhaustor 4 cu camere de aspiratie a aerului dispuse pe lungimea benzii de aglomerare. Aerul traverseaza stratul de materiale dozate si aprinse pe banda, intretine si intensifica arderea cocsului, apoi gazele rezultate din ardere sunt absorbite de camerele de aspiratie si evacuate din instalatie. Temperatura in banda de material ajunge la 1100-1200oC. La aceasta temperatura oxizii de fier din minereu se reduc partial fie direct cu ajutorul carbonului din cocs sau indirect cu ajutorul monoxidului de carbon rezultat din arderea cocsului dupa reactiile:

3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO sau 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2

Fe3O4+C=3FeO+CO sau Fe3O4+CO=3FeO+CO2

Tot la temperatura de 1100-1200oC oxizii de fier si mangan interactioneaza cu dioxidul de siliciu din sterilul existent in minereu formand silicati.

2Fe3O4+3SiO2=3(FeO)2SiO2+2CO

2FeO+SiO2=(FeO)2SiO2 sau 2MnO+SiO2=(MnO)2SiO2

Silicatii sunt in stare fluida la temperaturi de peste 1000oC si asigura alipirea particulelor de minereu care devine o banda continua 5. Pe ultima portiune a benzii de aglomerare, banda de minereu 5 se raceste si se intareste. Ruperea acestei benzi in bucati se realizeaza cu ajutorul unui concasor la cald 6 dotat cu falci placate cu materiale refractare dure rezistente la uzura la temperaturi ridicate. Bucatile de aglomerat cad pe o sita vibratoare 7 care separa bulgarii mari de particulele mai fine. Bulgarii mari sunt evacuati spre spatiile de racire cu banda transportoare 8 iar particulele fine cu banda transportoare 9 urmand a fi reintroduse in instalatia de aglomerare.

Alte operatii pregatitoare pot fi brichetarea si peletizarea in urma carora minereurile in stare prafoasa se preseaza sau se alipesc in bulgari de dimensiuni convenabile desfasurarii proceselor in agregatele de extractie. Si in aceste cazuri minereurile pot fi amestecate cu fondanti si praf de cocs pentru a deveni mai usor reductibile.

METODE DE EXTRAGERE A METALELOR DIN MINEREURI

Metodele de extragere a metalelor din minereuri se pot grupa in metode pirometalurgice si metode hidrometalurgice.

Metodele pirometalurgice se refera la utilizarea caldurii in vederea accelerarii reactiilor de reducere a oxizilor si se impart in:

Metode extractive propriu-zise si metode de afinare.

Principalele metode extractive sunt:

Prajirea reducatoare. Oxidul de metal din minereu incalzit la temperaturi corespunzatoare reactiei de oxido-reducere, temperaturi inferioare temperaturii de topire, este redus cu ajutorul unui agent reducator: C, CO, H2 de exemplu MeO+CO=Me+CO2.

Topirea reducatoare Oxidul de metal din minereu este supus reducerii in stare topita utilizand ca agenti reducatori: C, CO, H2 cat si metale mai avide de oxigen decat metalul de extras Al, Mn, Si caz in care reactia de reducere poate fi: MeO+Mn=Me+MnO.

Electroliza pirometalurgica. Se aplica unor minereuri dizolvate in saruri topite si se bazeaza pe disocierea compusilor metalelor in ioni. Ionii de metal se acumuleaza la catod. Metoda se aplica la extragerea aluminiului din alumina.

Amalgamarea se bazeaza pe proprietatea metalelor nobile Au, Ag, Pt de a forma amalgame cu mercurul la temperatura mediului ambiant. Praful de minereu se amesteca, se mojareaza impreuna cu mercurul iar amalgamul format se separa prin scurgere din amestec. Ulterior prin incalzirea amalgamului la temperatura de vaporizare a mercurului intr-o retorta, mercurul se evapora se separa si se recupereaza prin condensare iar in retorta ramane pulberea metalului de extras.

Metodele de afinare se aplica in scopul cresterii gradului de puritate a materialelor obtinute prin metode extractive.

Oxidarea produselor in stare topita produse obtinute prin metode extractive urmareste indepartarea unor elemente care insotesc metalul de extras, elemente care prezinta o afinitate mai mare fata de oxigen decat metalul de extras. In scopul oxidarii se utilizeaza ca agenti oxidanti aerul, oxigenul, oxizi ai metalului de extras, saruri prin descompunerea carora rezulta compusi oxidanti. Unele produse ale oxidarii trec in zgura: MnO, SiO2, iar altele in atmosfera: CO, CO2, SO2 .

Reducerea produselor in stare topita se aplica pentru eliminarea oxizilor metalici din baia metalica lichida. Reducerea se realizeaza prin introducerea in baie a unor reducatori, metale mai avide de oxigen decat metalul de afinat: Al, Mn, Si. Oxizii formati se separa in zgura.

Licuatia consta in incalzirea unor aliaje polifazice pana la topirea fazei cu punctul de topire cel mai scazut si separarea prin scurgere a acesteia. Procesul continua cu incalzirea aliajului la temperatura urmatoarei faze, s.a.m.d.

Distilarea fractionata consta din incalzirea unor aliaje pana la temperatura de fierbere cea mai joasa a unui element, evaporarea acestuia, colectarea si condensarea acestuia. Procesul continua cu incalzirea aliajului la temperatura de fierbere a urmatorului element s.a.m.d.

Metodele hidrometalurgice de extragere se aplica solutiilor apoase ale compusilor metalici solubili in apa. In cazul in care minereurile nu sunt solubile in apa se procedeaza mai intai la solubilizarea acestora cu : acizi H2SO4, HCl ; carbonati Na2CO3 ; cianuri NaCN, KCN, Ca(CN)2. Extragerea din solutiile apoase se poate face prin electroliza sau prin precipitare.

Electroliza se bazeaza pe disocierea electrolitica a sarii metalului de extras si depunerea la catod a ionilor de metal.

Precipitarea prin concentrare consta din introducerea in solutia apoasa a sarii metalului de extras a unui metal mai electro-negativ decat metalul de extras. Acesta se substituie in sarea dizolvata eliberand metalul care se depune sub forma unui cement, a unei pulberi. Cementul se usuca, se topeste si se supune rafinarii.

MATERIALE AUXILIARE UTILIZATE LA EXTRAGEREA METALELOR DIN MINEREURI.

Combustibili

Combustibilii trebuie sa indeplineasca o serie de conditii pentru a fi utilizati si pentru a fi corespunzatori din punct de vedere tehnico-economic :

-sa aiba o putere calorica ridicata,

-sa prezinte continut redus de sulf, fosfor, apa,

-sa formeze prin ardere cenusa putina,

-sa aiba rezistenta mecanica buna si rezistenta la agenti atmosferici,

-sa se procure si sa se fabrice usor,

-sa aiba un pret de cost scazut.

Combustibilii se clasifica dupa starea de agregare: solizi, lichizi, gazosi si dupa provenienta: naturali, artificiali.

Combustibilii solizi naturali.

Lemnul natural contine 45-65% apa, in stare uscata 20-25% apa, prin ardere da nastere la o cenusa fina, are puterea calorica de 10500-12500Kj/Kg.

Turba carbunele inferior are continut ridicat de apa peste 30%, este puternic impurificat cu sulf si fosfor, prin ardere formeaza o cantitate mare de cenusa, are puterea calorica 6000-12500Kj/Kg.

Lignitul face parte din categoria carbunilor inferiori, are un continut ridicat de sulf si fosfor (mai redus ca turba), prin ardere formeaza cenusa multa si fina, are puterea calorica 10500-21000Kj/Kg.

Huila este un carbune superior, compact, de culoare neagra, contine 5-12% apa, 0,4-0,5% sulf, prin ardere formeaza 10-19% cenusa sau zgura, are puterea calorica 25000-31000Kj/Kg. Huila este de doua sortimente: huila slaba care la ardere formeaza cenusa fina si huila grasa care la ardere formeaza o zgura fluida. Huila grasa se utilizeaza la fabricarea cocsului de furnal deoarece asigura rezistenta mecanica ridicata si porozitate mare.

Antracitul este un carbune superior, compact, deosebit de rezistent, are culoare neagra cu luciu, prin ardere dezvolta o cantitate mare de caldura 33500Kj/Kg. Poate fi folosit direct in furnal alaturi de cocs.

Combustibili solizi artificiali.

Mangalul se obtine prin distilarea uscata a lemnului in boxe la 660oC , este un combustibil deosebit de bun avand 90-94% carbon, este poros, nu contine sulf, prin ardere formeaza 2% cenusa, are puterea calorica 33500Kj/Kg. Are dezavantajul ca are rezistenta mecanica redusa si nu poate fi folosit in agregatele metalurgice inalte, are un cost de fabricatie mare.

Cocsul se obtine prin distilarea uscata a huilei grase cu flacara lunga, la 1000-1100oC , este un combustibil deosebit de bun avand 79-82% carbon, 2% sulf, 4% apa in cazul stingerii cu apa, porozitate 50%, rezistenta mecanica ridicata corespunzatoare lucrului in cuptoare inalte, prin ardere formeaza 15% cenusa si dezvolta o cantitate mare de caldura 35000Kj/Kg.

Combustibili lichizi :

-naturali : titeiul brut puterea calorica 38000Kj/Kg,

-artificiali : pacura, motorina, benzina, putere calorica pana la 42000Kj/Kg , mai rar se utilizeaza in metalurgie.

Combustibili gazosi :

-naturali : -gazul metan , puterea calorica 33500Kj/m3N,

-gazul de sonda , un amestec de gaze naturale si vapori de hidrocarburi lichide, puterea calorica 33000-42000Kj/ m3N,

-artificiali : -gazul de cocs obtinut la stingerea cu aer a cocsului, puterea calorica 19000Kj/ m3N,

-gazul de apa obtinut la stingerea cu apa a cocsului, puterea calorica 10500Kj/ m3N,

-acetilena , puterea calorica 11000Kj/ m3N,

-gazul de furnal puterea calorica 4000Kj/ m3N,

-hidrogenul

Fondanti

Fondantii sunt materiale care se adauga incarcaturii agregatelor de elaborare pentru a interactiona cu sterilul si compusii nedoriti si a da nastere la o zgura fuzibila, fluida si reactiva. Cantitatea si calitatea fondantilor se stabileste in functie de caracteristicile incarcaturii, calitatea si compozitia chimica a minereurilor, tipul combustibilului folosit. Fondantii trebuie sa aiba un caracter chimic opus caracterului sterilului din minereu. Din punct de vedere chimic fondantii pot fi: bazici, silico-aluminosi, acizi.

Fondantii bazici mai utilizati: calcarul CaCO3, varul CaO, fluorina CaF2, dolomita CaCO3 MgCO3, zgurile bazice de la cuptoarele de elaborare.

Fondantii silico-aluminosi mai utilizati : bauxita Al2O3 H2O, sisturile argiloase.

Fondantii acizi mai utilizati : cuartul SiO2, gresia, prundisul silicios, zgurile acide de la cuptoarele de elaborare.

Materiale refractare.

Materialele refractare se utilizeaza pentru confectionarea agregatelor de elaborare, topire sau incalzire, instalatii in care se dezvolta temperaturi inalte. Principalele proprietati ale materialelor refractare sunt: refractaritate ridicata, rezistenta la socuri termice, rezistenta la agresiunea chimica adica stabilitate chimica in conditii grele de lucru in prezenta zgurilor si a atmosferelor reactive la temperaturi ridicate, rezistenta mecanica ridicata la temperaturi inalte, coeficient mic de dilatare si contractie pentru asigurarea stabilitatii dimensionale, procurare si fabricare in conditii tehnico-economice avantajoase, cost de fabricatie scazut.

Produsele refractare se livreaza in formate de diferite forme si dimensiuni, sau sub forma granulara pentru prepararea mortarurilor.

Din punct de vedere chimic materialele refractare pot fi: bazice, acide, neutre.

Refractare bazice

-magnezita, 91-94% MgO, slaba rezistenta la soc termic, refractaritate 2000oC,

-crom magnezita, 65-68% MgO, 20-30Cr2O3, rezistenta la soc termic, refractaritate 2000oC,foarte utilizata,

dolomita, CaO/MgO=1,39 , refractaritate 1800-1950oC, ieftina si usor de procurat,

Refractare acide

-silica, 92-96% SiO2, refractaritate 1750oC, slaba rezistenta la soc, foarte scumpe, asigura puritate deosebita materialelor elaborate,

-samota, refractar silico-aluminos, 50-60% SiO2, 30-45% Al2O3, max.5% Fe2O3, CaO, MgO, refractaritate 1800-1950oC, refractaritate 1600oC, ieftina si usor de procurat,

Refractare neutre:

-cromitice 85%Cr2O3 FeO, 9% MgO, alti oxizi, refractaritate peste 2000oC, sunt foarte scumpe, asigura o inalta puritate,

-carbonice: grafitul, carborundul sau carbura de siliciu, refractaritate peste 2000oC.

METALURGIA FONTEI

Fonta este un aliaj al fierului cu carbonul si alte elemente de aliere, cu un continut de 2,11-6,67% C.



Pentru elaborarea fontei de prima fuziune sunt necesare urmatoarele materiale: minereuri de fier si mangan, fondanti si combustibili cocs si gaze combustibile gaz metan, gaz de furnal, gaz de cocs etc.

Pentru a fi corespunzatoare din punct de vedere tehnico-economic minereurile trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: sa aiba concentratie cat mai mare in fier, sa nu contina elemente nocive sulf, fosfor, arsen sau continutul acestor elemente sa fie cat mai redus, sterilul care insoteste minereul sa aiba caracter bazic, sa fie usor reductibil etc.

Cele mai cunoscute minereuri de fier sunt:

-Minereuri pe baza de oxizi :

Hematita, Fe2O3, 50-60% Fe, slab magnetica, rosie bruna, usor reductibila,

Limonita, 2Fe2O3 H2O, 25-50% Fe, diamagnetica, galben cafenie, foarte usor reductibila,

Magnetita, Fe3O4, 45-75% Fe, magnetica, compacta, culoare neagra cenusie, mai greu reductibila, cel mai important minereu de fier

-Minereuri pe baza de carbonati:

-Siderita FeCO3 25-40% Fe, slab magnetica, culoare gri galbuie, usor reductibila,

-Minereuri pe baza de sulfuri:

-Pirita FeS2 40-45%Fe, culoare neagra. Datorita continutului ridicat de sulf nu se utilizeaza direct ca minereu la elaborarea fontei. Mai intai se utilizeaza in industria chimica la fabricarea acidului sulfuric iar rezidul imbogatit in fier si saracit in sulf se poate utiliza in metalurgia feroasa.

Tot la elaborarea fontei se mai utilizeaza si minereuri de mangan in cea mai mare parte sub forma de oxizi cum ar fi:

-Piroluzita, MnO2, 63%Mn,

-Manganita, Mn2O3 H2O, 65%Mn,

-Hausmanita, Mn3O4,

-Braunita, Mn2O3 .

Furnalul.

Agregatul pentru elaborarea fontei de prima fuziune este furnalul. Caracteristica de baza a furnalului este volumul util. Au fost construite furnale de 1700m3, 2700m3, 3500m3.

Furnalul figura 2.6 este un cuptor inalt cu cuva de sectiune circulara cu diametrul de pana la 10m si inaltime peste 35m, care functioneaza pe principiul contracurentului, incarcatura solida coboara iar gazele arse urca. Furnalul se compune din doua parti tronconice 1 cuva si 2 etalajul si doua parti cilindrice 3 pantecele si 4 creuzetul. La partea superioara a cuvei se afla dispozitivul de incarcare cu ecluza 5 care asigura mentinerea presiunii in furnal si recuperarea integrala a gazelor rezultate din proces. De asemenea dispozitivul asigura distribuirea uniforma a incarcaturii in cuptor. Materialele formate din minereu ,cocs, fondanti sunt ridicate la nivelul dispozitivului de incarcare cu ajutorul a doua skipuri 6 care se deplaseaza pe sine in plan inclinat. Tot la partea superioara se afla amplasate conductele de colectare a gazului de furnal 7 care este dirijat catre statia de epurare cu scopul retinerii vaporilor de apa si a particulelor de praf care-l insotesc. In zona inferioara a etalajului sunt amplasate gurile de vant 8 prin care se insufla aerul cald necesar combustiei. In zona creuzetului furnalul este prevazut cu gura de evacuare a zgurii 9 situata la 1-1,5m inaltime de la nivelul vetrei si gura de evacuare a fontei 10 situata la nivelul vetrei 11.

Furnalul se sprijina pe o fundatie groasa si rezistenta 12 capabila sa sustina o constructie atat de masiva. La exterior furnalul este prevazut cu un blindaj 13 gros de 15-35mm din tabla de otel care sustine zidaria captuselii din caramida refractara 14. Zidaria trebuie sa fie durabila deoarece, pus in functiune, furnalul trebuie sa functioneze cativa ani fara intrerupere. Zidaria este confectionata din caramida din dolomita cu grosimi variabile de la o zona la alta ajungand in zona creuzetului pana la 2m. In zona de incarcare zidaria este realizata din blocuri din materiale refractare rezistente la uzura abraziva.

Fig.2.6 Schema de principiu a furnalului.

Alimentarea cu aer cald la 900-1100oC se face de la recuperatoarele Cowper prin intermediul unor suflante de mare capacitate. Aerul este distribuit prin intermediul unei conducte inelare 15 care inconjoara furnalul, la gurile de vant in numar de 12-18 bucati realizate din bronz fosforos si puternic racite cu apa. Presiunea aerului este de 1,5-2 atm. debitul este de 2500-4000m3N la o tona de fonta iar pentru cresterea productivitatii furnalului aerul este imbogatit cu oxigen industrial pentru cresterea concentratiei de la 21% la 30% O2.

Recuperatorul de caldura tip Cowper figura 2.7 este un cuptor cilindric vertical cu inaltime mare in raport cu diametrul. La exterior este prevazut cu un invelis metalic din tabla groasa iar la interior este captusit cu caramida refractara. La partea superioara se termina cu o cupola sferica. Interiorul este impartit in doua spatii: I – camera de ardere, II – camera elementelor radiante. Functionarea cuprinde doua faze:


Fig. 2.7 Schema de principiu a recuperatorului Cawper.

In prima faza de incalzire, in camera de ardere I se introduce printr-un arzator amestecul de gaze combustibile: gaz de cocs, imbogatit cu gaz de cocs si gaz metan si un tiraj de aer pentru a asigura o ardere completa. Prin ardere se degaja o cantitate mare de caldura. Gazele fierbinti rezultate trec in camera II a elementelor radiante, incalzindu-le. Elementele radiante au o suprafata mare de transfer termic asigurand acumularea unei cantitati mari de caldura. In final gazele arse sunt evacuate la cos.

Faza a doua are loc racirea Cawperului si incalzirea aerului pentru furnal. In camera II a elementelor radiante se insufla aer rece cu ajutorul unor turbosuflante puternice care sa asigure presiunea si debitul cerute de lucrul la furnal. Aerul strabate camera II, preia caldura de la elementele radiante, se incalzeste la o temperatura cuprinsa intre 900-1100oC si apoi este dirijat catre furnal. Cele doua faze se desfasoara respectiv: o ora faza de incalzire si 0,5 ore faza de racire, motiv pentru care pentru asigurarea fluxului continuu sunt necesare 3 Cowpere in functiune. Instalatia de incalzire a aerului este dotata cu 4 Cowpere deoarece degradarea elementelor radiante este rapida datorita ciclurilor repetate de incalzire si racire impune ca unul sa fie in faza de reconditionare.

Procese fizico-chimice in furnal

Elaborarea fontei la furnal are la baza interactiunea dintre doi curenti: un curent descendent realizat de incarcatura solida formata din minereu, cocs, fondanti si un curent ascendent al gazelor arse. Incarcatura trebuie sa fie suficient de permeabila pentru a permite circulatia usoara a gazelor si un contact pe suprafete cat mai mari intre incarcatura solida si atmosfera. In urma interactiunii incarcatura se incalzeste, se creeaza zone de temperatura care vor determina procesele din furnal. Urmarind drumul parcurs de materiale de sus in jos deosebim urmatoarele zone termice:

  5. Zona de ardere

 


Fig. 2.8 Zonele termice din furnal.

zona de preincalzire max.400oC,

zona de reducere 400-800oC,

zona de carburare 800-1200oC,

zona de topire 1200-1700oC,

zona de ardere peste 1700oC,

zona creuzetului de acumulare a fontei.

Rolul cel mai mare in desfasurarea proceselor fizico-chimice pe zonele furnalului il au gazele din atmosfera furnalului si in mod deosebit monoxidul de carbon CO.

In zona de ardere 5, la nivelul gurilor de vant, cocsul incandescent arde in curentul de aer cald dand nastere la o cantitate mare de caldura.

C+O2=CO2+409642 J/mol.

Avand in vedere excesul mare de carbon in zona de ardere si temperaturile ridicate de pana la 1800oC, dioxidul de carbon este instabil si interactioneaza cu carbonul dupa o reactie endoterma.

CO2+C=2CO-156724 J/mol.

In zonele superioare ale furnalului unde temperaturile scad mult reactia se desfasoara in sens invers avand in vedere ca monoxodul de carbon devine instabil. 2CO= CO2+C+156724 J/mol.

Daca aerul insuflat contine vapori de apa atunci aceasta este descompusa de carbon dupa reactia: H2O+C=H2+CO-233076 J/mol.

Hidrogenul format joaca rol de reducator ca si monoxidul de carbon dar este mult mai putin important fiind in cantitati mici.

1. In zona de preincalzire are loc pierderea apei de hidratare la 200oC, pierderea apei de cristalizare la 250-500oC ti indepartarea substantelor volatile care insotesc incarcatura de minereu, cocs, fondanti.

2. In zona de reducere descompunerea carbonatilor dupa reactii ile endoterme urmatoare:

3FeCO3 =Fe3O4+2CO2+CO-241951 J/mol.

3MnCO3 =Mn3O4+2CO2+CO-339987 J/mol.

CaCO3 =CO2+CaO-177905 J/mol.

MgCO3 =CO2+MgO-123605 J/mol.

Oxizii de calciu si magneziu se faramiteaza si in zona de topire trec in zgura.

Cele mai importante reactii din zona de reducere sunt cele de reducere a oxizilor de fier care constituie cea mai mare parte din minereu. Reducerea la temperaturi moderate 400-700oC se realizeaza indirect prin intermediul monoxidului de carbon iar la temperaturi mai inalte 900-1700oC reducerea are loc direct cu carbonul, dupa o reactie endoterma.

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130 J/mol

Fe3O4+CO=3FeO+CO2-41776 J/mol.

Reactia arata ca Fe3O4 este mai greu reductibil decat ceilalti oxizi, reactia fiind endoterma.

FeO+CO=Fe+CO2+81627 J/mol.

FeO+C=Fe+CO-144249 J/mol.

In acelasi mod are loc in aceasta zona si reducerea oxizilor de mangan. MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn. In urma tuturor acestor reactii in furnal se formeaza buretele de fier redus.

3. Zona de carburare. Inainte de topire fierul redus in stare solida, dizolva carbon formand mai intai solutie solida de carbon in fier iar o data cu cresterea concentratiei de carbon la carbura de fier Fe3C .

3Fe+2CO=3Fe+CO2+C=Fe3C+CO2

3Fe+C=Fe3C

Monoxidul de carbon care patrunde intre particulele de minereu de fier redus reprezinta factorul de baza in procesul de carburare. Carburarea este favorizata de fier, de elementele care formeaza compusi cu carbonul, solubili in fonta lichida: Cr, V, Mn, Ti si este franata de Si, P, S. Carburarea incepe de la temperaturi de peste 600oC atingand intensitate maxima la 1100oC.

4. Zona de topire. Pe masura cresterii continutului de carbon dizolvat in fierul redus, temperatura de fuziune scade iar la 4,3% atinge valoarea minima de 1143oC. Rezulta deci ca primele picaturi de fonta lichida vor avea 4,3%C, acestea se vor scurge din incarcatura si se vor acumula in zona creuzetului zona 6. Fonta lichida va continua sa dizolve carbon concentratia acestuia crescand la peste 5,5%.

Dupa topirea fontei incepe topirea sterilului in amestec cu fondantii si formarea zgurii. Procesul de topire ulterioara a zgurii este important deoarece in zgura trebuie sa treaca numai elementele nedorite nu si compusii fierului sau alte elemente utile. Componentele cele mai importante ale zgurii sunt: SiO2, Al2O3, CaO, MgO, si de asemenea in cantitati mici: MnO, FeO, CaS, MnS, P2O5. In cazul fontelor refractare pentru fluidizarea zgurii, in fondant se adauga CaF2 fluorina care se va regasi deci si in zgura.

In zona de topire si de ardere au loc reactii de reducere directa ale siliciului, fosforului si desulfurarea fontei in urma unor reactii endoterme care necesita temperaturi ridicate peste 1400oC.

SiO2+2C=Si+2CO-619151 J/mol,

P2O5+5C=2P+5CO-921548 J/mol,

FeS+CaO=FeO+CaS –Q J/mol.

Produsele furnalului.

Fonta de prima fuziune principalul produs al furnalului, poate avea doua destinatii: pentru turnatorie si pentru afinare.

Fontele pentru turnatorie se toarna in micro-lingouri de maxim 60Kg pe instalatii de turnare cu banda. Din aceste lingouri se va elabora ulterior fonta de a doua fuziune pentru turnarea pieselor din fonta.

Fontele pentru afinare sunt destinate elaborarii otelului. Acestea se transporta in stare lichida la otelarie sau se stocheaza in melanjoare pentru omogenizare chimica si termica si pentru desulfurare cu mangan si ulterior se transporta la otelarie. FeS+Mn=Fe+MnS+110720 J/mol.

Sulfura de mangan formata are solubilitate mai redusa in fonta lichida si se separa la suprafata putand fi indepartata o data cu zgura.

Zgura este unul din produsele secundare ale furnalului. Compozitia zgurii depinde de calitatea fontei, compozitia incarcaturii, tipul sterilului si tipul combustibilului. La fiecare tona de fonta rezulta circa 0,6 tone de zgura cu un volum aproape dublu, avand densitatea 2,5-3 Kg/dm3. Din punct de vedere chimic zgura poate fi acida sau bazica, indicele de aciditate fiind:

Zgurile acide se obtin in special la furnalele cu mangal si se folosesc la fabricarea vatei minerale cu proprietati termoizolante.

Zgurile bazice se obtin in mod obisnuit la furnalele cu cocs. Ele se pot turna in forme obtinandu-se blocuri pentru pavaje, se pot granula prin pulverizare in apa. Zgura granulata in amestec cu 20-25% var se utilizeaza la fabricarea cimentului sau cu numai 10% var si presata in forme se utilizeaza la fabricarea caramizilor de zgura. Zgurile bazice stabilizate chimic se pot utiliza ca balast la terasamente cai ferate, sosele, la prepararea betoanelor etc.

Gazul de furnal este al doilea produs secundar al furnalului. Compozitia chimica aproximativa a gazului de furnal este: 8-15% CO2, 24-30% CO, 3-5% H2, 0,2-0,4 CH4, 50-60% N, 10-50 g/m3N praf, 20-30 g/m3N vapori de apa. Dupa captarea gazului la iesirea din furnal, acesta este supus epurarii pentru indepartarea prafului, in filtre uscate si umede. Apoi este folosit drept combustibil in instalatiile metalurgice fie direct fie combinat cu alte gaze. Puterea calorica este mica 4000Kj/m3N dar cantitatea rezultata din proces este foarte mare 2500-4000m3N la o tona de fonta ceeace impune utilizarea lui industriala.

ELABORAREA OTELULUI.

Principii. Otelurile sunt aliaje ale fierului cu carbonul si cu alt elemente de aliere cu pana la 2,11% C. Elaborarea otelului are loc intr-un proces fizico-chimic complex de afinare a fontelor de furnal, prin recuperarea fierului vechi sau direct din minereu.

Afinarea fontelor consta in reducerea continutului de carbon si a celorlalte elemente insotitoare prin oxidare si eliminarea produselor oxidarii sub forma de gaze in atmosfera CO, CO2, sau in zgura MnSiO3, CaSiO3, MnS, CaS, P2O5(CaO) etc. Pentru formarea zgurii in incarcatura se introduc fondanti CaCO3, CaO, CaF2.

Reducerea continutului de carbon din fonta se realizeaza prin oxidare cu oxigenul provenit din materialele de adaos: aer, oxigen, oxizi de fier.

C+O2=CO2, CO2+C=2CO

O data cu arderea carbonului in aceasta perioada de insuflare numita oxidare are loc si arderea unei cantitati importante de fier, formandu-se oxidul feros. 2Fe+O2=2FeO

Tot in aceasta perioada are loc si oxidarea altor elemente insotitoare ca Si, Mn, P, elemente mai avide de oxigen decat fierul. Oxidarea se poate realiza direct dar si indirect prin intermediul oxidului feros dupa reactiile:

FeO+Si=SiO2+2Fe

FeO+Mn=MnO+Fe

5FeO+2P=P2O5+5Fe.

Degajarea monoxidului si dioxidului de carbon sub forma de bule, in aceasta perioada, provoaca o agitatie puternica a baii metalice, “fierberea”. Curentul ascendent de bule de gaze asigura decantarea produselor de oxidare rezultate care in cea mai mare parte trec in zgura. O mare parte insa, in mod deosebit oxidul feros FeO, raman in baia de metal topit. Perioada de oxidare se incheie atunci cand continutul de carbon corespunde cu cel al otelului ce se elaboreaza . Pentru a opri continuarea oxidarii carbonului prin intermediul oxidului feros dupa reactia C+FeO=Fe+CO, este necesara reducerea continutului de FeO din baie. Aceasta etapa a procesului se numeste dezoxidare si se realizeaza prin introducerea in baia de metal, prin intermediul zgurii, a unor elemente mai avide de oxigen decat fierul respectiv: Si, Mn, Al, Ca etc. dupa reactia: xMe+yFeO=MexOy+yFe.

Operatiile de oxidare si dezoxidare formeaza impreuna procesul de afinare a fontelor.

Pentru corectarea compozitiei chimice a otelului dupa afinare se realizeaza alierea, prin adaugarea de metale pure sau feroaliaje.

In principiu procesele care au loc la elaborarea otelului sunt aceleasi la toate procedeele de elaborare. Ele difera totusi de la agregat la agregat in functie de specificul de functionare al fiecaruia in parte.

Legile care guverneaza procesul de elaborare a otelului.

In desfasurarea procesului de afinare, a reactiilor care il determina, rolul cel mai important il are oxidul feros FeO. In acest sens au fost enuntate doua legi pe baza carora se controleaza si conduce procesul de afinare.

I Legea repartitiei oxidului feros FeO.

Enunt . Concentratia oxidului feros din baie [FeO] depinde de concentratia oxidului feros din zgura (FeO) si de temperatura sistemului.

-unde LFeO este constanta de repartitie dependenta de temperatura.

Daca     exista echilibru intre baie si zgura si nu are loc difuzie de oxid feros. Aceasta situatie este rar intalnita, echilibrul fiind modificat intentionat.

Cand concentratia oxidului feros din zgura (FeO) este mai mare ca la echilibru si are loc difuzia (FeO)→[FeO]. Acest proces contribuie la oxidarea elementelor insotitoare.

(FeO) FeO].

2[FeO]+2[Si]→[Fe]+2[SiO2] sau,

[FeO]+[Mn] →[Fe]+[MnO] sau,

[FeO]+[C] Fe]+[CO].

Dirijarea procesului se realizeaza practic prin introducerea in zgura a oxizilor de fier si prin insuflarea de oxigen la interfata zgura-baie.

Cand concentratia de oxid feros din baie [FeO] este mai mare, precesul de difuzie decurge de la baie la zgura [FeO] FeO) si are loc la dezoxidare. Din exterior se dirijeaza prin introducerea la nivelul zgurii a unor elemente mai avide de oxigen decat fierul Si, Mn, Al. Acest proces contribuie la reducerea concentratiei de oxid feros din baie.



[FeO] →(FeO)

(FeO) +(Mn)→(Fe)+(MnO)

(Fe) Fe]

II Legea actiunii maselor.

Enunt. In cazul reactiilor reversibile, raportul produsului concentratiilor substantelor care rezulta din reactie si produsul concentratiilor substantelor care intra in reactie este constant pentru o anumita temperatura a sistemului.

Aplicarea legii actiunii maselor la oxidarea siliciului.

2(FeO)→2[FeO].

2[FeO]+[Si] →2[Fe]+[SiO2]

[SiO2] → (SiO2)

2(FeO)+ [Si] →2[Fe]+ (SiO2)

Deoarece [Fe] este predominant in baia metalica de otel se poate aprecia ca are concentratia aproximativ 100% si in aceste conditii reltia devine:

Concentratia de siliciu [Si] din baie scade cu atat mai repede cu cat este mai mare concentratia de oxid feros (FeO) din zgura si cu cat temperatura este mai inalta, KSi fiind constanta oxidarii siliciului dependenta de temperatura sistemului. KSi creste cu temperatura.

In acelasi mod se poate aplica legea actiunii maselor pentru oxidarea altor elemente cat si pentru reducerea acestora.

Procedee de elaborare a otelului.

Elaborarea otelului la convertizor.

Procedeul se bazeaza pe oxidarea carbonului si a elementelor insotitoare din fonta lichida cu ajutorul oxigenului. Primele convertizoare, asa-numitele convertizoare clasice au fost puse in functiune in anii 1854-1856 in Austria fiind cunoscute sub denumirea de convertizoarele Bessemer si Thomas. Oxigenul necesar procesului de oxidare era preluat din aerul insuflat in baia metalica printr-un sistem de canale practicate la partea inferioara a convertizorului. Astazi se utilizeaza convertizorul cu oxigen care a fost pus in functiune pentru prima data tot in Austria in 1952 la uzinele din Linz Donovitz de aceea este cunoscut sub denumirea de convertizorul LD. Aparitia lor a fost impusa de limitele convertizoarelor clasice cu aer si de dificultatile insuflarii pe la partea inferioara. Ea a fost insa conditionata de posibilitatea fabricarii oxigenului la scara industriala. In cazul acestor convertizoare insuflarea cu oxigen tehnic 99,5% se face pe la partea superioara printr-o lance din cupru cu pereti dubli, protejata cu o teaca refractara si puternic racita cu apa. Introducerea oxigenului mareste viteza de afinare, durata procesului reducandu-se la 10-20 min. pentru o cantitate de fonta mult mai mare, permite marirea capacitatii agregatelor, se evita infestarea cu azot si alte elemente din aer a otelului, bilantul termic in aceste convertizoare este pozitiv, temperatura baii metalice creste ceeace permite utilizarea deseurilor metalice solide in incarcatura. Frecvent incarcatura este formata din 60-80% fonta lichida si 20-40% fier vechi, deseuri de fonta si chiar oxizi de la laminare. Schema convertizorului cu oxigen LD este prezentata in figura 2.9.


Fig. 2.9 Schema convertizorului cu oxigen LD

Mecanismul de basculare permite rotirea convertizorului la 360o cu lancea ridicata. Incarcarea se realizeaza cu convertizorul in pozitie verticala mai intai cu incarcatura solida: fier vechi, fonta veche, oxizi de la laminare, fondanti etc. Toate aceste materiale trebuie sa fie cale si de asemenea convertizorul trebuie sa fie cald pentru e se evita in totalitate prezenta apei. La temperatura fontei lichide apa poate disocia in O2 si H2 creandu-se pericol de explozie si de improscare cu metal lichid. Apoi se adauga fonta lichida si se coboara lancea. Insuflarea oxigenului se face tot in pozitie verticala. Desfasurarea reactiilor de oxidare este violenta, jetul de oxigen patrunde prin stratul de zgura de la suprafata exercitand o presiune mare asupra baii metalice. In urma reactiei cu fierul se formeaza oxidul feros FeO care va interactiona si cu celelalte elemente insotitoare. Se creeaza in zona jetului de oxigen un centru de reactie in care temperaturile ajung la 2500-2600oC. Variatia mare de temperatura, presiunea oxigenului si degajarea monoxidului de carbon rezultat in urma oxidarii carbonului conduc la o puternica agitatie a baii metalice care asigura omogenizarea chimica si termica. Formarea monoxidului si a dioxidului de carbon asigura decantarea produselor de oxidare si a impuritatilor in zgura. In zona de insuflare se formeaza de asemenea o zgura puternic reactiva cu concentratie mare in FeO care asigura productivitate mare procesului. Cresterea suplimentara a productivitatii se poate realiza prin cresterea agitatiei mecanice a baii metalice cat si prin cresterea reactivitatii zgurii. In acest sens au fost concepute convertizoarele Kaldo si Rotor care sunt supuse unei miscari de rotatie si dispun de o instalatie suplimentara de insuflare a oxigenului in atmosfera cuptorului care devine puternic oxidanta.

1.Elaborarea otelului in cuptoare electrice.

Elaborarea in cuptoare electrice se utilizeaza inca din 1878, extinderea metodei fiind legata de posibilitatea de realizare a materialelor refractare de mare rezistenta, a electrozilor din grafit cat si a sistemului de comanda si automatizare a cuptoarelor. Din punct de vedere a capacitatii se cunosc cuptoare de la cateva kilograme la sute de tone, ele fiind destinate elaborarii tuturor categoriilor de oteluri dar cu deosebire otelurilor aliate si inalt aliate, a feroaliajelor, fontelor speciale cat si aliajelor neferoase.

Cuptoarele electrice prezinta urmatoarele avantaje: putere mare de incalzire si topire, constructie simpla, siguranta in exploatare, se poate pune repede in functiune si conduce usor, poate lucra cu intreruperi fiind utile in turnatoriile de piese, zgura se evacueaza usor, atmosfera este reducatoare ca urmare a lipsei flacarii de incalzire oxidante, permite o buna dezoxidare a otelului, permite folosirea incarcaturii de fier vechi si a deseurilor metalice, se pot elabora oteluri aliate cu elemente greu fuzibile, lipsa unui combustibil conduce la inlaturarea infestarii chimice a baii, a inlaturarii intr-o mai mare masura a sulfului si fosforului etc.

Caldura necesara topirii se obtine prin transformarea energiei electrice in caldura prin efect Joule-Lenz Q=kRI2t.

In functie de modul de incalzire a masei metalice cuptoarele electrice pot fi:

I-Cuptoare electrice cu arc: a) cu actiune indirecta, b) cu actiune directa si vatra conducatoare, c) cu actiune directa si vatra neconducatoare.

II-Cuptoare electrice cu inductie: a) cu miez de fier, b) fara miez.

I. La cuptoarele electrice cu arc caldura pentru incalzirea si topirea incarcaturii se obtine ca urmare a descarcarilor electrice in arc stationar sau de rupere realizat intre electrozi sau intre electrozi si incarcatura si de asemenea prin rezistenta electrica a materialelor din incarcatura parcurse de curent.

a). Cuptoare electrice cu arc cu actiune indirecta, figura 2.10.

Arcul electric este stationar si se formeaza intre electrozii amplasati deasupra incarcaturii in atmosfera cuptorului. Incalzirea incarcaturii se realizeaza prin radiatie de la arc, atmosfera si zidaria incalzita. Caldura poate fi reglata in limite largi de la temperaturi mici la foarte mari permitand elaborarea unei game largi de aliaje. Cuptorul se utilizeaza in laboratoare, turnatorii mici, pentru elaborare oteluri, fonte dar si aliaje neferoase.

Ca dezavantaje: numai o parte a caldurii arcului este utilizata la incalzirea incarcaturii, zidaria se distruge usor, exista pericolul ruperii electrozilor si a caderii lor in baia de metal topit.


Fig.2.10 Schema cuptorului electric cu arc cu actiune indirecta.

b). Cuptoare electrice cu arc cu actiune directa si vatra conducatoare, figura 2.11.

In cadrul acestor cuptoare arcul electric poate fi stationar sau de rupere. Acesta se descarca intre electrozii superiori plasati in bolta si incarcatura asezata pe vatra polarizata, asigurand un randament termic ridicat si o incalzire mai uniforma ca urmare a inchiderii circuitului electric prin vatra. Aceste cuptoare se numesc si cuptoare cu vatra calda. Ele se utilizeaza la elaborarea otelurilor inalt aliate cu feroaliaje grele care au tendinta sa se separe pe fundul baii adica pe vatra. Constructia acestor cuptoare este mai dificila iar vatra lor se deterioreaza mai repede necesitand reparatii periodice mai dese.


Fig.2.11 Schema cuptorului electric cu arc cu actiune directa si vatra conducatoare,

c). Cuptoare electrice cu arc cu actiune directa si vatra neconducatoare, figura 2.12.

Sunt cele mai raspandite cuptoare electrice cu arc fiind atat in dotarea turnatoriilor la capacitati de 1,5-10 tone sau otelariilor electrice la capacitati de 50-100 tone. Cuptorul tip Heroult este un cuptor basculant prevazut cu bolta rabatabila prin care trec trei electrozi din grafit. Alimentarea se face in curent alternativ trifazat de frecventa normala


Fig. 2.12 Cuptoare electrice cu arc cu actiune directa si vatra neconducatoare tip Heroult.

In functie de caracterul chimic al zidariei cuptoarele pot fi cu zidarie acida si cuptoare cu zidarie bazica. Cuptoarele acide se utilizeaza mai rar la elaborarea unor oteluri de inalta puritate, ele necesita incarcaturi deosebit de curate si selectionate. Cuptoarele bazice sunt cele mai utilizate, elaborarea realizandu-se cu doua zguri, una pentru oxidare si a doua pentru dezoxidare.

Etapele elaborarii otelului in cuptoare bazice.

Incarcarea deseurilor de otel se poate face manual sau mecanizat. Incarcatura trebuie sa fie curata adica sa contina cat mai putine elemente nedorite in principal sulf si fosfor, pentru a scurta ciclul de elaborare si a face economie de energie. Incarcatura este formata din deseuri de laminate, deseuri de la forja si turnatorie, minereuri de fier, fondanti pentru formarea zgurii, feroaliaje. Pentru introducerea incarcaturii, bolta cuptorului se rabate in lateral cu electrozii complet ridicati.

Preincalzirea incarcaturii se realizeaza cu scopul eliminarii apei si a substantelor volatile cat si pentru reducerea consumului de energie electrica. Ea se poate realiza direct in cuptor sau separat cu arzatoare cu flacara pana la temperaturi de 400-600oC.

Topirea se realizeaza in functie de tipul incarcaturii:

-cu oxidare totala pentru incarcaturile considerate murdare adica incarcaturi cu un continut ridicat de elemente nedorite. Eliminarea acestor elemente se realizeaza prin oxidare cu oxigenul provenit din minereul si oxizii de fier introdusi o data cu incarcatura sau adaugati ulterior prin usa laterala sub o zgura de oxidare puternic reactiva.

-cu oxidare partiala pentru incarcaturi considerate normale privind elementele nedorite existente. Sulful si fosforul sunt in limite normale si reducerea concentratiei lor se poate face in principal prin diluare, prin oxidare reducandu-se continutul de carbon. Aceasta este cea mai utilizata varianta, deseurile fiind sortate.

-fara oxidare pentru incarcaturi deosebit de curate rezultate in urma unei sortari riguroase, procesul reducandu-se la topire si aliere sau corectarea compozitiei chimice.

Dezoxidarea se aplica in cazul topirii cu oxidare. Pentru o dezoxidare eficienta se elimina zgura de la oxidare si se inlocuieste cu o noua zgura formata din var CaO, fluorina CaF2, grafit sparturi de electrozi care asigura si corectarea concentratiei de carbon. Degajarile de monoxid si dioxid de carbon in perioada de afinare asigura decantarea in zgura a produselor de reactie si omogenizarea baii metalice.

Alierea sau corectarea compozitiei chimice se face cu feroaliaje. Elementele care se topesc si dizolva mai greu (W) se pot introduce de la inceput sau in timpul afinarii. Siliciul si manganul se introduc la sfarsitul afinarii. Celelalte elemente Cr, Ni, Co se introduc direct in incarcatura initiala. Elementele care se oxideaza usor (Ti, V, Nb, B) se pot introduce direct in oala de turnare, omogenizarea lor realizandu-de prin barbotare cu gaze inerte.

II. Cuptoare electrice cu inductie. Caldura necesara procesului este dezvoltata prin efect Joule-Lenz de curentii de inductie Foucault care se induc in incarcatura si respectiv in baia metalica formata dupa topire.

a). Cuptoare electrice cu inductie cu miez figura 2.13.

Sunt cuptoare alimentate in curent alternativ de frecventa normala 50Hz, care functioneaza pe principiul transformatorului.


Fig.2.13 Schema cuptorului electric cu inductie cu miez

Bobina primar alimentata in curent alternativ cu frecventa de 50Hz si tensiune mare produce un camp magnetic care se inchide prin miezul de fier. In incarcatura metalica respectiv baie de metal topit, care este ca o spira in scurtcircuit si care joaca rol de secundar, se induce un curent de mare intensitate I. Curentul parcurge incarcatura care prezinta o rezistenta electrica mare si dezvolta o cantitate mare de caldura capabila sa realizeze topirea. Forma inelara a baii metalice este un inconvenient care determina o omogenitate mai scazuta a otelului, urmarirea mai dificila a procesului. Cuptorul este mai putin utilizat.

b). Cuptoare electrice cu inductie fara miez figura 2.14.

In functie de frecventa cuptoare electrice cu inductie fara miez pot fi:

-de frecventa joasa 50-500Hz,

-de frecventa medie 500-2000Hz,

-de frecventa inalta pana la 106Hz.


Fig.2.14 Schema cuptorului electric cu inductie fara miez.

Aceste cuptoare au capacitati de la cateva kilograme la cateva tone si se utilizeaza astazi din ce in ce mai mult la obtinerea otelurilor inoxidabile si refractare, a otelurilor cu carbon scazut, a unor categorii speciale de oteluri de inalta puritate cat si a unei game largi de aliaje neferoase.

Materia prima maruntita se introduce in creuzetul din material refractar. Ea trebuie sa fie deosebit de curata deoarece in acest cuptor procesele de afinare lipsesc, elaborarea reducandu-se de fapt la topire si corectarea compozitiei chimice. Topirea se face sub zgura obtinuta prin topirea fondantilor adaugati la incarcatura.

In jurul creuzetului se gaseste un inductor racit cu apa si alimentat cu curent de inalta frecventa. In masa metalica a incarcaturii amplasata in campul electric creat de bobina iau nastere curenti Foucault de autoinductie de mare intensitate care incalzesc si topesc incarcatura. Dupa topire acesti curenti asigura agitatia baii care determina uniformizarea temperaturii si a compozitiei chimice.

Dezavantajul acestor cuptoare este neparticiparea zgurii la procesele fizico-chimice deoarece aceasta este rece in raport cu baia metalica si in consecinta mai putin reactiva. In baia de zgura nu se induc curenti de autoinductie si incalzirea se realizeaza ca urmare a contactului cu baia de metal topit. Se impune ca elementele nedorite sa lipseasca din incarcatura, reducerea continutului lor fiind posibil doar prin diluare.

PROCEDEE DE IMBUNATATIRE A CALITATII OTELURILOR.

La sfarsitul elaborarii in otel se mai gasesc inca in cantitate mare incluziuni nemetalice de zgura si materiale refractare cat si gaze dizolvate care inrautatesc mult proprietatile materialelor. Obtinerea unor materiale performante impune cresterea puritatii. Principalele metode utilizate in acest sens sunt: a).tratarea otelului in vid, b).barbotarea cu gaze inerte, c).retopirea electrica sub zgura.

a). Tratarea otelului in vid asigura reducerea continutului de gaze dizolvate in otel H2, N2, O2. Principalele metode utilizate pentru tratarea in vid sunt:

-tratarea directa in oala de turnare care se aplica in cazul unor productii mici de otel vidat realizate ocazional. Pentru aceasta se utilizeaza o oala de turnare special amenajata acoperita cu un capac etans si conectata la o pompa de vid. Dupa vidarea oalei in aceasta se toarna otelul de tratat printr-o palnie initial obturata cu un dop din material usor fuzibil pe care jetul de otel il va topi. Nivelul de degazare obtinut este destul de redus.

-tratarea prin transvazare se aplica in cazul unor productii mari de otel vidat. Pentru aplicarea tratamentului se utilizeaza o instalatie cu incinta vidata in care se introduc oalele de turnare. Otelul care trebuie tratat este transvazat din oala din exterior in oala din interiorul incintei vidate, turnarea facandu-se printr-o palnie obturata initial cu un dop din material usor fuzibil. Pentru cresterea productivitatii instalatia poate fi prevazuta cu camere de alimentare si respectiv evacuare a oalelor amplasate la intrarea si la iesirea din incinta vidata. Si in acest caz nivelul de degazare este redus.

-tratarea prin recirculare in vid este un procedeu care se aplica in cazul unor productii mari de otel vidat si asigura o degazare avansata a otelului asigurand o crestere importanta a nivelului proprietatilor.


Fig. 2.15 Schema instalatiei de tratare prin recirculare in vid.

Instalatia figura 2.15 este formata dintr-o incinta de recirculare a otelului din materiale refractare care dispune de o camera vidata conectata la o pompa de vid. Incinta este introdusa chiar in cuptorul de elaborare ceeace face posibila mentinerea temperaturii otelului si cresterea duratei procesului. Pentru accelerarea procesului de recirculare pe aripa ascendenta a instalatiei se poate insufla argon.

b). Barbotarea cu gaze inerte asigura atat eliminarea prin decantare a incluziunilor de zgura, materiale refractare etc. cat si o reducere a continutului de gaze dizolvate in otel. In acelasi timp barbotarea conduce la omogenizarea termica si chimica a baii de metal, asigura o mai buna inglobare a elementelor de microaliere introduse la sfarsitul elaborarii.

Text Box: ARGONBarbotarea consta din insuflarea unui gaz inert, de preferinta argon care este neutru si insolubil in otelul lichid, prin elemente refractare poroase care sa asigure o dispersare a gazului sub forma de bule de mici dimensiuni. O insuflare prin lance conduce la bule de dimensiuni mari, suprafata mica de contact intre faza lichida si gazoasa, viteza mare de decantare a gazelor, timp redus de stationare a gazului in lichid, randament scazut al insuflarii etc.

Fig.2.15 Instalatie de barbotare cu gaze inerte in cuptor.



Pentru productii ocazionale de otel purificat prin barbotare cu gaze inerte, barbotarea se poate face in oale de turnare special amenajate prin amplasarea in partea inferioara a unor dopuri poroase din elemente refractare. In acest caz durata barbotarii este limitata ca urmare a racirii otelului. Aplicarea barbotarii in cuptor figura 2.15 se aplica in cazul productiilor mari de otel si permite cresterea duratei procesului si deci posibilitatea obtinerii unei purificari avansate. In baia de metal se formeaza bule fine de argon cu diametrul de circa 3mm care in miscarea lor ascensionala vor antrena incluziunile nemetalice si adsorbtia gazelor dizolvate. Insuflarea poate fi insotita de o oxidare a carbonului, siliciului si a altor elemente datorita inglobarii de aer prin agitarea suprafetei libere. Eliminarea acestui inconvenient este posibila prin acoperirea cuptorului cu un capac si insuflarea unei perne de argon de protectie.

c). Retopirea electrica sub zgura este un proces de purificare avansata aplicat lingourilor de mici dimensiuni din oteluri speciale. Procesul asigura reducerea totala a continutului de incluziuni, degazare avansata, desulfurare si dezoxidare suplimentara cresterea omogenitatii etc. Schema procesului este prezentata in figura 2.16.

Fig. 2.16 Schema procesului de retopire electrica sub zgura.

Intre lingoul de otel de purificat pe post de electrod si placa de baza polarizata circula un curent de mare intensitate si tensiune joasa. La trecerea curentului electric, fluxul granular format din 70% CaF si 30% Al2O3 se topeste si formeaza o baie de zgura cu proprietati conductive si o rezistenta electrica de 50 ohmi/cm2. Pe aceasta baie se degaja prin efect Joule-Lentz o cantitate mare de caldura capabila sa topeasca capatul electrodului al carui material se scurge in picaturi. Picaturile traverseaza baia de zgura reactiva, interactioneaza cu aceasta fiind purificate si se colecteaza intr-o baie de metal care se solidifica de jos in sus formand noul lingou.

METALURGIA METALELOR NEFEROASE

Metalurgia cuprului. Cuprul este un metal cu caracter strategic utilizat din cele mai vechi timpuri si care astazi se exploateaza chiar si din zacamintele cele mai sarace.

Proprietati.

Proprietati fizico-chimice: culoare rosiatica, densitate 8,9g/cm3, temperatura de topire 1083oC, conductibilitate termica si electrica buna (locul 2 dupa argint), in atmosfera uscata se acopera cu un strat de oxid cupros Cu2O iar in atmosfera umeda cu un strat de hidrocarbonat de cupru de culoare verde, este avid de oxigen in stare topita, este rezistent la apa de mare, este atacat usor de acidul azotic si mai putin de acidul clorhidric si sulfuric, cu acizii organici formeaza saruri toxice.

Proprietati mecanice: cuprul prezinta proprietati inferioare otelurilor care depind de modul de prelucrare tabelul 2.1.

Tabelul 2.1

Prelucrare

Rm

HB

A5

N/mm2

daN/mm2

Turnat

Laminat

Ecruisat

La cresterea temperaturii proprietatile scad iar la 200oC sub temperatura de topire cuprul devine fragil si sfaramicios

Proprietati tehnologice:

-se prelucreaza greu prin turnare avand fluiditate scazuta, absorbtie mare de gaze in stare topita in special fata de oxigen, tendinta mare de formare a suflurilor si porozitatilor,

-se prelucreaza bine prin deformare plastica fiind forjabil, maleabil si ductil,

-se aschiaza greu datorita duritatii scazute, in stare ecruisata se aschiaza bine,

-este greu sudabil datorita aviditatii fata de oxigen si conductibilitatii ridicate, se recomanda sudarea in argon,

-structura ecruisata se reface prin tratament termic, incalzire la 500-550oC urmata de racire rapida in apa.

Intrebuintarile cuprului sub forma pura si aliata.

Cuprul pur Cu 99,95% se utilizeaza pentru confectionarea conductorilor in instalatiile electrice, la confectionarea schimbatoarelor de caldura etc.

Aliajele de cupru cele mai importante sunt bronzurile si alamele. In functie de puritatea cuprului aceste aliaje pot fi: aliaje brute la care se utilizeaza cuprul de convertizor, aliaje obisnuite la care se utilizeaza cuprul rafinat termic si aliaje fine la care se utilizeaza cuprul electrolitic.

Metalurgia cuprului.

Principalele minereuri de cupru sunt:

-minereuri pe baza de oxizi: cuprita Cu2O,

-minereuri pe baza de hidrocarbonati: malachita CuCO3 Cu(OH)2, azurita 2CuCO3 Cu(OH)2,

-minereuri sulfuroase: calcozina CuFeS2.

Principalele procedee de extragere sunt extragerea pirometalurgica si extragerea hidrometalurgica.

Extragerea pirometalurgica se realizeaza in urmatoarele etape:

a). Obtinerea matei. Minereurile supuse prepararii pentru cresterea concentratiei in minerale utile sunt introduse in straturi succesive alternate cu straturi de cocs si fondanti in cuptoare orizontale cu flacara. Ca urmare a arderii intensive a cocsului in tiraj fortat de aer se degaja o mare cantitate de caldura care topeste incarcatura. Produsul acestui cuptor este mata compusa din cupru redus, sulfura de fier FeS, sulfura de cupru Cu2S si avand concentratia elementelor 20-50% Cu, 20-40 % Fe, 22-25 % S. Cea mai economica mata are 40% Cu si se topeste la 950oC.

b). Convertizarea matei si obtinerea cuprului brut. Mata se introduce in convertizoare si se oxideaza prin insuflare de aer. Peste mata topita in convertizor se presara un strat de silice SiO2 care asigura trecerea oxidului feros FeO in zgura. Aerul insuflat are rolul de a oxida puternic incarcatura dupa reactiile: 2FeS+3O2=2FeO+2SO2 ; FeO+SiO2=FeSiO3

Reactiile sunt exoterme. Zgura formata se elimina periodic adaugandu-se in convertizor noi cantitati de mata si silice. Continuarea procesului de insuflare determina oxidarea sulfurii de cupru Cu2S in urma unor reactii endoterme. 2Cu2O+3O2=2Cu2O+2SO2

Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2.

Convertizarea dureaza 15-30 ore in functie de concentratia de cupru a matei si de capacitatea utilajului. Cuprul de convertizor are puritatea 97,5-98%. In aceste conditii cuprul nu se poate utiliza in tehnica, pentru purificare fiind supus rafinarii.

c). Rafinarea termica se utilizeaza la obtinerea cuprului cu puritate 99-99,7% care satisface unele exigente tehnice de utilizare. Pentru rafinare termica cuprul brut in stare topita se supune unei puternice oxidari in cuptoare orizontale cu flacara intinsa. Oxidarea se realizeaza prin insuflare de aer, produsele de reactie trecand in zgura. In acelasi timp se oxideaza si o cantitate importanta de cupru formandu-se CuO. Dezoxidarea oxidului cupros se realizeaza cu praf de mangal, carbune de lemn sau chiar cu lemn. Operatia de dezoxidare se numeste persaj, in urma ei se degaja o cantitate mare de monoxid de carbon CO care va favoriza decantarea produselor de reactie in zgura.

d). Rafinarea electrolitica se aplica pentru obtinerea cuprului electrolitic cu puritate 99,95-99,99% si se realizeaza in bazine de electroliza confectionate din lemn sau beton captusite cu tabla de plumb sau material plastic figura 2.17. In bazine se introduc electrozi anozi sub forma de placi de 25-30 mm turnate din cupru brut alternand cu electrozi catozi din tabla subtire 0,5 mm din cupru electrolitic. Electrolitul utilizat este o solutie apoasa 10-16 % CuSO4 si 10-16 % H2SO4 . Electrozii sunt conectati la o sursa de curent continuu ce tensiune mica 2-6V si intensitate mare care sa asigure o densitate de curent de 150A/m2 de catod. In timpul procesului anozii solubili trimit ioni de cupru Cu2+ in solutie care dirijati de curent se depun pe catozi. Impuritatile se decanteaza si se acumuleaza pe fundul bazinului fiind eliminate periodic. La 10-12 zile catozii din CuE 99,99% care ating o greutate de 60-90Kg, se inlocuiesc cu catozi din tabla subtire, de asemenea anozii din cupru brut se reintroduc pe masura ce se consuma. Metoda este mare consumatoare de energie electrica, pentru o tona de CuE se consuma 250-350Kwh.


Fig.2.17 Instalatie de rafinare electrolitica a cuprului.

Extragere hidrometalurgica a cuprului se desfasoara in urmatoarele etape:

a). prepararea minereurilor pentru cresterea concentratiei in minerale utile in stare prafoasa,

b). solubilizarea minereurilor: oxizii se solubilizeaza prin tratare cu H2SO4 obtinandu-se CuSO4, sulfurile se solubilizeaza cu Fe(SO4)3 obtinandu-se tot CuSO4 care este solubil in apa.

c). electroliza solutiei apoase de sulfat de cupru in bazine de electroliza similare celor de la rafinarea electrolitica cu observatia ca anozii din cupru brut vor fi inlocuiti cu anozi insolubili din plumb. Solutia se aciduleaza cu acid sulfuric H2SO4 pentru marirea vitezei de disociere a solutiei in ioni. Curentul electric dirijeaza ionii ce cupru Cu2+ care se depun la catozii din CuE.

Metalurgia aluminiului.

Aluminiul considerat metalul secolului XX se utilizeaza din ce in ce mai mult datorita proprietatilor sale favorabile:

Proprietati fizico-chimice: culoare alb argintie, densitate 2,7 g/cm3, temperatura de topire 658oC, temperatura de fierbere 2270oC, conductibilitate termica si electrica buna 62% din cea a cuprului, rezistent la coroziunea atmosferica acoperindu-se cu un strat compact protector de Al2O3 , rezista la acizii oxigenati ca acidul azotic HNO3, la acizii organici, la actiunea dioxidului de carbon CO2, nu rezista la actiunea acidului clorhidric HCl, a alcaliilor, sodei apei de mare etc.

Proprietatile mecanice sunt de nivel mai scazut si dependente de starea de prelucrare tabelul 2.2

Tabelul 2.2

Prelucrare

Rm

HB

A5

N/mm2

daN/mm2

Turnat

Laminat

Ecruisat

Prin incalzire rezistenta mecanica a aluminiului scade iar in apropierea temperaturii de topire devine fragil. Caracteristicile mecanice cresc prin aliere cu Cu, Mn, Mg, Si, Ni, etc.

Proprietati tehnologice.

-In stare pura se toarna mai greu datorita fluiditatii scazute, aviditatii mari fata de oxigen si absorbtiei de gaze. Prin aliere cu Mg, Si, Cu turnarea se imbunatateste.

-Se prelucreaza usor prin deformare plastica,

-Se aschiaza cu dificultate dar prin aliere aschiabilitatea creste,

-Este greu sudabil datorita aviditatii fata de oxigen, contractiei mari la solidificare si fragilitatii la temperaturi ridicate. Se sudeaza in atmosfera de argon.

Intrebuintari. Este recomandat pentru constructii de vehicule, ambarcatiuni, avioane, aparate casnice etc. deoarece este usor; pentru conductori electrici, schimbatoare de caldura, recipiente pentru transportul acidului azotic, a produselor alimentare, pentru confectionarea ambalajelor pentru industria alimentara si farmaceutica, pentru protejarea impotriva coroziunii a aliajelor feroase, ca element reducator la elaborarea otelului etc.

Metalurgia aluminiului.

Aluminiul este cel mai raspandit element metalic din scoarta terestra. Principalele minereuri de aluminiu sunt:

-bauxita care este un amestec de hidroxid de aluminiu si oxizi Al2O3, TiO2, SiO2, Fe2O3 etc.

-criolita Na3AlF6.

Extragerea aluminiului cuprinde trei etape importante:

I – prepararea aluminei Al2O3 din bauxita,

II – electroliza pirometalurgica a aluminei si obtinerea aluminiului brut,

III – rafinarea aluminiului

Prepararea aluminei. Bauxita se macina pentru a fi adusa in stare prafoasa, se spala si se usuca, se fierbe la 160oC si o presiune de 4 atm. in hidroxid de sodiu NaOH . In urma reactiilor rezulta aluminatul de sodiu in stare lichida. Lichidul se supune filtrarii separandu-se cea mai mare parte a impuritatilor. Aluminatul de sodiu se hidrolizeaza cu apa si se obtine hidroxidul de aluminiu care precipita si se separa. Hidroxidul de aluminiu se descompune prin calcinare la 1200oC in cuptoare rotative obtinandu-se alumina Al2O3 .

Electroliza aluminei se realizeaza intr-o baie de saruri formata din criolita Na3AlF6.si fluorina CaF2 care se topeste la o temperatura de 1000oC. In aceasta baie de saruri topite se dizolva alumina. Fara aceasta baie de saruri, alumina se topeste la peste 2000oC fiind puternic refractara. La peste 2000oC procesul este deosebit de dificil datorita solicitarii termice a cuptoarelor, conducand totodata la un consum de energie foarte ridicat. Alumina dizolvata in baia de saruri topite disociata in ioni este supusa electrolizei pirometalurgice. Schema celulei de electroliza este prezentata in figura 2.18.

Fig. 2.18 Schema celulei de electroliza a aluminei.

Anodul este format dintr-o masa anodica de grafit, si cocs sub firma granulara captusit la exterior cu o manta din tabla de aluminiu. Pe masura coborarii in baia de saruri si a trecerii curentului electric masa anodica se aglomereaza si se compacteaza. Creuzetul celulei este din grafit in care sunt introduse barele catodice . Alumina se incarca in silozuri amplasate deasupra creuzetului de unde este presarata continuu pe suprafata baii de saruri topite. Electrozii bateriei sunt conectati la o sursa de curent continuu cu tensiunea de 5-10 V si intensitate de 60.000-100.000 A. La trecerea acestui curent sarurile se topesc la o temperatura de circa 1000oC. In topitura are loc disocierea aluminei formandu-se ioni pozitivi de aluminiu Al+3 care se acumuleaza la catod adica la partea inferioara a creuzetului de grafit. La partea superioara a celulei se degaja acid fluorhidric HF. Aluminiul obtinut prin electroliza pirometalurgica este aluminiu brut cu puritate 98% si se evacueaza periodic din creuzet. La o tona de aluminiu se consuma 2 tone de alumina, 80-90 Kg de saruri si circa 18000Kwh energie electrica.

Rafinarea aluminiului se aplica pentru cresterea puritatii aluminiului si se realizeaza termic sau electrolitic.

Rafinarea termica se realizeaza prin retopire la 750-770oC a aluminiului si oxidare puternica prin insuflare de clor in topitura timp de 10-15 minute. Clorul are mare afinitate fata de impuritati cu care formeaza compusi care trec in zgura sau in atmosfera.

Rafinarea electrolitica se realizeaza in bai de saruri anhidre topite BaCl2, AlF3, NaF, la o temperatura de circa 800oC. In urma rafinarii electrolitice se obtine aluminiu de puritate 99,99%.



loading...






Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 1761
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site