Metalurgia metali nieżelaznych

1. Metalurgia metali nieżelaznych dr inż. Robert Skoblik Wydział Mechaniczny Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania

2. Literatura • Chodkowski S.: „Metalurgia metali nieżelaznych” WGH Katowice 1962 • Chudzikiewicz R., Briks W.: Podstawy metalurgii i odlewnictwa. Warszawa: PWN 1977. • Encyclopedie des Sciences Industrielles Quillet – MecaniqueLibrairie Aristide Quillet Paris 1974Encyklopedia techniki „Metalurgia” Wyd. Śląsk Katowice1985 • Kosowski A.: „Zarys odlewnictwa”Wyd. AGH Kraków 1997 • Muszyński Z.: „Zarys technologii metali” PWN, Warszawa 1978 • Praca zbiorowa. „Podstawowe techniki wytwarzania w przemyśle maszynowym” WNT Warszawa 1973 • Szweycer M., Nadolska D.: Metalurgia i odlewnictwo. Poznań: Wyd. Politechniki Poznańskiej 2002 • Tabor A., Rączka J.S., Kowalski J.S., Kraus E.: „Metalurgia”. Wyd. Pol. Krak. Kraków 1999 • „Świat Wiedzy” • INTERNET

3. Metalurgia metali nieżelaznych • Metalurgię metali nieżelaznych można podzielić na metalurgię: • 1. metalurgię metali nieżelaznych ciężkich; – miedź, kobalt, cynk, cyna ołów, molibden, bizmut, mangan, niob wanad wolfram. • 2. metalurgię metali nieżelaznych lekkich; - aluminium, magnez, tytan, beryl, lit, sód, • 3. metalurgię metali szlachetnych; - złoto, srebro, platyna, iryd, rod, ruten, • 4. metalurgię metali ziem rzadkich; - gal, ind, german, cez, lantan, telur, tor.

4. Metalurgia miedzi

5. Metalurgia miedzi • 90% miedzi otrzymuje się metodą metalurgii ogniowej. • Fazy produkcyjne otrzymywania miedzi: • Wzbogacanie rud. • Uśrednianie, mieszanie, brykietowanie mieszanki koncentratów miedzi. • Topienie koncentratów miedzi w piecach szybowych, • Rozdzielenie uzyskanego stopu na kamień miedziowy i żużel, • Świeżenie kamienia miedziowego w konwertorach poziomych – usunięcie żelaza, siarki, ołowiu, cynku - uzyskanie miedzi konwertorowej, • Ogniowa rafinacja miedzi konwertorowej w piecach płomiennych, • Odlewanie anod na karuzelowych maszynach rozlewniczych, • Elektrolityczne rafinowanie miedzi – oddzielenie metali szlachetnych i uzyskanie czystej miedzi katodowej, • Stapianie i rafinowanie miedzi katodowej w piecu płomiennym, • Odlewanie wlewków.

6. Metalurgia miedzi Piec szybowy do wytapiania kamienia miedziowego: 1- urządzenie zasypowe zamknięte podwójnym stożkiem, 2 – wylot gazów, 3 – dysze, 4 – skrzynie wodne, 5 – murowana część szybu, 6 – przewód powietrzny, 7 – otwór spustowy [1]

7. Metalurgia miedzi Schemat pieca płomiennego do wytopu rudy miedzi: 1 – zasobniki z wsadem, 2 – przestrzeń robocza pieca [1]

8. Metalurgia miedzi Konwertor poziomy: 1 – płaszcz, 2 – dennica, 3 – rolka oporowa, 4 – pierścień zębaty, 5 – podstawa rolki, 6 – fundament, 7 – gardziel, 8 – silnik elektryczny, 9 – rura rozdzielacza powietrza, 10 – dysze [1]

9. Metalurgia miedzi Schemat wanny do elektrolitycznej rafinacji miedzi: 1 – żelazobetonowa wanna, 2 – płyty z winiduru, 3 – otwór spustowy, 4 – płyty z miedzi z rafinacji ogniowej, 5 – cienkie arkusze z miedzi elektrolitycznej, 6 – szlam, 7 – elektrolit [2]

10. Metalurgia aluminium • Podstawowe rudy aluminium: • 1. – boksyty, • 2. – nefeliny, • 3. – ałunity, • 4. – kaoliny. • Najbardziej znaną metodą otrzymywania aluminium jest metoda składająca się z dwóch faz: • 1. - otrzymywanie czystego tlenku aluminium metoda Bayera, • 2. – elektroliza tlenku glinowego w ciekłym kriolicie.

11. Metalurgia aluminium Metoda Bayera otrzymywania tlenku aluminium [2]

12. Metalurgia aluminium Schemat wanny elektrolitycznej z ciągłą anodą i górnym doprowadzeniem prądu: 1 – cegła Szamotowa, 2 – bloki katodowe, 3 – pręty katodowe, 4 – boczne płyty węglowe, 5 – tlenek glinu, 6 – warstwa zakrzepłego elektrolitu, 7 – ciekły elektrolit, 8 – aluminium, 9 – układ odciągu gazów, 10 – anoda, 11 – sworznie doprowadzające prąd do anody [5]

13. Metalurgia cynku • Rudy cynku: • 1. – blenda cynkowa ZnS, • 2 – galman ZnCO3 • Obecnie stosowane są następujące metody wytwarzania cynku. • l. Metoda ogniowa (pirometalurgiczna) polegająca na redukcji tlenku cynkowego za pomocą reduktora węglowego w muflach poziomych lub pionowych ogrzanych do ok. 1200 °C. Zredukowany cynk uchodzi z mufli w postaci pary do nadstawki (kondensatora), w której skrapla się; wybierany z nadstawek ciekły cynk surowy poddawany jest następnie rafinacji w celu usunięcia domieszek.

14. Metalurgia cynku • 2. Nowa metoda ogniowa redukcji i destylacji cynku w piecach szybowych opalanych koksem i wyposażonych w dwa kondensatory • 3. Metoda hydroelektrometalurgiczna polegająca na ługowaniu wy­prażonego koncentratu rozcieńczonym kwasem siarkowym. Otrzymany w wyniku ługowania roztwór siarczanu cynkowego oczyszcza się z domieszek, po czym następuje wydzielenie cynku z oczyszczonego roztworu w wannach elektrolitycznych z nierozpuszczalnymi anodami. Wydzielony na katodach cynk zdejmuje się z nich, przetapia i odlewa w płyty. • 4. Metoda elektrotermiczna, tj. wytwarzanie cynku z rud i koncentratów w piecach elektrycznych stosowana przez przemysł cynkowy w bardzo ograniczonym zakresie.

15. Metalurgia cynku [1]

16. Metalurgia cynku [10]

17. Metalurgia cynku [10]

18. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych • Podstawowe stopy metali nieżelaznych • Stopy miedzi: • - brązy – stopy miedzi z metalami z wyjątkiem cynku i niklu • - brązy cynowe, • - brązy aluminiowe, • - brązy ołowiowe, • - brązy krzemowe. • - inne brązy: np.. aluminiowo – żelazowo manganowy

19. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych • - mosiądze – stopy miedzi z cynkiem do zawartości 50% Zn, • - mosiądze ołowiowe, • - mosiądze krzemowe, • - mosiądze aluminiowo – manganowo – żelazowe i inne

20. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych • Stopy aluminium • z krzemem, zwane siluminami, • z miedzią, • z magnezem. • Stopy cynku • z aluminium, • z miedzią, • z aluminium i miedzią, • z aluminium miedzią i manganem.

21. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych • Stopy magnezu • z aluminium, • z cynkiem, • z manganem, • z cyrkonem. • Stopy ołowiu • z antymonem, • z cyną i antymonem – stopy łożyskowe.

22. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych Piece tyglowe stosowane do wytapiania stopów metali nieżelaznych [5]

23. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych Piece płomienne do wytapiania stopów metali nieżelaznych: a) piec płomienny na paliwo gazowe Nieprzechylny, b) piec płomienny na paliwo ciekłe lub gazowe obrotowy [5]

24. Metalurgia stopów odlewniczych metali nieżelaznych Piece elektryczne do wytapiania stopów metali nieżelaznych: a) piec łukowy obrotowy o działaniu pośrednim, b) piec oporowy obrotowy, c) schemat pieca indukcyjnego kanałowego (rdzeniowego) [5]