TYPY RUD Výchozí surovinou pro výrobu kovů jsou rudy, které můžeme dělit ze dvou hledisek: a) podle chemické vazby hlavního kovu * rudy s ryzím kovem *

Prezentace na téma: "TYPY RUD Výchozí surovinou pro výrobu kovů jsou rudy, které můžeme dělit ze dvou hledisek: a) podle chemické vazby hlavního kovu * rudy s ryzím kovem *"— Transkript prezentace:

1 TYPY RUD Výchozí surovinou pro výrobu kovů jsou rudy, které můžeme dělit ze dvou hledisek: a) podle chemické vazby hlavního kovu * rudy s ryzím kovem * rudy s ryzím kovem * rudy oxidové (nejčastější) * rudy oxidové (nejčastější) * rudy sirníkové * rudy sirníkové b) podle složení nerostného zbytku (hlušiny) * rudy křemičitanové * rudy křemičitanové * rudy s převahou oxidu hlinitého * rudy s převahou oxidu hlinitého * rudy s převahou CaO nebo CaCO 3 * rudy s převahou CaO nebo CaCO 3 * rudy s převahou oxidů železa, nejde však o železnou rudu * rudy s převahou oxidů železa, nejde však o železnou rudu

2 ZPRACOVÁNÍ RUD Oddělení hlušiny (gravitační rozdružování, magnetické a flotační třídění) Oddělení hlušiny (gravitační rozdružování, magnetické a flotační třídění) Chemické zpracování lze rozdělit do dvou skupin Chemické zpracování lze rozdělit do dvou skupin 1. žárové (pyrometalurgické) hutnické pochody (redukce oxidů kovu uhlíkem nebo CO, např. Fe a Pb, redukce kovů vodíkem, např. W a Mo, redukce kovů práškovým Al, např. Cr a Ti, elektrolýza tavenin, např. Al a Mg) 2. mokré (hydrometalurgické) pochody (elektrolýza vodných roztoků, např. Ni a Mn, vyluhování-selektivní, např. kyanidové při výrobě Au a Ag, cementace-vysrážení jednoho kovu z rozotku pomocí sruhého kovu, např. vysrážení mědi pomocí železa)

3 VÝROBA SUROVÉHO ŽELEZA Železo je nejdůležitější technický kov, ale chemicky čisté železo nemá praktický význam. Železo je nejdůležitější technický kov, ale chemicky čisté železo nemá praktický význam. V Indii stojí 7 m sloup z téměř čistého (98%) železa. Jeho stáří se odhaduje na téměř 2 000 let. Sloup začal korodovat až v poslední době díky smogu. V Indii stojí 7 m sloup z téměř čistého (98%) železa. Jeho stáří se odhaduje na téměř 2 000 let. Sloup začal korodovat až v poslední době díky smogu.

4 SUROVINY PRO VÝROBU Fe Základní suroviny pří výrobě jsou Fe rudy, koks a vápenec. Za železnou rudu je považován nerost, v němž je obsah Fe > 24%. Základní suroviny pří výrobě jsou Fe rudy, koks a vápenec. Za železnou rudu je považován nerost, v němž je obsah Fe > 24%. Podle chemického složení se Fe rudy mohou dělit na: Rudy oxidové (magnetovec 50-70%, krevel 40–60%) Rudy oxidové (magnetovec 50-70%, krevel 40–60%) Rudy hydrátové (hnědel 35-40%) Rudy hydrátové (hnědel 35-40%) Rudy uhličitanové (ocelek 25-40%) Rudy uhličitanové (ocelek 25-40%) Rudy křemičitanové (chamosit asi 35%) Rudy křemičitanové (chamosit asi 35%)

5 SCHÉMA VÝROBY SUROVÉHO Fe

6 POPIS VÝROBY SUROVÉHO Fe Surové železo se vyrábí ve vysoké peci redukcí svých oxidů koksem nebo oxidem uhelnatým. Upravené rudy se střídavě naváží se struskotvornými látkami (vápenec, oxidy křemíku) a koksem do vysoké pece. Ve vysoké peci probíhá několik dějů: v dolní části pece se spaluje koks na CO 2 díky vhánění předehřátého vzduchu. Surové železo se vyrábí ve vysoké peci redukcí svých oxidů koksem nebo oxidem uhelnatým. Upravené rudy se střídavě naváží se struskotvornými látkami (vápenec, oxidy křemíku) a koksem do vysoké pece. Ve vysoké peci probíhá několik dějů: v dolní části pece se spaluje koks na CO 2 díky vhánění předehřátého vzduchu.vysoké pecioxidůkoksem oxidem uhelnatýmvápenecvysoké pecevysoké pecioxidůkoksem oxidem uhelnatýmvápenecvysoké pece C + O 2 → CO 2 C + O 2 → CO 2 Touto exotermickou reakcí se pec vyhřívá na teplotu 1 800 °C. Ve vyšších vrstvách pece probíhá redukce oxidů železa oxidem uhelnatým - nepřímá redukce, tak se získají asi 2/3 vyrobeného železa. Touto exotermickou reakcí se pec vyhřívá na teplotu 1 800 °C. Ve vyšších vrstvách pece probíhá redukce oxidů železa oxidem uhelnatým - nepřímá redukce, tak se získají asi 2/3 vyrobeného železa.redukce 6 CO + 2 Fe 2 O 3 → 4 Fe + 6 CO 2 6 CO + 2 Fe 2 O 3 → 4 Fe + 6 CO 2 Ve spodních částech probíhá redukce oxidů železa uhlíkem – tzv. přímá redukce. Ve spodních částech probíhá redukce oxidů železa uhlíkem – tzv. přímá redukce. 3 C + Fe 2 O 3 → 2 Fe + 3 CO 3 C + Fe 2 O 3 → 2 Fe + 3 CO Povrch taveniny je přitom chráněn před oxidací vzdušným kyslíkem vrstvou lehkých oxidů a silikátů – tzv. struskou. Povrch taveniny je přitom chráněn před oxidací vzdušným kyslíkem vrstvou lehkých oxidů a silikátů – tzv. struskou.oxidacíkyslíkemoxidacíkyslíkem Celý proces probíhá prakticky nepřetržitě - na horní část vysoké pece se stále zaváží železná ruda,železný šrot, koks a struskotvorné přísady a na spodu se v učitých intervalech odpouští roztavené kovové železo - tzv. odpich vysoké pece. Celý proces probíhá prakticky nepřetržitě - na horní část vysoké pece se stále zaváží železná ruda,železný šrot, koks a struskotvorné přísady a na spodu se v učitých intervalech odpouští roztavené kovové železo - tzv. odpich vysoké pece.

7 VYSOKÁ PEC

8 VYSOKÁ PEC - OSTRAVA

9 VYUŽITÍ Vyrobené surové železo obsahuje různé příměsi, zejména větší množství uhlíku (3 – 5 %). Dobře se odlévá, výsledný produkt - litina, je poměrně pevný a tvrdý, ale velmi křehký a možnost jeho dalšího mechanického opracování po odlití je minimální. Z litiny se vyrábějí předměty, u kterých není vyžadována přesná rozměrová tolerance nebo vysoká odolnost proti nárazu. Příkladem mohou být pláty kamen, radiátory ústředního topení, kanálové poklopy nebo podstavce těžkých strojů. Vyrobené surové železo obsahuje různé příměsi, zejména větší množství uhlíku (3 – 5 %). Dobře se odlévá, výsledný produkt - litina, je poměrně pevný a tvrdý, ale velmi křehký a možnost jeho dalšího mechanického opracování po odlití je minimální. Z litiny se vyrábějí předměty, u kterých není vyžadována přesná rozměrová tolerance nebo vysoká odolnost proti nárazu. Příkladem mohou být pláty kamen, radiátory ústředního topení, kanálové poklopy nebo podstavce těžkých strojů.uhlíkulitinauhlíkulitina Dalším odstraňováním grafitického uhlíku ze surového železa se získává kvalitnější produkt - ocel. Pro výrobu běžných typů ocelí se obsah uhlíku obvykle snižuje pod 2,1 %. Dalším odstraňováním grafitického uhlíku ze surového železa se získává kvalitnější produkt - ocel. Pro výrobu běžných typů ocelí se obsah uhlíku obvykle snižuje pod 2,1 %.ocel

10 VÝROBA OCELI Ocel se vyrábí zkujňováním surového železa. Ocel se vyrábí zkujňováním surového železa. Při zkujňování dochází k oxidaci uhlíku, křemíku a manganu a případně k převedení fosforu a síry do strusky. Při zkujňování dochází k oxidaci uhlíku, křemíku a manganu a případně k převedení fosforu a síry do strusky. Na závěr zkujňování se odstraňuje přebytečný kyslík pomocí ferromanganu. Na závěr zkujňování se odstraňuje přebytečný kyslík pomocí ferromanganu. Podle zdroje tepla se výroba ocelí rozděluje na tři základní způsoby: Podle zdroje tepla se výroba ocelí rozděluje na tři základní způsoby:

11 ZPŮSOB SIEMENS-MARTINŮV Vsádka se ohřívá spalováním v peci silně předehřátého plynu a vzduchu. Hořící plyny se uvádějí nad hladinu taveniny. Teplota v tavném prostoru se pohybuje kolem 1 600 - 1 800 °C. Vsádka se ohřívá spalováním v peci silně předehřátého plynu a vzduchu. Hořící plyny se uvádějí nad hladinu taveniny. Teplota v tavném prostoru se pohybuje kolem 1 600 - 1 800 °C. K rafinaci se používají dva postupy. K rafinaci se používají dva postupy. a) odpadkový postup: vsádka se skládá z ocelového odpadu v množství 60 – 85% a ze surového železa 15 – 40 %. a) odpadkový postup: vsádka se skládá z ocelového odpadu v množství 60 – 85% a ze surového železa 15 – 40 %. b) rudný postup: vsádka se skládá z 20 – 60% ocelového odpadu, ze 40 – 80% surového železa a do vsádky se současně přidává kusová železná ruda s vysokým obsahem železa. b) rudný postup: vsádka se skládá z 20 – 60% ocelového odpadu, ze 40 – 80% surového železa a do vsádky se současně přidává kusová železná ruda s vysokým obsahem železa.

12 SCHÉMA SIEMENS-MARTINSKÉ PECE

13 ZPŮSOB KYSLÍKOVÝ Zkujňování surového železa probíhá dmycháním kyslíku skrz tekutou lázeň surového železa v konvertorech Zkujňování surového železa probíhá dmycháním kyslíku skrz tekutou lázeň surového železa v konvertorech Konvertor je otočná ocelová nádoba se žáruvzdornou vyzdívkou. Konvertor je otočná ocelová nádoba se žáruvzdornou vyzdívkou.

14 ZPŮSOB ELEKTROMETALURGICKÝ Zdrojem tepla je teplo elektrického oblouku vznikajícího buď mezi dvěma elektrodami, nebo mezi elektrodou a lázní. Zdrojem tepla je teplo elektrického oblouku vznikajícího buď mezi dvěma elektrodami, nebo mezi elektrodou a lázní. Hlavní součástí vsádky je ocelový odpad a ke korekci složení se přidává surové železo nebo železná ruda. Hlavní součástí vsádky je ocelový odpad a ke korekci složení se přidává surové železo nebo železná ruda. Tímto způsobem se vyrábí ušlechtilá a slitinová ocel. Tímto způsobem se vyrábí ušlechtilá a slitinová ocel.

15 BAREVNÉ KOVY - MĚĎ Ryzí měď se v přírodě nachází vzácně a vyskytuje se tedy převážně ve sloučeninách. Nejčastěji ji nacházíme ve formě sulfidů mezi něž patří například chalkosin (Cu2S - sulfid měďný) nebo chalkopyrit (CuFeS2 - sulfid měďnato- železnatý). Dalšími významnými minerály jsou kuprit (Cu2O - oxid měďný), zelený malachit (CuCO3. Cu(OH)2) a jemu chemicky podobný modrý azurit (2 CuCO3. Cu(OH)2). Ryzí měď se v přírodě nachází vzácně a vyskytuje se tedy převážně ve sloučeninách. Nejčastěji ji nacházíme ve formě sulfidů mezi něž patří například chalkosin (Cu2S - sulfid měďný) nebo chalkopyrit (CuFeS2 - sulfid měďnato- železnatý). Dalšími významnými minerály jsou kuprit (Cu2O - oxid měďný), zelený malachit (CuCO3. Cu(OH)2) a jemu chemicky podobný modrý azurit (2 CuCO3. Cu(OH)2).sulfidůchalkosinchalkopyrit kupritmalachitazuritsulfidůchalkosinchalkopyrit kupritmalachitazurit

16 VÝROBA MĚDI Hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu mědi jsou sulfidické rudy, které jsou poměrně bohaté na železo, ale obsah mědi se v nich pohybuje kolem 1 %. Vytěžená ruda se proto nejprve drtí a koncentruje, čímž obsah mědi stoupne na 15 až 20 %. Ke koncentrátu se přidává křemen SiO2 a směs se při 1400 °C taví. Hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu mědi jsou sulfidické rudy, které jsou poměrně bohaté na železo, ale obsah mědi se v nich pohybuje kolem 1 %. Vytěžená ruda se proto nejprve drtí a koncentruje, čímž obsah mědi stoupne na 15 až 20 %. Ke koncentrátu se přidává křemen SiO2 a směs se při 1400 °C taví.železokřemenželezokřemen V rudě obsažený FeS, který se snadněji převede na oxid než Cu 2 S, vytváří s přítomným křemenem křemičitanovou strusku, pod kterou se usazuje měděný lech tvořený převážně Cu 2 S a FeS. Dalším vháněním vzduchu se převede zbývající FeS na FeO a dále do strusky, kdežto Cu 2 S se zčásti přeměňuje na Cu 2 O a dále na Cu: V rudě obsažený FeS, který se snadněji převede na oxid než Cu 2 S, vytváří s přítomným křemenem křemičitanovou strusku, pod kterou se usazuje měděný lech tvořený převážně Cu 2 S a FeS. Dalším vháněním vzduchu se převede zbývající FeS na FeO a dále do strusky, kdežto Cu 2 S se zčásti přeměňuje na Cu 2 O a dále na Cu: 2 FeS + 3O 2 → 2 FeO + 2 SO 2 2 FeS + 3O 2 → 2 FeO + 2 SO 2 2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2 2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2 2 Cu 2 O + Cu 2 S → 6 Cu + SO 2 2 Cu 2 O + Cu 2 S → 6 Cu + SO 2 Oxidické měďnaté rudy se zpracovávají na kov přímou redukcí koksem za vysoké teploty. Oxidické měďnaté rudy se zpracovávají na kov přímou redukcí koksem za vysoké teploty.

17 RAFINACE MĚDI Surová měď, tzv. černá měď se čistí elektrolyticky. Anodou je surová měď, jako elektrolyt se užívá kyselý roztok síranu měďnatého CuSO4 a katodu tvoří čistá měď. Surová měď, tzv. černá měď se čistí elektrolyticky. Anodou je surová měď, jako elektrolyt se užívá kyselý roztok síranu měďnatého CuSO4 a katodu tvoří čistá měď.elektrolyticky elektrolytsíranu měďnatéhokatoduelektrolyticky elektrolytsíranu měďnatéhokatodu Nečistoty, které se hromadí v okolí anody jako anodické kaly jsou cenným zdrojem stříbra, zlata a dalších těžkých kovů. Nečistoty, které se hromadí v okolí anody jako anodické kaly jsou cenným zdrojem stříbra, zlata a dalších těžkých kovů. stříbrazlata stříbrazlata