capitolul i
Post on 21-Feb-2016
26 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
Capitolul ICapitolul I
Bibliografie:
1. N. Vintila, Tehnologia metalelor, Litografia Institutului Politehnic Cluj, Vol. I, 19782. A. Palfalvi, Tehnologia materialelor, EDP-Bucuresti, 19823. A. Nanu, Tehnologia materialelor, EDP-Bucuresti, 19864. L. Brandusan, Tehnologia materialelor, Indrumator de lucrari de laborator, UTPress, Cluj-Napoca, 2002
2
EchipamenteMasiniUtilajeAparate etc.
INTRODUCEREINTRODUCERE
3
20 110
100
3,250
60
3,2
3,2150
30
3,23,2
SubansamblePiesa
(elementul de baza a unui echipament, masina, utilaj, aparat)
Piesa se realizeaza dintr-un:Piesa se realizeaza dintr-un:MATERIALMATERIALsi se caracterizeaza prin:si se caracterizeaza prin:-forma;-dimensiuni;-precizie dimensionala si de forma;-calitate a suprafetei etc.
•cerinte functionale;•conditii de exploatare (solicitari, siguranta in functionare, conditii ambientale;•posibilitati de prelucrare etc.
Se stabilesc in functie de:
Se pune problema:- din ce realizez piesa (material+forma si dimensiunile semifabricatului de pornire);- cum realizez piesa (tehnologia de fabricatie in urma careia sa i se atribuie materialului forma, calitatea suprafetelor si dimensiunile finale impuse piesei).
In funtie de cerintele impuse piesei (ce doresc sa obtin?) se stabileste:
o Materialul din care sa se realizeze piesa (pe baza proprietatilor cerute);o Semifabricatul de pornire (o forma primara a materialului ce va suferi transformari ulterioare: laminat, semifabricat turnat sau forjat etc.);o Tehnologia de fabricatie (procesul de transformare a unui material dintr-o stare in alta stare, de la o forma la alta forma).
4Sunt la fel de importante
Care prezinta cea mai mare importanta?
5
Fiecare piesa ridica un anumit set de cerinte
Cerinte fata de material (proprietati ale materialului)
Cerinte privind:•geometria piesei;•precizia dimensionala;•calitatea suprafetei etc.
Sunt satisfacute ca urmate a aplicarii unei tehnologii de fabricatie
Sunt satisfacute ca urmate a aplicarii unei procedeu de elaborare a materialului si pot fi imbunatatite (intr-o anumita masura) in timpul fabricatiei
Fiecare piesa are un alt set de cerinte fata de material
O infinitate de materiale
Imposibil de realizat
Scump
6
O tehnologie completa de obtinere a unui produs finit cuprinde urmatoarele etape
MinereuPrepararea minereului
Extragere metal brut Afinare
Metale sau Aliaje
Metalurgie extractiva
Laminare Forjare Turnare
Metalurgie prelucratoare (la cald)
Produse finite Semifabricate
Tehnologie de fabricatie (prin aschiere sau deformare plastica la rece etc.)PRODUSE FINITE
Tragere
Elaborare primara Elaborare secundara
7
TEHNOLOGIA MATERIALELOR
Este stiinta care studiaza transformarile la care este supusa substanta in procesele tehnologice de lucru si le aplica in vederea obtinerii produselor necesare societatii in conditii tehnico-economice optime
Tehnologie
Natura transformarilor
Categoria de produse
Fizica
Fizico-Chimica
Chimica
De elaborare a materialelor
De prelucrare a pieselor
De asamblare a pieselor
8
ELABORAREA PRIMARA
In natura metalele se gasesc (cu exceptia unora) numai sub forma de compusi chimici
•oxizi;•sulfuri;•carbonati etc.
Mineral (util-U) (compusul chimic sub forma careia se afla metalul)
Sterilul (S) sau ganga (materiale nefolositoare care insotesc mineralul cum ar fi: pamant, roca, substante organice etc.)
MINEREU
U S
In natura metalele se gasesc in minereuri (putine se afla si in stare pura; aur, cupru)
9
Minereurile se clasifica astfel:
Minereu
Forma in care metalul se afla in minereu
Numarul de metale ce se afla si se extrag din minereu
Concentratia metalului un minereu
Natura chimica a sterilului
Metal pur
Compus chimic
Monometalic
Polimetalic
Bogat
Mediu
Sarac
Acid
Bazic
Neutru
10
Rentabilitatea extragerii metalului din minereu depinde de:
Concentratia minereului in metal
Compusul chimic sub forma caruia se gaseste metalul
Natura chimica a sterilului
Cel mai economic este extragerea metalului din:
Minereuri bogate
Minereuri oxidice
Steril de natura bazica
Din pacate minereurile aflate in natura nu satisfac aceste cerinte
La ora actuala trebuie ca procentul de metal din minereu sa nu fie:
Fe<30-60%
Cu<3-5%
Mo<0,005-0,02%
PREPARARE
11
PREPARAREA MINEREURILOR
Aceasta activitate cuprinde mai multe operati prin care minereul este adus intr-o stare in care sa satisfaca anumite cerinte pentru o extragere economica a metalului din acesta.
Cerintele impuse sunt minereului:•O anumita concentratie in metal;•O anumita granulatie;•O granulatie uniforma;•O anumita rezistenta mecanica;•O anumita porozitate;•Un anumit compus chimic etc.
Minereu Sfaramare Clasare Imbogatire Aglomerare
Aceste cerinte sunt impuse de procedeul si instalatia de extagere a metalului brut in conditii economice.
Operatiile de preparare a minereurilor
Minereu preparat
12
SFARAMAREA MINEREURILOR
Este operatia prin care minereul este adus intr-o stare de divizare care sa avantajeze peocesul de sortare, procesul de imbogatire si/sau procesul de extragere a metalului brut.
Cu cat continutul de metal din minereu este mai ridicat si se poate extrage mai usor, granulatia minereului poate fi mai mare.
Granulatia fina, care favorizeaza imbogatirea, este ceruta nu numai minereurilor sarace ci si de catre cele complexe.
13
75% U
100% U
99% U
80% U
50% U
50% U
Exemplu
14
Sfaramarea se realizeaza cu diferite tipuri de utilaje numite concasoare care se aleg in functie de caracteristicile minereului.
Cu ce si cum se face sfaramarea?
Ele difera atat dim punct de vedere constructiv, cat si din punct de vedere functional
Procesul de sfaramare este progresiv, de la dimensiunile mari la dimensiunile mici
dmax
Dmax
13Concasorul cu falci-Parti componente:
1.Batiu; 7,8. Parghii de legatura;2.Falca fixa; 9. Excentric;3.Brat oscilant; 10. Volant;4.Falca mobila; 11. Resort;5.Lagar brat oscilant; 12. Parghie de tensionare;6.Biela; 13. Buncar de alimentare.
Gradul de divizare este definit ca raportul dintre dimensiunea maxima a granulelor de minereu ce intra in instalatiea de sfaramare si dimensiunea maxima a granulelor ce ies din aceasta.
n=Dmax/dmax
15
Concasorul conicParti componente:
1.Arbore de antrenare;2.Distribuitor;3.Falca conica rotativa;4.Falca conica fixa;5.Buncar de alimentare.
5
1
2
3 4
d
16
Procesul de sfaramare este progresiv, de la dimensiunile mari la dimensiunile mici. Pentru o sfaramare grosolana si mijlocie se utilizeaza concasoare cu falci sau conice, la care marimea maxima dmax a minereului concazat este determinata de distanta “d” si care este cuprinsa intre 10-100 mm.
Pentru sfaramari mai fine se folosesc concasoarele cu cilindri la care marimea maxima a particulelor de minereu sfaramate depinde de distanta “d” dintre cele doua valturi. Aceasta marime se situeaza intre 0-20 mm.
Alaturi de aceste concasoare se mai folosesc concasoarele cu ciocane utilizate la sfaramarea minereurilor semitari care asigura o productivitate ridicata si un mare grad de divizare.
412 3
d
Concasorul cu cilindriParti componente:
1.Cilindru de sfaramare mobil;2.Dispozitiv de reglare a distantei “d” si de preluare a suprasarcinii;3.Cilindru de sfaramare fix;4.Buncar de alimentare.
17
Macinarea minereurilor
Spre deosebire de concasare, macinarea este un procedeu avansat de sfaramare. Procesul se desfasoara in instalatii numite mori.
Morile cu bile, utilizate numai in fazele de macinare fina, realizeaza procesul de divizare a minereului datorita ciocnirilor succesive dintre:-Minereu si bilele utilizate ca si corpuri de macinare;-Particulele de minereu intre ele;-Particululu de minereu si tablia morii (peretii morii).
Gradul de divizare (macinare) depinde de:- Durata macinarii;- Diametrul bilelor utilizate in procesul macinarii;- raportul de incarcare bile/minereu etc.
18
Din punct de vedere functional, morile se clasifica astfei:
Mori rotative
Mori vibratorii
Mori planetare
Moara rotativa-parti componente1-tablia morii rotative;2-sine de sprijin;3-role de antrenare;4-bunvar de alimentare;5-cap de colectare;6-sita;7-minereu concasat alimentat;8-corpuri de macinare (bile);9-minereu in moara de macinare;10-minereu macinat;11-buncar de colectare.
11
1 2
3
4 5
6
7
8 9 10
α
19
Moara vibratoare-parti componente1-batiu;2-traversa mobila;3-coloane;4-arcuri;5-tobe de macinare;6-excentric;7-minereu concasat alimentat;8-corpuri de macinare (bile).
1 7 8
2 3 456
1
2
3
2
3
Moara planetara-parti componente1-axul mesei rotative;2-masa rotativa;3-tobele rotative.
20
SORTAREA SAU CLASAREA MINEREURILOR
In urma sfaramarii si/sau macinarii, minereurile rezulta ca un amestec de particule de diferite dimensiuni
Sunt procedee de extragere a metalului brut (nu toate) , sau procedee de imbogatire (nu toate) care solicita un minereu de granulatie cat mai omogena.
SORTAREA sau CLASAREA
Este operatia de impartire pe fractii granulometrice a minereului
Se face pe instalatii numite ciururi care are partea activa
SITA
bare incrucisate si sudate
tabla gaurita
tesatura de sarma
21
Ciururile se clasifica
Din punc te vedere constructiv Din punc te vedere functional
cilindrice conice plane rotative oscilante vibratoare
Definitii
refuz
cernut
fractie granulometrica
Materialul care nu trece printr-o sita, adica ramane pe sita (dimensiunea particulelor fiind mai mare decat ochiul de sita)
Materialul care trece prin sita superioara si nu trece prin sita urmatoare
Materialul care trece printr-o sita, adica nu ramane pe sita (dimensiunea particulelor fiind mai mica decat ochiul de sita)
22
2Ciurul cilindric rotativ
1-ciurul avand sitele a, b si c;2-roata de antrenare;3-fus de antrenare si sprijin;4-lagarele suportului de sprijin;5-buncar de alimentare;I, II, III si IV buncare de colectare minereu sortata=d1; b=d2; c=d3; d1<d2<d3Fractii granulometrice I<d1; II=+d1-d2; III=+d2-d3; IV=>d3Nf-numarul fractiilor granulometrice;Ns-numarul sitelor
13 4
a b c
I II III
IV
5
1
23
45
III
III
IV
ab
c
Ciurul conic rotativ1-ciurul avand sitele a, b si c;2-roata de antrenare;3-fus de antrenare si sprijin;4-lagarele suportului de sprijin;5-buncar de alimentare;I, II, III si IV buncare de colectare minereu sortata=d1; b=d2; c=d3; d1<d2<d3I<d1; II=+d1-d2; III=+d2-d3; IV=>d3
Nf=Ns+1
23
1 2 3 4
567
8
a
b
c
III
III
IV
Ciurul plan vibrator1-batiul; 7-motor de antrenare;2-suporti de sprijin; 8-buncar de alimentare;3-elemente de sprijin oscilante; I, II, III si IV buncare de colectare minereu sortat4-ciurul cu sitele a, b si c; a=d1; b=d2; c=d3; d1<d2<d35-element de antrenare; Fractii granulometrice I<d1; II=+d1-d2; III=+d2-d3; IV=>d36-biela de antrenare;
24
IMBOGATIREA sau CONCENTRAREA
Procedeele de extragere a metalului brut in conditii economice impun un utilizarea unu minereu cu un continut de util care sa depaseasca o anumita valoare.
De cele mai multe continutul de util din aceste minereuri se situeaza sub aceasta valoare.
Ce trebuie facut?
Materialele trebuie supuse unu proces de imbogatire
Imbogatirea este operatia prin care se urmareste cresterea continutului de util (metal) prin inlaturarea partiala a sterilului.
Efectul economic al imbogatirii este cu atat mai mare cu cat aceasta operatie se realizeaza mai aproape de locul de extragere a minereului
Se evita cheltuielile cu transportul sterilului
Se evita poluarea zonelor populate
Sterilul se depoziteaza la locul extragerii
25
Procedeele de imbogatire se bazeaza pe anumite proprietati ale:
Imbogatirea se poate face pe toata perioada de desfasurare a extragere-sfaramare-clasare uneori suprapunandu-se peste acestea
Sfaramarea umeda
Clasarea umeda etc.
Efectele economice a imbogatirii timpurii sunt legate de micsorarea:
Cheltuielilor de manipulare
Cheltuielilor de transport
Cheltuielilor de preparare ulterioara (sfaramare, clasare etc.)
Utilului
Sterilului
Proprietati
Fizice Fizico-Chimice
26
Metode mecanice
Bazate pe diferenta de culoare Imbogatirea manuala
Bazate pe diferenta de greutate specifica
Imbogatirea prin spalare
Imbogatirea prin zetare
Cele mai utilizate procedee de imbogatire mecanica
Cer un inalt grad de divizare a minereului
Metode fiziceBazate pe proprietatile magnetice
Bazate pe proprietatile electrice
Alte proprietati.
Imbogatirea magnetica
Imbogatirea electrostatica
Imbogatirea prin flotatie
Metode fizico-chimice Bazate pe reactii chimice ce apar in procesul imbogatirii
Prajire simpla (calcinare)
Prajire si reactie
27
Imbogatirea magnetica
Forta de atractie;Forta centrifuga;Forta de atractie gravitationala;Rezultanta ce actioneaza asupra
utilului;Rezultanta ce actioneaza asupra
sterilului.
1. Banda;2. Roata de antrenare;3. Electomagnet;4. Bobina;5. Buncar de alimentare;6. Util;7. Steril;8. Buncar de colectare;9. Prag separator.
1
2
3
4
6 75
8 9
~~
28
Imbogatirea electrostatica
Se aplica tuturor categoriilor de minereuri atat a celor metalifere cat si a celor nemetalifere, foarte fin macinate
Se bazeaza pe diferenta de susceptibilitatea electrica
+ -
1
2
34
56
1. Alectrozi plani aflati la o diferenta de potential de minim 50000 volti;
2. Buncar de alimentare;3. Util;4. Steril;5. Buncare de colectare util si steril;6. Prag separator.
util steril
29
Imbogatirea prin flotatie
Procedeul consta in separarea minereului de steril prin punerea minereului fin macinat in suspensie intr-un mediu lichid.
Datorita unor forte superficiale care apar la contactul dintre faze (solida, lichida si gazoasa) si a caror valoare difera in functie de natura si continutul de metal, particulele se comporta diferit la plutire (flotare), putand fi separate
Se aplica in general minereurilor neferoase sulfuroase, oxidice sau a sarurilor solubile in apa
Pentru marirea capacitati de plutire a unuia dintre componenti
Eficienta flotatiei prin spumare se mareste prin:
minereul se amesteca cu uleiuri minerale (flotatie cu ulei)
se sufla aer in suspensie, pentru a produce o spuma ale carei bule adera la unul dintre componenti
adaugare in suspensie a unor agenti de flotatie care asigura unuia dintre componenti o afinitate mai mare fata de bula de aer (substante colectoare)
o stabilitate mai mare a bulei de aer (spumanti)
modificatori care imprima anumite proprietati fizico-chimice suspensiei.
30
Celula de flotatie
1
2
3
4
5
67
8
910
1. Celula de flotatie;2. Clopot;3. Motor de antrenare;4. Ax de antrenare;5. Rotor cu palete;6. Bule de aer colectoare de util;7. Prag linistitor;8. Prag separator;9. Rotor cu palete;10. Jgheab de colectare minereu.
31
Metode fizico-chimice
Prajirea sau calcinarea
Trateaza un minereu brut sau imbogatit
Contribuie la ridicarea concentratiei si la pregatirea minereului in vederea unei extrageri mai usoare
Prajirea simpla la maxim 700 oC
Antreneaza putine modificari chimice
Elimina apa si arde substantele organice
Prajirea la temperaturi inalte, peste 700 oC
Antreneaza transformari chimice in functie de temperatura si caracteril chimic al atmosferei de prajire
MeCO3→MeO+CO2
MeS+3/2O2→MeO+SO2Prajire oxidanta
Prajire reducatoare MeOx+R→MeOx-1+ROn
Transformarile chimice pot favoriza aplicarea eficienta a unui procedeu de imbogatire
32
AGLOMERAREA MINEREURILOR
Scopul aglomerarii este de recuperare a minereurilor de granulatie mica rezultate in aceasta forma:
Voit (intentionat) datorita faptului ca au vost divizate avansat pentru a facilita procesul de imbogatire
Involuntar, deoarece nu poate fi controlata dimensiunea minima a granulelor rezultate in procesul de concasare si/sau macinare
In urma procesului de aglomerare trebuie sa i se atribuie aglomeratului anumite conditii impuse de procedeul aplicat pentru extragerea metalului brut
Rezistenta la compresiune
O porozitate buna
O anumita granulatie
Procedeele de aglomerare sunt:
Brichetarea
Nodulizarea
Peletizarea
Aglomerarea termica
O permeabilitate ridicata
33
Brichetarea
Consta in presarea minereului marunt (sub 10mm) in forme, cu sau fara prezenta unui liant
Brichetele corespund numai partial cerintelor impuse de procedeul de extragere a metalului
Au rezistenta mecanica buna
Au permeabilitate scazuta
Au porozitate scazuta
Nodulizarea
Consta in aglomerarea minereului marunt (sub 0,3-0,2 mm) in prezenta apei formand noduli
Se realizeaza in tobe rotitoare cu diametrul de pana la 3 m si lungime de 12 m
Nodulii ajunsi la dimensiuni de aprox. 10 mm se calcineaza
Nodulii capata aceleasi caracteristici ca si a brichetelor
34
Peletizarea
Serveste la aglomerarea minereurilor foarte marunte, sub 0,15 mm, rezultate din procesele de macinare, flotatie sau recuperare a prafului de minereu din instalatiile de deprafuire
Se obtin pelete a caror marime sunt de 5-30 mm
Procesul de aglomerare se realizeaza in PELETIZOR, in prezenta silicatului de sodiu, clorura de magneziu, melasa, apa etc.
2
1
3
45
6
Peletizorul-constructie1. Batiu;2. Suporti de sprijin;3. Axul peletizorului;4. Discul peletizorului;5. Buncar de alimentare;6. Buncar de colectare.
Peletele au dimensiunea dorita, rezistenta mecanica buna, porozitate si permeabilitate scazuta
35
Aglomerarea termica sau sinterizarea
Permite recuperarea tuturor fractiilor granulometrice, atat a minereurilor de fier cat si a celor neferoase
Minereului se adauga 6-10% praf de cocs care prin arderea lui rezulta caldura necesara trecerii in stare semifluida a sterilului si fondantului (SiO2 si CaO)
CaO se utilizeaza ca fondant pentru modificarea indicelui de bazicitate a minereului
Se obtin aglomerate care au:
Rezistenta mecanica buna
Porozitate ridicata
Permeabilitate buna
Granulatie controlata prin procesul de sfaramare si sortare ulterioara
36
Aglomeratorul termic
Aglomeratorul termic-constructie1. Banda formata dintr-o succesiune de carucioare ce se deplaseaza in tandem pe o cale cu sine;2. Roata de antrenare;3. Buncar de alimentare (minereu, cocs, fondant); 4. Cuptor pentru aprinderea cocsului din amestec;5. Camere vacumatice;6. Aer aspirat si evacuat prin camerele vacumatice;7. Aglomerat;8. Concasor cu ciocane;9. Ciur pentru sortare;10. Buncare de colectare aglomerat, a si b -merge la o noua sfaramare, c-merge la instalatia de extragere a
metalului brut, d-retur cald, merge la aglomerator.
12
3 4
5
V6
7
8
9
10a b c d
minereucocsfondant
37
Recapitulare
Ce cuprinde elaborarea primara?
Ce cuprinde elaborarea secundara?Ce cuprind acestea impreuna?
Ce metalurgia prelucratoare?
Ce este minereul?
Ce este utilul?
Ce este sterilul?
Ce este mineralul?
Care sunt principalele tipuri de minereuri?
Cum se clasifica minereurile?
Criterii de clasificare.
38
Conditii impuse minereurilor pentru o extragere economica a metalului.
Prepararea minereurilor
Sfaramarea
Clasarea
Imbogatirea
Aglomerarea
ciururi
•Concasor cu falci;•Concasor conic;•Concasor cu cilindri;•Concasor cu ciocane.
•Ciur rotativ cilindric;•Ciur rotativ conic;•Ciur plan vibrator.
•Moara cilindrica;•Moara vibratoare;•Moara planetara.
concasarea
macinarea
Ce este gradul de divizare si de cine depinde?
Ce este sita?;Ce este fractie granulometrica?;Ce este refuzul si cernutul?;Cum se determina numarul fractiilor granulometrice ?.
Scop Pe ce se bazeazaMetode si instalatii
ScopCerinte dorite aglomeratului
Metode si instalatii
39
Va multumesc pentru atentie!Va multumesc pentru atentie!
top related