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!