Extracia materialelor metalice, i exemple de metale neferoase

Extracia materialelor metalice, i exemple de metale neferoase

i feroase

Cu aproximativ doua sute de ani in urma, Lomonosov,in lucrarea sa Bazele metalurgiei si arta mineritului definea metalele astfel: Metalele sunt corpuri strlucitoare care se pot ciocani

Intr-un lexicon german publicat in 1897 metalele erau caracterizate dup cum urmeaz: Acele elemente care sunt bune conductoare de cldura si electricitate, poseda luciu metalic, sunt netransparente in anumite proporii in grosime.

Pe baza cunotinelor cptate pana in prezent, metalele pot fi definite ca elemente chimice cu structura cristalina care, spre deosebire de nemetale, prezint proprieti fizico chimice, mecanice si tehnologice.

Metalele care nu conin fier se numesc metale neferoase. Acest grup include aproximativ 70 de elemente, de la aluminiu- metalul cel mai rspndit in scoara terestr - pn la elementele artificiale cum este plutoniul, care nu se gsesc niciodat in natura.

Caracteristici: majoritatea metalelor au un luciu caracteristic, dei unele se corodeaz repede

majoritatea metalelor rmn in stare solida la temperatura camerei ( dei mercurul este lichid)

majoritatea metalelor sunt bune conductoare de cldura si electricitate

Aluminiul (Al)

Aluminiul, dei este metalul cel mai rspndit din scoara terestra, o mare parte din el nu poate fi extrasa economic. Aluminiul este un metal ce reacioneaz uor cu alte substane, de aceea nu se gsete niciodat singur, in stare libera. Majoritatea aluminiului este combinata chimic cu elemente de care nu poate fi separat cu uurina.

Principalul minereu din care se extrage aluminiul este bauxita, care este bogata in alumina hidratata- oxid de aluminiu combinat cu apa. Zcminte de bauxita se gsesc in multe pri ale lumii, inclusive in Australia, Jamaica, Guineea si Rusia. Aluminiul se obine din bauxita prin electroliza apei- utilizarea unui curent electric care separa elementele unui compus chimic.

EX: statuia lui Eros din Londra, a fost dezvelita in anul 1893. Ea este fcut din aluminiu turnat, un metal rar si scump la acea vreme.

Cuprul (Cu)

Cuprul a fost unul din primele metale folosite, deoarece cantiti mici din el apar in unele locuri in stare libera. Principalele minereuri ale cuprului sunt: calcozina (sulfura de cupru), calcopirita sau criscolul (ferosulfura de cupru), cupritul (oxidul cupros) si malachitul si azuritul (ambele forme ale carbonatului basic de cupru) .

Aliajele cuprului sunt: alama i bronzul.

Surse importante de minereuri de cupru: SUA, Rusia, China, Zambia, Chile si Canada.

Metoda folosita pentru extracia de cupru depinde natura minereului. Daca cuprul se gsete in stare libera, el poate fi separat prin sfrmarea minereului in buci mici si amestecarea sa cu apa. Cuprul, fiind relativ greu, se depune pe fund.

Zincul ( Zn)

Prima utilizare a zincului a fost pentru obinerea alamei, un aliaj de cupru si zinc. In acea vreme oamenii credeau ca obin o forma a bronzului, care este un aliaj de cupru si staniu. Alama

s-a fabricat pentru prima data in jurul anului 1000 i. Hr. de poporul mossynoeci din N-E Turciei, iar mai trziu de peri si romni. Acest aliaj se obine prin nclzirea cuprului cu mangal (o forma de carbon) si calamina pulverizata ( carbonat de zinc). Ca si aluminiul, zincul este rezistent la coroziune deoarece, expus la aer, pe suprafaa sa se formeaz un strat de oxid protector.

Principalul minereu de zinc folosit astzi este sfaleritul, sau blenda (sulfura de zinc)

Zcminte : America de Nord, Rusia, Australia, Peru, Japonia si Polonia.

Zincul poate fi extras din minereurile sale prin electroliza. Metalul se formeaz in forma de vapori care se condenseaz si apoi se solidifica .

Plumbul (Pb)

Era cunoscut de vechii egipteni, dar primii utilizatori pe scara larga a acestui metal au fost romanii, care l-au folosit la conductele de apa. Principala sursa de plumb este sulfura de plumb. Pentru obinerea metalului, se nclzete sulfurq la aer, pentru a se transforma in oxid de plumb.

Acesta se reduce la plumb prin nclzirea cu carbon intr-un cuptor, iar apoi se nltur impuritile.

Staniul

Face parte din metalele neferoase mai scumpe, deoarece minereul sau principal( oxidul de staniu) se gsete in concentraii foarte mici. Pentru extracia 200g de minereu, e necesara exploatarea unei tone de pmnt. Staniul a fost prima dat aliat cu cuprul, obinndu-se bronzul.

Nichelul

Principalul minereu al nichelului este sulfura sa, care de obicei se gsete amestecata cu alte minereuri. Dup separare, minereul de nichel se arde in prezenta oxigenului pentru producerea oxidului de nichel.

Extracia aurului

Se obine prin exploatarea rocilor aurifere si apoi sfrmarea acestora pentru eliberarea metalului. Aurul este extrem de atractiv si nu-si pierde niciodat luciul, de aceea este o alegere evidenta pentru fabricarea bijuteriilor sau placarea unor articole fcute din metale mai ieftine. Este rar, costisitor de extras si foarte cutat, el este extrem de valoros.

Aurul participa la puine reacii chimice, de aceea se gsete in stare libera. Aurul apare in roca de cuart si in nisipuri formate din aceasta roca, Insa fiecare tona de nisip poate conine 30g aur, chiar si intr-un zcmnt bogat.

Zcminte: Africa de Sud, America de Nord, Rusia si Australia

Metalele feroase sunt elemente chimice aflate, de obicei n stare solid la temperatura obinuit, care au luciu caracteristic i sunt bune conductoare de cldur i electricitate.

Cteva dintre metalele feroase sunt fierul, fonta i oelul.

Despre multe obiecte un cui, o cheie, un crlig, vergelele unui grilaj, inele de cale ferat se spune c sunt din fier. Puini oameni tiu, ns, c aceast afirmaie nu este adevrat; nu exist obiecte din fier pur. Folosit singur, fierul n-ar fi de interes practic i nu s-ar produce n cantiti mari. Dac este, ns, combinat cu alte elemente chimice, formeaz aliajele, care au proprieti mai bune dect ale fierului pur.

Aliajele fierului sunt fontele i oelurile. Ele conin fier i carbon i se obin ntr-un cuptor special. n acest cuptor nalt numit furnal pe la partea superioar se introduc

minereu de fier

cocs, care conine carbon, i care, prin ardere, degaj mult cldur, crescnd temperatura n furnal; n plus, cocsul contribuie la transformarea fierului n font;

calcar, piatr de var, care faciliteaz ndeprtarea prii nefolositoare din minereu.

Pe la partea inferioar a furnalului, se sufl aer nclzit, necesar pentru arderea cocsului.

Din furnal, pe lng fonta brut care conine 95% fier, 4,5% carbon i alte elemente rezult zgura.

Cea mai mare cantitate din fonta brut se introduce n cuptorul Siemens-Martin sau n cuptorul electric cu arc pentru a-i micora coninutul de carbon, obinndu-se astfel oelul.

O cantitate mai mic din fonta brut se toarn sub form de calupuri (blocuri); acestea se topesc din nou n turntorii, pentru ca metalul s devin lichid i s se obin piese turnate din font.

Utilizrile materialelor mecanice i al

aliajelor sale

Utilizrile cuprului:

Cuprul, care are o puritate de peste 99%, este folosit la fabricarea conductelor de gaz si apa, a materialelor pentru acoperiuri, a ustensilelor si a unor obiecte ornamentale. Deoarece cuprul este un bun conductor de cldura, se utilizeaz la boilere si alte dispozitive ce implica transferul de cldur.

Utilizrile zincului:

aproximativ a cincea parte din zincul produs in lume e folosit la fabricarea alamei

o proporie similara este folosita pentru acoperirea fierului si otelului mpotriva ruginirii.

tablele de zinc se folosesc la acoperiuri, forme de tipar, cptueala rezervoarelor

din aliaje ale zincului se toarn piese de autovehicule si de jucriiUtilizrile plumbului:

fabricarea bateriilor de maini

util in industria chimica datorita rezistentei la acidul sulfuric

se folosete pentru mantale de cabluri

util in obinerea unor aliaje: aliajul alb, aliajul de lipit si bronzurile de plumbUtilizrile staniului:

nveli protector pentru tabla de otel

staniul se aliaz cu plumbul pentru obinerea unor materiale de lipit folosite la mbinarea metalelorUtilizri nichelului:

in producia aliajelor, ndeosebi a otelurilor inoxidabile, multe monede fiind fcute din aliaje de cupru si nichel

nichelul pur e folosit drept catalizator

nichelul pur se aplica pe cale electrica, pe fier si alama, uneori, pentru a le da un nveli anticorozivPrelucrarea materialelor mecanice

Pentru a putea fi prelucrate mai uor, semifabricatele i piesele se supun unor operaii de pregtire.

Curirea: Curirea oxizilor (rugin) i a impuritilor (ulei, grsimi amestecate cu praf) de pe suprafaa semifabricatelor i a pieselor se poate realiza n diferite moduri:

- manual, folosind peria de srm, dalta i ciocanul;

- mecanic, ndeprtnd stratul de la suprafa, sub form de achii;

- termic, cu ajutorul flcrii unui arztor;

- chimic, prin introducerea semifabricatului n bi cu soluii acide, care atac suprafaa acestuia;

- hidraulic, acionnd cu un jet de ap sub presiune pe suprafaa semifabricatului.

!!!n timpul operaiei de curire a semifabricatelor se vor purta ochelari de protecie, i mnui care acoper palma (palmare)!!!

ndeprtarea: n timpul transportului i al depozitrii, semifabricatele se pot ndoi, bomba, ondula; de aceea ele se supun operaiei de ndeprtare. Tablele moi i subiri se ndreapt prin lovituri date cu un ciocan din lemn, material plastic sau cauciuc. Materialele mai dure, mai ales tablele din oel, se prelucreaz cu un ciocan cu suprafaa de lucru uor bombat. Utilajele folosite la ndreptare sunt: placa de ndreptare, ciocanele din oel i nicovala. ndreptarea tablelor i a benzilor subiri se realizeaz prin aezarea lor pe placa de ndreptat i apsarea cu o plac metalic Tablele bombate la centru se ndreapt prin lovituri de ciocan aplicate pe marginile tablei.

Pentru a fi ndreptate, tablelor cu deformri pe margini li se aplic lovituri de la centru spre margini. Srmele se ndreapt trecndu-le printre dou scnduri prinse n menghin.

!!! 1. Se vor folosi ciocane bine fixate n coad. 2. Cozile vor fi netede (fr crpturi, cuie sau legate de srm). 3. Feele ciocanului nu vor prezenta strivituri sau crpturi, deoarece un ciocan crpat se poate sparge, rnind lucrtorul!!!

Trasarea: Pe suprafaa semifabricatelor se traseaz conturul ce se va prelucra. Operaia de trasare se realizeaz dup desenul piesei sau dup ablon. Se transpun cotele de pe desen pe material i se traseaz liniile de contur, dup care semifabricatul va fi prelucrat. Instrumentele folosite pentru executarea lucrrilor de trasare sunt: ruleta de oel, acul de trasat, punctatorul, compasurile de diferite tipuri.

!!!Masa pe care este aezat semifabricatul, va fi suficient luminat; trasajul va fi bine conturat, pentru a nu obosi vederea, celor care prelucreaz semifabricatul dup liniile i punctele trasate!!!

Proprietatile Fizice :

a.) Culoarea-variaza de la cenusiu-inchis la alb stralucitor . Exceptie fac Cu,Al si aliajele lor,care au culoarea roscata sau galbena.b.) Luciul metallic-apare la taietura proaspata si se accentueaza prin lustruire.Exceptie fac metalele nobile.c.) Densitatea unui material este masa unitatii sale de volum.d.) Fuzibilitatea proprietatea de a se topi la anumite temperature.e.) Dilatarea termica-proprietatea meterialelor de a-si mari dimensiunile la cresterea temperaturii.f.) Conductibilitatea termica-proprietatea materialelor de a permite trecerea caldurii prin ele.g.) Conductibilitatea electrica-proprietatea materialelor de a conduce curentul electric.h.) Rezistenta la coroziune- proprietatea materialelor de a rezista la actiunea de degradare lenta sub actiunea agentilor chimici din mediul inconjurator.i.) Magnetismul-proprietatea materialelor de a atrage materiale feroase.

II. Proprietatile Mecanice :

a.) Elasticitatea-propritatea materialului de a-si schimba forma sub actiunea unor forte exterioare si de a revenii la forma initiala dupa ce acestea nu mai actioneaza.b.)Plasticitatea-proprietatea materialelor de a-si schimba forma sub actiunea unor forte exterioare si de a ramane deformat dup ace acestea nu mai actioneaza.c.)Duritatea-proprietatea materialului de a se opune patrunderii uni corp strain mai tare decat el care tinde sa le deformeze suprafata.d.)Rezistenta-proprietatea materialelor de a se opune deformarii sau ruperii sub actiunea unor forte exterioare.e.)Rezilienta-proprietatea materialelor de a rezista la socuri.

III. Proprietatile Tehnologice :

a.) Capacitatea de turnare-proprietatea de a curge si a umple golurile formei in care s-a turnat.b.) Forjabilitatea-proprietatea materialelor de a se deforma plastic , la cald sau la rece,prin lovire sau presare.c.) Prelucrabilitatea-proprietatea materialelor de a se prelucra prin aschiere :gaurire,strunjire,frezare etc.d.) Maleabilitatea- proprietatea materialelor de a putea fi prelucrate in foi subtiri,prin procedeul numit laminare.e.) Ductilitatea- proprietatea materialelor de a putea fi trase in fire foarte subtiri,prin procedeul numit trefilare.f.) Sudabilitatea - proprietatea materialelor metalice de a se imbina prin topire sau prin presare.