dobijanje metala-celik,aluminijum,bakar (2)

5/21/2018 Dobijanje Metala-celik,Aluminijum,Bakar (2)

1/42

1. Osnovni metalurki procesi za dobijanje metala

Od ukupnog broja elemenata Periodnog sistema prema svojim osobinama oko 80 sesmatra metalima. Meutim, samo manji broj se dobija u industrijskim uslovima, preradomruda, ili preradom meuprodukata koji nastaju u odreenom tehnolokom procesu.

Proces dobijanja metala iz svojih sirovina zasniva se na odvijanju itavog nizaslo!enih "iziko#hemijskih procesa, koji se istovremeno ili postupno, odvijaju u metalurkim

agregatima, a jednim imenom se nazivaju metalurki procesi. $ilj svakog metalurkogprocesa je, da se kod sirovine, koja se prerauje u cilju dobijanja odreenog produkta,izvede potreban broj "izikih, hemijskih i "iziko%hemijskih trans"ormacija, i to u onoj mjerikoja obezbjeuje dobijanje produkta najpogodnijeg za dalju preradu.

& teorijskoj razradi bilo kojega metalurkoga procesa u osnovi se postavljaju tripitanja'# da li je mogu(e odvijanje procesa u datim uslovima u !eljenom pravcu)# koji su krajnji produkti i do koje je granice mogu(e odvijanje procesa, i# kako i kojom brzinom se odvija proces u datim uslovima.

Odgovor na prva dva pitanja daju zakoni hemijske termodinamike, a na tre(e, koje je inajslo!enije, zakoni hemijske kinetike.

&slovno, svi procesi koji se koriste u metalurgiji, mogu se podijeliti u tri grupe'

- pirometalurki,- hidrometalurki, i- elektrometalurki.

Pirometalurki procesi, obuhvataju "iziko#hemijske procese koji se odvijaju uuslovima visokih temperatura, a koji obuhvataju procese pripreme, dobijanja i ra"inacijemetala, odnosno procese odvajanja komponenata jalovine od korisne komponente idobijanja metala u elementarnom obliku ili obliku jedinjenja.

Procesi koji se odvijaju pri pirometalurkom nainu dobijanja metala , uslovno se mogupodijeliti u slede(e grupe'- disocijacija)- redukcija)- oksidacija)

- topljenje i ovr(avanje)- rastvaranje i razdvajanje)- isparavanje, kondezacija i sublimacija.

Pored nabrojanih procesa, velika pa!nja u pirometalurgiji se posve(uje strukturi iosobinama metalurkih rastopa.

Hidrometalurki procesipredstavljaju skup procesa koji se koristi za dobijanje korisnekomponente *metala ili jedinjenja+, a gdje se kao sredstvo za izdvajanje koristi vodenirastvor kiselina, baza ili soli. & odnosu na pirometalurke procese ovi procesi imajuodreene prednosti koje se sastoje u slede(em'- omogu(avaju izdvajanje korisne komponente iz siromanih sirovina koje se teko

oboga(uju, uz kori(enje jednostavnih aparatura i na niskim temperaturama)- omogu(avaju kompleksnu preradu sirovina)- smanjuju zagaenost atmos"ere, odnosno, u ve(ini sluajeva, obezbjeuju bolje uslove

rada.Osnovni procesi koji se odvijaju pri hidrometalurkoj preradi sirovina su'

- lu!enje sirovina)- oboga(vanje i prei(avanje rastvora)- izdvajanje korisne komponente iz rastvora.

Elektrometalurki procesi, obuhvataju procese *oksidacije i redukcije+ na elektrodamai mogu se odvijati, kako u vodenim rastvorima pri niskim temperaturama, tako i napovienim temperaturama u rastopu soli.


2/42

eorija bilo kojeg od navedenih procesa, kod koga se u osnovi javlja heterogeni sistem,obuhvata izuavanje termodinamikih karakteristika procesa, odnosno uslova pod kojim jemogu(e odvijanje procesa u !eljenom pravcu, kao i mehanizma i kinetike procesa tj. "aktorakoji odreuju brzinu odvijanja posmatranog procesa.

2. Metali i njihove osobine

Metali se nalaze na lijevoj strani periodnog sistema elemenata. -od metala atomi serazlikuju po tome to u spoljnjoj ljusci imaju jedan do dva atoma. emetalima se broj atomau spoljnjoj ljusci pove(ava do osam.

Metali se karakteriu svojom tano de"inisanom temperaturom topljenja. Metali sudobri provodnici toplote. /rebro je najbolji provodnik toplote, zatim bakar, zlato, aluminijum.Od svih metala najni!u toplotnu provodljivost posjeduje !iva, zatim olovo i elik. emetali suznatno loiji provodnici toplote. Metali su dobri provodnici elektrine struje. ajboljiprovodnici su srebro i bakar, zatim zlato, aluminijum, vol"ram. eliki otpor elektrinoj strujipru!aju gvo!e i !iva.

Metali spadaju meu kristalne supstance kojima su u vrstom stanju atomi poreaniparalelno, odnosno rasporeeni prema odreenoj prostornoj mre!i ili reetki. 1eetka jesastavljena od mnogobrojnih osnovnih (elija, kristalnih jedinki. Metali kristaliu u kubnom i

heksagonalnom sastavu. Pri tome se razlikuju'# prostorno centrirana kubna reetka,- povrinski centrirana kubna reetka,- heksagonalna kompaktna reetka.Mnogi metali imaju pri razliitim temperaturama i pritiscima razliite kristalne strukture. 2bogtoga se govori o razliitim kristalnim oblicima istog elementa tj. o alotropskimmodi"ikacijama.Proces ovr(avanja odnosno kristalizacije sastoji se, u osnovi, iz dva procesa' nastankazaetaka *klica+ nove "aze i rasta nastalih kristala.3to su legure4 Mnogi metali mogu da se rastvaraju jedan u drugom u razliitim odnosima ipri tome da grade legure. Osobina legura zavise od njenog sastava, od naina njenekristalizacije, naina termikog tretiranja, itd.

5anas su u upotrebi brojne legure' gvo!e i elik su legure !eljeza i ugljenika) bronza %legura bakra i kalaja) mesing % legura bakra i cinka itd. -ao i metali i legure se klasiraju uposebne grupe, na primjer lake legure, magnetine, elektrootporne legure itd.

Metalurgija je nauka o metalima i postupcima pomo(u kojih se metali dobijaju iz ruda idrugih sirovina u kojima su sadr!ani. Metalurgija obuhvata i ra"inaciju, proizvodnju legura,uobliavanje, oplemenjivanje kao i prouavanje strukture, sastava i osobine metala.Metalurgija koristi znanja steena u razvoju hemije, "izike, "izike hemije, termodinamike idrugih naunih disciplina.

6z praktinih razloga, radi lakeg prouavanja, metalurgija se dijeli na vie podruja,na primjer'

- ekstraktivna metalurgija, i- preraiva!ka metalurgija.

Ekstraktivna metalurgijaobuhvata dobijanje *ekstrakciju, izdvajanje+ metala i leguraiz ruda i drugih sirovina u kojima su oni sadr!ani. & eksraktivnoj metalurgiji dobijaju sepoluproizvodi koje tek daljom preradom treba prevesti u konane proizvode.Preraivaka metalurgija obuhvata preradu metala i legura u predmete koji moguneposredno da se koriste.

& ekstraktivnoj metalurgiji primjenjuju se'


3/42

# pirometalurki postupcikoji se izvode na viim i visokim temperaturama,# hidrometalurki postupcikoji se odnose na ekstrakciju metala gdje se najmanje

jedna "aza izvodi u vodenim rastvorima, i# elektrometalurki postupcikoji se odnose na ekstrakciju metala pod dejstvom

elektrine struje.Osnovni cilj primjene ovih postupaka jeste da se iz date sirovine koje sadr!i metale

na najpogodniji nain dobije poluproizvod metala ili legura takvih osobina da se mo!e dalje

preraivati u gotovi proizvod.

& preraiva!koj metalurgijirazlikuju se slede(i postupci prerade metala i legura'# livenje, tj. postupak oblikovanja matala i legura ulivanjem tenog metala u kalup u

kome oni u procesu hlaenja ovr(uju i poprimaju oblik kalupa,# plasti!na de"ormacija, tj. postupak de"ormacije kojim se metal ili legura konano

oblikuju djelovanjem spoljnih sila, i# sinterovanje, tj. postupak omekavanja i sljepljivanja zrna praha pri zagrijavanju

bez topljenja *prelaska u tenu "azu+.

Preraivaka metalurgija obuhvata i- termi!ku obraduproizvoda, tj. oplemenjivanje metala ili legura normalizacijom,

kaljenjem u cilju poboljanja mehanikih i eksploatacionih osobina metala i legura.

5rugi nain podjele metalurgije jeste'- crna metalurgija, i- obojena metalurgija.

$rnu metalurgiju ine !eljezo i njegove mnogobrojne legure. a drugoj strani se nalazeobojeni metali, njih oko 7. Mada je brojani odnos 9'7, gvo!e i elik ine osnovu za !ivotovjeka i dalji progres, i njihova proizvodnja od oko 700 miliona tona godinje , ini oko :;od ukupne proizvodnje metala.#rna ili metalurgija gvo$a i !elikadijeli se na'

- metalurgiju gvo!a, i

- metalurgiju elika.Obojena metalurgija*metalurgija ne!eljeznih metala+ dijeli se na'

- metalurgiju tekih obojenih metala *bakar, olovo, cink, nikal ...+,- metalurgiju lakih obojenih metala *aluminijum, magnezijum...+,- metalurgiju rijetkih metala *molibden, vol"ran...+,- metalurgiju plemenitih metala *zlato, srebro i platinski metali+.

%. Metalurgija gvo$a i !elika%. Metalurgija gvo$a i !elika

ema drugog materijala koji je ovjeku u prolosti donio tako veliki progres kao to suto uinili gvo!e i elik. o su materijali koji imaju veliku primjenu i u nae vrijeme, a sasvim

je sigurno da su to materijali i budu(nosti.Mali je broj ljudi koji su u rukama imali isto !eljezo. , srebrno % bijeli metal, sa temperaturom topljenja od 980? - itemperaturom kljuanja od @9@? -.

Aeljezo je metal koji se dobro mijea sa drugim metalima i obrazuje legure.ajrasprostranjenije legure !eljeza su sa ugljenikom. /a ugljenikom obrazuje itav niz elikai gvo!a i na tr!ite dolazi u mnogo oblika.


4/42

/lika 9. 1avnote!ni dijagram stanja !eljezo % ugljenik

& sistemu !eljezo % ugljenik javljaju se sljede(e "aze' tena "aza *rastop+, vrstirastvori % "eriti austenit, kao i cementiti gra"it.Cerit je vrsti rastvor ugljenika u al"a !eljezu. 1azlikuje se niskotemperaturni al"a "erit ivisokotemperaturni delta "erit. Dustenit je vrsti rastvor ugljenika i drugih primjesa u gama!eljezu. $ementit *Ce@$+ je jedinjenje !eljeza sa ugljenikom u kome je sadr!aj ugljenika>.>7;.

Pored ugljenika u gvo!u i eliku se nalaze i brojni legiraju(i elementi kojipoboljavaju osobine gvo!u i eliku. Erojne su mogu(nosti dodavanja legiraju(ih elemenata

te zbog toga postoje brojne vrste gvo!dja i elika. Fegiraju(i elementi poboljavaju osobinegvo!dju i eliku a gasovi i nemetalni ukljuci pogoravaju osobine i zato se nastoji da oveprimjese budu svedene na minimum.

Bvo!dje se u najgrubljoj podjeli dijeli na bijelo i sivo, prema boji na prelomu komadahladnog gvo!dja. 1azliite nijanse na prelomu zavise od sastava legure' bijelo gvo!djesadr!i vie mangana a manje silicijuma nego sivo gvo!dje. o uslovljava da se ugljeniknalazi u vidu jedinjenja sa manganom i !eljezom tj. u vidu karbida mangana i !eljeza. &sivom gvo!dju ugljenik se nalazi u vidu sitnih listi(a gra"ita tamnosive, odnosno sive boje.Fisti(i su ravnomjerno rasporedjeni.Eijelo gvo!dje slu!i da dalju preradu u elik, a sivo mo!edirektno da se koristi za izradu raznih mainskih predmeta, ali samo postupkom livenja./lino gvo!u i elici se dijele na grupe. 1azliite su mogu(nosti podjele' prema postupkudobijanja, prema namjeni, prema legiraju(im elementima i sl.

@.9. 'lasi"ikacija $eljeza i njegovih legura


5/42

"erolegura% legura !eljeza sa pove(anom koncentracijom /i, Mn, $r i drugih metala) !elik% legura Ce sa manje od =.9: mas ; $.


6/42

troska% osobine i sastav visokope(ne troske u najve(oj mjeri odreuju tok samogprocesa.

visokope)ni gas% s obzirom da se u visokope(nom procesu dobijaju ogromne koliineizlaznih gasova koji sa sobom nose znatnu koliinu toploteoni se koriste u kauperima zapredgrijavanje vazduha potrebnog za sagorijevanje.

3.3 *ude $eljeza

1uda je svaki mineral koji u sebi ima dovoljno korisne komponente *metala+ da binjegova eksploatacija bila ekonomina i radna. Blavna svojstva na osnovu kojih se vrikvalitativna ocjena rude su'

sadr!aj !eljeza) sadr!aj tetnih primjesa) reduktivnost rude) sastav rudne jalovine.

Od !eljeznih ruda naje(e se koriste'

a+ Oksidne rude !eljeza se na osnovu svog hemijskog sastava dijele na' magnetitne,hematitne i limonitne.

Magnetit, Ce@O:je dobio naziv po svojim magnetnim osobinama.Ova ruda po pravilu sadr!ivisoki procenat !eljeza, ?0 % >0; !eljeza, a ist mineral 7=.@>;. eoma je kompaktna iteko se redukuje u visokoj pe(i.Hematit, Ce=O@dobio jer naziv to je ruda u nekim sluajevima crvena kao krv. Hematitnaruda sadr!i ?0 % >?; !eljeza i one su veoma iste. Ovo predstavlja osnovnu rudu zadobijanje !eljeza.+imonitnaruda sadr!i do ?0; !eljeza. Ova ruda je porozna i lako se redukuje u visokoj pe(iali esto sadr!i tetne primjese' sumpor, "os"or i arsen u ve(im koliinama.b+ 'arbonatne rude !eljeza sadr!e !eljezo u obliku karbonata % minerala siderita Ce$O @

koji maksimalno mo!e da sadr!i :8.=; !eljeza.1ijetko se u prirodi nalazi u istom stanjupa ruda sadr!i =7 % :=; !eljeza.

c+ ,ilikatnerude !eljeza obino su u obliku minerala amozita. Ove rude sadr!e =7 % @8;!eljeza ali esto sadr!e i ve(e koliine "os"ora. rlo teko se redukuju i prethodno morajuda se pripreme za redukciju.

d+ ,ul"idi !eljeza se ne mogu direktno da koriste za dobijanje gvo!a ve( samo posleizdvajanja sumpora. Pirit, Ce/= je polazna sirovina za dobijanje sumpordioksida koji sekoristi u procesu dobijanja sumporne kiseline. Posle oksidacionog pr!enja pirita ostatakmo!e da poslu!i kao polazna sirovina za dobijanje !eljeza.

/ obzirom na sadr!aj !eljeza u rudi razlikujemo'# siromane rude !eljeza , koje sadr!e manje od @0;,# srednje bogate, sadr!e @0 % :?; i# bogate rude !eljeza, sadr!e vie od :?; !eljeza.Meutim, za ocjenu vrijednosti ruda !eljeza nije dovoljno znati samo sadr!aj !eljeza ve( istotako treba znati' kolika je potronja koksa, koji su minerali jalovine, teko(e pri redukciji itopljenju, sadr!aj tetnih primjesa, zatim, od rude se zahtijeva da bude ujednaenogkvaliteta, da su niski trokovi rudarske eksploatacije.

%.-. Priprema rude za topljenje%.-. Priprema rude za topljenje

1ude !eljeza se rijetko u prirodi nalaze u istom stanju i pogodne za direktno tretiranje uvisoku pe(. 1ude !eljeza sadr!e brojne primjese, kvarc, glinu i razne silikate, "os"ate isul"ide, zatim jedinjenja olova, cinka, antimona i neka organska jedinjenja. /amo neke od


7/42

primjesa su korisne komponente rude a najve(i broj su tetne komponente.& proizvodnji gvo!a koriste se rude koje sadr!e =0 % >?; !eljeza. &stanovile su seprednosti ako se ruda prije tretiranja u visoku pe( priprema a ta priprema danas obuhvatabrojne operacije kao to su'# mehanika priprema,# oboga(ivanje,# suenje,

# pr!enje i# ukrupnjavanje *aglomeracija+./a pripremom rude !eleza trokovi se pove(avaju ali se pove(ava i ekonominost radavisoke pe(i tako da se pove(ava sveukupna ekonominost dobijanja gvo!dja jer se poslepripreme rude utroi manje koksa i topitelja, proizvodnost visoke pe(i je ve(a, rad visokepe(i je ravnomjerniji i proizvod visoke pe(i je kvalitetniji a pored toga se pove(avaju i rudnerezerve.

%.-.1. Mehani!ka priprema%.-.1. Mehani!ka priprema

& visokoj pe(i se odvijaju heterogene hemijske reakcije, tj. reakcije izmedju vrste igasovite "aze i zbog toga je veoma va!no imati odgovaraju(u reakcionu povrinu vrste "aze.

/a pove(anjem povrina vrste "aze pove(ava se brzina reakcije. &sitnjavanjem dobija seodredjena zrnovitost za rad u visokoj pe(i i sa klasiranjem dobijaju se vie "rakcija koje sezasebno ubacuju u visoku pe( to osigurava optimalne uslove rada visoke pe(i.

/a rudnika ruda naje(e dolazi sa granulacijom koja se kre(e od 9.? % @00 mm,zavisno od metoda eksploatacije i vrste rude. &sitnjavanje se vri u nekoliko stupnjeva da bise dobila odgovaraju(a granulacija a isto tako svaki stepen usitnjavanja je pra(enoperacijom klasiranja.

5robljenje se vri u eljusnim drobilicama, konusnim drobilicama, drobilicama savaljcima, a mljevenje u mlinovima sa kuglama. Prosijavanje se vri na sitima i raznimreetkama a klasiranje naje(e u ciklonima.

%.-.2. Oboga)ivanje suenje pr$enje%.-.2. Oboga)ivanje suenje pr$enje

Oboga)ivanje. Osnovni cilj oboga(ivanja rude !eljeza jeste da se pove(a sadr!aj korisnihkomponenata a smanji sadr!aj jalovih komponenata, zatim da se uklone tetne i nepo!eljneprimjese i time da se pove(a kvalitet rude. 1ude !eljeza mogu da se obogate u osnovi navie razliitih naina'

- separacija rude mokrim postupkom, i- elektromagnentna separacija.

,uenje. /uenje ruda !eljeza ima za cilj da se ukloni suvina vlaga. Mo!e se re(i da seruda pri svom sputanju kroz visoku pe( poinje da se sui na @7@ -, odnosno ve( ugornjem dijelu trupa. Potrebna toplota za isparavanje vode dobija se na raun toploteizlaznog visokope(nog gasa, to znai da proces suenja u visokoj pe(i ne tra!i dodatnutolotu, tj. pove(an utroak goriva.

Pr$enje rude. Pr!enje ima za cilj da se ukloni hidratna vlaga i drugi isparljivi sastojci rude ida se ruda prevede u pogodniji hemijski oblik za proces redukcije i topljenja. Pri pr!enju rudase zagrijava do oko ??0 - ispod temperature topljenja a potrebna toplota se dobijasagorijevanjem je"tinog vrsog ili gasovitog goriva. ajprije se pri zagrijavanju oslobaahigroskopna a zatim hidratna voda, i na kraju ugljendioksid kada se pr!i ruda koja sadr!ikarbonate. Pri pr!enju rude sagori i ve(i dio sumpora *>0 % 70;+ koji u obliku gasova izlaziiz sistema zajedno sa ostalim dimnim gasovima.& osnovi rude !eleza se pr!e na dva razliita naina' oksidaciono i redukcionopr$enje,zavisno od atmos"ere u kojoj se pr!enje izvodi. 1edukciono pr!enje esto nazivamo imagnetiziraju(e pr!enje jer se pri tome minerali !eleza prevode u oblik koji je magnetian i


8/42

mogu(e je da se koristi magnetna koncentracija za oboga(ivanje.Pri oksidacionom pr!enju posti!e se udaljavanje svih onih djelova rude koje daju isparljivekomponente pri pr!enju. a taj nain se pr!i limonit, siderit. Odstranjivanje sumpora, tj.stepen desul"urizacije pri pr!enju, zavisi od temperature i granulacije rude. isoki stependesul"urizacije se posti!e na temperaturi od oko 99?0 -.1edukciono pr!enje se izvodi kod ruda !eljeza samo u cilju da bi se one magnetnommetodom koncentrisale. 1edukciono se pr!e limonitne, hematitne, sideritne rude a mogu(e i

pirit.

%.-.%. /glomeracija rude%.-.%. /glomeracija rude

Osnovni cilj aglomeracije jeste da se sitna ruda i praina slijepe u krupnije komade i takoosposobe za topljenje.Pri otkopavanju i rudarskoj eksploataciji rude !eleza pored komadaste rude uvek se dobija iizvesna koliina sitne!i koja isto tako treba da se preradi u visoku pe(. Pove(an sadr!ajsinte!i u pe(i je vrlo tetan i zato nije dozvoljeno da sadr!aj sitne!i u ar!i bude vie od 90;i zbog toga se sitna ruda mora ukrupnjavati tj. aglomerisati. 1ude !eljeza se aglomeriu natri naina'

- sinterovanjem,

- briketiranjem, i# peletizacijom ./interovanje i briketiranje se koristi za prirodne rude i koncentrate, a peletizacijom seukrupnjavaju veoma sitne estice rude, tj. razne praine. Pri izboru metode za aglomerisanjetreba imati u vidu osobine materijala koji se aglomerie, jer se pored rude dodaju i praina,topitelji, kovarina i dr. Dko se prainasta ruda u visokoj pe(i zameni aglomeratom, tada stubar!e postaje porozniji, gasovi se ravnomjernije rasporedjuju kroz ar!u pe(i, dodirnapovrina izmedju reduktivnih gasova i oksida !eljeza postaje ve(a ime se pove(ava stepenredukcije. Pri kori(enju aglomerata smanjuje se i utroak goriva, rad pe(i se intenzivira ipove(ava se njena proizvodnost.

%.0. opitelji

Osnovna uloga topitelja u procesu proizvodnje kako sirovog gvo!a , tako i elika, je da"ormira trosku odovaraju(eg sastava i osobina. & komponentama koje se koriste kao ar!aimamo razliite sastojke i neki od njih imaju veoma visoku temperaturu topljenja. 5a bi napraviliutetu u gorivu i skratili vrijeme samog procesa te teko topive supstance se moraju prevesti ulake topive i tu topitelj igra glavnu ulogu. Po svom hemijskom sastavu i osobinama topiteljimogu biti'

bazni, koji u sebi prete!no sadr!e bazne okside$aO i MgO. Od ovih topitelja najpoznatijisu karbonati $a$O@i Mg$O@)

kiseli, u kojima preovladava /iO=kao osnovna komponenta) neutralni topitelji) Dm"oterni *Dl=O@+ koji se ponaa razliito zavisno od toga da li se nalazi u kiseloj ili

baznoj sredini.

-akav (emo topitelj koristiti zavisi od kvaliteta rude i od hemijskog sastava tra!enog proizvoda.Pri kori(enju teko reduktivnih i tekotopivih ruda potrebna je ve(a koliina troske a samim tim ive(a koliina G potronja topitelja.

%.. Podjela i sastav goriva%.. Podjela i sastav goriva

Boriva su organske sagorljive supstance koje se upotrebljavaju iskljuivo ili prete!no za


9/42

proizvodnju upotrebljive toplote. Od goriva se zahtijeva'- produkti sagorijevanja moraju da budu gasoviti i bezvrijedni,- u prirodi moraju da postoje znatne rezerve ovih goriva, i- sagorijevanje goriva mora da bude racionalno i ekonomino.

Podjela gorivaBoriva mogu da se podijele u tri prirodne klase'

- vrsta- tena, i- gasovita goriva.

6z prirodnih goriva mo!emo da dobijemo i sintetika *vjetaka+ goriva tj. tehnolokagoriva.1anije se u metalurkim procesima koristio ugalj direktno, a danas se on uglavnomkoristi kao sintetiko gorivo u obliku koksa ili u obliku gasa *koksnog, generatorskog+ pa aki u obliku elektrine struje.& slede(oj tabeli daje se pregled podjele goriva.,astav goriva,astav goriva

rijednost nekog goriva se odreuje po tome koju toplotnu vrijednost ima % tj. koliinu toplotekoju izdvaja sagorijevanjem jedinice mase ili zapremine goriva. oplotna vrijednost zavisi odsadr!aja ugljenika i vodonika i njihovih sagorljivih jedinjenja, zatim koji je sadr!aj tetnihkomponenata, na primjer sadr!aj sumpora i koji je sadr!aj inertnih komponenata.Botovo sva industrijska goriva, pored elementarnih sagorljivih komponenata sadr!e u ve(ojili manjoj mjeri i inertni materijal, tj. supstance koje ili ne mogu da gore, poto su ve(oksidovane do najve(eg mogu(eg stepena oksidacije *komponente pepela, ugljendioksid,voda+, ili ne mogu da se oksiduju pod uslovima pod kojima se sagorijevanje izvodi, naprimer azot.Po!eljan je nizak sadr!aj inertnih materija u gorivima, zatim veoma nizak sadr!aj tetnihkomponenata jer izdvojeni sumpordioksid zagauje !ivotnu sredinu i dovodi do korozijeagregata u kojima se sagorijevanje odvija.

Prednost tenih goriva se ogleda i u tome to u istoj masi toplotna vrednost je za oko ?0;ve(a u odnosu na istu masu kod vrstih goriva, a zatim, sumpor kao tetna komponenta seiz tenih goriva mo!e ekonomski opravdano izdvojiti dok se danas to ne mo!e posti(i kodvrstih goriva.ehnoloka !vrsta gorivaehnoloka !vrsta goriva

Boriva za metalurke procese treba da imaju odredjene osobine kako bi se dobio kvalitetanmetal uz ekonomino kori(enje goriva. Prirodna vrsta goriva su esto nedovoljnokvalitetna da se koriste u metalurkim procesima i zbog toga se pribjegava njihovomoplemenjivanju, tj. dobijanje goriva vieg kvaliteta.

Mada se oksidi !eljeza mogu da redukuju u metal pomo(u razliitih redukcionih sredstava,

ugljenik je ipak jo i danas najekonominije sredstvo, bilo da se koristi direktno ili indirektno.&gljenik sa potrebnom reaktivno(u ranije se proizvodio karbonizacijom drveta *drveniugalj+, meutim, danas, kada su moderne visoke pe(i vrlo velike u obzir dolaze samo ugljevidobijeni suvom destilacijom odgovaraju(ih vrsta kamenih ugljeva. Pri takvoj se karbonizacijiiz uglja oslobaaju pare i gasovi a ostaje koks. Prema tome koks je vrst, komadast iporozan ostatak karbonizacije specijalnih vrsta kamenih ugljeva.eke "izike i hemijske karakteristike koksa mogu da se vide iz slede(eg pregleda'

- po!eljan je niski sadr!aj vode . Metalurki koks mora sadr!ati ispod 9.?; vode. /vakidodatni sadr!aj vode od 9; u visokim pe(ima pove(ava potronju toplote za 9.=;.


10/42

- Po!eljan je niski sadr!aj pepela. /vaki pove(ani sadr!aj pepela od 9; pove(ava potronjutoplote u visokim pe(ima za =;. Maksimalni dozvoljeni sadr!aj pepela iznosi 7.?;.

- 2a metalurki koks za proizvodnju elika sadr!aj "os"ora mora da bude ispod 0.09=; zakiseli proces.

- /adr!aj sumpora u koksu za metalurgiju elika treba da bude ispod 9;.

%.3. Osnovni principi dobijanja $eljeza iz ruda%.3. Osnovni principi dobijanja $eljeza iz ruda

Aeljezo je u prirodi veoma rasprostranjeno *u 2emljinoj kori ?.09;+. & rudama se nalazi uobliku'- oksida *kao hematit, Ce=O@+ ili magnetit Ce@O:+,- oksihidrata *limonit, Ce=O@I H=O+,- karbonata * siderit Ce$O@+.Pored !eljeza rude sadr!e i okside drugih metala koji su u ovom sluaju minerali jalovine*silicijumdioksid /iO=, aluminijumtrioksid Dl=O@, kalcijumoksid $aO, magnezijumoksid MgO+.Oksid silicijuma je skoro uvijek u viku zato ka!emo da jalovina ima kiseo karakter. /umpor i"os"or su veoma tetne komponente u rudama !eljeza.Prvi stepen u dobijanju !eljeza iz njegovih ruda jeste redukcija oksida pomo(u ugljenika ili

ugljenmonoksida na visokim temperaturama. Pri ovome se odigravaju slede(e reakcije'

@Ce=O@J $O K =Ce@O:J $O=Ce@O:J $O K @CeO J$O=

CeO J $O K Ce J $O=avedene reakcije i dobijanje gvo!dja sa vie od =,9:; ugljenika u industrijskim razmjeramase izvode u visokim pe(ima, koje danas mogu da imaju i kapacitete od preko ?.000tonaGdan. a slici > prikazana je visoka pe( i naznaeni su njeni osnovni djelovi.

/lika =. 3ematski prikaz visoke pe(i

& visoku pe( se ubacuju razliiti materijali' ruda !eleza i mangana, gorivo, topiteiji i razni


11/42

drugi dodaci.5odatak topitelja ima za zadatak da se od minerala jalovine dobije troska sa temperaturomtopljenja koja odgovara temperaturi rada visoke pe(i, kao i da metal oslobodi tetnihprimjesa posebno sumpora. -ako u jalovim mineralima nedostaje krea za obrazovanjetroske, to se u visoku pe( ubacuje ist krenjak, $a$O@, pri emu, posle termikedisocijacije, obrazovani kre, $aO, odlazi u trosku.eoma va!an dodatak je dodavanje rude mangana ime se regulie potrebni sadr!aj

mangana u gvo!u.Pojedini materijali, tj. sirovine, se dodaju u visoku pe( u odreenim koliinama i po

jednom odreenom redu, na primjer' gorivo, ruda i topitelj, zatim ponovo gorivo, ruda itopitelj itd. /vi ovi materijali nazivaju se ar$a visoke pe)i. isoka pe( radi kontinuirano.& gornjem dijelu pe(ice uduvava se vazduh koji je predgrijan i do 9@00 -. azduh seuduvava kroz duvnice kojih u jednoj pe(i ima 8 % 9>.5obijeni reduktivni gas kre(e se ka vrhu pe(i i reaguje sa materijalom koji se sputa krozpe(. 6z pe(i izlazi visokope(ni gas sa :?0 % >?0 -.Aeljezo koje se obrazuje u pe(i reaguje sa ugljenikom i ugljenmonoksidom grade(i pri tome!eljezokarbid koji se rastvara u !eljezu tj. dobija se gvo!e. Bvo!e se topi i skuplja na dnupe(ice a isto tako i troska koja kao laka pliva iznad gvo!a. ime se zavrava visokope(niproces.

6z visoke pe(i se dobijaju razliite vrste gvo!dja'- gvo!dja koja su predvidjena za dalju preradu u elik, i- gvo!dja koja se samo pretope u livakim pe(ima a zatim liju u "inalne proizvode.

Bvo!e se ra"inacijom prevodi u elik. Oksidacijom pojedinih sadr!aja u gvo!u kao to su'ugljenik, silicijum, mangan, "os"or i sumpor umanjuje se njihov sadr!aj do odreene granicekarakteristine za elik.

%.4. *edukcija u visokoj pe)i%.4. *edukcija u visokoj pe)i

/vi procesi u proizvodnji gvo!a i elika odvijaju se na visokim temperaturama i da bi se

osigurala reakciona temperatura neophodne su velike koliine toplote koje se dobijajusagorijevanjem nekog prirodnog goriva.& dobijanju gvo!a osnova procesa se svodi na'# redukciju oksida !eljeza u metal, i# na reakcijama izmeu ugljenika iz goriva i kiseonika iz uduvanog vazduha.

Boriva kao to su' drvo, ugalj, na"ta, metan, sagorevaju sa plamenom. asuprot ovomekoks, drveni ugalj, pri sagorevanju samo se u!are. Plamenom sagorevaju gasovi a goriva izkojih su gasovi oslobodjeni sagorevaju bez plamena.Oksidacija neke sagorljive supstance se mo!e izvesti ako joj se dovede odredjena koliinaenergije i dovoenjem do odredjene temperature koju nazivamo temperaturom paljenja.isina temperature paljenja zavisi od vrste goriva, koncentracije kiseonika u atmos"eri,

reakcione povrine i sl. 5rvo se pali na oko 770 -, ugalj na oko 870 -, koks na oko 70 -,itd.1eakcije koje se odvijaju u visokoj pe(i su brojne i veoma slo!ene.

Dko se posmatra sistem !eljezo % kiseonik onda se mo!e vidjeti da !eljezo daje sakiseonikom vrsta jedinjenja'

- vistit, CeO,- magnetit, Ce@O:, i- hematit, Ce=O@.

Pri redukciji oksida !eljeza svi atomi kiseonika se ne oslobaaju istovremeno, ve( jedinjenjaprelaze iz vieg u ni!e oksidaciono stanje'


12/42

@Ce=O@K =Ce@O: J 9G=O=Ce@O:K Ce=O@J CeO:CeO K Ce@O:J Ce

&stanovljeno je da je CeO nestabilan ispod 8:0 -, to znai da se u visokoj pe(i odvijaredukcija vistita na temperaturama koje vladaju u visokoj pe(i.

2a redukciju vistita, CeO, neophodna je atmos"era sa malo $O i H =O a to se posti!e samona visokim temperaturama, tj. u pe(ici gde je reakcija)

$ J $O= K =$0,mogu(a i dovoljno brza, odnosno gdje se $O=obrazovan usljed redukcije oksida elemenataredukuje u $O pomo(u ugljenika koji je prisutan u velikim koliinama i gdje vlaga izuduvavanog vazduha mo!e da reaguje sa ugljenikom prema reakciji'

=H=0 J =$ K =$0 J H=,& viim hladnijim delovima pe(i gde sve reakcije nisu mogu(e, brza struja gasa i jo uvijekbogata sa $O na svom putu od pe(ice ka !drijelu potpoma!e redukciju magnetita, odnose(i$O=sa mjesta njegovog nastajanja, ali vistit ne mo!e vie da redukuje.

1eakcije izmedju ugljenika i kiseonika u visokoj pe(i ne obezbjeuju samo neophodnutoplotu za odvijanje reakcija ve( uestvuju i direktno u redukciji oksida.Osnovne reakcijeizmedju ugljenika i kiseonika su'

- 5epotpuno sagorijevanje ugljenika, kada nema dovoljno kiseonika'

=$ J 0= K =$0.# Potpuno sagorijevanje ugljenika, odvija se na temperaturi reakcije i to samo s lijeva na

desno'$ J 0= K $O=.

# 1avnote!na reakcija, koja istovremeno ukazuje i na dopunsko sagorijevanje ugljenika, tj.sagorevanje ugljenmonoksida'

=$0 J 0=K =$O=.1eakcija s desna na lijevo predstavlja termiku disocijaciju $0 koja je mogu(a samo navisokim temperaturama, poto je jako endotermna 6veoma spora.Lkonominost rada visoke pe(i se zasniva na sagorijevanju ugljenika u ugljendioksid koji seredukuje na putu ka !drijelu na usijanom koksu u ugljenmonoksid na raun kiseonika izoksida. o je takozvana indirektna redukcija , tj. redukcija pomo(u $O.1eakcija =$O K $O=J $ *Eelova reakcija+ posti!e najve(u brzinu na =0 - i veoma jeva!na u visokoj pe(i, poto se talo!i amor"ni ugljenik i time se u ni!im toplijim zonama pe(i

jako ubrzava tzv. direktna redukcija tj. redukcija uz ue(e ugljenika.Dko hematit doe u dodir sa $O dolazi do reakcije'

@Ce=O@J $O K =Ce@O:J $O=,

2atim se obrazovani magnetit redukuje u vistitCe@O:J $O K @CeO J $O=,

D vistit se konano redukuje u metalno !eljezo'

CeO J $O K Ce J $O=.Pored redukcije oksida !eljeza iz rude ili koncentrata i drugi prisutni oksidi se u visokoj pe(iredukuju, na primjer'# oksidi mangana' MnO=% Mn=O?% MnO % Mn,

- oksidi silicijuma' /iO=% /i, i


13/42

- oksid "os"ora' P=O?% P,i oni prelaze u metalno !eljezo

%.6. *ad visoke pe)i%.6. *ad visoke pe)i

& visokoj pe(i odvija se osnovni proces redukcije oksida !eljeza sa reducentom iobrazuje se metalno !eljezo. 6ako je maksimalna temperatura visoke pe(i ==00 - u rudama

!eljeza se nalaze jedinjenja koja se ne tope na ovoj temperaturi. Osnovni jalovi minerali suoksidi silicijuma i aluminijuma a oni se tope na viim temperaturama nego to je totemperatura rada visoke pe(i. Meutim, dodatkom topitelja u ar!i oksidi jalovine gradekomponente koji imaju ni!u temperaturu topljenja nego to je temperatura rada visoke pe(i.ako pri topljenju i prevoenju obje vrste "aze u teno stanje dobija se na vrhu troska, jer jelaka od metala, a metal koji kao te!i pada na dno.

Poto rude !eljeza sadr!e pored oksida !eljeza i okside drugih elemenata to seteno !eljezo na svom putu ka pe(ici legira i sa nekim metalima i nemetalima, na primjer'silicijumom, manganom, sumporom, "os"orom. /umpor i "os"or su tetne komponente ugvo!u jer njihovo prisustvo dovodi do dobijanja gvo!a loeg kvaliteta.

& visokoj pe(i gvo!e je u stalnom dodiru sa troskom i njen sastav se sila!enjem krozpe( stalno mijenja. Hemijski sastav tene troske je veoma slo!en, pa prema tome i njeno

dejstvo na metal.2a visoke pe(i koje rade sa metalurkim koksom visina pe(i iznosi =@ % =? m, a sa

visoko kvalitetnim koksom =?.? % =7 m.& konstrukciji visoke pe(i imamo metalne djelove, koji obezbjeuju potrebnu sigurnost pe(i idjelove od vatrostalnih meterijala ija je uloga da na sebe preuzmu uticaj visoketemperature.

atrostalna obloga treba da ima dovoljnu vatrostalnost, da bude mehanikidovoljno otporna prema troenju pri sila!enju ar!e kroz pe(, dovoljno otporna premadejstvu tene troske i metala, kao i prema dejstvu gasova i para u pe(i.5obar rad pe(i zavisi od "izikih i hemijskih osobina sirovina kojima se puni pe(. edan odosnovnih uslova za dobar rad pe(i jeste da su sve sirovine koje ulaze u pe( ujednaene posastavu. 2a dobar rad pe(i treba uduvavati maksimalnu koliinu vazduha koju ona mo!e da

primi. Odr!avanje konstantnog re!ima rada pe(i jedan je od osnovnih uslova za dobarkvalitet gvo!a, visoku proizvodnost i visoku ekonominost.Poreme(aji u toku rada visoke pe(i mogu da nastanu usled hlaenja pe(i, zbog nepravilnograsporeivanja sirovine po presjeku pe(i, pove(anje koliine rude u mjeavini, pogoranjekvaliteta koksa, suvie brzo sputanje mjeavine, du!i rad sa nedovoljno napunjenom pe(i,sni!enje temperature uduvavanog vazduha, prodor ve(e koliine vode u visoku pe(, inemarnost osoblja.

1edovni i karakteristini proizvodi visoke pe(i su' gvo$e troska visokope)ni gas ivisokope)na praina. Bvo!e, koje je osnovni proizvod visoke pe(i nije "inalni produkt, ve(se ono koristi kao polazna sirovina za proizvodnju elika ili preradi u livene proizvode.roska visoke pe(i, visokope(ni gas i praina su ranije bili bezvrijedni proizvodi, a danas se

nastoji da se ovi produkti to racionalnije iskoriste./ obzirom na namjenu, gvo!a se dijele na'# livaka gvo!a, koja se pretapaju i koriste za livenje raznih predmeta. & ove svrhe se troisamo oko 9G8 od ukupne koliine proizvedenog gvo!a.# bijela gvo!a koja se koriste za preradu u elik, gdje se troi oko 7G8 od ukupne koliinegvo!a,# legirana gvo!a i "erolegure koje se koriste u proizvodnji elika za dezoksidaciju, zalegiranje i korekciju sastava elika itd.

%.17. Metalurgija !elika%.17. Metalurgija !elika


14/42

5anas se elik skoro iskljuivo proizvodi iz gvo!a, pri emu se u ar!u za proizvodnjuelika uvijek dodaje i staro gvo!e i stari elik.Pri proizvodnji elika iz gvo!a % najprije se proizvodi gvo!e a zatim se ono ra"inacijomprerauje u elik, odnosno, oksidacijom se rastvorene koliine elemenata u gvo!u *ugljenik,silicijum, mangan, "os"or, sumpor+ umanjuje na !eljene i dozvoljene procente u eliku.

Priprema sirovine za dobijanje elika je znatno jednostavnija nego to je to priprema zadobijanje gvo!a.Priprema gvo!a obuhvata odstranjivanje sumpora i "os"ora maksimalno to je mogu(e prijenego se ubaci u pe( za proizvodnju elika.Otpadni elik se priprema tako to se veliki komadi sjeenjem usitne, a sitni presovanjemukrupne.-re, koji se dodaje kao topitelj mora da bude dobro peen i odgovaraju(eg hemijskogsastava.Cerolegure koje se dodaju kao sredstvo za dezoksidaciju i naknadno legiranje, radipostitanja konanog sastava elika, moraju da budu dovoljno usitnjene, osuene i estozagrijane prije nego se ubace u elik.

%.17.1. Postupak dobijanja !elika po 8esemeru%.17.1. Postupak dobijanja !elika po 8esemeru

Postupak je dobio ime po Eesemeru koji ga je uveo 98??. godine i izvodi se u metalurkimagregatima koji se nazivaju konvertori, u kojima se uduvava vazduh i teno gvo!e. anajni!em dijelu radnog prostora nalaze se duvnice. -ada se konvertor napuni tenimgvo!em zapoenje se sa uduvavanjem vazduha i konvertor se ispravi u vertikalni polo!aj.Prisutni elementi *silicijum, mangan, ugljenik+ se oksiduju i tako obrazovani oksidi prelaze utrosku a nakon smanjenja sadr!aja ugljenika obrazuje se elik.trostalna obloga Eesemerovih konvertora je je silikatna tj. kisela u kojoj je sadr!aj /iO =preko 8;.-onvertori po Eesemeru mogu da u jednoj operaciji daju i do =? tona !eljeza. Meutim, priovome ne mo!e se u elik preraditi gvo!e sa visokim sadr!ajem sumpora i "os"ora.

%.17.2. Postupak dobijanja !elika po omasu%.17.2. Postupak dobijanja !elika po omasu

Ovaj postupak se takoe izvodi u konvertorima , samo za razliku postupka po Eesemeru uovom sluaju vatrostalna obloga je bazna te je otuda i troska baznog karaktera. Prednostovog postupka je u tome to mogu da se prerade u elik i gvo!a koja imaju ve(i sadr!ajsumpora *0.0? % 0.9=;+ i "os"ora *9.8 % =.=;+.5ok je kod Eesemerovog postupka osnovni izvor toplote oksidacija silicijuma *egzotermnareakcija+, kod omasovog postupka izvor toplote je oksidacija "os"ora.

%.17.%. 'iseoni!ko 9 konvertorski postupci za dobijanje !elika%.17.%. 'iseoni!ko 9 konvertorski postupci za dobijanje !elika


15/42

- rastvaranje azota i vodonika svedeno je na minimum, tako da elik dobijen ukiseonikim konvertorima mo!e da se primjeni za brojne svrhe)

- gasovi koji izlaze iz kiseonikog konvertora imaju znatno manju zapreminu negogasovi koji izlaze iz Eesemerovog i omasovog konvertora, jer ne sadr!e azot i zbogtoga imaju manje toplote)

- mijeanje kiseonika sa metalom u kiseoninom konvertoru je slabije nego uomasovom i Eesemerovom konvertoru, to ima i pozitivnih i negativnih posledica %

nedovoljno mijeanje dovodi do nepotpune oksidacije primjesa, dok troska veomabrzo reaguje sa sumporom i "os"orom i to predstavlja osnovnu prednost kiseonikogpostupka.

%.17.-. (obijanje !elika u elektrope)ima%.17.-. (obijanje !elika u elektrope)ima

Ove vrste pe(i koriste elektrinu energiju kao izvor toplote. Pe(i za topljenje elika izraujuse na dva naina'

- na bazi elektrinog luka, i- pomo(u indukcije.

& lunim pe(ima izvor toplote je elektrini luk, koji se obrazuje izmeu elektroda i metala, au indukcionim pe(ima, se u samom metalu posredstvom naroitog prevoenja elektrinestruje, indukuje elektrina sila i na taj nain se elektrina energija pretvara u toplotu.Prednost elektro elika u odnosu na konvertorski elik se sastoji u slede(em'

- lako se posti!u visoke temperature,- nema preodukata sagorijevanja,- metal je topliji od vatrostalne obloge tj. troi se manje obloge naroito pri pretapanju

elika,- dodatne legure manje se oksiduju ime se lake regulie sastav.

-. Metalurgija aluminijuma

2bog svoje visoke hemijske aktivnosti, aluminijum se u prirodi nalazi u obliku svojih

jedinjenja. Po svom sadr!aju u 2emljinij kori zauzima prvo mjesto meu metalima, a poslekiseonika i silicijuma najrasprostranjeniji je element.Dluminijum se u industrijskoj proizvodnji poeo dobijati relativno skoro. Prvo industrijsko

postrojenje za dobijanje aluminijuma datira iz sedamdesetih godina 9. vijeka u Crancuskoj.

-.1. Osobine aluminijuma

Dluminijum se nalazi u 6 grupi periodnog sistema elemenata sa radnim brojem [email protected] je trovalentan, a u odreenim uslovima mo!e biti jednovalentan. opi se na @@ -, akljua na =77@ -. Bustina mu je =700 kgGm@.

Dluminijum ima veliki a"initet prema kiseoniku i na vazduhu gubi svoj sjaj zbog toga tose prekriva tankim slojem oksida. Ovako stvorena opna od oksida je kompaktna i neporozna,usled ega daje aluminijuma veliku otpornost na koroziju.

Dluminijum se lako rastvara u alkalijama *bazama+, hlorovodoninoj i sumpornoj kiselini,dok se u azotnoj i organskim kiselinama ne rastvara.

Posjedovanje istovremeno takvih svojstava, kao to su' mala speci"ina masa, visokaelektroprovodljivost, dovoljna mehanika vrsto(a i visoka koroziona postojanost prema nizuhemijskih agenasa, inilo je da aluminijum dobije iroku primjenu u razliitim granamasavremene tehnike.

-.2. Primjena aluminijuma i njegovih legura


16/42

elike koliine aluminijuma koriste se u obliku njegovih legura kao konstrukcionimaterijali. edna od najva!nijih legura aluminijuma je duraluminijum u iji sastav ulaze slede(ekomponente' @.: % :; $u) 0.? ; Mg) 0.? ; Mn i ostatak je aluminijum. 5uraluminijum imaspeci"inu masu =8?0 kgGm@, dobro se podvrgava mehanikoj obradi, i po svojim mehanikimsvojstvima se pribli!ava nekim vrstama mekog elika.

ajrasprostranjenija legura aluminijuma je silumin, koji sadr!i 9= % 9@ ; /i i po svomsastavu odgovara eutektikumu u sistemu Dl#/i. /ilumin ima speci"inu masu neto manju od

=>00 kgGm@, a upotrebljava se za veoma slo!ene odlivke gdje se zahtijevaju istovremenoznaajna mehanika vrsto(a i mala speci"ina masa.

Fegure aliminijuma, kako u obliku odlivaka tako i u obliku odreenih obraenih detalja,nale su iroku primjenu u konstrukciji aviona, automobilskoj industriji, mainskoj industriji itd.

Dluminijum je naao iroku primjenu u elektrotehnici za izradu kablova, kondezatora, inskihprevodnika, ispravljaa struje itd. Mala speci"ina masa provodnika od aluminijuma dozvoljava uizgradnji dalekovoda ve(e rastojanje izmeu stubova, zbog smanjene opasnosti od ruenjausled sopstvene te!ine provodnika. & novije vrijeme aluminijum se iroko koristi ugraevinarstvu kao zamjena drvetu i kamenu zatim za ambala!u itd.

isoka koroziona postojanost ini aluminijum u pojedinim sluajevima nezamjenjivim kaomaterijal za hemijsku industriju *na primjer za izradu aparata za proizvodnju azotne kiselineorganskih materija i prehrambenih artikala+.


17/42

& dananje vrijeme u najva!nije rude aluminijuma ubrajaju se' boksiti, ne"elini, alumiti ikaolimi.

Eoksiti' ajva!nija ruda za dobijanje aluminijuma u dananje vrijeme je boksit *nazivpotie od mjesta gdje su naene prve naslage ove rude, les EauN u Crancuskoj+. Eoksit jestijena slo!enog mineralokog sastava tako da u sebi sadr!i ak i do := razliita elementa.

Dluminijum se u boksitu nalazi u obliku minerala hidrargilita, bemita ili dijaspora. & zavisnosti odtoga u kom je mineralokom obliku aluminijum sadr!an u boksitu, boksiti se dijele na tri osnovnevrste'

boksiti hidrargilitnog tipa, Eoksiti bemitnog tipa i boksiti dijasporovog tipa.

aje(e se u prirodi u boksitima ovi minerali nalaze zajedno, a naziv i osobine boksitaodreuje mineral aluminijuma koji je najvie zastupljen u konkretnom boksitu.

Pored minerala aluminijuma, u boksitu su sadr!ane slede(e komponente' minerali!eljeza *oksidi, hidroksidi i karbonati+, silicijum u obliku kvarca, opala i kaolinita titan u obliku

rutila itd. Od primjesa koje naje(e prate boksit treba ista(i slede(e' a, -, $r, 2n, P, , Ba,organske materije i pirit.

Hemijski sastav boksita, u zavisnosti od mineralokog oblika aluminijuma i koliineprimjesa varira u irokim granicama u jednom istom le!itu. -valitet boksita kao rudealuminijuma odreuje prije svega sadr!aj Dl=O@ i /iO=u njemu. &koliko je ni!i sadr!aj /iO=a vii

Dl=O@ utoliko je pri neizmjenjenim ostalim uslovima kvalitet boksita vii. e!inski odnos Dl=O@prema /iO= u boksitu naziva se modul boksita, koji slu!i kao pokazatelj kvaliteta boksita.:koliko je modul boksita vii utoliko je boksit bolji.

-.%. Postupci za dobijanje aluminijuma

5obijanje aluminijuma se u svijetu danas uglavnom vri iz boksita, mada se neznatnekoliine dobijaju iz ne"elina, alunita, kaolina i silimanitnih ruda, koje se sve zajedno nazivajuneoboksitne sirovine.

5obijanje aluminijuma iz boksita obuhvata dva nezavisna tehnoloka postupka i to'

dobijanje aluminijum oksida % g l i n i c e i dobijanje metalnog aluminijuma iz aluminijum oksida.

& mnogim sluajevima glinica se proizvodi na jednom mjestu, obino u blizini rudnikaboksita ili se boksit transportuje do pogona za proizvodnju glinice, a dobijena glinica seprerauje ili neposrednio na mjestu dobijanja ili se transportuje do pogona za proizvodnjumetalnog aluminijuma, obino u blizini izvora elektrine energije.

Od vie predlo!enih postupak za dobijanje glinice iz boksita danas su praktinu primjenunali samo neki od njih. / obzirom da glinica ima am"oterni karakter, mogu(e je za njenoizvlaenje iz boksita koristiti kisele i bazne postupke.

& savremenoj industrijskoj proizvodnji glinice iz boksita poznati su slede(i postupci'

bazni, kiseli i elektrotermijski.


18/42

& industrijskoj proizvodnji najiru primjenu dobio je bazni postupak poznat kao 8ajerovpostupak, koji se sastoji u lu!enju boksita rastvorom aOH i kasnijem izdvajanju izlu!enogoksida aluminijuma. Mogu(e je dobijanje glinice i po tzv. suvom postupku, koji se koridti zapreradu boksita sa vidokim sadr!ajem /iO=. Ovaj postupak se sastoji u termikom tretiranjuboksita sa sodom pri emu se stvaraju aluminati u vrstom stanju koji se kasnije lako rastvarajuu vodi.

-od baznog postupka odstranjivanje primjesa sadr!anih u boksitu Ce i i je dosta

jednostavno jer idu u neizlu!eni ostatak koji se naziva crveni mulj. /ilicijum reaguje sa bazom ikod ve(eg sadr!aja u rudi, javljaju se odreene teko(e koje dovode do gubitka glinice, pa su iztog razloga za ovaj postupak pogodnije sirovine koje imaju mali sadr!aj silicijuma.

& sadanje vrijeme se za proizvodnju glinice koristi uglavnom bazni Eajerov postupak i toiz slede(ih razloga'

potreba za potpunim i(enjem glinice od primjesa !eljeza kod Eajerovog postupkase lako prtevazilazi jer je !eljezo pri ovim uslovima nerastvorno,

aparatura treba da bude otporna na koroziju, to se kod baznog postupka lako izvodizbog toga to su, za razliku od koselina, alkalni rastvori, manje agresivni. i

regeneracija kiseline je vezana sa velikim teko(ama, a samim tim i sa gubicima

lu!nog agensa, dok je kod baznog postupka regeneracija baze dosta jednostavna.

-.-. 8ajerov postupak za dobijanje glinice

Eajerov postupak je osnovni postupak za dobijanje glinice u svijetu. Osnovni zahtjev kojise postavlja da ispuni boksit da bi se mogao ekonomski opravdano preraivati po ovompostupku, je nizak sadr!aj /iO= u granicama ? % 8;. Osnovna tehnoloka ema Eajerovogpostupka prikazana je na slede(oj slici.


19/42

/lika @. ehnoloka ema Eajerovog postupka

Eoksit se najprije podvrgava pripremi koja se sastoji u homogenizaciji njegovog sastava,drobljenju, mljevenju i klasiranju. Posle pripreme, boksit se lu!i u autoklavima rastvorom aOH u

cilju izdvajanja glinice iz boksita u obliku rastvora natrijumaluminata. Fu!enjem se dobija pulpasa ratvorom natrijumaluminata i nerastvornog ostatka % crvenog mulja. Pulpa se razbla!ujepovratnim rastvorom iz sistema protivtonog pranja crvenog mulja, a zatim se upu(uje naodvajanje vrste od tene "aze. erastvorni ostatak se zatim ispira u cilju potpunijeg izdvajanjaaluminatnog rastvora, a rastvor se "iltrira u cilju odstranjivanja zaostalih estica crvenog mulja.Eistar rastvor natrijumaluminata se mijea sa dijelom ranije istalo!enog aluminijumhidroksida dabi se ubrzalo izdvajanje aluminijuma iz aluminatnog rastvora. & ovoj operaciji aluminijum seizdvaja u obliku hidroksida koji se ispira u cilju potpunijeg odvajanja od alkalnog rastvora. 6sprani

Dl*OH+@se kalcinie na temperaturi oko 9:00 -, pri emu se dobija krajnji proizvod koji senaziva kalcinirana glinica. ovratni rastvor posle izdvajanja i pranja Dl*OH+@se uparava u ciljuudaljavanja vika vode i pove(anja koncentracije aOH. &pareni rastvor se ponovo vra(a uproces lu!enja.

-.-.1. Priprema boksita

& zavisnosti od mineralokog sastava boksita i njegovih "iziko % hemijskih svijstava,priprema boksita mo!e biti razliita. Priprema boksita ukljuuje oboga(ivanje, usitnjavanje*drobljenje i mljevenje+ suenje, pr!enje i homogeniziranje.

edan od naina oboga(ivanja boksita je pranje protonom vodom u cilju otkljanjanja"inog mulja koji sadr!i organske materije i glinu. Ovaj proces se vri na mjestu dobijanja boksita.

& ve(ini sluajeva, boksiti se na rudnicima ne oboga(uju ve( direktno idu na preradu.ekad se vri njehovo suenje u cilju otklanjanja vlage, to je jako va!no da se sprijei njegovosmrzavanje kod transporta u toku zime.

& pogonima glinice koji nisu u neposrednoj blizini rudnika, "ormiraju se skladita boksita,koja imaju za cilj da obezbijede rezerve za bezbijedan rad pogona glinice i da se njima izvrihomogenizacija ulaznog boksita. jae(e su ova skladita tipa beding, koja su u ve(inisluajeva otkrivena.

Homogenizovani boksit sa skladita uvodi se u tehnoloki proces njegove prerade. Prvaoperacija kojoj se podvrgava boksit je drobljenje. Eoksit se drobi na drobilicama sa ipkama, aovako izdraobljena sirovina transportuje se transportnim trakama do prihvatnog bunkera iz kogase vri dodavanje boksita za slede(u operaciju, koja u ovom sluaju predstavlja drugi stepenusitnjavanja tj. operaciju mljevenja. 6zdrobljeni boksit se melje u cilindrinim mlinovima saipkama ili sa kuglama na mokro, tako da se u procesu mljevenja istovremeno priprema pulpaza narednu operaciju % lu!enje. Posle mljevenja pulpa se upu(uje u klasi"ikatore gdje seodvajaju krupnije estice koje nisu dovoljno samljevene i iste se vra(aju ponovo u proces

mljevenja. /amljeveni boksit u obliku pulpe, s obzirom da je mljevenje vreno na mokro, upu(ujese na lu!enje u cilju prevoenja korisne komponente % aluminijumoksida u rastvor.

-.-.2. +u$enje boksita

Proces lu!enja sastoji se u tretiranju samljevene pulpe rastvorom aOH, na visokimtemperaturama i pritiscima u autoklavu. Osnovne komponente koje su prisutne u boksitu uprocesu lu!enja ponaaju se na slede(i nain'


20/42

Oksid aluminijumakoji je sadr!an u boksitu prisutan je u obliku minerala hidrargilita, bemita ilidijaspora. & procesu lu!enja ovi minerali sa rastvorom aOH reaguju na taj nain to sealuminijum prevodi u rastvor u obliku natrijumaluminata'

Dl*OH+@J aOH K aDlO=J =H=ODlOOH J aOH K aDlO=% H=O

Oksid $eljeza koji je posle oksida aluminijuma najzastupljenija komponenta u boksidu, naje(ese nalazi u obliku hematita, u procesu lu!enja se ne rastvara sa rastvorom aOH ve( u cjelostiostaje u ostatku od lu!enja koji se naziva crveni mulj.

,ilicijumdioksid koji je u boksitu prisutan u obliku kvarca, opala i kaolinita, reaguje sarastvorom aOH razliito, u zavisnosti od njegovog mineralokog oblika.

eorijski svaki procenat /iO=sadr!an u boksitu vezuje 8.? kg Dl =O@i >.>? kg a=O natonu boksita koji se prerauje. 2bog toga se u Eajerovom postupku prerauju boksiti koji sadr!e/iO=? % 8;. ehnoloki je mogu(a prerada i boksita sa ve(im sadr!ajem /iO =, meutim,ekonomika prerade takvih boksita nije povoljna.

-.-.%. :slovi lu$enja

a proces lu!enja uslovi lu!enja pokazuju veliki uticaj tako da od njih uglavnom i zavisistepen prevoenja glinice iz boksita u aluminatni rastvor. ajva!niji od tih uslova su slede(i'

9+ vrijeme lu!enja=+ koncentracija alkalnog rastvora@+ kaustini odnos alkalnog rastvora:+ temperatura lu!enja?+ prisustvo krea>+ veliina zrna i drugo.

?. ;rijeme lu$enja bitno utie na koliinu glinice koja iz boksita prelazi u aluminatni rastvor.-oncentracija Dl=O@u rastvoru u poetku lu!enja brzo raste, a zatim se asimptotski pribli!avajednoj konstantnoj vrijednosti. *zavisnost prikazana na slede(oj slici+. /adr!aj /iO=u rastvoruu poetku brzo raste sa pove(anjem vremena lu!enja boksita, dosti!e maksimum posle egaponovo brzo opada.

/lika :. &ticaj vremena lu!enja na izlu!enje Dl=O@i /iO=iz boksita


21/42

>. 'oncentracija alkalnog rastvora koji se primjenjuje za lu!enje boksita, ima bitan uticaj naproces lu!enja. /a pove(anjem koncentracije rastvora raste stepen izlu!enja glinice, apove(ava se i koncentracija dobijenog aluminatnog rastvora.

7. 'austi!ni odnos odnosno molski odnos a=OGDl=O@ u rastvoru povratnog alkalnograstvora u zatvorenom Eajerovom ciklusu, ima bitan uticaj na brzinu lu!enja boksita. Erzina

lu!enja raste sa pove(anjem kaustinog odnosa alkalnog rastvora i obrnuto, smanjuje se sanjegovim smanjenjem.

8. emperatura lu$enja ima veliki uticaj na proces lu!enja boksita. Pri ostalim istim uslovimasa pove(anjem temperature raste izlu!enje glinice iz boksita i skra(uje se vrijeme lu!enja.5rugim rijeima, visok stepen izlu!enja mo!e se posti(i pri vrlo kratkom vremenu lu!enja.Optimalna temperatura lu!enja boksita se za svaki boksit odreuje eksperimentalno, tako daza hidrargilit iznosi :=@ - a za bemit i dijaspor do ?=@ -.

. Prisustvo kre!a u malim koliinama *@ % :;+ u praksi je pokazaloda se kod lu!enjadijasporovog boksita pove(ava stepenizlu!enja glinice.

-.-.-. ehnologija lu$enja boksita

Eoksit se naje(e lu!i u autoklavima u kojima se potrebna temperatura posti!ezagrijavanjem pulpe pomo(u zagrijane vodene pare u ureajima koji se zovu autoklavi*konstrukcija dva tipa autoklava data je na slede(oj slici+

/lika ?. Dutoklavi) a+ mehaniko mijeanje, b+ mijeanje vodenom parom

Pulpa posle lu!enja u autoklavu je zagrijana na temperaturi vioj od temperature kljuanja, takoda je i pritisak vii od atmos"erskog. Fu!na pulpa pri ovakvim uslovimase iz autoklava isputa uureaje koji se zovu ekspanderi u kojima se vri sni!avanje pritiska do atmos"erskog, pri emuse vri isparavanje, a dobijena vodena para se koristi za zagrijavanje pulpe u autoklavima.Lkspanderi su zatvoreni cilindrini sudovi sa s"erinim vrhom i konusnim dnom. a sredinus"erinog vrha zavarena je cijev kroz koju se dovodi pulpa iz autoklava. Pulpa izvodi izekspandera kroz konusno dno, a para se skuplja u parovodu koji je pridodat na vrhu s"erinogdijela samouparivaa.

&poredo sa autoklavima *za sluaj indirektnog zagrijavanja+ nalaze se tzv. kondezloncikoji slu!e za sakupljanje kondezovane vodene pare od zagrijavanja autoklava.


22/42

6skori(enje Dl=O@iz boksita pri lu!enju kre(e se oko 8?;, pri emu, ukoliko boksit sadr!imanje /iO=, izlu!enje je ve(e i obratno.

Pogon za proizvodnju glinice po Eajerovom postupku snadbjeven je serijom meusobnopovezanih autoklava, pri emu se proizvodnost svakog od njih pri periodinom dejstvu mo!eizraunati na slede(i nain'

gdje je' % zapremina autoklava, m@

t % vrijeme lu!enja, h % speci"ina masa pulpe tGm@

% koe"icijent iskori(enja autoklava *odnos koliine radnih asova autoklava u godiniprema ukupnom broju asova u godini+.

Proizvodnost autoklava se znatno pove(ava pri kontinuiranom lu!enju boksita, jer pritome se skra(uju gubici vremena koji se odnose na punjenje i pra!njenje autoklava, a takoe ina prethodno zagrijavanje pulpe u samom autoklavu. Proizvodnost baterije autoklava sa

kontinuiranim radom mo!e se izraunati na slede(i nain'

gdje je' n % broj autoklava u bateriji tG# vrijeme zadr!avanja pulpe u autoklavu.

eprekidno % kontinuirani lu!enjeboksita u bateriji autoklava, pored ostalih prednosti,omogu(uje automatsku regulaciju procesa, Osnovni parametar koji utie na proceskontinuiranog lu!enja je temperatura pulpe u autoklavu. Dutomatsko odr!avanje temperaturnogre!ima u bateriji autoklava omogu(uje povienje proizvodnosti baterije, smanjuje potronju pare

i runi rad opslu!ivanja operacije lu!enja boksita.

-.-.0. ehnologija procesa u autoklavima

a slede(oj slici prikazana je jedna baterija autoklava sa ekspanderima i kondez loncima zakontinuirano lu!enje boksita.

V

q t =

/

n VQ

t

=


23/42

/lika >. ematski prikaz serije autoklava za lu!enje boksita

/uspenzija u lu!nom rastvoru pod pritiskom reda veliine @.? MGm=se uvodi u prvi autoklav*D9+, u kojem ispunjava svu zapreminu oko grejnih cijevi i mjealice. -roz grejne cijevi cirkuliepara iz ekspandera *L9+ i kondezlonca *-9+. Pulpa kontinuirano prelazi iz jednog autoklava udrugi, s timto se sve di autoklava *D>+ grije u svakom autoklavu parom osloboenom uodgovaraju(em ekspanderu i kondezloncu. Dutoklavi od 9 do > nazivaju se QpredgrijaiR.

emperatura ulazne pulpe u autoklav D9je reda veliine @@@ -, a temperatura na izlasku izautoklava D>je reda veliine :?@ -. dakle ukupan porast temperature u predgrijaima je oko 9=0-.

/lede(i autoklavi se griju parom iz energane da bi se dostigla temperatura lu!enja redaveliine :@ - do ?=@ -. -ondezat od pare iz energane se sabira i ponovo vra(a u energanu.

Dutoklavi koji se griju parom iz energane nazivaju se QreakteriR *po konstrukciji su istiautoklavima predgrijaima+. 6z poslednjeg autoklava Dpulpa ide u seriju ekspandera, i to prvo uekspander L>. & ekspanderima se pritisak sni!ava od oko @.? MGm= na pritisak ravanatmos"erskom. Pulpa iz ekspandera L> ide i ekspander L? i tako redom do ekspandera L9. &svakom od ovih ekspandera pritisak opada tako da je u prvom ravan atmos"erskom. &sled ovihpromjena pritiska u svakom ekspanderu se izdvaja nova koliina pare koja grije odgovaraju(iautoklav.

& autoklavu D>izdvojeni kondezat ide u kondezlonac ->iz ovog kondezata se izdvaja diozaostale pare koja se dodaje pari iz ekspandera L>. $io sistem grejne pare u autiklavu D>,kondezloncu ->i ekspanderu L>nalazi se pod istim pritiskom.

-ondezat iz kondezlonca ->ide preko regulacionog ventila u kondezlonac -?u kojemvlada ni!i pritisak. &sled manjeg pritiska kondezat izdvajaparu i hladi se na temperatuti kojaodgovara pritisku koji vlada u ovom dijelu sistema. 6zdvojena para iz kondezlonca -? sesjedinjuje sa parom iz ekspandera L?i slu!i za zagrijavanje autoklava D?.

-od svih autoklava predgrijaa postoji identian odnos sa odgovaraju(im ekspanderom ikondezloncem kao u sluaju autoklava D>. $jelokupni kondezat se izdvaja iz kondezlonca -9.-onano, suspenzijanakon prelaska kroz sve ekspandere ima zapreminu umanjenu, usledisparavanja za oko =@; u odnosu na poetnu zapreminu i temperaturu oko @@ -, sa kojomizlazi iz ekspandera L9.

Ovako dobijena pulpa predstavlja izlaz iz procesa lu!enja u kojoj se korisna komponenta*Dl=O@+ nalazi u tenoj "azi u obliku natrijumaluminata, a vrsta "aza je neizlu!eni ostatak %crveni mulj.

-.0. *azbla$ivanje autoklavne pulpe

Pulpa koja izlazi iz serije ekspandera se razbla!uje sa povratnim rastvorom iz sistemaprotivtonog pranja crvenog mulja. 1azbla!ivanjem se pove(ava odnos


24/42

prikazano na slede(oj slici.

/lika 7. 2avisnost ravnote!ne koncentracije /iO=u aluminatnom rastvoru od koncentracije Dl=O@

&koliko se u operaciji razbla!ivanja aluminatnog rastvora ne bi izvrila potrebna desili"ikacija,izdvajanje /iO=u obliku alumosilikata vrilo bi se u operaciji razlaganja aluminatnog rastvora to

bi dovelo do zaprljanja glinice sa pove(anim sadr!ajem /iO=. Ovo bi dovelo kasnije doelektrolitikog dobijanja aluminijuma i do zaprljanja metalnog aluminijuma.

-.. Odvajanje "aza

1azbla!ena pulpa sa odnosom


25/42

zog toga to vrsta "aza u ovoj pulpi ima malu sposobnost za "iltriranje.& sistemu protivtonog pranja nastoji se da se temperatura pulpe odr!i u granicama @>8

% :00 -, da ne bi dolo do razlaganja aluminatnog rastvora i gubitka Dl=O@sa crvenim muljem. 6ztog razloga su ovi zgunjivai pokriveni da bi gubitak toplote u okolinu bio manji, a u nekimsluajevima se koriste i vieeta!ni zgunjivai.

5imenzije zgunjivaa koji se koriste u metalurgiji aluminijuma su prilino velike, i uzavisnosti od kapaciteta pogona glinice mogu da se kre(u i do =00m u preniku.

5a bi se brzina sedimentacije crvenog mulja pove(ala, obino se dodaju "lokulanti kojistvaraju "lokule koje se br!e talo!e. -ao "lokulanti u industrijskoj praksi koriste se' tirak, ra!enoili kukuruzno brano pri emu se potronja ovih tzv. prirodnih "lokulanata kre(e do @.? kg po toniglinice. & nekim sluajevima se koriste i sintetiki "lokulanti poliakrilamidnog tipa. jihovapotronja je daleko manja i iznosi do 900gr po toni glinice, mada je i njihova cijena kotanja ve(aod cijene kotanja prirodnih "lokulanata.

6sprani crveni mulj se alje na jalovite i predstavlja i predstavlja jalovinu & Eajerovomprocesu za proizvodnju glinice.

Dluminatni rastvor dobijen u prelivu prvog zgunjivaa iz sistema protivtonog pranja,koristi se za razbla!ivanje novih koliina lu!ne pulpe.

Dluminatni rastvor dobijen zgunjavanjem razbla!ene pulpe u sebi sadr!i jo uvijeknaj"inije estice crvenog mulja, pa se iz tog razloga prije razlaganja vri njegovo bistrenje.

Eistrenje aluminatnog rastvora u cilju izdvajanja zaostalih naj"inijih estica crvenog mulja vri se"iltriranjem ovog rastvora kroz sloj kalcijumhidroksida koji zadr!ava sitne sitne estice vrste "azeto ne bi bilo mogu(e ukoliko bi se "iltriranje vrilo direktno kroz "ilterski medijum. 2bog toga tose ovom "iltracijom vri odstranjivanje estica zaostalog crvenog mulja, u pogonskim uslovimaova operacija se naziva crvena "iltracija.

Ovako izbistreni aluminatni rastvor je zagrijan na temperaturi oko @>8 -, pripremljen jeza narednu operaciju koja predstavlja razlaganjeovog rastvora u cilju izvlaenja Dl=O@.

-.3. *azlaganje aluminatnog rastvora

Dluminatni rastvor mo!emo posmatrati kao prave rastvore metaaluminijumove kiseline.2ahvaljuju(i tome to je ova kiselina slaba, aluminatni rastvor se podvrgavahidrolizi uz

izdvajanje kristalnog taloga aluminijumhidroksida'

aDlO=J =H=O % aOH J Dl*OH+@&brzavanje odvijanja procesa razlaganja aluminatnog rastvora mo!e se ostvariti na

nekoliko naina' mehanikim mijeanjem aluminatnog rastvora i dodavanjem svje!e istalo!enogDl*OH+@.

Operacija razlaganja aluminatnog rastvora je slo!en proces i u osnovi se sastoji iz dvastadijuma' hidrolize aluminatnog rastvora i kristalizacije Dl*OH+@ pri emu se drugi stadijumubrzava dodavanjem svje!e istalo!enog Dl*OH+@koji slu!i kao centar za kristalizaciju.

-inetika procesa razlaganja aluminatnog rastvora odreena je brzinom kristalizacijeDl*OH+@kao sporijim stadijumom od brzine procesa hidrolize. a taj nain brzina hidrolize mo!e

biti koliko god ho(emo velika, ali brzina kristalizacije Dl*OH+ @(e ipak limitirati ukupnu brzinuprocesa razlaganja aluminatnog rastvora.a brzinu razlaganja aluminatnog rastvora utiu i drugi "aktori, koje u proizvodnim

uslovima treba sjediniti da bi se obezbijedila mogu(nost ve(eg iskori(enja i dobijanjealuminijumhidroksida zadovoljavaju(eg kvaliteta. Od ovih "aktora prije svega treba ista(islede(e'

kaustini odnos aluminatnog rastvora koncentracija aluminatnog rastvora temperaturske uslove procesa koliina dodatog Dl*OH+@u obliku klica


26/42

kvalitet klica karkter mijeanja i isto(a aluminatnog rastvora.

a+ 'austi!ni odnos utie na proces razlaganja aluminatnog rastvora na taj nain to ako je Skpolaznog rastvora manji u odnosu na kaustini odnos ravnote!nog rastvora, utoliko je potpunijeizdvajanje Dl*OH+@ a i brzina njegovog izdvajanja je ve(a. Ovo ukazuje da se smanjenjem

kausti!nog odnosa polaznog rastvora razlaganje aluminatnog rastvora ubrzava.* SkKa=OGDl=O@+. 6skori(enje Dl=O@iz aluminatnog rastvora u procesu razlaganja mo!e se mo!ese preko kaustinog odnosa, polaznog i krajnjeg rastvora, izraunati na slede(i nain'

a K *9 % S9GS=+ . 900

gdje je' a % iskori(enje Dl=O@iz aluminatnog rastvora *;+ S9% kaustini odnos polaznog aluminatnog rastvora i S=% kaustini odnos rastvora poslije razlaganja.

b+ 'oncentracija rastvora utie na proces njegovog razlaganja na taj nain to sa pove(anjemkoncentracije Dl=O@pri konstantnom kaustinom odnosu sni!ava se stepen njihovog presi(enja,

to za sobom povlai smanjenje brzine razlaganja. & praksi se pokazalo da je najpogodnije dase kod ulaznog rastvora u operaciju razlaganja ide sa koncentracijom od 9=0 % 9=? gGl prikaustinom odnosu 9.> % 9.8.

c+ emperatura aluminatnog rastvora pri neizmjenjenim ostalim uslovima pokazuje uticaj kakona brzinu razlaganja tako i na kvalitet dobijenog aluminijumhidroksida. /a ani!enjemtemperature proces se znatno ubrzava i pove(ava se disperznost dobijenog taloga. & praksi seobino radi do temperature aluminatnog rastvora od @0@ -.

d+ 'arakter mijeanja. /a pove(anjem inteziteta mijeanja do odreenne granice rast kristalaDl*OH+@se ubrzava a samim tim i proces razlaganja aluminatnog rastvora u cjelini. Pri ve(imbrzinama mijeanja od optimalne, dolazi do usitnjavanja istalo!enog Dl*OH+@to smanjuje brzinu

kristalizacije.

e+


27/42

/lika . 5ekompozer sa vazdunim mijeanjem za razlaganje aluminatnog rastvora

5ekompozeri su si"onski sudovi sjedinjeni redno u seriji do 90 komada. Proces razlaganjaaluminatnog rastvora je kontinuirani proces, tako da se posle "ormiranja pulpe sa dodatnim

klicama rastvor kontinuirano kre(e iz jednog u drugi dekompozer sni!avaju(i temperatururastvora prosjeno =#@ - u svakom dekompozeru. emperatura ulazne pulpe u serijidekompozera iznosi oko @@0#@:0 -, a na izlazu iz serije oko @00-. rijeme zadr!avanja pulpe uu seriji dekompozera kre(e se oko 80#900 asova. &procesu razlaganja kaustini odnosrastvora se pove(ava sa = na oko : s odnos < ' se smanjuje sa oko 7'9 na oko :'9. Hidratnapulpa iz zadnjeg dekompozera se upu(uje u jedan zgunjiva gdje se vri odvajanjealuminatnog rastvora od Dl*OH+@ 6sprani Dl*OH+@se dalje upu(uje na kalcinaciju, a rastvor odpranja se upu(uje na uparavanje u cilju dobijanja rastvora dovoljne koncentracije da bi istimogao da se upotrijebi za lu!enje nove koliine boksita.

-.4. :paravanje aluminatnog rastvora

1astvor od pranja Dl*OH+@dobijenog razlaganjem aluminatnog rastvora i rastvor dobijenzgunjavanjem Dl*OH+@ posle razlaganja aluminatnog rastvora je dosta zarbla!en vodom odpranja. 6z tog razlog ovaj rastvor ne mo!e direktno da se upotrijebi za lu!enje nove koliineboksita. -oncentracija a=O u rastvoru posle izdvajanja Dl*OH+@ je oko 9:0 gGl to je veomamalo s obzirom da je za lu!enje potrebna koncentracija a=O oko ==0#@00 gGl.

&paravanje se vri u uparivakim baterijama pri emu se udaljuje viak vode koji je usistem uveden kod ispiranja Dl*OH+@. &paravanjem se pove(ava koncentracija a=O dokoncentracije @00#@90 gGl i SkK @.8. a ovaj nain se vri regeneracija sode kao lu!nog agensa,koja se na taj nain koristi za lu!enje novih koliina boksita.

2a nadoknaivanje nepovratnih gubitaka aOH, usled stvaranja nerastvornihalumisilikata pri lu!enju boksita, a takoe i usled drugih gubitaka koji se javljaju u Eajerovompostupku *gubitak u crvenu mulj, talo!enje u cijevima itd.+ uparavanjem povratnog alkalnog

rastvora nije mogu(e izvriti potpunu regeneraciju aOH, ve( je nu!no da se za lu!enje novekoliine boksita upotrijebi izvjesna koliina svje!e kaustine sode.

-.6. 'alcinacija aluminijumhidroksida

Proces kalcinacije aluminijumhidroksida je zavrna operacija u tehnologiji proizvodnjeglinice kako po Eajerovom postupku, tako i po bilo kom drugom postupku za proizvodnju glinice.Proces kalcinacije aluminijumhidroksida se vri na povienim temperaturama u cilju dobijanjanehigroskopnog oksida aluminijuma, pogodnog za elektrolitiko dobijanje aluminijuma iz rastopasoli. Maksimalna temperatura kalcinacije iznosi oko 9>00-.


28/42

& toku procesa kalcinacije polazni Dl*OH+@ trpi niz "aznih trans"ormacija pri emu se natemperaturama preko 9@00- dobija al"a modi"ikacija Dl=O@, koja predstavlja najpogodniji oblik zaelektrolitiko dobijanje aluminijuma. rans"ormacije koje se deavaju u toku kalcinacije Dl*OH+ @mogu se prikazati na slede(i nain'

Dl*OH+@ #### DlOOH #### .... #### S Dl=O@

Osnovni pokazatelji kvaliteta dobijene kalcinirane glinice svode se na slede(e'

gubitak pri !arenju ne vie od 9 % 9.?; vie od ?0; S Dl=O@ odgovaraju(i nasipni ugao.

Po jednoj toni kalcinitane glinice se obino troe *za sluaj rotacionih pe(i+ slede(ekoliine materijala'

9.7?#9.80 t aluminijumhidroksida sa oko =0 ; vlage mazuta oko 9=0kg i elektrine energije oko 9=? kTh

& industrijskoj praksi za izvoenje procesa kalcinacije koriste se rotacione pe(i koje selo!e mazutom ili generatorskim gasom. Obino pe(i za kalcinaciju Dl*OH+@ imaju slede(edimenzije'

du!ina pe(i do 900 m, prenik pe(i =.? % @.? m du!ina hladnjaka =0 % @0m prenik hladnjaka 9.? % =m.

Pe( i hladnjak su postavljeni pod nagibom od oko =#@; od svoje du!ine, da bi seomogu(ilo kretanje kroz ureaj, a broj obrtaja je oko 9 obrtajGminuti.

-.6.1. ehnologija procesa kalcinacije

Dluminijumhidroksid se ar!ira u gornjemdijelu pe(i preko odgovaraju(eg sistema zaar!iranje, i usled obrtanja pe(i kre(e se polako prema zoni viih temperatura, tj. prema drugomkraju pe(i gdje je ugraen gorionik. Basovi se kre(u u suprotnom smjeru i sa sobom noseznatnu koliinu oksida aluminijuma u obliku praine. /adr!aj praine u gasovima na izlazu pe(iza kalcinaciju kre(e se oko 80 gGm@i zbog ne mogu direktno da se isputaju u atmos"eru. Basovina izlazu iz rotacione pe(i uvode se u sistem za otpraivanje gasova koji se sastoji iz komore zaotpraivanje i serije elektro"iltera. Basovi na izlazu iz komore sadr!i oko 9? gGm@praine, a na

izlazu iz elektro"iltra oko 0.? gGm@

koji se u tom obliku isputaju kroz dimljak u atmos"eru. aslede(oj slici dat je ematski prikaz pe(i za kalcinaciju, hladnjaka i ureaja za otpraivanje.


29/42

/lika 90. 3ematski prikaz pe(i za kalcinaciju'9#ar!iranje pe(i, =#komoa za otpraivanje, @#elektro"iltri, :#pe( za kalcinaciju, ?#hladnjak, >#

kalcinirana glinica, 7#dimnjak

-alciniraju(a glinica zagrijana na temperaturi preko 9@00- se uvodi u hladnjak koji se hladivodom ili vazduhom u kome se vri hlaenje glinice do temperature od oko @?0-. Ovakoohlaena glinica se lageruje i upu(uje na dalju preradu u cilju dobijanja metalnog aluminijuma.

-.17. Proizvodnja kriolita

& metalurgiji lakih metala dosta se troi soli "luora, a od njih najvie kriolit *@aC.DlC @ ilia@DlC>+ pa se proizvodnji ovih soli mora posvetiti posebna pa!nja jer bez njih ne bi se moglazamisliti proizvodnja lakih metala.

-riolit se koristi kao komponenta elektrolita kod elektrolitikog dobijanja aluminijuma iz

rastopa soli, pa je zbog toga vrlo znaajan za metalurgiju aluminijuma. 5a bi kriolit mogao da sekoristi kao elektrolit za elektrolizu aluminijuma, mora da ispuni uslov u pogledu njegove isto(e'potrebno je da sadr!i to manje elektropozitivnijih elemenata od aluminijuma *Ce =O@ J /iO=maksimalno 0.:?;+ i to manje vlage *ispod 9;+.

& prirodi se nalaze male koliine prirodnog kriolita, a poznata nalazita koja seeksploatiu nalaze se na Brenlandu, zbog ega je dobio naziv Qledeni kamenR. & ovim le!itimaon je sadr!an u koliini do 80; a ostatak je jalovina koja se izdvaja runim odabiranjem,magnetnom separacijom ili "lotacijom. Meutim, s obzirom da su rezerve kriolita male a da supotrebe za njim velike u metalurgiji aluminijuma, kriolit se uglavnom dobija vjetakim putem.

/intetiki kriolit se danas uglavnom proizvodi na dva naina i to' kiselim postupkom ialkalnim *baznim+ postupkom.

-.11. Proizvodnja elektroda

& metalurgiji aluminijuma kod elektrolitikog dobijanja aluminijuma iz rastopa soli, koristese elektrode koje su dobijene presovanjem i !arenjem ugljeninih materijala. akoe su i (elijeza elektrolizu oblo!ene ugljeninim blokovima. 2bog potrebe za ve(im kojiinama ove vrsteugljeninih materijala, naje(i je sluaj da se u svim pogonima za proizvodnju aluminijumapored pogona za proizvodnju glinice i pogona za elektrolitiko dobijanje aluminijuma nalaze ipogoni za proizvodnju ugljeninih materijala *anoda+ i blokova za oblaganje (elije.

& metalurgiji aluminijuma postoje dvije vrste anoda koje se koriste i to'

presovane i !arene i kontinuirane elektrode.

Presovane i !arene anode se dobijaju na taj nain to se ugljenini materijal *koks,antracit, koks iz na"te itd.+ mijea sa vezivnim sredstvima % katranom kamenog uglja koji sadr!ias"altene, maltene i karbonide, a ovako dobijena mjeavina se posle homogenizacije presuje ukalupima odreenog obima. 5obijeni ispresovani komadi se nazivaju presovane elektrode ilizelene elektrode. Ovako dobijeni blokovi nemaju dovoljnu vrsto(u pa se isti !are na odreenimtemperaturama pri emu dolazi do ovr(avanja ugljeninog materijala i dobijanja ve(e vrsto(eelektroda. a ovaj nain dobijene elektrode nazivaju se pe!ene ili $arene elektrode. aslede(oj slici prikazana je tehnoloka ema dobijanja !arenih elektroda.


30/42

/lika 99. ehnoloka ema dobijanja !arenih elektroda

&koliko se !arenje presovanih elektroda vri na dovoljno visokim temperaturama, dolazi doprekristalisavanja zrna ugljenika pri emu se isti pretvara u kristalnu modi"ikaciju, koja se nazivagra"it a ove anode nazivaju se gra"itne elektrode.

-.12. Elektroliza glinice

$jelokupna koliina aluminijuma u svijetu dobija se elektrolizom iz rastvora glinice ukriolitu koji igra ulogu elektrolita, a kao elektrode koriste se blokovi od ugljenika. 6stopljeni kriolitispunjava sve uslove koji su potrebni za ovaj proces'

i kriolit i glinica ne smiju da sadr!e u sebi elektropozitivnije elemente od aluminijuma dane bi dolo do zaprljanja katotnog aluminijuma)

u istopljenom stanju kriolit vrlo dobro rastvara glinicu) rastop glinice i kriolita predstavlja smjeu ija je temperatura topljenja *9=:@#9@7@+, koja

je relativno bliska temperaturi topljenja aluminijuma *@@-+) istopljeni aluminijum koji se izdvaja na temperaturi elektrolize od 9==@- ima ve(u gustinu

nego rastop kriolita i glinice, to omogu(uje razdvajanje ovih "aza pri emu aluminijumpada na dno (elije)

rastop kriolita i glinice je dovoljno tean, to omogu(uje izdvajanje gasova uzistovremeno mijeanje i ujednaavanje sastava elektrolita)

rastop kriolita i glinice ima dobru elektroprovodljivost, tako da postoji relativno mali padnapona kroz elektrolit)

rastop kriolita i glinice je inertan u odnosu na ozid, katodu i anodu koje su od ugljeninihmaterijala)

na temperaturi elektrolize od 9==@ - isparljivost kriolita je mala, i rastop kriolita i glinice je nehigroskopan.

/vi pokuaji da se umjesto kriolita koristi neka druga materija nisu dali pozitivnerezultate, te je iz tog razloga kriolit jedini zadovoljavaju(i elektrolit za elektrolitiko dobijanjealuminijuma.

& praksi se obino u rastop elektrolita pored kriolita dodaju jo neke komponente kojeimaju za cilj da poboljaju "iziko#hemijska svojstva elektrolita, kao to su DlC@, $aC= i MgC=.ajznaajniji od svih dodataka je DlC@.

Odnos aC'DlC@ u elektrolitu naziva se kriolitski odnos *-.O.+, koji u industrijskimuslovima za kori(eni elektrolit iznosi oko =.>#=.8, a -.O. u kriolitu je @.

-.12.1. 'onstrukcija )elije za elektrolizu


31/42

Prve (elije za elektrolizu aluminijuma konstruisane su 80#toh godina prolog vijeka./avremene (elije za elektrolizu aluminijuma pretrpjele su znatna poboljanja u odnosu na prve(elije koje su se koristile, to je dovelo da se smanji utroak elektrine energije od oko :0 000kThGt aluminijuma na oko 9@?00 kThGt aluminijuma, sa tendencijom daljeg smanjenja.

Uelija za elektrolizu aluminijuma sastoji se iz elinog omotaa koji je sa unutranjestrane ozidan vatrostalnom opekom a zatim ugljeninim blokovima. &gljenino dno slu!i kao

katoda, a anoda od ugljenika uronjena je sa gornje strane u elektrolit. Llektroliza se vrijednosmjernom strijom koja zagrijava ar!u do radne temperature na osnovu osloboene5!ulove toplote. & toku procesa elektrolize na zidovima (elije stvara se kora od ovrslogelektrolita koja slu!i kao zatita zidova (elije.

Postoje dvije vrste (elija za elektrolizu aluminijuma u zavisnosti od vrste anoda koje sekoriste, i to'

(elije sa !arenim elektrodama i (elije sa kontinuiranim anodama.

5ovod struje na anodu kod prvobitnih (elija za elektrolizu aluminijuma vreno je runo, au novije vrijeme se skoro sve operacije automatizuju. 5odavanje glinice u (eliju vri se uglavnom

mehaniki preko pokretnih kranova, podizanje i sputanje elektroda vri se automatski pomo(uelektromotora, probijanje kore elektrolita pneumatskim eki(ima, isputanje aluminijuma iz (elijevakuum loncima itd.

/lika 9=' 3ematski prikat (elije za elektrolitiko dobijanje metala

&voenjem mehanizacije i automatizacije pri opslu!ivanju (elija za elektrolizu aluminijuma,dovelo je do smanjenja normativa meterijala i pove(anja kvaliteta gotovog proizvoda.

-.12.2. ehnologija elektroliti!kog dobijanja aluminijuma

-od savremenih postrojenja za proizvodnju aluminijuma elektrolizom iz rastopa soli, kaoizvor jednosmjerne struje koriste se !ivini ispravljai koji imaju visok stepen korisnog dejstva kodnapona na eriji >00#800 , zbog ega ove serije sadr!e 9=0#9>0 (elija.

& novije vrijeme na istim postrijenjema postepeno se uvode ispravljai na bazi /i i Bekoji imaju @#:; ve(i stepen korisnog dejstva u odnosu na !ivine.

& normalnoj eksploataciji (elije za elektrolizu aluminijuma postoji nekoliko va!nihoperacija'

dodavanje glinice odr!avanje anoda pra!njenje metala podeavanje sastava elektrolita.


32/42

(odavanje glinice se vri na taj nain to se odmjerena koliina glinice koja ulazi usastav ar!e, stavlja na koru elektrolita da bi se osuila a istovremeno slu!i i kao izolacionimaterijal.

-ada elektroliz osiromai na glinici, pojavljuje se anodni e"ekat to se mani"estuje upove(anom naponu na (eliji na skoro ?0 . & ovakvoj situaciji kora na elektrolitu se probijapneumatskim eki(em i glinica upada u elektrolit. Pri tome anodni e"ekat nestaje, a napon senormalizuje u granicama : % ? . -ada se na elektrolitu stvori dovoljno vrsta kora, ponovo se

na nju dodaje svje!a glinica. Pri normalnom radu (elije anodni e"ekat se javlja u prosjekujednom za =: asa, to znai da se u svakoj (eliji vri dodavanje glinice u prosjeku jednom u =:asa.

1azmatra se mogu(nost kontinuiranog dodavanja glinice da bi se anodni e"ekat potpunoeliminisao, to bi istovremeno omogu(ilo stalno odr!avanje konstantnog sastava.

Odr$avanje anoda. -od (elija sa !arenim elektrodama, koje se danas najire koriste,odr!avanje se svodi na podeavanje i povremenu zamjenu.

Podeavanjem se posti!e odreeno rastojanje izmeu povrine anode i povrinerastopljenog aluminijuma koje iznosi u prosjeku oko @.? % ? cm.

Od rastojanja elektroda zavisi toplotni re!im cijele (elije. -ada se rastojanje pove(adolazi do prekomjernog zagrijavanja, i obrnuto, ako se smanji, onda se hladi zbog osloboenetoplote usled proticanja struje kroz elektrolit. -akvo je rastojanje izmeu elektroda mo!e se

utvrditi mjerenjem napona izmeu katode i anode, ukoliko je napon ve)i rastojanje je ve)e iobrnuto.2amjena anoda vri se onda kada se one istroe i ostanu oko 90 mm. Obino se

zamjena vri posle anodnog e"ekta, da bi se izbjeglo hlaenje elektrolita zbog slabe zagrijanostinove anode. / obzirom da u svakoj (eliji postoji oko 9: anoda, dinamika njihove zamjene jepodeena na taj nain da istovremeno ne dolazi do zamjene ve(eg broja ve(eg broja anoda, ve(

jedne po jedne. a taj nain se omogu(uje da se zavri zamjena anode bez zaustavljanja (elijeza elektrolizu.

-od kontinuiranih anoda podeavanje je jednostavnije, jer je konstrukcijom (elijeomogu(eno automatsko sputanje anode za veliinu koja se potroi, na primjer = cm za =:asa.

Pra$njenje metala' aluminijum koji se izdvaja elektrolizom sakuplja se na dno (elije. /

obzirom da se aluminijum izdvaja kontinuirano potrebno je da se u odreenim vremenskimintervalima izdvajaju odreene koliinemetala iz (elije da ne bi dolo do smanjenja rastojanjaanode i katode.

aenje aluminijuma se vri svaka = % @ dana pomo(u vakuum lonca, pri emu se poduticajem vakuuma teni metal usisava u lonac. & (eliji pri radu sa jainom strije od 900 000 D za=: asa, istalo!i se oko 700 kg aluminijuma, meutim, pri pra!njenju se ne vadi cjelokupnakoliina metala iz (elije, ve( se ostavlja izvjesna koliinana dno (elije koja titi dno (elije odrazaranja.

Ovako izvaeni teni aluminijum vakuum loncem se transportuje u livnicu gdje se lije uingote odreenih dimenzija.Podeavanje sastava elektrolita' najva!niji zadatak podeavanja sastava elektrolita jeodr!avanje konstantnog kriolitskog odnosa u toku cjelokupnog procesa elektrolize.

Promjena sastava elektrolita uglavnom zavisi od dvije vrste uzoraka'

selektivna adsorpcija komponenata elektrolita opd strane ugljeninih blokova kojim jeozidana (elija, i

razlaganje elektrolita pod uticajem razliitih primjesa iz okoline.

&gljeniniozid nove (elije upijaelektrolit, pri emu se adsorbije prvenstveno aC. &trenutku zaustavljanja (elije, produkat u porama ugljeninih blokova ima slede(i sastav' 70#7?;aC, =0#=?; Dl=O@i ?#7; DlC@.

avedene pojave uslovljavaju da neposredno posle poetka rada (elije, elektrolit sadr!i


33/42

DlC@u viku to zahtijeva dodavanje odreene koliine aC.& toku daljeg odvijanja procesa, elektrolit poinje sve vie da gubi DlC@djelimino usled

isparavanja, a u najve(oj mjeri usled reagovanja sa primjesama kao to su' a =O, H=O, /iO= i/O:=#.

& praksi se nastoji da dodavanjem odreenih komponenata odr!i konstantankriolitskiodnos elektrolita, koji treba da varira u granicama =.> % =.8.

5epravilnosti u toku rada )elije za elektrolizu. & toku normalnog rada (elije za elektrolitikodobijanje aluminijuma, javljaju se odreene smetnje koje treba otkloniti da bi potronja elektrineenergije bila to manja. aje(e se javljaju slede(e smetnje'

topli hod (elije hladni hod (elije neprekidni anodni e"ekat i zaprljanje elektrolita aluminijumkarbidom.

opli hod )elije karakteristian je pri visokoj temperaturi elektrolita i javlja se usled slede(ihrazloga' velikog rastojanja izmeu elektroda, oboga(enja elektrolita sa aC i male koliinealuminijuma u (eliji. -od poviene temperature smanjuje se proizvodnost (elije a normativi

materijala rastu. Ova smetnja u radu (elije otklanja se podeavanjem sastava elektrolitadodatkom DlC@, dodaje se ponekad i ist aluminijum u (eliju ako je njegova koliina smanjena, ilise smanjuje rastojanje izmeu elektroda.Hladni hod )elije posledica je malog rastojanja izmeu elektroda, smanjenja jaine struje,prekida struje i velike koliine metala na (eliji.

/poljanji znaci praznog hoda su' kora na povrini elektrolita je debela, sni!eni nivoelektrolita i rea pojava isplivavanja aluminijuma. 1adi uklanjanja hladnog hoda (elije, pove(avase rastojanje izmeu elektroda u cilju zagrijavanja elektrolita i izvjesno vrijeme se odr!avamaksimalni napon u (eliji.5eprekidni anodni e"ekatgovori o ozbiljnim smetnjama u radu (elije. Ova pojava nastaje usledvelike koliine glinice u elektrolitu u lebde(em stanju. 5a bi se ovo otklonolo, anoda se podi!e, aelektrolit mijea uz dodatak svje!eg kriolita i metalnog aluminijuma. Ponekad se ide i na

smanjenje jaine struje obino za polovinu, pri emu je kod ponovnog ukljuenja struje nanormalnu jainu, anodni e"ekat se obino ne javlja.One!i)enje elektrolita aluminijumkarbidom je najozbiljnija smetnja u radu (elije zaelektrolizu aluminijuma. Dluminijumkarbid se obino stvara pri toplom hodu (elije. Dko se stvorina jednom mjestu elektrolitu, u vidu lanane reakcije stvara se po cijeloj zapremini elektrolita.Pri ovome napon na (eliji raste, elektrolit se razla!e pri emu postaje bogatiji na aC zbog togato DlC@isparava. 2nak za ovu pojavu je pojava !utog plamena oko anode ispod koje se karbidnajvie stvara. 5a bi se ova pojava otklonila, pristupa se djeliminoj zamjeni elektrolita, a estoputa je potrebno zamjeniti cjelokupnu koliinu elektrolita.

-.1%. *a"inacija aluminijuma

Llektrolizom rastopa soli dobija se aluminijum tehnike isto(e sa .? ; Dl. Ovakodobijeni tehniki metal sadr!i niz primjesa koje mu pogoravaju osobine. Primjese koje susadr!ane u aluminijumu mogu se podijeliri u tri grupe'

nemtalne ili mehanike primjese nastale usled povlaenja elektrolita pri usisavanjumetala u vakuum lonac pri vaenju metala iz (elije za elektrolizu)

metalne primjese' Ce, /i, a, Mg koje su iz sirovine u procesu elektrolize prele ukatodni metal i

gasovite primjese *H=+ koji se rastvara u tenom metalu.


34/42

& mnogim oblastima primjene metalnog aluminijuma primjese koje su sadr!ane u njemupogoravaju njegove osobine, pa se iz tog razloga vri ra"inacija.

Basovi, metalne primjese, a i $a mogu se odstraniti pretapanjem ili ako se kroz metalproduvava gasoviti hlor. Llekrtopozitivnije metalne primjese se uklanjaju elektrolitikomra"inacijom.*a"inacija hloromje postupak za ra"inaciju aluminjiuma koji koriste meka preduze(a. Postupakse sastoji u uvoenju gasovitog hlora u lonac sa rastopljenim aluminijumom. Pri ovome jedan

dio aluminijuma reagije se hlorom obrazuju(i aluminijumhlorid. emetalne primjese apsorbujupare aluminijumhlorida i isplivavaju na povrinu pri emu se sa povrine skidaju i uklanjaju. Priovome mogu se ukloniti i druge primjese to zavisi od tempereture hlorovanja i isparljivostipojedinih hlorida. Hlorovanje se vri na temperaturi od 7@ do 90:@ -, pri emu dolazi dohlorovanja a, $a i Mg.

Produvavanje lonca sa @00 kg Dl vri se za 90 % 9? minuta, a utroak hlora iznosi oko 9;.

Posle hlorovanja aluminijum se lije u blokove ili se vra(a u elektro pe( na ponovnopretapanje. Pri ra"inaciji aluminijuma hlorovanjem, troi se oko >00 kTh elektrine energije zars"inaciju jedne tone metala.

Elektroliti!ka ra"inacija se koristi ako se !eli dobiti metal isto(e .7 ;Dl. Prielektrolitikoj ra"inaciji aluminijuma, koriste se (elije koje rade sa tri sloja i to' prvi na dnu (elije

rastop anodne legure koja sadr!i =? ;$u, zatim sloj elektrolita *Ea$l=J DlC@J aC+ i na vrhu(elije tre(i sloj metalni aluminijum koji ini katodu. /trujno kolo se zatvara preko ugljeninihelektroda.

Proces se izvodi na temperaturi od 9000 % 9900 -, pri jaini struje od preko :?000 D inaponu na (eliji : . Uelije su oblo!ene magnezitnim opekama. &koliko se !eli dobiti aluminijumve(eg stepena isto(e, strujno kolo se ne zatvara preko ugljeninih blokova, ve( prekoaluminijumskih ina. /a ovom promjenom mogu(e je dobiti aluminijum isto(e . ;Dl.

2a dobijanje aluminijuma visokog stepena isto(e koriste se kao metode za ra"inaciju'zonalna ra"inacija i destilacija.

2onalna ra"inacija aluminijuma se koristi u sluaju kori(enja aluminijuma u industrijipoluprovodnika i u nuklearnoj tehnici gdje se zahtijeva visok stepen isto(e.

0. ME/+:*&=>/ 8/'*/

5obijanje bakra, a naroito legure bakra sa kalajem *bronza+, poznato je jo od predistorijskogperioda i usko je povezano sa razvojem ljudskog drutva. & drevnoj prolosti bakar je dobijen nateritoriji -ipra, &rala, 3panije, apana. & srednjem vijeku Lvropa ima vode(e mjesto uproizvodnji bakra *jemaka, 3panija, kasnije Lngleska i 1usija+.

5evetnaesti vijek se obilje!ava i poetkom kori(enja ve(ih rudnih rezervi i pove(anjemproizvodnje bakra u /D5. e( od 900. godine /D5 po proizvodnji i potronji bakra zauzimajuprvo mjesto u svijetu.

agli porast proizvodnje bakra u svijetu poinje u prvoj tre(ini VV vijeka i povezan je sa stalnimproirivanjem elektri"ikacije. empo razvoja dobijanja sirovog bakra u VV vijeku vidi se izslede(ih podataka' na poetku ovog vijeka % oko 0,? miliona tona) Prvi svjetski rat % 9,0 milionatona) =0 % tih godina % =,0 miliona tona) u godinama 5rugog svjetskog rata % =,? miliona tona)9>0. Bodine % @,> miliona tona) danas % >,0 miliona tona.

0.1. O,O8=5E 8/'*/

Eakar je metal crvenkasto % sjajne boje, mek, plastian, ima veliku elektrinu i toplotnu

dobijanje metala-celik,aluminijum,bakar (2)

Documents