Materie Prime. Minerali. Rottami. Altoforno Forni elettrici. Convertitori. Operazioni fuori forno. Colata
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- Mariana Gerardina Esposito
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1 ALTOFORNO
2 Materie Prime Minerali Rottami Altoforno Forni elettrici Convertitori Operazioni fuori forno Colata
3 Materie Prime Minerali Rottami
4 Minerali Metalli presenti nella crosta terrestre: molto diffusi Al, Mg, Fe, Ti Concentrazione del metallo varia Giacimenti più sfruttati sono quelli con minerale ad alto tenore di metallo Tipo di impurezze presenti nel minerale Tipo di minerale: ossidi, ossidi idrati, carbonati e solfati, solfuri, arseniuri ed altri Gran parte dei metalli sono affini per ossigeno e zolfo più facilmente trattabili. I non ossidi facilmente trasformati in ossidi I solfuri più difficili da trattare
5 Materie Prime Minerali Rottami
6 Rottami Facilmente reperibili: metallurgia del rottame Problemi: inquinanti, impurezze difficili (costose) da rimuovere Più comuni: Fe, Al, Ni, Pb, Cu Vantaggi ecologici
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8 Schema dei processi metallurgici MATERIE PRIME OPERAZIONI PRELIMINARI FRANTUMAZIONE, MACINAZIONE ARRICHIMENTO TRATTAMENTI PRELIMINARI (CALCINAZIONE, ARROSTIMENTO, AGGLOMERAZIONE) PIROMETALLURGIA prima fusione,conversione IDROMETALLURGIA liscivazione, separazione estrazione elettrolitica o fisica o chimica TRATTAMENTO DI SALI FUSI (elettrolisi) METALLO GREZZO RAFFINAZIONE (affinazione termica,raffinazione elettrolitica etc..) COLATA
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10 PREPARAZIONE DEI MINERALI a) Frantumazione, macinazione - per produrre pezzatura uniforme e ottimale per la marcia dell altoforno: Evitare pezzature grandi Evitare pezzature piccole Generano processi incompleti, ghisa con scorie e con S; Frantumazione nella parte medio alta, discesa irregolare con ostruzioni che bloccano il forno b) Arricchimento (su minerale frantumato) fatto mediante tecniche magnetiche su minerale magnetico Sfruttamento dei giacimenti più poveri riduzione spese di trasporto riduzione consumi di combustibile e di fluidificanti
11 PREPARAZIONE DEI MINERALI Trattamenti preliminari dei minerali Basati su trasformazioni chimico-fisiche per facilitare l estrazione del metallo. - Essiccamento (nel caso di elevata umidità) - Calcinazione :dissociazione minerali 2 2 Agglomerazione: recupero del minerale Fe 2O3 3H 2O 2Fe2O3 + 3H O (300 C) FeCO 3 FeO + CO2 ( T alte) Sinterizzazione (minerale in pezzature piccola + carbone) Pellettizzazione (in pezzature di 3 cm) minerale in polvere
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13 Minerali di ferro in ordine decrescente di percentuale teorica di Fe
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15 Paesi produttori di minerali ferrosi
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17 EVOLUZIONE DEL PROFILO DEGLI ALTOFORNI ITALIANI PORTOFERRAIO 1902 PORTOFERRAIO 1926 PIOMBINO 1956 V u = volume utile; P= produzione giornaliera in t
18 EVOLUZIONE DEL PROFILO DEGLI ALTOFORNI ITALIANI TARANTO 1964 TARANTO 1970 TARANTO 1990
19 Schematizzazione del processo ai forni soffiati Gas di scarico carbone minerale fondente Gas di scarico Altoforno Scoria aria aria Metallo di prima fusione
20 Schema di altoforno 400 C ZONA I essiccamento e preriscaldamento 800 C ZONA II dissociazione del CO riduzione indiretta 1350 C ZONA III stabilità del CO riduzione dissociazione carbonati Inizio formazioni scorie inizio riduzione ossidi Mn Inizio fusioni Inizio carburazioni Fe 2CO C + 3Fe Fe 3 2 O O 4 3 CO 2 + CO 2Fe + CO 3FeO + CO FeO + CO Fe + CO 3 O CO Fe + C Fe + CO + 38Kcal CaCO3 CaO + CO Kcal CaO+ SiO2 scoria liquida C ZONA IV fusione generale ghisa e passaggio in essa del Mn, P, Si, S. formazione loppe finali ZONA V combustione coke, desolforazione ghisa, ultimazione loppe ZONA VI separazione ghisa e loppe, ultime reazioni Indice di marcia CO 2 /CO 0,5 0,6
21 ESEMPIO DI UN ALTOFORNO
22 ESEMPIO DI UN ALTOFORNO
23 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DELL ALTOFORNO
24 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DEL ALTOFORNO
25 SCHEMA DEL PROCESSO DI UN ALTOFORNO
26 REAZIONI NELL ALTOFORNO Minerali: Fe 2 O 3 (ematite) Fe 3 O 4 (magnetite) Calcare: CaCO 3 CaO + CO 2 a 900 C CaO + SiO 2 scoria a 1300 C Aria calda + CH 4 Coke: C Refrattario: Al 2 O 3 + SiO 2
27 REAZIONI NELL ALTOFORNO Reazione generale: Fe 2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 (1) Altre riduzioni 3Fe Fe 3 2 O O CO 2Fe + CO 3FeO + CO FeO + CO Fe + CO 3 O CO CO 2 + C 2CO (2) MnO + CO Mn + CO 2 (3) SiO 2 + 2CO Si + 2CO 2 (4) P 2 O 5 + 5CO 2P + 5CO 2 (5) FeO + C Fe + CO (6) SiO 2 + 2C Si + 2CO (7) H 2 O + C CO + H 2 (8) 2C + O 2 2CO (9) 2 2
28 COMPOSIZIONE GHISA DA ALTOFORNO C 3,5 4 % (Fe 3 C) Mn 0,7 1,6 % Si 0,6 1,5 % S, P BILANCIO PRODOTTI INPUT Minerale (Fe al 50%) Coke CaCo 3 Aria 2 t 0,9 t 0,4 t 4 t OUTPUT Ghisa Scoria Gas esausti Polvere 1 t 0,8 t 5,4 t 0,1 t -- Le scorie: usate come materiale inerte (strade, terrapieni ecc), -- Gas (filtrati) usato come combustibile es. torri di preriscaldo dell aria
29 FINE ALTOFORNO
MATERIALI METALLICI. Piombo ( Pb ) Nichel ( Ni ) al carbonio o comuni
MATERIALI METALLICI Sono i materiali costituiti da metalli e loro leghe, ricavati dalla lavorazione di minerali attraverso dei processi metallurgici. Sono caratterizzati da una struttura chimica cristallina
Materie prime alternative utilizzate nelle Cementerie Italiane
Scorie di acciaierie, scorie di fusione in forni elettrici a combustibile o in convertitori a ossigeno di leghe di metalli ferrosi Polvere di allumina 100201-100202 - 100903 16.120 36.316 72.408 41.826
La composizione media del coke è la seguente: 90% di carbonio 1% di materie volatili 1% di zolfo 8% di ceneri
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