PROD. TECH. IN DE METAALINDUSTRIE Flashcards
metaalkunde
wetenschap die zich bezighoudt met de vervaardiging, de samenstelling en de verwerking van metalen
ertsvoorbereiding en metallurgie
het concentreren en zuiveren van metalen uit ertsen of afvalstromen en het produceren van metaallegeringen met de gewenste samenstelling en zuiverheid
metaalbewerking
de technologie die gebruikt wordt om metalen en metaallegeringen om te zetten in bruikbare materialen
ferrotmetalen
ijzer en alle legeringen op basis van ijzer
non ferrometalen
alle overige metalen ( niet op basis van ijzer)
primaire grondstoffen
grondstoffen gewonnen uit ertsconcentraten, % metaal is laag waardoor er voorbereidingstappen moeten uitgevoerd worden om deze te verhogen.
secundaire input
residuen van industriële activiteiten en van consumenten (schroot, zonder kwaliteiten verlies)
- Upcycling: de kwaliteit gaat niet achteruit door het recycleren (theoretisch)
- Downcycling: recyclage vindt plaats, maar de kwaliteit gaat achteruit
afval, 2 stappen:
- Rechtstreeks uit de fabriek: zuiver (nog niet blootgesteld aan omgeving): de overschotten worden voor 100% gerecycleerd en opnieuw ingezet in de productie
- Na gebruik: niet zuiver: afgedankte materialen gaan scheiden van andere metalen: veel complexer en energieverslindend proces
primaire vormgeving
ruwmetalen en halffabricaten
metaalbewerkende bedrijven
:secundaire verwerking van de input van ruwmetaal en metallische halffabricaten tot afgewerkte metaal- en elektrotechnische producten
=> Economische indeling: NACE-Bel classificatie
=> Technische indeling:
Ferrometalen: ijzer ( bulk indrustrie) Staal: grote afzet markt
Non-ferrometalen: Hoofd categorieën
1. Basismetalen: grote hoeveelheden
2. Edele metalen: kleine hoeveelheden maar grote opbrengst
3. Andere metalen (miner metals)
staal
verzamelnaam voor heel brede waaier van materialen die gebaseerd zij op legeringen van ijzer en koolstof (0.6 tot 2%)
Primaire grondstoffen: hematiet en magnetiet
staalproductie
- Energie en Milieu belastend
- Goedkoper
- Omvangrijke productieschaal
- Zwaar en kapitaal intensief
- Hoogtechnologisch
- Globale industrie (concentratie beweging door fusies bv arcelor mital)
- Conjunctuurgevoelige sector
- Innovatief en benchmarking (onderlinge vergelijking)
conjunctuurgevoelige sector
waarbij de prijzen fluctueren en tot stand komen via internationale marktmechanismen
GSV
staalindustrie verbond (stat, jaarrap, PR, belangen) België heeft hogere productiviteit dan Europees gemiddelde.
non-ferro industrie
- kapitaal intensief
- Hoogtechnologisch
- Globale industrie en schaal vergroting
- Conjunctuurgevoelige sector
- Innovatief en hogere toegevoegde waarde
Compexer dan staal => duurder
ertsvoorbereiding (uitleg)
(mineral pocessing): afscheiden van ganggesteenten (alle waardeloze mineralen die samen met ertsmineralen bij hetzelfde proces van gangvorming zijn afgezet) Industrieel winnen en zuiveren van erstmineralen
stappen van ertsvoorbereiding
- verkleinen van de deeltjesgrootte
- afscheiding, opzuiveren en opconcentreren
- thermisch behandelen van metaalrijke ertsconcentraten
- verdere opzuivering
1ste stap ertsvoorbereiding
Verkleinen van de deeltjesgrootte(breken, vergruizen, vermalen)
2de stap ertsvoorbereiding
Afscheiden, opzuiveren en opconcentreren geschiedt door gebruik te maken van verschillen in o.a. fysisch-chemische eigenschappen(procesvoering in vaste fase en in de vorm van slurries.
Scheidingsprocessen steunen op de verschillen in deeltjesgrootte, dichtheid/massa, hydrofoob/hydrofiel karakter en magnetische-elektrostatische eigenschappen. Vaak volgen nog processen als indikking, filtratie en drogen.
3de stap ertsvoorbereiding
Thermisch behandelen van metaalrijke ertsconcentraten
- Roosten: met lucht verbranden waarbij metaalsulfiden omgezet worden tot hun oxiden.
- Sinteren: aaneenkitten van kleine deeltjes door te verhitten tot net onder het smeltpunt.
- Pelletiseren: agglomereren door ontwatering, verklontering en thermische verharding
4de stap ertsvoorbereiding
De verkregen zuiverheid is onvoldoende voor praktisch industrieel gebruik. De verdere opzuivering gebeurt tijdens het verdere metallurgische proces. Er kan onderscheid worden gemaakt tussen 2 soorten metallurgie:
- Pyrometallurgie: hitte-gebaseerde processen die gebruik maken van verschillen in
oxidatie/reductie-gedrag, smeltpunt, dampdruk, dichtheid en mengbaarheid. Drogen, roosten, sinteren, maar ook calcineren(hittebehandeling met het oog op het thermisch ontleden van het concentraat en/of het vervluchtigen van onzuiverheden) en smelten in combinatie met thermisch geïnduceerde chemische reacties zijn voorbeelden. Naast gezuiverd metaal ontstaan ook afvalstromen met o.a. CO1. 2, fijn stof en SOx verbindingen.
- Hydrometallurgie: zuren(bv. H2SO4) en basen(bv. NaOH) worden gebruikt om de metaalinhoud selectief te extraheren uit ertsen of ertsconcentraten. Het materiaal dat geëxtraheerd(uitgeloogd) wordt, is meestal in oxidevorm(geoxideerd erts of oxide
ontstaan door roosten).
Verdere stappen zijn het opconcentreren van het extract(bv. solvent-solventextractie,
ionenuitwisseling, membraanscheiding). Tot slot wordt het zuiver metaal afgescheiden via indamping en kristallisatie, de toevoeging van chemische stoffen(neerslag) en/of via elektrolytische weg.
arcelor mital
geïntegreerd, alle processen vinden binnen de site van het bedrijf plaats
ijzerertsvoorbereiding (grondstoffen)
teconiet of schroot
taconiet (ijzererts)
Uit taconiet worden ijzeroxides gewonnen ( magnetiet en hematiet) Die vervolgens geconcentreerd worden door flotatie en dan gesinterd of gepelletiseerd tot fijnkorrelige deeltjes.
hoogovenproces
In de hoogovens komt de gepelletiseerde ijzererts, cokes en kalksteen
- Cokes brandstof, levert warmte en zorgt voor de reductie van ijzer oxide tot het gewenst ijzer.
Zorgt voor verhoogde porositeit en stevigheid, lost het kristalrooster op waardoor de smelttemperatuur verlaagd. (1500-1100)
- Kalksteen: bindt silicaten tot een dun vloeistof slak, helpt verontreiniging te verwijderen (dolomiet is een alternatief)
- Lucht: zuurstof zorgt voor de verbranding van cokes en dus voor de reductie
𝐶 + 𝑂2 → 𝐶𝑂2
𝐶 + 𝐶𝑂2 → 2𝐶𝑂 + 𝑤𝑎𝑟𝑚𝑡𝑒
CO neemt zuurstof op waardoor ijzer reduceert, door het smelten valt het naar beneden . Onderaan de oven wordt het gesmolten ijzer afgetapt (ruwijzer)
staalbereiding (ijzers)
- staal
- zuiver ijzer
- gietijzer
- ruwijzer
staal (staalbereiding)
legering van ijzer en koolstof (koolstof gehalte: 0.6 tot 2%)
- Hard en niet bros
- Plastische deformatie (vaste toestand)
- Warmte en oppervlakte behandelingen (bulk)
- Eigenschappen veranderen
zuiver ijzer (staalbereiding)
koolstof gehalte van 0.005%
- Zacht, vervormbar en weinig sterk,
gietijzer (staalbereiding)
koolstof gehate > 2%
- Zwaar, sterk en bros
- Gieten is het enige wat je ermee kan doen
ruwijzer (staalbereiding)
koolstof gehate > 2%
- Zwaar, sterk en bros
- Gieten is het enige wat je ermee kan doen