Fémtechnológia Venekei József mk. alezredes

Alapfogalmak Ásványnak nevezzük a föld kérgének természetes úton keletkezett, fizikailag, kémiailag többnyire egynemű, rendszerint kisebb darabokban előforduló részeit. Ércnek nevezzük az olyan ásványok együttesét, amelyekből a fém gazdaságosan kinyerhető. A föld kérgének nagyobb egységeit alkotó, általában többfajta ásványból felépülő anyagot kőzetnek mondjuk

A fémek többsége vegyületekben, oxidált állapotban található, és emiatt elemi állapotban csak redukcióval állítható elő. A fémek nagyüzemi előállítását a kohászat végzi. A kohászat tevékenysége három műveletcsoportra osztható: Ércelőkészítés Redukció A nyers kohófém tisztítása

Az ércek előkészítése Célja: hogy az ércek feldolgozásra alkalmas állapotba kerüljenek. Fázisai: Aprítás. Ennek a műveletnek a során szabadítják ki az ércszemcséket a kísérőkőzetekből. Dúsítás. Ennek a műveletnek a során választják külön az ércport és a kísérőkőzetet. Nem oxidos ércek oxiddá alakítása (pörkölés). Erre a műveletre azért van szükség, mert az oxidok általában könnyebben redukálhatók. Hevítés hatására csökken az ércek víztartalma és a káros szennyeződésektől is megszabadítható.

A nyersvasgyártás technológiája A vas Földünk kérgének negyedik leggyakoribb eleme, mintegy 5%-ban fordul elő. Elemi állapotban is előfordul meteoritokban, de általában vegyületeiben kötött állapotban található oxidos vagy szulfidos ércekben található Majdnem minden ásvány tartalmaz több-kevesebb vasat, de a vasgyártás szempontjából fontos vasércek száma kevés.

A vasgyártás szempontjából fontos vasércek 1. Mágnesvasérc (magnetit, Fe3O4) 50-70% vastartalmú, ritkán előforduló vasérc.

2. Vörösvasérc (hematit, Fe2O3) 40-70% vastartalmú, jelenleg a legnagyobb mennyiségben termelik ki, igen jó minőségű vasérc.

3. Barnavasérc (limonit, Fe2O3xH2O) 28-50% vastartalmú, vizet tartalmazó, a leggyakrabban előforduló közepes minőségű vasérc.

4. Pátvasérc (sziderit, FeCO3) 20-40% vastartalmú, gyenge minőségű érc.

A vasgyártáshoz a vasércen kívül még az alábbi anyagok szükségesek: Koksz. A koksz végzi a vasérc redukálását és egyben biztosítja a redukcióhoz szükséges hőmennyiséget és hőmérsékletet. Ezen túlmenően ötvözetet alkot a vassal is. Levegő. A levegő az égés fenntartásához szükséges. Salakképző anyagok. A salakképző anyagok, pl. a mészkő (CaCO3), a dolomit (MgCO3) rendeltetése, a kísérő, meddőkőzetek magas olvadáspontjának a csökkentése, a szennyezők részbeni megkötése, és fontos szerepük még, hogy az olvadt vas felületén úszva megakadályozzák annak újbóli oxidációját.

A nyersvasgyártás folyamata Ércelőkészítés Az ércek kohósítása szempontjából az ököl nagyságú darabok a megfelelőek, ezért a bányákból nagy darabokban szállított vasércet aprítják. A vasérceknek a felesleges meddőkőzetektől való megszabadítása dúsítással történik pl. mágneses szeparálással. Pörköléssel az érceket fellazítják és megszabadítják a nedvességtől, szén-dioxidtól és a kéntől.

A mágneses szeparálás

Redukció A redukció a vasgyártás fő folyamata, amely a nagyolvasztóban játszódik le. A nagyolvasztó adagolása a toroknyíláson keresztül történik. A torokba kerül bele a vasérc, a koksz és a salakképző anyag. Az anyagok az alsó zár megnyitása után a kohó aknájába hullanak. Az aknában az ércek folyamatosan előmelegednek. A tüzelőanyag elégetéséhez nagymennyiségű levegő szükséges. A levegőt 900-1200 0C-ra előmelegítik és a fúvókákon keresztül juttatják a nagyolvasztóba.

Az olvadt vas a kohó alján gyűlik össze, ahonnan hőszigetelt kocsikba csapolják és a további felhasználás helyére szállítják. A salak a vas tetején úszik, ahonnan külön nyíláson keresztül lecsapolják. A nagyolvasztóban lejátszódó kémiai folyamatok a következők: A koksz csak közvetlenül a fúvókák előtt ég el, itt a hőmérséklet eléri a 2000 0C-ot: C + O2 = CO2