presentazione di...
TRANSCRIPT
ALTOFORNO
Materie Prime
MineraliMinerali RottamiRottami
AltofornoAltoforno
ConvertitoriConvertitori
Forni elettriciForni elettrici
Operazioni fuori fornoOperazioni fuori forno
ColataColata
Materie Prime
MineraliMinerali RottamiRottami
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 → piùfacilmente trattabili.
I “non ossidi” → facilmente trasformati in ossidi
I solfuri → più difficili da trattare
Materie Prime
MineraliMinerali RottamiRottami
Rottami
Facilmente reperibili: metallurgia del rottame
Problemi: inquinanti, impurezze difficili (costose) da rimuovere
Più comuni: Fe, Al, Ni, Pb, Cu
Vantaggi ecologici
Schema dei processi metallurgiciSchema dei processi metallurgici
MATERIE PRIME
OPERAZIONI PRELIMINARIFRANTUMAZIONE, MACINAZIONE
ARRICHIMENTO
TRATTAMENTI PRELIMINARI(CALCINAZIONE, ARROSTIMENTO,
AGGLOMERAZIONE)
IDROMETALLURGIA liscivazione, separazione estrazione
elettrolitica o fisica o chimicaPIROMETALLURGIA
prima fusione ,conversioneTRATTAMENTO DI SALI
FUSI (elettrolisi)
METALLO GREZZO
RAFFINAZIONE (affinazione termica,raffinazione elettrolitica etc..)
COLATA
PREPARAZIONE DEI MINERALIPREPARAZIONE DEI MINERALI
a) Frantumazione, macinazione- per produrre pezzatura uniforme e ottimale per la marcia dell’altoforno:
Generano processi incompleti, ghisa conscorie e con S;
Evitare pezzature grandi
Frantumazione nella parte medio alta, discesa irregolare con ostruzioni che bloccano il forno
Evitare pezzature piccole
b) Arricchimento (su minerale frantumato)
fatto mediante tecniche magnetiche su minerale magneticoSfruttamento dei giacimenti più poveri
riduzione spese di trasporto
riduzione consumi di combustibile e di fluidificanti
PREPARAZIONE DEI MINERALIPREPARAZIONE DEI MINERALI
Trattamenti preliminari dei minerali
- Essiccamento (nel caso di elevata umidità)
Basati su trasformazioni chimico-fisiche per facilitare l’estrazione del metallo.
- Calcinazione :dissociazione minerali
)300(3232 232232 COHOFeOHOFe °+→−
)(23 alteTCOFeOFeCO +→
Agglomerazione: recupero del minerale
Sinterizzazione (minerale in pezzature piccola + carbone)
Pellettizzazione (in pezzature di 3 cm) minerale in polvere
Minerali di ferro in ordine decrescente di percentuale teorica di Fe
Paesi produttori di minerali ferrosiPaesi produttori di minerali ferrosi
EVOLUZIONE DEL PROFILO DEGLI ALTOFORNI ITALIANI
PORTOFERRAIO 1902 PORTOFERRAIO 1926 PIOMBINO 1956
Vu= volume utile; P= produzione giornaliera in t
EVOLUZIONE DEL PROFILO DEGLI ALTOFORNI ITALIANI
TARANTO 1990TARANTO 1970TARANTO 1964
Schematizzazione del processo ai forni soffiatiSchematizzazione del processo ai forni soffiati
mineralemineralecarbonecarbone
ariaaria ariaaria
fondentefondente
Scoria Metallo di Metallo di prima fusioneprima fusione
Gas di scaricoGas di scaricoGas di scaricoGas di scarico
Altoforno
Schema di altofornoSchema di altoforno
2COC2CO +→
400°C ZONA I essiccamento e preriscaldamento
800°C ZONA II dissociazione del CO
1350°C ZONA III stabilità del CO riduzione
riduzione indiretta
2
243
24332
COFeCOFeOCO3FeOCOOFe
COO2FeCOO3Fe
+→++→+
+→+
38KcalCOFeCFe ++→+dissociazione carbonati 288KcalCOCaOCaCO 23 ++→
inizio riduzione ossidi MnInizio fusioni Inizio carburazioni Fe
Inizio formazioni scorie liquidascoriaSiOCaO 2 −→+
1350-1600°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 CO2/CO ∼0,5 – 0,6
ESEMPIO DI UN ALTOFORNOESEMPIO DI UN ALTOFORNO
ESEMPIO DI UN ALTOFORNOESEMPIO DI UN ALTOFORNO
SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DELL’ ALTOFORNO
SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO DEL ALTOFORNO
SCHEMA DEL PROCESSO DI UN ALTOFORNOSCHEMA DEL PROCESSO DI UN ALTOFORNO
REAZIONI NELLREAZIONI NELL’’ALTOFORNOALTOFORNO
• Minerali: Fe2O3 (ematite)Fe3O4 (magnetite)
• Calcare: CaCO3 ⇒ CaO + CO2 a 900°CCaO + SiO2 ⇒ scoria a 1300°C
• Aria calda + CH4
• Coke: C
• Refrattario: Al2O3 + SiO2
REAZIONI NELLREAZIONI NELL’’ALTOFORNOALTOFORNO
Reazione generale: Fe2O3 + 3CO ⇒ 2Fe + 3CO2 (1)
2
243
24332
COFeCOFeOCO3FeOCOOFe
COO2FeCOO3Fe
+→++→+
+→+
CO2 + C ⇒ 2CO (2) Altre riduzioni
MnO + CO ⇒ Mn + CO2 (3)SiO2 + 2CO ⇒ Si + 2CO2 (4)P2O5 + 5CO ⇒ 2P + 5CO2 (5)FeO + C ⇒ Fe + CO (6)SiO2 + 2C ⇒ Si + 2CO (7)H2O + C ⇒ CO + H2 (8)2C + O2 ⇒ 2CO (9)
GHISA DA ALTOFORNOGHISA DA ALTOFORNOCOMPOSIZIONE
C 3,5 ÷ 4 % (Fe3C)
Mn 0,7 ÷ 1,6 %
Si 0,6 ÷ 1,5 %
S, PBILANCIO PRODOTTI
OUTPUTOUTPUTGhisa 1 tScoria 0,8 tGas esausti 5,4 tPolvere 0,1 t
INPUTINPUTMinerale (Fe al 50%) 2 tCoke 0,9 tCaCo3 0,4 tAria 4 t
-- Le scorie: usate come materiale inerte (strade, terrapieni ecc),
-- Gas (filtrati) usato come combustibile es. torri di preriscaldo dell’aria
FINE ALTOFORNOFINE ALTOFORNO