Referenfi stiintifici: prof. univprof. univ

dr. ing. Maria Petrescudr. ing. Mihai Marin

Luc rarea a f ost avizatd de cdtre colectivu I Cated rei de M etal u rg ie fizicA,Studiul metalelor si Tratamente termice si de catre Consiliul profesoral alFacultdtii$tiintasi lngineria Materialelordin Universitatea "POLlTEHNlCA"din Bucuresti.

qUP{T.I FI$pilU

INTRODUCERE1. PRODUCEREA PULBERILOR METALICE.. ........ 5

1.1. METODE MECANTCE DE OBTTNERE A PULBERtlOR...............61.1.1. Teoria mdcindrii...... ................ 61.1.2. l,/dcinarea in mori cu bi|e.............. ..,.......... 1 l

1.1 .2.1 . Analiza factorilor care influenteazd intensiti.ltua9i mecanismul fragmentdrii in mori cu bile..._.,.............."l21 .1 .2.2. Variante constructive ale morilor cu bi|e........ 1{J1.1.2.3. Alte tipuri de instala{ii de nrdcinare.,..............2t0

1.2. METODE FIZICO.MECANICE DE PRODUCEREA PULBERTLOR META1ICE................., ... ... 2:l

1 .2.1. Oblinerea pulberilor metalice prin pulverizare.............. 231.2.1.1. Oblinerea pulberilorprin pulverizare cu apii ?4

1.3. METODE CHtMICE DE OBTTNERE A pULBERtLOR......... ..... .. 341.3.1. Ob{inerea pulberilor metalice prin metoda reducerii..... 34

1.3.1.1. Oblinerea pulberii de fier prin reducereaoxizilor......... ......371.3.1.2. Termodinamica proceselor de reducerea oxizilor de fier.......... ...........38L3.'1.3. Pafticularitdii ale reducerii oxizilor fieruluicu reducdtori gazogi .............431.3.1.4. Termodinamica proceselorde decarburarea pulberilor in timpul reducerli acestora..........-............ 451.3.1.5. Oblinerea pulberii de fier prin metodareducerii utilizAnd agent reducdlor so|id....................... 461.3.1.6. Obtinerea pulberii de fier prin metoda reduceriiutilizAnd agent reducdtbr combinat ...........511.3.1.7. Obtinerea pulberii de fier prin metoda reduceriiutilizAnd agenli reducdtori gazogi. ............ 53

: 1.3.1.8. Utilizarea metodei reducerii pentru oblinereaaitor categorii de pulberi metalice....... ......611.3.1.9. Oblinerea pulberilor de metale refractare

?:f ,':,iiff ii,.Uno1H:lil,T,i"T'&,""'J:fl:'""n 66reducerii....... ..... 0B1.3.1.11. Obtinerea pulberilor metalice prin procedcode reducere mela|otermice........................................... /o

1.4. METODE FTZICO-CHTM|CE DE OBTTNERE A PULBER|LOR".... 7f|,ib!inerea pulberilor meialice prin electroli 2A................ / ll1.4.1.1. Electroliza soluliilor apoase........ .......... ... .., / tl1.4.1.2. Oblinerea pulberilor metaliceprin electroliza sdrurilor topite........... ,. ltll

Tehnoredactare computerizatd: as. univ. ing. Anca Atanase

i..,1.;.:i. Ir;,ilr;,.ir.,1 il-rli,r,;il';l-;'iii.i.:lii_-.t; ir;i,l r_:t. r,,ri, r,,r,icrmioa a carboniiilor ...... Ul1.4..1 .4. Oblinerea pulberilor nretalice aliate prrinmetoda saturerii prin difuzie.... ................ 981.4.1.5. Oblinerea pulberilor rnetalice prin metodacoroziunii intercristaline

...... gg

1.4.1.6. Obtinerea pulberilor metalice prin metodacie vaporizare - condensare ..................... 100

1 .5. CARACTERIZAREA PULBERILOR METAIICE.................,......... 1 021.5.1. Caracteristici chimice..............-....

............. 102l.5.2.Caracterislici fizice.. .........1041.5.3. Caracteristici tehnologice............

.............. 123

r-onMAFEA $TSTNTER|ZAREA pULBERtLOR.......... ....... ....1322.1. FORMAREA,................

. ..1322.1.1. Pregatirea pulberilor in vederea formdriisemifabricatelor / produselor prin presare-..................

......., .... 1322.1.2. Procese care au loc in timpul operaliei de presare....... 136

2.1.2.'1. Dependenla densitSlii comprimatului depresiunea de comprimare..................

..... 1392.1 .2.2. Presiunea laterald. Frecarea. presiuneanecesar5 extractiei comprimatului ................. "............ j 4 12.1 .2.3. Revenirea elasticd......... ........... 146

2.1.3. Comprimarea pulberilor lubrifiate........ ..... 1482.1.4. Fezistenla comprimatelor............

......1...... 1492.1.5. Practica presdrii.......

............ 1S02.1 .6. Variante ale procesului de conrprimare......................... 152

2.1.6.1. Comprimarea la ca|d........... ..... 1532.1.6.2. Comprimarea izostaticd...... ......1572.1.6.3. Laminarea pu1beri1or...................................... 1582.1.6.4. Extrudarea pulberilor......

........." 1592.1.6.5- Conrprimarea ultrarapidd.... ......160

2.1 .7. Propnetalile cornprimatelor gi metodele specifice dedeterminare ale acestora..

............... 1642.1 .8. Formarea prin injeclie..........

..................... 166.2.1.9. Formarea semifabricatelor / produselor din pulberi,{dri presare..

..............:................... 1762.1.9.1. Formarea prin turnare in forme de ipsos....... 1262.1 .9.2. Formarea prin turnare... ............ jg12.1.9.3. Formarea prin vibrare... ............ 1g12.1 .9.4, Formarea in cAmp electromagnetic.........,..... 1g3

2.2. S|NTER|ZAREA......... .....-184

2.2.1. Sinterizarea in fazd solidd a sistemelormonocomponente...............

.............1942.2.1 .1 . Forle motrice ale sinteri2drii........................... 1 g42.2.1 .2. Stadiile procesului de sinteri2are................... 1 gg2.2.1 .3. Mecanisnre ale transferului de masdprin care se realizeazd. sinterizarea ?n fazd solida....... 194

pdiicoripr;nente........2.2.?-.1. Sinterizarea amestecurilor de pulberidin sistentul cu solubilitate nelimitatd..... ................ ..... ZO42.2"2.2. Sinierizarea amestecurilor de pulberidin sisteme cu solubilitate limitalS a componentelor.... 2102.2.2.3. Sinterizarea amestecurilor de pulberidin sisteme caracterizate prin absenla solubilitdtii....... 21S

2.2.3. Sinterizareain prezentra fazei lichide.. ......22O2.2.3.1. Procese care au loc la sinterizareain prezenla fazei lichide.. ....2222,2.3.2. Sinterizarea in prezenla fazei lichidea sistemelor cu ccmponente insolubile.. ...................... ZZ72.2.3.3. Sinterizarea in prezenla fazei lichide asistemelor cu solubilitate ieciprocd a componentelor...22g

2.2.4. Metode de activare a procesului de sinterizare(Sinterizarea activatd)........ ............. 2342.2.5. Eteclele sinterizdrii asupra proprietdlilor f izico-mecaniceale produselor realizate prin tehnologii specificemetalurgiei pulberilor...... .................2352.2.6. Proprietdlile prcduselor sinterlzate gi metode specificede determinare a lor ............. ......... 236

2.2.6.1. ProprietS[ile mecanice ale produselorsinterizate..... ...................... 2372.2.6.2. Proprietdtile Iizice ale produselorsinterizate.....2.2.6.3. Proprietdlile chimice ale produselorsinterizate..... ......................247

2.3. Traiamente termice gi termochimice aplicateproduselor din pulberi.... ........ 248

PRODUSE ALE METALURGIEI PULBERILOR.....,.... ...,........ 2613.1. MATERTALE COMPOZ|TE............. ..... 261

3.1.1. Caracterizare generald. Clasificare. ........ 2613.1.2. Metode de oblinere a materialelor compo2ite,.............. 268, 3.1.2.1. Oblinerea ma.terialelor compozite prin

metode specif ice m'etalu rgiei pu1beri1or........................ 2693.1 .2.2. Obiinerea materialelor compozite prinprelucrare sub presiune ..... 2823.'l .2.3. Oblinerea materialelor compozite prinsudare prin difuzie sub presiune ........... . 2863.1 .2.4. Obtinerea materialelor compozite prinmetode de sudare a elementelorcomponenteprin explozie. ...................... 291

3.1.3. Pulberi cu particule compozite (pulberi compozite)... ... 2923.1.3.1. Caracterizare generald... ..........2923.1.3.2. Metode de oblinere a pulberilor compozito... 295

3.2. MATERIALE DURE PE BAZA DE CARBURI METALICESINTERI2ATE................... ..... 300III

i.1.. i. Ci,i*r,i{tii,j:al,i Cr;i;t,ii,i;'i i:;. f;i;lbi,ii;fi CCrrti)ii)t(e....... .......J03

3.2.1 .1, Metode dc oblinere a carburilor complexe.... 3043.2.2. Materiale dure sinterizate cu baza carbura clewolfram........

............... 3063.2.2.1. Atiaje WC - Co...... ................... 3073.2".2.2. Atiaje WC - TiC - Co........,............................ 3113.2.2.3. Atiaje WC - TiC - TaC (NbC)_ Co................. 3133,2.2.4. Atiaje WC - TaC (NbC)_ Co......................... 3j6

3.2.3. Sisteme de aliaje dure fdra wolfram, pe bazd decarburi metalice.......

........................ 3173.2.4. Optimizarea compozitiei gi a structurii liantuluimetalic.......... 3Z:r

3.3. MATERTALE DE FRtCTtUNE StNTERtzAT;....... . ....... ..... ... . . bzs3.3.1. Componentele materialelor de fricliunemetaloceramice sinteri2ate................... 32g

3.3.1.1. Componente care alcdtuiesc matriceametalicd.......3.3.1.2. Lubrifianlii....3.3.1.3. t\4odif icatorii de fricliuns...............................

3.3.2. Compozilii uzuale...3.3.3. Metode de producere a materialelor de fricliunesinterizate....

3.4. MATERTALE ANTTFR tCTtUNE STNTER |ZATE..................

I t\l'tr'tQ$JUCgRS

Mariuriile despre inceputurile metalurgiei pulberilor se pierd in neguravrernurilor qi, dacd se acceptd drept principald trasiitura a tehnologiilor specificemetaiurgiei pulberilor - absen{a etapei de topire a materialului de bazd in fluxultehnoiogic general de fabricalie, aturrci se poate considera ca perioadd deinceput epoca iierului. Ob{inerea produselor din fier se realiza in aceastdperioada utilizAnd principiile de bazd ale metalurgiei pulberilor gi anumereducerea minereurilor bogate de fier cu ulterioara forjare a bure{ilor de fierrezultali. Un exemplu tipic in acest sens il reprezintd coloana de fier din Delhi(415 e.n.), ridicatd de megterii indieni pe principiul enun{at anterior. Coloana seafld in cadrul templului Kutb Minar gi a fost ridicatd prin sudarea realizatd caurmare a forjdrii burelilor de fier, deci prin opera{ii efectuate in exclusivitate infazd solidd: reducerea oxidului de fier cu cdrbune de lemn gi ulterioara deformareplasticd^la cald.

lnceputurile metalurgiei pulberilor moderne sunt legate de lucrdrile luiSobolevski (membru corespondent ai Aoademiei de $tiinie din Petersburg)referiloare la ob{inerea platinei forjate, publicate in anul .l827. Descriereatehnologiei de purificare a minereului de platind gi oblinerea unei platine plastice,utilizAnd deformarea plastica la cald aplicatd buretelui presat, reprezintd primelelucrari gtiinlifice in domeniu. Doi ani mai tArziu, o lucrare similard a fost publicatdgi de catre W. Wollaston.

Rapida dezvoltare a metalurgiei pulberilor, la sfArgitul secolului al X|X-leagi inceputul secolului XX, este legatd de necesitdtile practicii gi in particular deoblinerea pe scard industrial5 a sdrmei de wolfram pentru ldmpile electrice cuincandescenld. ln acest moment, metalurgia pulberilor a fost recunoscutd catehnologie de realizare a produselor din materiale refractare 9i de asemenea dinmetale deosebit de pure. De remarcat faptul cd de aproape o sutd de anitehnologiile de oblinere a metalelor refractare continud sd se perfeclioneze iar

.astdzi incd nu sunt pe deplin ldmurite, toate procesele fizico-chimice carc sederuleazd in timpul realizdrii acestor produse, in special rolul adaosurilor alcaline.

. Analiza din punct de vedere gtiinlific a tehnologiei de ob{inere a

wolframului a permis crearea unei clase noi de materiale rezistenie la temperaturiridicate gi anume a pseudoaliajelor durificate dispers. Aceastd categorie demateriale joacd un rol deosebit in tehnica temperaturilor inalte. Adaosurilesubmicronice de combinalii greu fuzibile (de exemplu adaosuri alcaline in sdrmade wolfram) au permis crearea unei noi clase de materiale, al cdrei rol este greude apreciat in dezvoltarea noii tehnici

ln anul 1923, in Germania, Schroter a creat pentru prima datd aliaje duresinterizate, avAnd ca bazd carbura de wolfram. PAnd in prezent, cercetdrile indomeniul aliajelor dure ocupd un rol deosebit in activitatea multor institute gi firmeproducitoare. Oblinut in urma unei gregeli tehnice a unui laborant, materialul noucreat, avAnd cabazd, carbura de wolfram iar liant cobaltul, este unic in ceea ce.privegte complexul de proprietdti gi practic de neintrecut de alte materiale, pAnd inziua de astdzi. Evident cd diferitele sale proprietdli se imbundt5lesc continuu iarastdziin lume existd o diversitate extrem de largd de aliaje dure conlinAnd diferite

32833'l334JJ5

337338

3.4..1. Compozilii gi proprietdli ale materialelcr antifricliunesinterizate....

............... 33g3.4.2. Tehnologia de realizare a materialelor antifricliund...... 3453.4.3. Domenii de utilizare a materialelor antifricliun e.............547

3.5. MATERIALE POROASE PERMEABILE EXECUTATE DINPULBERI S|NTER12ATE..................

........... 350. 3.5.1. Caracteristicilematerialelorporoasepermeabile

sinterizate.... ............... 3S1

3.5.2. Pulberi metalice utilizate la fabricarea materialelorporoase permeabile...

......................3543.5.3. Tehnologii de oblinere a materialelor poroasepermeabile din pulberi....

..............,.. 35S3.5.3.1. Sinterizarea materialelor poroase permeabiledin pulberi de cupru gi atiaje ale acestuia..................... SSO3.5.3.2. Sinterizarea materialelor poroase permeabiledin pulberi de fier..........

...... 3S93.5.3.3. Sinterizarea materialelor poroase permeabiledin pulberide nichel......

..... g5g

3.5.3.4. Sinterizarea materialelor poroase permeabiledin putberi de oleturi inoxidabile...

........... 3603.5.3.5. Sinterizarea materialelor poroase permeabiledin pulberi de titan..................s.s.3.Q. Sinterizarea materiaieioi';;;;;;; ;;;;;ii"360din pulberi de metale refractare (wolfram, molibden)...360

\*-

BIBLIOGRAFIE

IV

361

, rr,t t r li,ttrit Jrr ii, tltjl ii lrl,lll lii()lrit l, iriillr;tr,ii,:i (l,t titltr lr,;ttlrl {lr; \rrrlf1,;111,,1( ()lr{ltr; l;t r:lt;;trt;;l ilr,;it ttttlr)ikilor aliirjt.: t1ttrrl f;irii wolfraril, itli;llo ciuo l)ot li llritiIt,1t{:tltt lrrr.;;tltr tlc olilser malerialelor ccranrice. Dlversitartea ntaterialclor ccrAl-ni(j(:}rrr ;rrczc;nl cstc de aserncnea cxtrent de ntare $i se apropie de cea atitlsii de;rli;rjclc rnclrrli

ace;lsli direclie ca1.,;rtti o- toi mai mare aierrfie rJin 1tar1e:a oarnenilor c]e gtrin{a gi atehnologilor, vizandu.se.in primul rand crearea de noi materiale gi compoiilii"cuun nivel ridicat al caracteristicilor de exploatare.

se pdrea cd aceste doud argumente majore ar fi trebuit sd conducd la ocregtere considerabilS a producliei de piese realizate din pulberi, dar statisticilearatd cd in ldrile cele mai dezvoltate tehnic, cregterea voiumului de fabricalie aproduselor sinlerizate este relativ lentd. Principalul utilizator cle piese sinterizate ilreprezintd industria de autoturisme, apoi industria conslructoare de maginiagricole, aparatura pentru tehnica de calcul etc..

Valoarea redusd a producliei de piese sinterizate este generatd de o serie deinconveniente. Dintre acestea pot fi enumerate:. vaioarea mult mai ridicati a pulberii conrparativ cu cea a lanrinatelor;. complexitatea gi pretul ridicat al instala!iilor Ei echipamentelor necesareproducerii pulberii;" sensibilitatea mare a proprietdlilor finale ale produselor sinlerizate lamodificdrile parametrilor tehnologici ai operaliilor cle presare Ei sinterizare.Toate acestea impun utilizarea metodelor specifice metalurgiei pulberilor in cadrulproducliei de serie mare, fapt care a gi deterrninat induitria conslructoare deautoturisme sd se orienteze cdtre ele.

Avdnd ?n vedere toate eremenrere menlionate anterior, in cadrurmetalurgiei pulberilor se pot diferenlia doua direclii

-bine conturate din punct de

vedere al interesului urmdrit:.1. Oblinerea de produse in scopul economisirii resurselor materiale (deci

valorificarea plenard a acestora);2. Oblinerea de produse cu proprietd{i care nu pot fi asigurate prin altenretode.cea de-a doua directie necesitd o atenlie deosebitd, fiind legatd nu numai denecesitatea oblinerii unei anurnite compozilii bine precizate, cI gi de tehnologiaadoptatd.. .

Aceasti gtiintd igi sprijind dezvoltarea pe ultimele realizdri din fizicd,chimie gi matematicd, trebuind sd asigure metode efective de oblinere a pulberiiormetalice, ceramice gi a materialelor compozite de puritate inaltd gi, de asemenea,prelucrarea ulterioard a acestora in produse cu densiiate, rezisienld 9i structurdprognozatd. Metalurgia pulberilor va determina in mare mdsuri progresul tehnicviitor, in multe domenii ale tehnicii, printre care construclia de magin'i, energeticagi microelectronica.

'k{!tpi'tOD!.!C$R{i\ Pt }L$}SRI [Oit l\,\$Ts\Il qS

Materia primd in metalurgia pulberilor, in vederea realizdriisemifabricatelor sau produselor finite, o constituie pulberile metalelor pure sau acliferitelor posibile combinatii (metal - metal; metal - nemetal etc.)'

Metodele de oblinere a pulberilor sunt foarte diverse, dar alegereaconcretd a unei anumite metode depinde de o serie de factori, ca de exemplu:tipul nrateriei prime utilizate (minereu, oxizi, solu[ii de sdruri etc.), proprietililevizate (mdrimea 9i forma particulei etc.), prelul de cost al produsului finit etc..Varianta optima de producere a pulberii trebuie sd ia in consideralie toli factoriienunla{i anterior, cu toate cd, in diferite situatii particulare, in alegerea metodei vaprlma unul sau altul din aceqti factori.

Metodele de ob[inere a pulberilor pot fi clasificate in:. melode mecanice;. metode fizico - mecanice;. metode chimice;. metode fizico - chimice.

in categoria metodelor mecanice de oblinere a pulberilor pot fi incluseprocedeele prin a cdror utilizare materia primd se divizeazd pAnd la stadiul depulbere, fdrd a-gi modifica starea de agregare gi compozi[ia chimicd. Prelucrareaprin agchiere gi mdcinarea in mori cu bile, ciocane, mori vibratoare sau mori cuvArtejuri asiguri aceste deziderate.

Metodele fizico - mecanice de oblinere a pulberilor implicd modificareastdrii de agreqare a materiei prime utilizate in vederea oblinerii pulberii. Fluxultehnologic general de fabricalie al pulberii conline o etapd obligatorie de topire amate{ei prime gi ulterioara fragmentare a vAnei de topiturd, prin impactul acesteiacu medii concentrate (apd sau gaze), aflate la presiune ridicatd sau pe calemecanicd, utilizAnd discuri totitoare, pldci vibratoare, ultrasunete etc.. Compozitiaclrimicd a pulberii rezultate dupd solidificarea in aceste conditii rdmAne identicdcu cea corespunzdtoare materiei prime iniliale.

utilizarea metodelor chimice pentru oblinerea pulberilor implicdmodificarea compoziliei chimice a materiei prime. Pulberea se obline ca urmare adesfSgurdrii unor procese chimice, ca de exemplu: reducerea oxizilor metalelorpure, conlpugilor acestora, decarburarea etc'.

Melodele fizico - chimice reprezintd categoria metodelor prin a cdrorderulare au loc concomitent reaclii chimice gi diverse procese fizice. ln aceastdcategorie de metode sunt incluse: oblinerea pulberilor prin electroliza soluliilorapoase gi a topiturilor, prin disocierea termicd a carbonililor, coroziuneintercristalind etc..

Trebuie menlionat totuqi faptul cd, procesul tehnologic de oblinere apulberilor metalice poate include, in anumite etape de desfdgurare a lui, metodede oblinere a pulberilor total diferiie: mecanice, chimice etc'.

irr uoircruzic, o crarificaie gencrald. a.nretoderor de oblinere a pulberilorll]l;llliii;"il'a preren!ia de deii;ira; Jrictd

" clt"iit"L,"" ,i",.2",_, poare ri

A. Metode mecanice (practicate in faza so/idii)- mdcinare in nrori cu bile, mori vinratoare, mori de tip attritor etc.;_ sfdramare (rnacinare) in concusoaie, mori cu valluri;_ aulomdcinare in mori cu varlejuri de fluide; -..,,..,- agchrere, pilire etc.;

lo,""r,l13tin':Jfl"" - mecanice (cu schimbarea stdrii de asresare)- granurare prin agitarea richidurui (tooiturii) ra o temperaturd apropiarai cretcmperatura de solidificare u u.".triJ,- purverizare prin orificiu calibrat, tolos'ino ca agent de purverizare:

_ hidrogenul;- aerul comprimat;- vaporii de apa;_ apa sub presiune;

_ pulverizare in sifon rotativ, cu electrod consumabil etc.;C. Metode chimice f"i ,oJiiii"u compoz(iei chimice antatenei pnme).- reducerea;- clccarburarea;- lrirjrurarea etc .l). l,,letoOe'iizico _ chimice:_ c:tectroriza,",1!lgr^ufo?se

s.au a topituritor de sdruri;r lisocierea termicd a carbonililor;

- r.;oroziunea intercristalind etc..l)inlre metodele enumerate, foarte oul.,,',,,r (:u,,r o au de

",,"rpru, ,"J;;;";, "[.i,.:jll:,"Jr,tfff#::""fl*r':,J:lg::lt'',r111 11;1-'166eror prezinid interesi""r"ti""ii'raspandire practicd rimitatd. Acestr'irllr (r'{)rorrind rratarea d.ifere;iiara';"r%toodro, d; ;;i;;' J''purberiror,rrlrrrtrlittrtltt-se in primul rano variaiite;; ff;"''litatea cea mailarga.

I.I. FSEgq}XBE FHEA.ERTECBsDlI {}BT.HNH&E

.4. PULBEEBHH_,.EBR

l.l.l. TE6BE84 pg&cttwagsgz

"li':,T;:'ffi

"#,:t:','#"j,,i.Tri.,:^ ljl^ 3rgq9 mecan ice este rargi ill I l;,; ll i, lll lffi i'j',T:':::'p " i ; J#;;, ; ilffi :"fi #iilTJ;T JT:; jl

i il I' ; ji H ;:.1,L1 T:1.# l; ",:* r : I," "q #::',:";"ff. jilr',.H #;ll::lffiH1"..1":l:':n.::,,,":il!;;;ffi Ji#;,,1'#""';i:J."5'::X'3r r xr,r rl rlu: rr retoda reducerii, *r*.tiJA lrii..

considerabile (intre aiestea gi pulberi exista frecvent diferenle de doud sau mairnulte ordine de mdrime) in pulberi (parlicule cu dirnensiuni medii sub 300 prm -pentru cazul mdcinirii) gi reprezintd variante oportune de oblinere a pulberilormetalelor gi aliajelor fragile (si, Be, sb, cr, Mn, aliaje de Al-Mn, ieroaliaje etc.).

Fragmentarea prin metode mecanice a metalelor cu plasticitate ridicata(zn, cu, Al etc.) este dificild deoarece acestea, in incercarea d'e a fi dezintegrate,se deformeaza plastic.

Efectul economic maxim este atins prin utilizarea in. calitate de materieprimd a degeurilor oblinute prin prelucrarea metalelor.

oblinerea particulelor grosolane de pulbere, prin metodele mecanice deproducere, este determinatd de efectul combinat al strivirii gi gocului, spredeosebire de cazul particulelor fine de pulbere, care apar in special,-ca urmare aefectelor uzdrii prin frecare gi a gocului. in procesul de fragmentare a corpurilorsolide, energia se disipd pe urmdtoarele direclii:. deformarea elasticd gi plasticd a corpurilor supuse fragmentdrii;. incdlzirea acestora;. formarea de noi suprafete prin fragmentarea particulelor, etapd reprezent6nd

scopul final al operaliei.conform teoriei mdcinarii propusd de p. A. Rebinder, lucrul mecanic

consumat in procesul de fragmentare reprezintS o sumd de energii, o As + k AV,unde:

cr As - reprezintd energia consumatd in procesul de formare a noilorsuprafele de separare, care apar ca urmare a dezintegrSrii corpurilor solidesupuse fragmentdrii,

k AV - reprezintd energia consumatd pentru deformarea elasticd, plasticisau elasto - plastici a corpurilor; ,n ecesa rd ro rmaii, rnrri,l"itlo ;t:H T"J3l| r,;?"'t'"'' reprezentdnd ene rgia

As - varia[ia mdrimii suprafelei delerminatd de fragmentare giegalS cu diferen[a dintre mdrimea suprafelei corpului dupa gi respeitiv pdnd liinceperea f ragmentdrii;

k - energia specifici de deformare ieprezentAnd energia derdeformare (elasticd gi plasticd) aferentd unitdlii de volum;AV - partea din volumul corpului solid supusd deformdrii.

ln cazul procesului de concasare (fragmentare grobd), mdrimea suprafeleinou create este comparabild cu cea ini[iald, deoarece fragmentele de materialrezultate au dimensiuni medii de acelagi ordin de mdrime cua celor supuse inilialfragmentdrii. Rezultd ci, in procesul de fragmentare, energia a fost consumatdpreponderent pentru deformarea elasticd, plasticd gi incdlzirea pafticulelor, decivaloarea sa k Av poate fi consideratd ca fiind proporlionald cu volumulmaterial^ului dezintegrat (k AV >> o AS; k AV

- AV).

ln cazul unei mdcindri avansate, suprafala nou creatd este foarte mare,diferind de cea iniliald cu cateva ordine de mdrime, astfel ihcat se poate consi-dera ca energia consumatd (o as) este proporlionald cu aceasta (o as >> k AV;k

^s -

^s).-

ln realitate, aproape intreaga energie se consumd pentru deformarea giincdlzirea corpului a cdrui fragmeptare se urmdregte. Fragmentarea in sine seproduce atunci cand fisurile apdrute, sub acliunea forlelor exterioare, cresc atat

l-r'aqnrentdrire prin sfdramare, mdcinare sau frecare s.unt considerate dejatr;rciirionare de transform; --; ;;;[Lii, .orio" cu dimensiuni

,.1r, rrl;ii ini;ii liit,,ir;iliiit.lrt ut-,li.iitl pe unii sauinceperii dezintegrdrii, tensiunile in corpul solidacestuia.

Fragmentarea mecanicd este frecvent combinatd cu operalia de pregdtirea amestecurilor de pulberi.Dintre metodele mecanice de oblinere a purberircrr, douS categorii aurdspAndire mai largd:

' metodele directe,.prin care se pot obline pulberi, ca urmare a exercitdrii unuilucru mecanic special cu acest scop;' metodele indirecfe, prin care se obline gpan sau piriturd (reprezintd metodenerentabile, prin care fragmentele de materrial, frecvent ru iiiuiiuni medii indomeniul pulberilor' iau nagtere ca urnTare a desfdgurdrii ,roi pro""r",

"u a"exemplu. agchiere, pilire, rdiere etc., al cdtor scop declarat este altul dec6t cerde oblinere a pulberilor).

UzAnd de aceste.metode, se pot ob{ineintr-o primd etapa, prin sfdrdmare,fragmente cu dimensiuni medii mai mari ie s. mm, .iar urterior, prin mdcinare,pulberi' Prima etapd, cea de sfdramare, se derureazd in concasoa[ (cu f;irci sauval{uri), mori cu ciocane etc. gi prerucreazd materia primd rezurtaia r. }G ;;;;;;(de exemplu: bureli rezu.rtali ra reducere, depozite

"ut;;; oblinute prinerectrorizd etc.), iar cea de-a doua in moli. .Morile utirizate pentru ob{inereapulberilor sunt intr-o diversitate constructivd gi func{ionard tou,,i" *ur" (cu bire,vartejuri de fruide, vibratoare, attritor etc.) gi permit oblinerea de particulecaracterizate prin dimensiuni medii in domeniul micrometrilor.

.

abs. Theimer realrzeazit o paraleld futtre procesele termodinamice gtcele dq, fragmenlare, considerdnd cii particulele (in logul moletculelor) reprgzinidagregate policristalrne, caracterizate prin 3 N gpdq de libertafe (N l numdruldeparticule). '-';: '- :..

Legea de disliibulie granulornetricd ' in sin,,*u.,Oe echilibru poateexprimatd cu ajutorul condiliei generale de echilibru JermociinarriC dF = o $icondiiiilor limitd. Se ajurrge astfcl la expresia:

kd.c hk,

a pulberii , aflatd r inci energia liberd a

Funde:' T lKl' temperatura;

constanta lui Boltzmann;Z ' - funclia cle distribulie a siirilor,etementare'postbiie a ceior N

pariicule ale sislemului (funclia do distribu{ie a energiei).

reacliei" gi fragm.e.ntarya. clc ordinul t 3 gx.pfmar-o sub forma unei ecua[iiajutorul cdreia pot fi calculate efectele rniicindrii.

(tY1oo . c l''l

u 'fheimer O., utilizAnd miiriniile mecanicii statisiice,care pernrite caracterizarea compoziliei granulometriceechilibru in tinrpul fragmentdrii. ln'nto{,foimal,

-se acceptdmicindrii (F,,) poale fi exprimati qu 4juto;qi.relaliei:

unde: R, - returul, deci frac{ia cu dinrensiunea parii-culelar > d, o/";' i dtr:.con:tantecaraclerislicegrSnuta{iei.

Pentru utilizarea in scopuri pi.actice, expresia a fostcoordqnptedUblulogaritmicegi reprezentatdgtraiib:,,;,',,,,,t, -'

rrar rnuite aireciii. in nromeniuldepdgesc rezisienla la rupere a

unde: to - numSrul de particule cu dimensiunea fi :i :,t, h. c, rI - constante.The imer gi-a continuat efortul pentru deternrinarea prin calcul a

conrpoziliei granulomettice a nratsrialelor pulverulente in stare c.le echilibru,realizdnd in acest scop o analogie formald intre cineiica fragmentdrii gi cineticachimic6. A introdus in acesi scop noliunile de "cceficient al vitezei"- "oicinl:lit

Functia care pernritg. caracterizarea distribu{iei granulomefri"* .'1r,1i'r,l tpulberilor obiinute prin mdcinare are la bazd legea empiricd Flosin - Hammler .

Bennett gi a cunoscut in limp 'o serie de cbreclii 'rezultate din verificdiile.experimentale, ajungAnd la forma:

n .lgd -

n .lgd'+ lg(lge)

iletdri expresiei grafiiecample,t4iea Ay.qcale suplime,ntaJe,";care:permiLdetermipyea rapidd a co.

'*(i*9=n, f i a' guprafetet', sp*eifice:a parliculeloa:de'

IJrr;;1111;1' rr:r r)onrru.deierminarea dimensiuni{crmedii.gi a suprafereroIspecificeale particulelor oblinute prin mdcinare _r.q,vrv,v,

I ll, - func{ie carc cerecte rizcazA numi.rul de particule ;,;;;;lf

domeniu strict determinat alcompozilieigranulometrice inire limitele r- gi 1r+ al);f| ", funclie care caracterizeazd nrodificarea funcliei No in timp: I| .: ttNo II rur=-f IILI'I| ,, ^ func[ie care caraiterizeazd varialta in timp a funcliei R, ; II ,, r funclie care caractc rizeazd, numdrul cle parlicule cu dianretrulllmediu mai mare sau egal celor din fraclia k (rest de cernere al fracliei r ); I

ry" caracieristica specifica a mdcindr.ii : indicator "l unui nrn"ltuncltonan a rnorrJor:

I

.lN.-={_= L(u.ir)

IN 2N\ I

iol;s. R tre buie sd fie intotcieauna negatrv, altfel catt.tinuarealfngnienl,irii rlevine inulild. -- -- |

Evident lista poate fi continuatd cu multe alte nume gi soiulii ce rezolvarel3 rorglgtiei dintre pqrametrii procesutui de fragnrentare $i rezlttatete a.cest!i;. I

l.'1.?. ngacpruagaFja nw ngelmflx {w MKg,&lMoara cu bile reprezintd tipul cel nrai rdspAndit de utilaj destinat oblineriipulberilor prin metode mecanice, fiind constituitd dintr-un corp metalic, in interiorul

cdruia ee gdsesc corpuri de mdcinat (frecvent bile din olel sau aliaje dure). prinrotirea corpului morii, corpurile de mdcinat se deplaseazi ca urmare a frecdrii cuperelii morii, in direclia de.rotalie. Aceastd deplasaie are loc atat timp cat unghiulde inclinare a incdrcdturii, realizat la un moment dat, rdmane mai mic decatunghiul natural de pantii dupd care se poate produce rostogolirea sau cddereacorpurilor de nrScinat. se provoacd ?n acest fel, prin ciocniri gi frecdri,fragmeniarea materialului supus mdcindrii.

Asupra intensitSlii gi mecanismului procesului de fragmentare aclioneazdurmdtorii factori:o viteza de rotalie (tura{ia) a morii;"

raportul dintre diametrul (D) qi lungimea (L) corpului morii, D / L;n numdrul (masa) gi diametrul corpurilor de mdcinat;. volumul materialului supus mdcindrii;. timpul de mdcinare;'

mediul in care se efectueazd micinarea.

,/;/f,f

Iliine

dnld'o*; d'

n= tgocu

porticulelor, mmnstuneo fP

|+ii,:ii;t

"ii.l::lr.i11

'i. i,?,1. AJ'v,&[,]rirq irac'['{&ggK {}[8. Ciqffi.E H&Trg,us]NT,E,/s,uarN'I'IiNStnt'rEA $X ItgH caftxslffluF, ETxBAGIt[EmTAltrr iru

MORtr CU BXLF'Io Viteza de rota{ie (iuratiar) a morii.Regimur de funclionare-ar moiiror cu bire este determinat de viteza derotarie a morii, in strdnsicorela{ie cu gr"orl.o" incarcare ai"."-i"i" gi varoareacoeficienturui de frecare_dintre incarcaiuiJJi-peretete i",Lri"i"ir"rii. penrru unanumit grad de incdrcare ar. morii gi o ,nr-",'na varoare ;

";;";;[rui de frecare,modificarea vitezei de rotarie a corpurui rliri 1trrr1i"i) va imprica o schimbare aregimului de funclionare. Morile cl oii" rrn.lioneazd eficient in cazur in caretura{ia lor se menline_in limitele (0,60 - o ao; cin tura{ia crilica (valoarea limita aliiSll!;L""f)"u* se produce antrenarea-iorard a in"a,"ai*ii'il nriscarea de

Un anumit ora! de ilgdrc-a1e ar morii, asociat cu o varoare determinatd afo(elor de frecare c"e se manifestd intre incar.atura sip"ruli,'J"tlrrra, ru varialiaturaliei, modificarea regimului de func{ionare al. morii. n.it"f, p"rir:u n . , ,.,,,,,.,

regimurile de funclionare eficienta "

,orifoi", bile sunt:a) regimul de rostogolire, caracterizalb) regimulde cddere tiberd, ta care: n'Jt,ir'o't,{;r,;,,

,"Se observd cA,t-ur.1!if critiicd, (nr,,,) reprezhtd elementul principal cu carepot fi derimitate diferitere regirnuri o" irniiionJre. Expresia ei poate fi determinatdpornind de ra condilia de echiiib, irp,Jra "orpurui de mdcinat (asimirat cu o

::"Jiffillll ?n miscare de rotalie i" 'L'*trr i,""",'i u..ltr;;); puncrur dePentru a=g00 (coordonata puncturui de zenit), deci sin a_ sin g00 = 1,se obline expresia condiliei de echilibru:

aclioneazd in sens contrar (nu s-a luat in discuSre frecarea dinlre corpul demdcinat gi Peretele morii).

Din condilia de echilibru rezultd c6 viteza criticd a morii vcritic,reprezentand valoarea vitezei care permite mentinerea corpului de mdcina{'inechilibru pe peretele morii, la punctul de zenit, are valoarea:

vritjc: ^tgA sau vcrjtic=z,zl .{D

Jinand cont de corelalia dintre vireza de rotalie gi turalie,n'D.n

v-..,,.. = - --..- gi de expresia finala a vitezei critice, re:ultd:.ilul. 60

,, a.1 t lf .D.nrr,,,,t',,it,":zral.1"= 60

60.2,21 JDIl,,iri,'==- -D SaU D",itic =

a))7E

P.v2..cftllc

_ pt

s.R

in realitate, vitezele de rota{ie (turaliile), care teoretic ar trebui sd permit6antrenarea corpurilor de mdcinat in migcarea de rotalie a moriior, nu asigurdacest lucru, pe de-o parte datoritd alunecdrii pe peretele morii gi pe de altd partedatoritd deplasirii relative a straturilor intre ele. Legat de aceasta, valoareateoretic calculatd pentru turalia critich trebuie acceptatd ca valoare condilionald.

ln funclie de turatia morii, deci de regimul de func{ionare al acesteia(fig.2), eficienla procesului de mdcinare variazd, substan{ial.

Fig.2: Schema migcdrii bilelor in tamburul morilora - regim de alunecare; b - regim de rostogolire;c - regim de cddere liberd;

d - regim de antrenare totald a corpurilor de mdcinat in migcarea de rotalie a morii.Fig.1: Schema de catcul avitezei critice de rotatie atamburului morii cu bile.

obs' corpur de mdcinat rdmdne in echilibru pe peretele morii, la'r;:::,:i punctut de zenit (a = go"), dacd fo(a ur,nusuia de ine(ieI g.R J este ega/d cu componenta fo(ei de greutate (p . sin a) care

Pcos u

"a) Regimul de mdcinare prin alunecare (n

_ &-:;js,:@*"

cloloiirle sau in pregdtirea unor pulberi c.eramice) se utilizeaza regimul dettrdcinare prin rostogolire.a corpuriloi Ju ra"inut, ,"gin, ;;;" ;ffi ricticate prinrota{ia efectuatS de*tamburul morii ""

roltgot".c pe pranur incrinat creat de;:[ni';:'ff'J:i;ilfl:T:l;i l:nm',i in a.!,1 ;,;,;,; il in principa,un ,

asemene" *gi, .9"- ;,"d*"","i;r# J:l?:'[Jili"" :n::l

t::n",,:::i:tanrburului morii nu depdgegte OOZ Oin uol"rea critica.Modificarea regimuiui mdcindrii, Jin varianta prin alunecare in variantaliri' rostogorire sau invers,.devine porioira in morire cu'bire,;;;;;r"" graduruitl'tr i11";"o'" cu corpuri oe maciiaiui'l"rnrrrrri morii: ia varori rrdicate arer.;racr'rrri de incdrcare,.preponderent macinaiea se rearizeazd prin rostogorire, rav;rlrrri sci-izute - prin

ilr:-":?.ig; e""tru liri;"rea procesului de fragrne'lare este''| ('r)r;ilra cunoaQterea condiliiror in

""i"'i rearizeaza rrecerea reginrurui crc, rlrrrrcc.rrc in reginr de rostogoiire gl invers. "'pentru a evidenria "onoiliitu

-'tril? .

d" modificare are regimuruiIr;rr;rnenldrii' se ia in ar.aiire "o*pi.tur""'liteto^r in ,""ia,-"""rio"rand iniliarirr;t;rlilr regimur de funclionar" prin-urrnJrJr" in,orrniut -rnliiai'oecr, oirerer":rrrr,i pozi{ia cJe jos a tamburului. Funtr, ffirificarea carcureror s,e va considerar:;r v'rtrrnur ocupat ou..b,j" este rimitat JJo luprafala prand. in acest caz, ra oIll:;,i,ffHf?;[ !;."t'"'"nt oe reJusal tl'ol,,r,i', nIJ""'"'' ffiu o pozitie

,,,,,,,,,,,,,1llYTiff.i::if'e al incdrcdturii (/l se poare detcrmina din egar*area' l;;il:if ,[i":il:,"ffi:,i?;re ra deprasarea bireror din poziria iniliara (repaus) in'

;;:lll]L::Tf1.,,1"n"' de greutate, care rrdneazd ridicarea bitetor o datd cuMt=f'P'R IMz= Pt'l

rrrrl' AI, _ momentul derotalieal forlei defrecare;I - coeficient de frecare;l, _ greutatea bilelor;l( - raza interioard a tamburului;n,r-, rnomentul c_omponentei forlei de greutate;t';

"o".'ponJn'"J;ru: ;"';;i:"8/ ()A, bralulfor[ei.r ,r, ; r , l,l ;; J/[?,:"3j"Jffj ffii:i: reciprocd a bireror ripseste, deci incdrcdtura de

'o nriisura cregterii gradurui de incrinare.ar.incdrcaturii, cregte varoareaI I'rrrl"rlr('llloi fo(ei de greutate, care se opune rotaliei bileloro datdtu tamburulrr',rri ln(:lir)irn-,a va cregte pdnd in ,or"niuf il

"""'r'|/r"i ro(cror ""."

..9 opun deprase.ii, ;;'i:[ff,il1'"ilflTffi?J:T,,"."Irrr rrrr'rr";r irr;rircaturii oe ure,-iei"r;iffi; d; egaritatea momenteror ceror doudl,rrtrr, v;t r;rrn:ine constantd in ""irl in'luiJ

'! '| ',,rr,,,,;r ;i .,,, a"eeasi viteza. as;ril"i;;;;;.ffiT:T":[ ;"j:lf , ifffi"ff]"f .P.R= n .I

14

dar: Pt = P 'sin 0/ =R-cos(r

Rezulta c6: f .P.R= P.R 'sinp.cos a>. deci: sin p = t.-l

-cos a

D

P.)

B , ,A 5"t';"fl,,:.131-i"t"T:1":"0,?;"1tff.::":, B R incarcaturii cu bile la rotirea tamburuluit\o ' rt morll:

, I', O - cenirul de greutate 6.1 innirniirrriit\,l E cI

P

in concluzie, inclinarea incdrcdturii de bile ?n moari este dependentd dedcud rrdrimi: valoarea coeficientului de frecare (f) gi unghiul a,care depinde larAndul siu numai de mdrimea incdrcdturii de bile a tamburului rnorii. Astfel, lacregterea valorii incdrcdturii de bile, a cregte de la 0" la g0., sin B qi respectiv Bcresc, deci cregte unghiul de inclinare al masei corpurilor de macinat.

Deoarece sin /3 < i, rezultd cd unghiul a poate fi determinat in funclie devaloarea coeficientului de frecare f, din condili

^, f . I S | .

cos aPractic, unghiul de inclinare al suprafelei corpurilor de mdcinat nu poate

cregte nelimitat. La o anumitd valoare a sa, bilele se vor rostogoli.Astfel, in cazul in care unghiul corespunzdtor echilibrului momentelor

forlelor de flecare gi greutate este mai mic decat unghiul natura.l de pantd,fragmentarea are loc preponderent prin mecanism de alunecare, iar in cazulcontrar, caz in care echilibrul momenielor nu se poate realiza datoritd rostogoliriicorpurilor de mdcinat, preponderent prin rostogolire.

Rezultatele comparative vizand intensitatea fragmentdrii prin cele doudvariante de regim indicd faptul cd regimul de fragmentare prin rostogolire estemult mai eficient decdt cel de alunecare.

c) Regimul de mdcinare prin cddere liberd, n -

(0,75 - 0,gA) n ,o,,".Este utilizat pentru fragmentarea materialelor dure fragile. Fragmentarea

are loc in principal datoritd energiei eiiberate la impactul corpurilor de m6cinat cumateria prima.

d) Regimul de antrenare totald a incdrcdturii.fi) fr

"iti"- nu prezintd interes practic.

2" l![oclificarea earaete*isticilor eonstructive ale rnorii,deci modificarea raportului dintre (D), diametrul morii gi (L), lungimea acesteia,implicd automat gi schimbarea raportului ponderilor efectelor de sfdramare prin

:;:.il

i,t

riI

't5

ciocn're gi respectiv prin uzare, generate de frecarea intre corpurile de mdcinat.La valori are raporturui D : L ) 3 + 5, preponderentd este acliunSa de fragmentareprin gocul creat de corpurire de mdcinat in cdderea tor iloeri-,-iai p"n,r, D : L < 3,preponderent este efe.ctul..de fragmentare prin frecarea "orpuriiol o" mdcinat dematerialul supus mdcindrii. findnd cont de aceasta, aregerea dimensiuniror degabarit ale morilor se realizeazd in urmdtorul fel:

. penrru fragmentarea materiareror dure gi fragire, se vor alege mori la careraponul dimensiunilor D : L > 3;

o pentru fragmentarea materialelor plastice, se vor alege mori caracterizare prinD:L

l"_,ir,,,.,. "ile&ad.edu!..:A!ili,r'i ri.!.-r,,,,i;gU".ii;**,r{:rl!A.- ._1., - ,._,,,r_-_"-

lSfion.i vfifux"ao,tqr:un.e etr nliEeAceastd categorie

.de rnori (fig.7) asigurd o fragmentare rapidd anraterialelor supuse micinirii, rezultatui fir:nd o puhere find.

ii.a'r'5i1i.

.:

,,,,,,, ,,llll',;#.li.i r1,cirt, r;rporiur o , a;^g:,1=,. 1, rurrcIrorrcazi rrecvcnr i.re.rizcazi .;;;;#"",f","",,j,",ir1'?,fjill':l:tlica in

"",;i ;;;;"r nrori scrcrnlroducerea aceslu;.; rer o ;,;;,;;";'ll.UfU Hff1""."T#:F.:il:; g:,:*::l;Itarytrtcntarii scade. ' - -'"'rru'r rrru'rl lar consumul de energie aturrni,,,,1,,,,,"Ji1"i#lJf;n:nilor

medii ate parrrcurergr de purbere, dercrrninar clc.rrr;rrizarc; foa"rt;;;r:','",toectiv ulterioaid nrrrr.r 50 9i 100. Me";l1d"s'"oo-t;"il1,.j'1?"'na'ii

(in cazul nroriior t' r',ro; r ra c.rc:r

u,l*i*"*"tililil*{*"j:j l:ux,;t,l":ln:i I :, ; i;; i ;, t 1ii,, #j;,i" nr !1 f q:;,1 n:'*,[!,;ffi ,,ilJ,lJ,:,

"

I u llFornra ps61l6u,"?"u'u tragile speciale (derrrr,.,

'srr) dc obicei "r'::9: i'lo;i;H;'i:-

exemplu: Fc-Ar' Ni Aletc )r 1, r, r,,, r o r,

.

o "-;o r'tl ,; T T: i*'jlkl$ :* "f ?,i,ji T"' ::3li il JJ "ji,';v,rrr;;rtii. ' -vvvvq u vdloare rrdrcatd a densita{ii irr stare liber

1

,--+-l-tlt : I !S-rnrl_1!riJ

)J.2

L ___ -____lFig.7: Moard vibratoare

1.1.?,2. va'EsA&"trFt c@Ns?ERUcT_rr/[, Ar,x,]Tg@RX[,@FB CU {B{[,8.&66x.idtrruI

1,,,:,,lll,:1,:,,llfiiln: ,T1#il'.3"ili,"j,'""1Td attritorur (fig 6) corpurire del;;;l';,,,),',,,,';]'.1,:ff:f i':Hpli', ' ffi ;:"'i',:!i3:T ii::"lJ ;:,ll'l*:t,,,',,,, l' l,'l,llili:i"""ll?,f, !'fl ,Xfi,:iJlstruclie simpra, sunt comod de exproatat

Fig.6: Attritor vertical1 - spaiiu de mdcinaie;z - camagd de rdcire;r - ax cu palete:

1 -

:ly:lrl,l"teiiatutui de mdcinat;c - corpuri de mdcinat:6 - paletd

r-nrotorerectric; 2-cup)ajerasric; 3-recipientdinoler, 4-gurddeincdrcare;5 - ax cu excentric,6 _ arcuri spirale; z - supirt'oe rl,rlr;;"Un asemenea tip de moard se utirizeazd frecvent pentru fragmentareacarburiror de trtan, worfram, siriciu, crom, vanadiu gi bor,'in ueoereu obrineriialiajelor dure. De asemenea poate fi utilizatd pentru o-b1in*rea putiniilo, de bronzgi aluminiu (mdclnarea acestuia din urrrd se face in ,".i, -ii"hid peniruinldturarea pericolului de explozie).ln principiu, mdcinarea se rea[zeazd in urmdtorur fel. prin rotirea axurui cuexcentric, apar oscilalii cu amplitudinea de 2.+ 4 mm aie corprtui"n.'orii. Corpulnrorii se sprijina pe arcuri care amodizeazd efectur for[eror o"'in",tiu. Traiectoriaoricdrui punct ar corpurui morii, care efeciueazd ;

";"i;1,;";rtu"ut9""."ta intr_unplan perpendicular pe axa de vibralie. incdrcdtura morii, compusd din corpurile demicinat gi materiarur supus miicindrii, oblindnd i;'p;i; ;;i"" perelii morii,efectueazd o rnigcare comprexd: ciocniri r""ipro"e, rotalii, arunecari pe pereliimorii erc.. Numdrur mare de impulsuri preruat oe coipurire'd" ili"i;;lin unitateade timp gi migcarea comprexd pe care o executd determind inieracliunea cumateriarur supus mdcindrii. $ocur rearizat de cdtre corpur ce *irlnu, asupramateriarurui supus micinarii, in acest caz, este relativ aceragi cu cer inregistrat ?ncazul morilor crasice cu bire, dar numdrur mare de corpuri o" *a"ir"i raportat raunitatea de vorum gi de asemenea frecvenla ridicatd o" "ini"ii"' asigurd ofragmentare intensd a materialului.

Numirur total de impursuri, 7t, asigural corpuriror de mdcinat in unitatede timp, poate fi determinat cu ajutorul relaliei:V.k .,p .n .z .B

volumul morii[dms];numdrul corpurilor de mdcinat dintr_un dms volum de moari;gradul de incdrcare al morii, cu corpuri de macinat;C, r rrlttirrc a

;y,;,,,,, ,,, ,, ,,',, ,,,"i]i,',ll,l, ,l,Xi:iliil:i :"n iiil!?,,1,"0J,i0::i

,l1:rl,? JillgJT;n - numerur de rotarii ar axurui cu excentric intr-un minut (frecvent1000 + 3000 roVmin;

numdrul de impulsuri aferent fiecdrui corp de mdcinat pentru o

unde; Vk

Zoscila!ie;

cu bile

18

19

B - coeficierlt care ia irt corrsideralie numArul sr.rplinrentar cle impulsuriasigurale unui corp de mdcinat, de cdtre corpurile de mdcinat uu.in*, ra o rotaliea axului.Rezurtatere anarizei microscopice efectuate pe materiarur fragnnentat inaceste condilii evidenliazd prezenfa unui mare numdr de particuie cu marginirotunjite. Acest fapt atesta ponderea ridicatd a nrecanismrrri i" frecare informarea pulberilor prin fragmentare in mori vibratoare. Datoritd frecvenlei ridicatecu care se realizeazd interacliunea dintre corpurile de mdcinat gi maieriarul supusmacindrii, reraxarea tensiunilor care apar in material

""t" plgin-piobabird, secreeazd. conditii favorabire instardrii fenomenurui de oboseaie ii in consecinlafragmentarea are loc mai rapid.

posibilitali de incdrcare a materialului, colectare gi sortare granulomeirici apulberii. ln buncdrul (3) se incarcd resturile (degeuri de sarmd de exemplu) dematerial care urmeazd sd fie mdcinat, material care intrd in camera (1)de lucru,unde are loc mdcinarea. Pompa (4) introduce in camera de lucru fluidul (aer saualI gaz), care asigurd gi transferul particulelor rezultate din mdcinare in camera deprimire (5). Viteza de deplasare a fluidului se regleazd astfel incAt din camera delucru sd fie indepdrtate numai particulele cu dimensiunile medii cuprinse inlimitele 50 + 350 pm.

ln camera de primire se produce o sortare granulometricS, particulele finefiind antrenate in camera de colectare (6), de unde periodic se descarcii in micitezervoare, pafiiculele grosiere reintorcAndu-se in camera de lucru.

Obs. Anterior introducerii materialului de mdcinat in buncdrul de a/imen-lare, esle necesard o fragmentare a acesluia. cel mai frecvent se utilizeazdcapete de sdrmd cu diametrul de aproxirnativ /,5 mm gi lungimi de 6 + /S mm.

Pariiculele obtinute dupd mdcinare au forme diferite: de agchie, fulg sausferici. ln multe cazuri, pe suprafala particulelor apar addncituri caracteristice,fapt care a generat, pentru forma parliculelor astfel oblinute, denumirea dediscuri.

Pentru fragmentarea degeurilor de prelucrare mecanicd (gpan) estenecesard schimbarea elicelor cu ciocane speciale.

ca rezultat al fragmentd.rii prin vdrtejuri, pot fi obtinute pulberi foarte fine,piroforice. in scopul protejdrii pulberii de pericolul autoiprinderii, in camera cielucru se introduce un gaz inert, la care se fac adaosuri de 5'/" O, necesar formdriipe suprafala particulelor de pulbere a unor pelicule protectoare de oxid.

SEori eur ei@erenePentru fragmeniarea materialelor poroase (de exemplu: burelii de fier

ob{inuli prin reducere etc.), sunt utilizate frecvent morile cu ciocane (fig.g).

Fig.9: Moara cu ciocane.1 - batiu;2 - motor electric;3 - cuplaj;4 - rulment;5 - corpul morii;6 - ciocan;7 - materialde mdcinat;B - zdvor;9-ax;

10 - sitd;11 - pulbere rezultatd.

ln asemenea mori, dezintegrarea bucdtilor de material are loc ca urmare aloviturilor ciocanelor care se rotesc ou vitezd ridicatd (aproximativ 1500 roVmin).Energia cineticd a ciocanelor, in acest caz, poate fi calculatd cu relalia:

'21

l.l.?.3. AI,T'E TX['EJft[ nE rrd$'nt[,a[.rr []H nrAc[&ragBlItEox.i eux vf,n Eejuri (66[[:rnlel{.:rgrr)

Pentru transformarea in purbere a materiareror ductire, se apereazd ramdcinarea in mori cu vArtejuri (fig.g).Utilizarea morii cu vartejuri asigurd urmdtoarele avantaje:o reduce riscur de infestare a purberii cu materiar rezurtat din uzarea corpurirorde mdcinat gi a perelilor moriii

* excrude posibilitatea suddrii de pereiii morii a particulelor cie nrateriardefonrate dar nefragmentate.

_

Fig.B: Moara cu vdrtejuri.3 1 - cameri de lucru;2 _ elice;

, 3 - buncdr de alimentare;4 - pompd;5 - camerd de primire;6 - camerd de colectare.

Moara este compusd dintr-o camera de. lucru (1) in care sunt dispuse faldin fata cate doud erice (2) sau ciocane, care se rotesc cu aceeagi vitezd ridicatd,(aproximativ 3000 roVmin), dar in r"n" "ontr"r.

Se creeazd in 'u"".t fel curenliopugi de aer sau alt gaz, -care

antreneazd particulele de material. prin ciocnirirepetate, padicurere se fragmenreazd. in construclia morii sunt prevdzute20

E = G'v'2g

unclc: v - viteza perifericd a ciocanului [m/s];G _ masa ciocanului [kg];S - acceleralia gravitalionald [m/s2].,rrpa t,.#3itilllLl :Yq'"

mdcindriieste incarcat_in buncdrur de prirnire, de unde,c o ie c t a r e, o, p a, r t"?"'l i:ff#i a: H:fl :"Jl3 ill il",:: :: ir :h:"""" :l ";: l;i'tervare foarte reduse de timp q"atuva rinut"l, p"in"rl" [-,"',! or".entand unfl:i J:,T: #j,tt,.; j;;iri:i:?,. l1l,'r:?:: nu ma i imp, icd n"".,itutuu a p,icd rii

Ceurealsoenr$ eur fi_tlcf; qi v;rldrlriConcasoarele, cu fdlci, ca gi morile. cu ciocane. sunt utilizate pentrulr;rr;rrrc'tarea bureliror onlinuli pin'rini*,i.u,.u, ; ;";";;;;r"oblirrurc prin.'rr:trorizi, a materiareror tragite LtJ.. i,"g;;.tarea are roc pana ra dimensiuni der : 4 rnm, ca urmare a presiunii exercitite-oerar"ir"

"o*lr"rir, o" suprafa{aIrrrr;ririi rje materiar afrata in r"";;;;;i;;ne.a.acestora. Elementere de rucru are;;li:];;i;?'j|,"il"|i,:: (rig'10) sunt reprezentate deci o" ."i" i",a rdrci - una

Fragmentarea materialelorpdnd la dimensiuni de 0,5 +.1 ,0 mm se poate'r:'ir;rrr;l cu ajutorul concasoareror cu uarlrri,'r" ""r"

,nrr r", "ri,"'"," varluri au1r':'rlrrilared de a efectua miqcdri ur""nJJni" progresive. Ambere varruri se rotescrrrrrir irr intampinarea ce.tuiljlt, u"1ionul. inii"iJ,i."i-", ,fr;ff;#lrr" de 2 +'r rrr/r;, rriferen{a dintre..vit"." nuoJpaii,io }ir.. rn cazur fragrnentdrii materiarerortrl r:tir;c, diferenla de vitezd pout"

"ind*'J"L"r"" de za%.7-tr,,l,/'Fi xM vrt1 ,,6- n\4 1 1-J, 4 // "-' *1'r,l** )H< X/#D -o c IL/----l/,&lrylM

tFig.10: Scheme cinematice ale concasoarelor cu fdlci1 _ falca imobild; 2-falcamobild; 3 _ excentricitatea.

.t) ',rt',P,'111;i11 superioard^gi biela verticald; b) suspe.lsie superioard pe un ax cu.r, r,rrtrrr:; c) suspensie superioard 9i ui.ii Jri)oniura; ol-r,l#e-nif Tnterioara 9il'il;l'Jii,lil;;li,liliilill?li;;:ru;nn*ia'o,i,oni"riifi;:ilil"'!up",.iou,.a

t.?. ftgHt'fr'@HBEJ KTSffiHC{b*mgHlCANHCm SFmE} SB{E S} U C H' K6 HI A HF E]H-,W H ffi H K-, } EE SHH KAK, H C EJ

l,?,1. $EE'.yEIWNfrBMA EBEIE ftEffiftEEE 6BEg Ip/gEI'.pAE E{EIfDfa4ry wwEvry)E&EEAfiYW

Proprietrilile asociate produselor realizate din pulberi sunt strAns legate decalitatea pulberii utilizate gi deci implicit de rnetoda de obtinere a acesteia.Rdcirea nretalelor gi aliajelor, cu viteze foarte mari - de p6nd la 10 3 + 10 s grade/s,permite fixarea la temperatura ambiantd a structurii caracteristice fazei lichide(omogenitate ridicald, absen{a tiuctualiilor de concentralie gi densiiate etc,)

ln contextrrl procesului de pulverizare al metalelor (aliajelor) in starelichidd, se asiguri o vitezd mare de rdcire. Metodele de puiverizare asigurdreproductibilitate ridicatd in ceea ce privegte structura gi compozilia chimicd apulberilor rezultate, acestea fiind caracterizate concomitent gi printr-o ridicatdomogenitate chimica gi structural5.

Procesul de pulverizare poate fi privit ca un proces de dezintegrare avolumului de metal lichid, sub acliunea unui jet de fluid, caracterizat prin vitezdrnare de curgere qi deci implicit energie cineticd ridicatd (f ig.1 1).

Fig.11: Recipientul cu metal lichid Sisistemul de injeclie al apei1 - topitura; 2 - 3 - conducta de alimentaregi duza injectorului, 4 - unghiul de conver-genli al jeturilor de apd; 5 - focarul zoneide fragmentare a vAnei de topiturd.

Dacd se ia in consideralie efectul de dezintegrare a volumului de metallichid, procesul poate fi incadrat in categoria celor fizico-mecanice. Cu toateacestea, in marea majoritate a cazurilor, dezintegrarea volumului de metal lichideste insolitd de interacliune chimicd intre masa de rnetal lichid gi agentul dedezintegrare, inieractiune care poate avea drept consecin!5, modificareacompozitiei chimice, a propriet6lilor picdturilor de metal lichid gi, implicit acompoziliei chimice, proprietdtilor fizice gi tehnologice ale pulberilor rezultate.

Din aceste raliuni, rezultd cd procesul de dezintegrare al unui volum delichid metalic, sub actiunea unui agent de pulverizare, caracterizat prin energiecinetic6 ridicatd, poate fi incadrat gi in categoria proceselor fizico-chinrice.

Problema de bazd a procesului de pulverizare o reprezintd oblinereapulberii cu o compozilie chimicd determinatd, caracterizatd printr-un anumit grad

22

ciij dispersie, forrlai gi structurd. Acest cic':iclerirt rezullri t..lin necesita,tea asiguririiprincipalelor caracteristici are purberiror: densitatea pi.non,*iri"a, curgerea,compresibilitarea etc., gi in urtima instanld, a tuturor propiiutalitoiiirrru, ,,""uni""gi tehnologice ale purberiror gi produseroi iezurtate oin acestei. "

I . ?, I . l. 8Xt.4.[NHltF].& [}u[,BHtIgx{,$R XDltf tv[DUtr VErtEuA[txt c{J t[E],,{

-

Erementere specifice metodei de oblinere a puiberilor prin purverizare cuapd sunt:a) concentrare ridicata a sursei dc pulverizare.

concentrarea foarl,e mare a sursei (ieturui) de ap,, ra o viteza de ordinuru/= 80 + 150 m/s, asigurd o varoare ridicaia impursurui (M= t,. 14 gi energieiI _ nt.$ l

crnertce Ibc

_

-; )a agcrrtului de pulvcrizarc.b) rdcire cu vitezd medie foarte mare a particurei de topiturS, .in contact cuagentur (apa) gi formare,. ra conracrur particura

- agent o"-!a"li" iapa), a uneianumite cantit5li de vapori.Efectur de carefaclie genereazd scdderea intensiriilii transferurui decdldurd de ra particura ra agentur de rdcire, datoritd izordrii temporare a parlicureigi modificdrii mecanismurui de transfei de caidura in aceasG perioada.Accelerarea procesurui de transfer ar ciirdurii de ra particuta ru u-g"nirr de rdcirese inregistreazd in momentul distrugerii peliculei. Ic) Diferen!ere notabire existente intre densitatea jeturui de apii gi ceacorespunz.toare nrediu.rui

.

g,a]os ?nconjurdtor asigurd premisere' antrendriimediurui cdire zona purverizdrii, fenomen cu conseiinle in ceeu ce privegteinteracliunea aer - particurd. cu toate acestea, datoritii iaptutui-ce piopo4ia deaer antrenat in focarur purverizdrii este redusd, interacliune-a ""i

_ilri"rra esteneglijabild, iai efectur de, stropire ar particureroi o" "nri

"pl pereterepulverizatorului se diminueazd.d) Densitatea ridicatd a agenturui de rdcire asigurd conservarea unei varoriridicate a vitezei acestuia, pana ta distanle de aproximativ 200 mm de duzaputverizatorurui, fapt care permite modificaiea in ri;ite i;Ai "

*,ii"i rerarive ajetului agentului de rdcire (apa) in raport cu vana oe metat tiiniJ. | 'o probrema de mare interes teoretic ai practic p"niru ""r""

terizareaprocesurui de fragmentare ar merareror (ariajelorj.in J"i" ri"irioi irin'impu"t "uun agent de rdcire concentrat (apa), o iepiezinta determinarea vitezei critice aagentului (w,n,i") necesard_ in vederea o'blinerii ,nor' parti"rt" J" ]iurn"ru "u

.li:Tly"? (dr) prognozatd. La contactur apei cu suprafala topituriror afrate ratemperaturi mai ridicate decat temperatura sa criticb 1sis,+;bj, pio""rur o"formare ar vaporiror nu mai poate fi inrdturat. ciegterea temperaturii topiturii peste550 + 600"C, implicd aparilia unui proces oe tiernere peliculara, situatie in careagentul de racire (apa) este practic izorat de,uprurul"1,iJila "

p#;i'ei printr_opeliculd continud, creatd de vaporii de apa. in procesut de purverizare a unormerale, ca de exempru: Fe, Ni sau ariajeie ror, temperatrru iu."i-ii"l.,ide atingevalori de 1500"c sau superioar" """rt"i",-fapt care genereazd apari{ia cu

24

certitudine a unor pelicuie izolatoare de vapori de abur uscat $i supraincdlzit, Iaconlactul dintre agentul de rdcire (apa) 9i vAna de metal (aliaj) lichid.lnteracliunea directd dintre agentul de rdcire (apa) 9i vana de metal lichid, in zonade fragmenlare a acestuia, se pare cd nu este posibila decAt prin intermediulaburului comprimat gi supraincalzil, caraclerizat printr-o densitate cu mult maimicd decAt cea corespunzdloare agentului de rdcire. Rezult5 cd, pentruevaluarea diametrului maxim al particulei solidificate (do) in jetul de apd care sedeplaseazd cu viteza crilicd (w",i,tr), este necesar sd se determine densitateavaporilor aflali in contact direct cu particulele de topitura. Analiza matematicd aprocesului de formare al vaporilor la suprafala particulei topite de metal (aliaj),antrenate in migcare, poate fi efectuatd utilizdnd modele fizice simplificate aleprocesului.

Eetermbwree ilitezei titite (w*il'a s$entu{ui de pifaerizare (ape),tn aederea obfi*rii uy.e|patiiufg cu {irnewi*rye (d} pragftoz&til' Se presupune partjcglg. de.,fomtd sfe$cd; c.u diarneirul 1,,, incoiijuratd la

un moment dat de vapoii de api, rd fiind'dianetrui sferei circumscrise pariicuiei,in care se.gesesc vapori. : ' t ,,

Etapele calculului:a) determinarea dimensiunii straiului de vapori (du).

Se iealizeazd pr.fl egalLlErea:cantjidlitor de cdldurd transmiss, in dnitateade timp; de c6.tie particuia peliiuieide'Vapori;:'Frin conduclie (Qr) qi respectiv,decd,tre p e l ic u la de vapo ri me$i1{u i;;p i.j n 1c .onvecti"e.(8-2),:,.,,i'r

......._.:,,-,.'. .

f_ ,tt. ,-, ' - :1. . r. i : !,_:.. _

9an1jiale,9:ce'i'9!{rl.ig,.A6"cat1ce particule peliculei de vapori;' "i,,',c.a*ttatea, d. fCAld.grd.' .9e9at4t,dp.. Pelicqla de,. vapori, mediulgi

Dar:

Io,ilal-t

=".,/).a.LT2tr . 2,.AT

lrdd

22a = --7---'\-

alt*orl'J'( d" )

lr' . ,, .,'.,i i. (2)

din elpqesia criieriului Nussett {2),

rltn* -;t'' q'q,

,1nt*

,lt '' lT-1)

gradieritulte1rnic;'''...'.,

cantilatda:cJe batOui6 consumafd:peniiu vaporizare;

calrlura latent;i specificA de vaporizare:

caldura spccitica la volum constant;

t-uind in consl!e.r1!ie cele enunlate anlerior, se poate determirrau,,i;l;;:':,'Y:::,,f:,ii,i}ro2sy1 i:ll;; {u-134,.u*p,uui" crireriurui rui Nusserr(tttilr;:at fn similituctinea temticd gi i*ra ,Xprrr;i.u;t#i":;1ri;;;r:,"::r"\:,i;;,:

"';,',,;;:!:;:1,'",,:;:":,:l

::::,::::j*:jriier"'; ;;;;i;/; liliitr,iuiffi,, brrnice/ t t o b (\ t / 1 re, p rin tr- u n sp a trii gazos a"'ririi "r,

* i) canlitatea de cdlciura neeesari incdlziriivaporilur pAnd la o anunritd tempera.turd I

', 2irrlcr,:trind in (1) expresialuiti aru,""" r*ruifutat,.zrtll;t:

Prin separarea variabiielor 9i integrarea intre limitele: r = .i; !arespectiv T: 7,, la T= T, se obtirre:

dnt lt . r,l . ), ,JT-=wtlt "'- q, *r,(T r,) d,

l)(-'rrr*r par"ticule sferice, cu dimensiuni de 100 + 2C0;rm, varoarear ritlrrrrlrri Nrr -- 15, ceea ce conduce lu o uu*ur" alui dn = j,15 ds, iar dacd rJe,,)r,1,',',1,'1,',' ,";;,.i.?

pm '

grosirnea peticutei d;d";;t';;'#i;il":l"":

dnt_.dr: wdt

I21----

Nu

d,

1T/ -

\

e\d: -d))=0,272.dj

1'-- b;

{:) d.rlcrnrinarea vitezei de vaporizare ( u,,).,,,r,1,,r,,,;;ii;:il:?i*11"ffi"ffi11;;";1$.;iur'"aiaue!inecuaiilgenera a de

l') clelcrnrinarea voiumului pernei de vapori (\f.

,Ir.r2

rezutta !! f dr = w l' o, = h. f' drdl ao 'rp tr z+T

- r,) = t'n(a+r)ll,

notand -4n.r|

w:

rlt{h':

rezulid: w,, = n

n .(Nu * z)

Penku p'.=!8A0kglm?

(ry,r- 2).L c t rl'lr'"-'dll4, 'l

, , ...

)l=, Itrl' I L rzr.sJ

tlnll +1

lr/.lnl i+'-!-'17-L q. \r

d) Timpul maxim necesar forr'drii pcrnci de vapori este dependent dedimensiunea par"iiculei metalice (r/,,), de viteza critich (rr.,,,r,.,) a agenlului depulverizare 9i de raportur densiralilormetarurui gi resJ:ectiv;";r$i";, ilil ;;p;i*"tprin relalia.

wv = A d,, lkg ls]

e) masa vapolilorde apd (r;), formata in rimpur l giclensitatea icestora (p,;;:: : 111 ,.=1Y,.'1 t7\

incazul pulverizdrii inapdao^leiurui (r-rcntru (1,-. 1a0:200 lrrrr; A,,, l5):q,'=2,26 '10"J/kg;c,= 2,21 . 10 3 Jtkg.grad;,1".: I,a.: ] o

-2 J/m,s,grad;Tr?]ZCO:C; {.= B7S"CRezultd: rv,

- |.02 .10 ^ ,l o

d.d^.1,65. P

' w ..cDuc -+- [ns]Wrn,n'' bl*)'

0,148. d'zP1

Wrrr,"' PlE (" ,:\6'\u, - u r)

=7,75.d0 i,Ir,oll-* l; dLm"J'

0,149.d}= ;"rr" 0rir4 rezulta P, = (*'*," or)1

f) cieterminqrea vilezei critioe a ageniului de pulverizare {w,no" [rnls)1,necebarA fragmenlirii vAnei de lichid; cu'oblinerea unor pariicule cu clianietrul de- 7o-

lV r,,,ir = 4 .1 r-'. Vu,.pu

,'

unde: o - lensiunea superficiald in aliaj, inri rirpinlocuind expresia [ui p,,oblinern: ,

10\.t0J

mornentul intAfnirii cu culmediul

tv -..

De exemplu, p.entru o = 1,6 N/m gi 4= 10 a m = 100 Fry, rezulta ci.:

(ro-,';;," :.. . ,. ..ri, ,, .. .1, , .,,!'. , .. , .,.. .:...i., .. i' .,- ,,. :g) Presiunea perneide vapori eiercr,lald.i2e-,particulS poatg fi deterrninatd cu

ajutorul relatiei lui Clapeyron:

[ - temperatura meciie a vaporilor [K];

De exemplu;,pentru;

: l14l K

11.

m, .= 155

-r ,'.,,S :.;:: i J

92.10-6p" = 10,6 . (eZs+ 2l3) =

55,4 at

+ i'r'r'irr: '"rrii'r r'.'rrrrlr('r"irid!!r';fr .

f .-*-" "-

Surso deen ergre

: ,- Dact iT l64e,"impuls,electric de rna.Le putere, acesta, insiantaneu, se incilz-e;te qi t"p*il-,

",parrigylele .topite vor f i . impragtiate radial in spaliut inconlur:ato4 'cii i vit'n"&,p'gGla 1000 m/s.

Acest proces poate fi rearizai in orice mediu gazos sau in vid. simirarprocesuiui de putverizare. prin. exptozia conductorulu! s,ltranFiui-Je' i,".;*rliii'O_mare intensitate, se deruleazd gi pulverizarea topiturilor piin explozia t;;;i ;;ropitura. in acest din urnid caz, vana do topiturd joacd rorui ;"il;;i;;;jr;H; ;;liind trans[era.t ur] curerrt de mare intensilate.

Apc

I

,]Illr'Lrllr

t

vidAprr

bSchema puiveriziirii aliajelor sub acliunea forlelor centrifuoemetoda eleeirodului rotitor;metoda cu creuzel rolitor; 'mdt.oda cu digc'rotitor prevdzut cu fante gi aripioare. t

*r . fn carur uiirizdrii metodei ereclrodurul rotitor 1a;, pLriverizaiea topiturii se

:",*f:"".,X;1,'j":T1t^",:::,."f::::: r" y*1r erecrrodurui, sub acliunea arcurui,ffi ;ff;,"'t lu i de plasmd, bombardar" ntrr, i' ;ili;;*":"ii "" Til:iXl,1'u.frl9Slzl.L9_.: ; ,l:::'.. .',,' .': -:1" * i':"-' ovtov fFe in cazur utirizarii metcdei cu creuzet (b) sau disc rotitor (c), topireal[1il:t;'j1'?,;lfi

":,,"^.f:.;,:l*:q_{,'i" aiara zonei de purverizare,l:$ffi :$*;iieiqerreni!"i4';.;lE;;dy,iqa;ii,?lir,iT#*;1i',"l'!1ffi iTlli?lia r,glementqlui1 in'' migcbre,l,,161{il9c1,*, creuzet, ciisc) depagegte

313,1,['Tli;n"l:]y;Lo,J.r,:::,l :.:"g:t.r _;;;l *li,l;'ii' u**' J:i"T:*::{1io1oq1er,,!o0Sf ioVmiru,lvletodele d;-ilt;;#;reY t'vlttur'jllelpzut":ou;''lante 9isunt simple si ro"rto n^.rr*firrc I r+iri?;,^^ ,^-

-=-

tu,? ac{iunea forielor centrifugL::T,:Ill3,: j jf f ::11 i:uiir*;siii;;e-fi ;#;;l;;#l';':?t:H:d e, a iry

9 1p in

1 i : ai{rartigu1-.q 1qi ge p r Gr.- iilrft j

i

J

Goz-1-*_-,_' tn ert

schemele piincipiale ale.instalaliilor pentru ohlinerea pulberilor cu aiutor.ui

b), Frin exploziajgie-tui.de topituria) Prin expiozie conductorilor1 - recresor de ?naitd tensiune;2 - intrerupdtor;3 - condensator;4 - conductor;5 - sistern de colectare a pulberii.

1 - creuzet cu topiturd;:? - electrod; ''3.- inductor;4 - camerS;'5 -.colector de pulbere;6 : conductor electric.

BrcLriiirc,i

Prca t

.. _l

$uci.rn:l{\.

prasatd concentiic vanei. bg ic,pitura- t4;.ia-iili;; ..,#|ffi;,,1oi';ii#rjji:actioncazd asupra sa, recramang,ry,l;jruiiacurenruruiin oonin!, Iiarilia unorfo(e de comprimare a v6nei. Aceste forle suni *ioiii"^"t" oJ'iilo,o.1irn"ucampului etecticimabnetlQ,putsaloriu oin. ti"qra cu bdmpulr,apdiut i' vdna detopiturisubacliuneacurlniului'induS--,::',..:,i, : .,:,',,,in a doua variantd (u],'-toterg erectramagnetice iniliate in bobind (3)aclioneazd tn masa'.de rr".nitiii, {2), ptd ;;l.Yrgiru" u..riliil-ain cr.euzet (1 ),asigurdnd o mgcrurala.a vqtb,1gio" .r,iigbil "

r"pr,r-iii pri,iaililT#l;turui. .

{i.lrenr. principiald ,1" olliTl*.3 Oulferilgr prin dezinregrarea topituritor cu;rjrrtorLrr cdrnpurui erectromagnel-ic apticat van-Ji ce topituri (a) sau in masa

.I.;I. I$$F]B'@&E CWEI$SHCE E}E q}MT,HNEETEI,& trUE,ESEEtsEE,EHB

l '3''l- $EBTENHESMa PWEeNwxE @Ea EEMTaE EcEfftrdf^r ]YE E T8 EAA EilE W WC E ELEE

3rj T::: q:j?:,,j:::1,:,1-"dy:.r,uu oxiziror qi a soruliiror apoase de sdruril;,liili)lir?,jlT:,i:',9:.,:T119li: in-oomeniur mIii,'ni"i"p,r;J'"',fi:r:"":il:lllliJ,lJjlj;lTil1T:^:Ti1?t^"1: ll: ,?i e"onomi.e iin lj,",jri,' .#:: ;fi,.H:;ill ilil:'i::,,?JfiJ*?:""'#"',?:"*:::j'.91'l,I::j;Ftl,i ##''lnii.'.li:'ilfi'3"7,Y i lll il ; "J::i m i: i:;I:i " * i::l y{ti;i;: i' ffi '

.55li'lfl [",; T ;.? ff i]

-

*_-*4tu"-\i;11';i:1;';':;r':;

',:"i,:ffi ;P'f*yt;-:1',?{;g:,m**tiafi {,6qi,ir.bifi ie?,

ili,,i:ll:":" j;,$',i,: j:ll1ji',":^?,?lr^"^1lt+Gi";ru;;""Tff ,'Jft H:':",jI, l, :l [j I I jlj y,."llg:::?":l :."11 : !.",i: o" *.i" i",

"ii 1i"''-'i,,",";,i i"" ff

"::n ;l:,, *'": i; i::y: :i: T I ": : 11," g " *t " i i," [, i " *;: ifi ""JJ ilillXl!,13,.: [:' ;l:;:':iJ:l:;n':r:x, j:::li": ?Le, cu, m etaru i ;; ;; ;il;' ,i'iflH,"",",dand astfet compugichimici ,u, ,oirlii ,"fij"l' 3:n#i":e reducere ar oxidurui s6 iie eficienr din punct de vedere rehnic ai

:*jji;F;,,!1t:FiGr;n;:..:,.Gi*":it.t,..;;,.a L i::1J,..*;ilr*ri;6il.i;r".-.;;i";"r;:,ir-::J:. .i .*.,i i!i..

Pot fi reduqi oxizi ai multor metale, dar ciificultalile procesului sunt diferitede Ia oxid la oxid gi legate de stabilitatea acestora, Procesul se va derula cu atAtmai rapid gi mai eficient, cu cAt stabilitatea oxidului supus reducerii este mai micd.Analiza afinitatii fa{a de oxigen, deci a stabilitdlii oxizilor diferitelor metale, pernritestabilirea urntdtoarci succesiuni:

___

ut,

_

Cu; Ni; Co; Mo; W; Fe; Cr; Mn; Si; V; Zr; At: Be: Ti

Af initatea redusa fala de oxigen a cuprului, nicheiului, cobaltului,rrrolibdenului, wolframului gi fierului face ca aceste metale sa fie oblinutepreponderent prin aceastd nretod5. Beducerea oxizilor de crom, mangan, siliciu,vanadiu, aluminiu este mult mai greoaie gi de aceea necesitd agenli reducdtorirnult rnai energici, corrparativ cu cei necesari primei grupe de oxizi, menlionalianterior.

ob{inerea pulberilor aliate prin metoda reducerii implicd reducereaconcomitentd a mai multor categorii de oxizi metalici. o asemenea metodd esterecornandatd gi in vederea obtinerii pseudoaliajelor.

' Pentru cregterea eficien{ei procesului de reducere al oxizilor, acegtia suntrnacina{i in prealabil pand se transformd in pulberi, marindu-qi astfel suprafa{a ciecontact cu agenlul reducdtor. cateodatS, particulele de pulbere fine trec in starede lluidizare, stare creatd de curentul de gaz reducator, fapt care permitereducerea temperaturii procesului cjatoritd intensei spdldri a particulelor, cu Eazreducator. ln general, cregterea temperaturii de reducere implica o scddere atimpului de desfdgurare a procesului. cu toate acestea, dacd ten"rperaturaprocesului de reducere depagegte valoarea optimd stabilita pentru un anumitsistem format din oxid - agent reducdtor, devine posibild sinterizarea intensd apadiculelor reduse de pulbere.

Procedeele chimice de oblinere a pulberilor permit o ugoard reglare adimensiunii pulberi!or rezultate, prin modificarea parametrilor procesului gi-nprirnul rdnd a temperaturii. cu cat temperatura procesului este mai micd, cu itatdimensiunile particulelor formate vor fi mai reduse. lndependent de tipul reducerii,pulberile rezultate au un aspectburetos, cu suprafald mare, fapt care le conferdcompresibilitate bund gi comportare corespunzdtoare la sinterizare. Acest aspecteste generat de prezenla produgilor de reactie, care se aglomereazd in zonele deformare, ajung la presiuni mari (exemplu: moleculele de co2 gi H2o sunt mari gidifuzeazd foarte greu in vederea eliminarii) gi, pehtru a se putea elimina, distrugcoerenta materialului.

Un inconvenient al metodelor chimice de oblinere a pulberilor constd inaceea cd, prin reducerea oxizilor gi a sarurilor, impuritdlile aflate ?n materia primdnu sunt indepddate. Datoritd acestui fapt, atunci cdnd pretenliile fald decompozilia chimicd a pulberii sunt mari, oblinerea acesteia se realizeazd uzdndde alte metode.

* Eteduneerea cu ;agen{i reducdt-ori gazoqiHidrogenul, monoxidul de carbon, metanul, amestecurile gazoase care

conlin H2 gi co reprezintd agenli ieducdtori foarte activi. Aceste -gaze apar inpropor[ii ridicate ca urmare a:

34 35

e reacliei endoterme dintre gazere combustibire gi aer, ra o varoare acoeficienlului de consum de aer intre 0,2S gi 0,2g;'

reactiei exoterme dintre gazele combustibile gi aer, la o valoare a coeficientuluide consum de aer intre 0,6 gi 0,g;o conversiei metanului cu vapori de apa;. disocierii termocatalitice a amoniacului gi metanului etc..Reaciiire care au roc ra reducerea oxiziror metatici (Meo) cu hidrogen,monoxid de carbon sau direct cu metan sunt:

MeO + H, =) Me + HrOMeO + CO =) Me + Cb,4 MeO + CHn c) 4 Me + COi + zHzO

fo{ona4ifu[ de car60n reprezinla, de regura, un agent reducdtordeosebit de activ. t*?l,i^r-lT1 m,e.nlionat faptul ca, la scdderea temperaturii (deexemplu pdnd la 600'C) este posibila descompunerea monoxidului de carbon:2CO-+ COr+C

:'_9_":i reincepe^rea procesurui de oxidare in prezenla bioxidurui cre carbon caagent oxidant. ln practica incJustriara se forosegte frecvent arnestecur gazosrezultat prin conversia cu vapori de apa a metanurui, deoarece oblinereamonoxidurui de carbon in stare pura, Ia scara industri"ra, prl.inta ,"rit"e oiticuttali.g[i{rogenuf este considerat un agent reducdtor cu utilizare mrlt mailargd decdt monoxidur de carbon, intrucat pJrmite reducerea ,nei game de oxizimetarici murt mai diversificatd: oxizi de fier, de cupru, de nicher, de cobart, deworfram, de moribden erc., fSrd a afecta compozilia produsului finar./Utirizarea ruilimitatd este justificatd de prelur de.c.ost rioicaigi oe pericolur de exprozie pe care_lprezintd. Toate acestea fac ca hidrogenut ia_ti" ,tiri."i-in"piin"Jipur p"nt'obtinerea pulberilor de mare puritate gi a"fracliittr fine.' Metaflu[ in stare naturard poate ii utirizat ca reducdtor, evitandu_seastfer consumurire energetic.e, ridicate gi instalaliire costisitoare recramate deprocesur de conversie. privitS sub asfiectur necesarurui de agent reducdtor(exemplificare in cazur oxiziror.fieruruil, i,f.cria oe reducere oirecta"cu'metan paremai avantajoasd decat cu hidrogen iau mtnoxio o"

""rnonl rlt"uii,""onru*utglobal de cdrdurd, necesard reduierii oirecte cu metan, este murt mai ridicat decatin cazul reducerii cu hidrogen sau monoxid de carbon.

* EBeducerea eu agen{i redueEtori solizi (c6rbune tneIernn, eocs efc.)Prelur scdzut ar carbonurui, sub formd de cocs sau cdrbune de remn, afdcut ca acesta sd aiba de asemene" o iarga utirizare i; ;i"t" de agentreducdtor. rnconvenientur utirizarii sare ci aqent reoucator, ca de artfer gi amonoxidurui de carbon, ir constituie.faptur c5 ginereaza gi un proces de saturarein carbon (carburare) a produseror tinate. oat'itiind aceastd situalie, in practicd,carbonur a gdsit utirizare ?n oblinerea putbeiror de fier, *"lti""i,-iri"niu gi deasemenea a carburilor acestor metale.

JO

,r Xtr:cEruso,ffe& EE lnefn,le {nceIuceN.ea meetrloten *lic5)

Feactiile de reducere ale oxiziloi'greu reductibili, ca qi ale altor combinaliichimice cu metale active (ca, Na, Mg, Al) sau combinalii ale acestora (dLexemplu hidrura de calciu), se bazeazd pe faptul cd metalul reducator (lvie/)posedd o afinitate fa{d de oxigen mai mare decdt cel oxidat. Aceste reaciii seulilizeazS' numai in cazul in care reducerea cu carbon sau gaze (co; Hr) nu esteposibild. Metoda este folositd pentru oblinerea pulberilor de titan, zirconiu,vanadiu, tantal, crom, bor etc.. ln afari de aceste cazuri, este posibild realizareapulberilor de oteluri aliate prin reducerea concomitentd a oxizilor fierului gi aielementelor de aliere.

Reac{ia generald care std ia baza desfdgurdrii procesului de reducere prinrrrctoda ntctalolcrrnicd:

MeO+ll4e/ =

Me+Me/O+eMeloda poartd numele de metalotermicd deoarece reaclia cje reducere

este exotermd. cu toate acestea, pentru amorsarea procesului in reactor estenecesarii realizarea unei temperaturi de 700'C minim. in continuare, procesul sedesfdgoarb pe seama crildurii eliberate ca urmare a deruldrii reacliilor dereducere, tenrperatura de lucru variind astfel in limitele 700 + 1000"C.

Pentru a se elimina posibilitatea oxidArii produsului final, carnerele dereaclie sunt umplute cu gaze inerte. Materia primi gi agentul (metalul) reducdtorsunt introduse in reactor sub formd de pulbere sau aglomerate. Deoarece dupdopera{ia de reducere pulberile sunt amestecate cu sdruri sau halogenuri aiereducdtorului, indepdrtarea acestora din urmd se realizeazd prin spdlare cu acizigi ap5.

'1.3.'1.1. $ffiTINEREA EIEILEERIF tlE ETIEFt EDet[N[AEED6]CEETE,4 SXXEEESEI- esEleede teone$iee -

Reducere'a oxizilor de fier reprezintd una dintre metodele extrem de desutilizate pentru dbiinerea pulberii de fier. Metoda poate fi consideratd procestehnologic in sine (in cazul in care materia primd o constituie !underul,minereurile, concentratele etc.) sau etapd tehnoiogica (finala) intr-un alt pioces deoblinere a pulberilor (exemplu: reducerea pulberii ob{inute prin pulverizare -procesu-l RZ sau Ferrum).

in primul caz, drept agenli reducdtori sunt folosili agenlii solizi: cdrbune delemn, pulbere de grafit etc. sau gazogi: monoxidul de carbon, hidrogenul saucombinaliile acestora gi de asemenea endogazul, exogazul, amoniacul disociat,metanul etc..

in cel de-al doilea caz s-a ajunb la poncluzia ca efectul cel mai puternic careducdtor il are carbonul introdus in topiturd, anterior etapei de pulverizare. prinreducere, carbonul conlinut in pulbere interac{ioneazd cu oxizii fierului care segdsesc pe suprafala particulelor. Aceastd interacliune creeazd posibilitateaobtinerii unor pulberi cu suprafele,specifice mari gi caracteristici tehnologiceridicate. Evident toate aceste deziderate sunt atinse in cazul in care carbonul

ll .,

ii ir:ir{rrir r) i)rirr)cro esle s!ficient pentru a erimina intreaga canlitaie de oxigenllll$;::#;l: r:il#:et oe pioces u "upetut d;",.i;";1"'oi,to,.",r,"",u1.3.1.2. TnR${Segtvalrfirc,,{ ErEBOcEsE{,oEB r}x,ITEBUCERE A $XXUET,OXI FTEXIULUI

*r (:aal.*on, oxizi ai eaebonutrui, ldoUul"g*rl sil!!eelndri*a{Ei ale aeesf,ora

S:.':i **;*,-,-

. farmarea noilor faze de oxid;, desorbtia produselor gazoase de reactie din suprafala particulei.

Ruperga legdturilor atonrilor de oxigen din oxid, prin reclucerea acestuia,se realizeazd (din punct de vedere termodinamic) mai ugor decdt disociereatermicd a acestuia, deoarece in timpul desfdgurdrii reacliei de reducere seelibereazd energia legriturii oxigenului cu elementele reduse (Me-O). inconsecinld, are loc o intensificare a procesului la o anumitd temperaturd sau secreeazd. posibilitatea desfdgurdrii procesului la temperaturi mult nrai joase.lntensificarea interac{iunii chimice intre oxizi gi reducdtori este stimulata si defaptul cd granila dintre oxid qi metalul redus in marea rnajoritate a cazilrilorreprezintd un calalizator al procesului astfel incat procesul de reducere devineautocatalitic .

Din diagranra de e"hi irJrrttrn.azdrrei:l1"T:."rf y:r:::l*..;J-t#"gr",,r")sir;i;,t,#l,ffi

r;orrrporld urmdtoarele etape:

^

; rlffirj:Tncu teoria adsorbliei autocataritrlce, procesut de reducere. adsorbtia gazutui ru-qf:1lor ?n suprafala peticulei de oxid;. distrugerea relelei cristaline u o*ituirJi- """'

A n a i iz a datero r !1 oag riqa "d; ;;h irb'" ;"i ;"?;"' I'jilllll'.r, or,o u,irrlrrrio'nu aringe compozilia stecrrio*"iri.a iiomici, ,Jrpd;;;;;;;;

= th = 1,i;i :;iii:i:':?L',:,f i#;;' j""i,?fff,:? :li:tl p""t" fr "-priiia"pYin raptur ca,;;rlirriii llivatcnti'Je-fio-"r tr,

^^.;r,rjia ^,.;r.1, ,_]tt lo"Yti. vacante neocupate de

--Fier'--11"Wust't-. ...

--Magnetitd

r ;;rl io rr ii b ivar e n{i cJe rier in con.ruiiu, *io; r"il#:T ; ffi T:"H",:,f_ffi,,9:rrurr r;o.c:ct cu formula Fei-\,o, "oeri"i"ntuilt-y) uuano ;;;ffp'rinsa inrre(1,[rr'; qi 0,85. Frezurtd

"a varoaiea ;"ri..irt]ri;- oxigenurui in oxidur infcrior arlrrr11111;1 virriazd ?n limiteje eS,i iia!,6%'Jiltl e oxigen fiind infetes ca o

i :;:i;[:':tlljatomide rier' L" t&;";l;;uil uto"c, wusrira se desconrpune in

Hr(CO)---l

_--{HrO(COr)

Hematitd

* Reciucerea oxizilor fierului cu carbonul existent in combustibilii solizi esteputernic endotermd qi are loc dupa o reaclie de tipul:

Procesul reducerii oxizilor fierului se desfdgoard in trepte gi zonal,conform principiului succesiunii transformdrilor, prin desprindere succesivd deoxigen.

FcrO, -> FerOo -> FeO -+ Fe, IaT > 510"C

IrcrO, -> FerOo -+ Fc, IaT

i(iiiciie, rir..lrcnciente dc lefiper.-itura prooesLllui. Reaciiiie globale de reducere aoxizilor fierului cu hidrogen sau monoxid de carbon sunt urmdloarele:

AH:.=*Ig5 l"u!-Kg rc

Ltt.-- 69 ktolkg I:b

Fig.12: Diagrama oe ecniriuru Jreacliiior de reduceroale oxizilor de fiercu hidrogen gi monoxid de carbon.

100SaU I1 =-lH,ol.

FerO, + 3 H, -+ 2 Fe + 3 If rO ;

FbrOr+3CO -+2Fe+3COr;Pentru ca procesere de reducere sa decurgd compret, este necesar un

exces de reducdtor. Diagramele de echilibru ale reacliilor de reducere ale oxizilorfierului cu hidrogen sau monoxid de carbcln intocmite de ctrauaron lrrgiz; permitdeterminarea concentraliilor de echilibru ale fazelor gazoase gi u "oJti"iuntului deexces r (care indicd valoarea rea/d a canllldli di reducdtir pentru- asigurarea

unei reduceri comp/ete).

oE2

100o= [q.

unoe: [cQ] "qi[uro)" reprezintd conlinutur de co2sau H2oar amestecurui

" gazos, la echilibrul reac{iei de reducere.

Analiza varialiei constantelor de echilibru ale reducerii oxizilor fierului cuco sau H, funclie de temperatura (fig.13) conduce ra concruzia cd varoareaconstantelor de echilibru, pentru reducerea cu hidrogen ,", ,ono*id Je carnon aFe.oo lb Feo, este mult mai ridicatd decdt pentru reducerea de la Feo la Fe.consecinla practicd imediata a acestei coniluzii o reprezintd ,tirirui"" gazelorformate in urma transformdrii wustitei in fier pentru reducerea magnetitei lawusritd gi apoi a hematitei ra magnetitd. Aceste

"t"p" ,rni r"Jtit"t" prindeplasarea gazelor in cuptoarele utilizate pentru reducere, in contracurent cuincdrcdtura.

%HrO ln amestrcul H-O + t.l,%Cq ln amestecul COi + CO010203C{050tt706090

%H2 in amestecul H2O + H2%@ ln amestecul COr.+ CO

4041

-T''l-f r*-

78910

Baportulcoz / co

Temperatura 'C' .l00

a

4W 6m aoc 1000 1200

Temperatura ["C]

IFig.14: Curbele de echilibru ale reacliildrde reducere ale oxizilor fierului, ou unamestec gazos format din CO gi H2.

sr)AD70mTernperatura o (-'

b

5

4s4

353

z5

1,s

1

q50

RapodulH2O /r\

Fig.13: Variatia constantelor de echilibru cu temperatura, in cazul reduceriioxizilor fierului cu monoxid de carbon (a) sau hidrogen (b).

in cazul utilizarii acftunii combinate a agenlilor reducdtori gazogi (H, +co), amestecul gazos reducdtor poate fi caracterizat prin gradul de oxidare alcompugilor reducdtori (firo.*o.o) gi titrul in hidrogen (nr.), care, pe bazacompoziliei chimice, se stabiiesc cu ajutorul relaliilor:

flco,*n.o =IlrO+CO,

HrO+ Hr+COr+COI{,

"tI' - I{z+ co

o()+oI

oO+. 06o

o+

r+ o4OI

La temperaturi de reducere inintervalul 700 + 900"C, titrul inhidrogen (conform diagramelordin fig.12) variazd, ?ntre 0,5 9i0,75. La aceste valori, gradul deoxidare al gazului reducdtor, incazul echilibrului ?ntre wustitd gifier, rdmAne in mod practicconstant gi egal cu 0,35, agacum rezultd gi din analiza datelordin fig.14.

Irr" jr11;':r"r ()xi'liror. ficrurui cu altesrccuri reducatoarc compuse din i.tridrol,r'rn rii rnonoxid c,e carbon iniliazil #ri"'." procese secundare: g. :;XTl;#l;"jr3,::,,.il,, finar in "ur.oon uinireturri_0",,*,i,nla,i-r.ua pr.opo4iui

I. t rr-.s ras t, ra r". ;;;;""inli:y E"#1iffi,",i:i*;", lil:,n 0,o."",, Ide rcduccre Ei hidrogeiuloi" "r"li"1Jig?o, reducator)i I

cOr+[Ir=CO+I{.O; AI{X=7,239 !g! ftnol iLa T = Bt0"C reaclia atinge echilibrul (k = 1) gidecicjesfdsurar^_ i

:"'ll::lll1,i:::::1-::i:a'tl"'p"Jt,'".i!'il,T,ioi.ura' eaeieste io roac{ii ale carbonului cu vaporii de apd:

1.3.1.3, [raHtl{'{euJH,ARH'AA't { An,[t trt [1I] [J( ;!, !t r I ()x I z r t,()!rF'TEIEIUE,UX CU TEEf}UJCA,T.OI& [ (;A,T()$ !

' Un caz interesant al procesurui de reducere, semnarat de EcJstrorn, s;.ref'erdIa reducerea magnetitei.cu i'ioiogen conform cercetirilor, magnctita.trpoare fi redusd cu hidrogen mai_ murt oe 6sz, ra temperatu;i";;;;,; ;,rtre 600 ;;i900"C, deoarece ," Oro.:1"^1=oi:lf-uryq*rg a procesutui, datoriti straturiror dcnsede fier metaric care inconjoard granurere de wustira tiir"g";;i;ul" ortr.n prinacest srrat, dar vaporii de apd (formali in frontur,reacliJij nr"iJi"oit,,.,;r sp,eexterior' Fenomenul nu a fost observat'ra tenrperaturi sub 600"c, deoarece, inacest caz, reducerea are roc fdrd intermediur wustitei. d;$r "coJt]cienrut o"difuziune ar hidrogenurui este de circa es ou ori mai -n.l'r" o'""at cer alrronoxidurui de carbon, viteza de reducere, in acest din urmd

"ur, u.t" totugi de[Tj'#l"Ji ori mai mica decat in cazut'reducerii cu rrioroge;;,rl'iemperaturi

Reducerea completd corespundeelimindrii a27,6%02

Fig.15: lnfluenla ternperaturiiasupra vitezei de reducere amagnetitei cu hidrogen saumonoxid de carbon.

C+I{rO=CO+I{r: AH*=T,57 g!moJ

C +2IlrO = Cq +2Hr; AHl, = 263a kro_!'

nttt/La T

= g00'c entaip-iire ribere are acestor reaclii au varori apropiate de

,1::l:i,t liHiTIIl, reacliire ou gu."ir;ur", uru .uioJn,lrrr i,.""p"rii de apav;rt,rrrrrr tirnita de roj.oJo,.,, cu cAt temperaturile ,r;i;;;,inurtl in rapoft cu

Irr cazul in carr,' 1,,,'1n il,;,i;";i;TX[:}|'"TiHffi,t:',l"rticureide oxid, cazurpurberirorr .111;lq11fr o sbrie de'parlicularit4f''' "t"''1ta de rcducere - auto/reducerca

-/\nre'or pulverizdrii, puiberea brute.,,,o1ldgtd gi care conline carbon,rrrr.rrrrs in amestecur,pentiu'topir"","J.tlifu.*.u in vederea reoucerii in mediirr1,:,ir'rru oxigen, ".n:ll:::ll:i;;;dfil.J ;1a1!g-1eze

", o"is"nuriin oxid. s_a{ {)r:;r;rtilt ci, prin purverizarea topiturilorLre

10nii.n "uroon

,""-'oi1in putoeri in'| ''|r't) s* observd prezenra oxiziror'reo,"r#o_r".bo ;r;;il;r;i,ii, sub formd;l:;,,:i'''il:l:: l!ftl] i::y"' i' ;"r;r,; .?,"'g-u', inrr-o oareca,e lnasura, suo, r,,,,,,, r, u ra rJ e ;,; ;:

"::'# il'! ,!:fi i"Tffi'i il?X, f{f lf :t** ::;Hffi fr;;Ii;;lilx,,i*:13, .;x,ii:rr*in"il,:e,J*J i::: iH:?,:'ce coni 1 eD c ca rb u ra re a e i re o uce rea J" l;; i'' #"'fiu r-rl i i,l# ?""q,,,",

Zl;er(C)+ Fere -+ 5Fe +3CO

3C+FbrO, _>2Fe +3CO

3F,qC +Fere _+71Fe+3CO

,, ,r,,,',',Iljl*o':1;i::::il?":t:'ij,,?i";ru:areacriei de decarburare sauFerO, +3CO _+ ZFe +3CO,

{.EreEit6ttO

OL40c 7@ e00 900

Temperatura ["C]

11@

d

La reducerea cu monoxid de carbon a hematitei sau magnetilei nu seconstatd fenomenur de. brocare a reacriei. in acest caz, stratur coirpact de fier,care se poate forma in jurur granureror de wustitd, r" i"r'p"iJrri o"'ulo + 8s0"c,ca urmare a procesurui dJ recristaliz;r" ;'.fierurui, este aparent distrus demonoxidur de carbon, in limpur procesurui de reducere. Fenomenur are rocdatoritd carburdrii stratului de fier, "L

r*rur" o" austenitd. Urterior, carbonur de rainterfala fier - wustitd reaclioneazd ",

oio*iorii" "urb;;],;.;ri;;';i;;r""esur dereducere), cu formare de doud ;;ir;u de monoxid oe carbon(C+co,

-+zco ). in conseci"ia, "r"gi"r"a vorumurui de gaze, in interiorurgranurei de minereu, duce.ra cregterea presiunii pa4iare a mono-xidurui de carbon,precum gi a erimindrii bioxidurui de carbon, impricand prin acestea o continuare areacliei de reducere.

La cregterea temperaturii, cinetica procesurui de reducere se amprificdatat in cazur utirizarii hidrogenurui, cat,si a nionoxidurui ou "urooo

la Lmperaturipeste 900"c, viteza de redu-cere a magnetitei cu monoxid de carbon depdgegte inintensitate viteza inregistratd in pr"r"n"1" nioffinufri.

Z{ \

Vt/

t

/I

l;,ri5:'r!q,;!a r.!-43

" utilizarea metanului jn stare naturard, pentru reducerea oxizilor fierului,urmdregte evitarea procesului de conversie, proces care reclamd corrsum decdldu.rd, catalizatori si instalalii costisitoare. piivlte sub

"rp""iri n..esarutui oeagent .reducdtor, reactia de reducere a oxizilor fierului 'cu nretan- pare maiavantajoasi decat cea de reducere cu hidrogen sau monoxid de carbon,deoarece necesitd numai trei morecure de met=an, fald de oouarfru.n"" oohidrogen sau monoxid de carbon.

4 FerO. +3CHu = B Fc +3COr t-6ItrO ;

4 FerO, +I2 H, = 8 Fe +|2FI.O ;4 FerO, +12CO = B Fe +12COr;

. Majoritatea proceselor de reducere aminereurilor (oxizilor) de fier, care utilizeazd

.

Totugi, daca se are in vecjere fenomenul de disociere terrnicii a ntctanuluila temperalura de reducere, se constatd cd, din cele trei rnoleculc cJe metanrezultd exact numdrur de morecure de hidrogen utir, in cazur reducerii inexclusivitate cu acest gaz.

Deoarece cantitatea de caldurd necesard reCucerii cu rnetan neconvertiteste mult mai mare decat cea necesard in cazur reducerii cu hicrrogen saumonoxid de carbon, este necesar ca aregerea variantei sd se facd cu prudenla,dupa o prealabild analizd economicd riguroasd.

l-.... rLHl, = *46',2 '!l:!'.

lllr )/

AII:'5 - n2t1l

A''"/,IIlrtl

AI{:'5 ,.,J k'"'1,Illt rl

80

agen{i reducdtori gazogi, folosesc la reducere 7oamestecuri care conlin proporlii variabile de 60monoxid de carbon gi hidrogen. in acest fel,

_

se imbina avantajele reducerii cu hidrogen gi E *cu.cele ale reducerii cu monoxid de carbon. I loAnaliza. influenlei concentraliei hidrogenului, prespectiv a monoxidului de carbon,-intr-un li *amestec gazos reducdtor, asupra vitezei 20procesului de reducere (fig.16), exprimatd

10prin timpul necesar pdnd la atingerea unuigrad de reducere de g|o/", a condus laconcluzia cd efectul reducdtor maxim seinregistreazd in cazul unor proporlii egale ale;celor doud gaze in amestec.

Fig.16: Variatia vitezei de reducerefunclie de conlinutul de hidrogen gi

il:ffi;1!,,d" carbon din amestecut

obs. Testele s-au efectuat pe perete cu diametrul de s0 mm, de 400 g,supuse reducerii la 900'c, intr-un curent de gaz (co + H2) cu in debit de401/min..

Eficienla actiunii fiecdrui gaz din amestecur gazos (co + Hr), in procesurde reducere, poate fi calculatd:

100 H"0co

605dt00

Confinutul de H2 9i CO f/"1

44

('( ) t'( ) ('()1) l0o't,rt ('()tt'(). ('() '" . 100

il,I " l(x)

u,

Arr;rlizir r:vrrlrrliri in llrrrp;r rirrrrl;ttrrr,nltrlrrl rlrt rililizitlo al l-1, 1i respectlv CO(1,t.1/) t;r'tlilit:it litlrlttl t;it lrtocor;ttl rkr rcrluccto t;tr iurlcl;lcc (CO r llr) se face inprirtciplrl l)r):;{'ilnt;l tttottoxirlttltti tkt r:;rrlroll, clrt;ictt!,r irt:cr;tttiil fiirr

(i,,,'r,,i'.,:lllii:::l'r'J;,f,-:fi;3.,:"'''' cu carbonur din cementita qi austenitd se2I{, + Fe.C *> 3 Fe + CI{o2I{r+ fer(C) _+ Fe, + CH,

pcntru valori constante ale constantei de echilibru: k .= Ir,.r,or;a1rar:italea de cJecarburare a mediului {H. + cH \ .^ ^*_,,,, _ ' Pl,,':;r;;irl.rol r"rp",.orrii. nrin ,1"9o,J,;; J:!1,:,4_no). se amptifica o data cu( /,,, l /,,,,, j, go,,ururd d"

"d;;:;;i;J'u'#n" pa(iate a amesrecurui gazos

rkrt::rrburiLrc a rnecliului scade puternic. t sau alte motive, capacitalJa cierr rinrrrul rEcirii, "onailiir" Loucerii gi decarburarii se mo.ificd. prin

;;: ::l;: lT"ll1t1,j, "r:i1:i1;:j.; ll;1"*k.,scompune ", ;;,;,;;; de bioxid(,xr(tirr.l ,,""i,nou,u a puruerii, ;;;;#,J;:;ffi"t,t, sub 600"c poate inrerveni

i, mod p ractic, r?fi .:*'rr1ffii:l

_r,ib ru inrre co n ce n, rari ar:'rt'rrrrrtrii;ia oxigenuruifunc{ie o" i"n pli.iiuia, s" pout* utiriza expresia:le["/"Cl [,t O-l

-- r rl

pco1070T -3,07

;;:i,.:':l'i:;::#"'"ffJ[:ilT;j,ili,"'Tff;'::"-1de decarburare qreste o dardIt.lrttinrl sa fie de rinim as [% masd]. *;enului in amestecul (Hz - Hzo)Metodere cre oblinere u prroJrito, de fier, prin reducerea oxiziror acestuia,1r,t ti irrr'iir[ite in trei o,g_..,11r"Ji[;;;,pri;#^tutui reducdtor uritizar:. rr,( hrccre cu agent reducator jolid; ' -ev,. rcri(rcere cu agent reducdtor comOinat (solid + gazos);o r('(llrccrc cu agent reducitor suro". -'

t""""

1.3.1.5. {}BTEIYEREA puF,BtsFE[I BE F'IERIDXIIN MET.SB.& REE]UCEEBIX, uT,ILr