Mineria: estracció del mineral d’un jaciment adequat i la seva preparació, separant la part rica en metalls d’altres que l’acompanyen
Metal·lúrgia: separació de metall d’altres elements amb els quals el metall es troba combinat químicament.
Industries metàl·liques: elaboració del metall per l’obtenció d’articles útils.
El conjunt de processos que porten a l’obtenció dels metalls es coneix amb el nom de metal·lúrgia. Actualment també es poden obtenir metalls a partir del reciclatge de productes usats.
Els minerals
Els compostos mes comuns que formen combinant els minerals químicament són: òxids, sulfurs i carbonats
Compostos més comuns que formen els minerals
Per separar el metall d’altres elements calen processos químics aplicats amb temperatures elevades. En el cas dels òxids per exemple cal un element que sigui capaç de combinar-se amb l’oxigen del mineral, per tal d’aïllar el metall. Aquesta reacció química es coneix amb el nom de reducció.
Un mineral es forma per una part aprofitable del metall que es busca anomenada mena i per parts no aprofitables que ja no porten metall que tenen el nom de ganga.
Valors de riquesa d’alguns minerals a partir dels quals es rendible l’explotació
El primer procés després de l’extracció es l’enriquiment i consisteix en la màxima possible separació d’aquests dos components (mena i ganga no sempre es econòmicament aprofitable la separació d’aquest metall.
Aliatges
Els metalls es caracteritzen per tenir una elevada conductivitat, tant electrica com termica, una gran resistencia mecanica, ser opacs i lluents i fondre’s a temperatures elevades. Un aliatge es un producte obingut a partir de la unió de dos o més elements quimics (com a minim un dels dos ha de ser un metall) i que un cop format presenta les caracteristiques propies d’un metall
Solidificació dels aliatges
Els metalls purs tenen un valor fix de temperatura de fusió. Mentre que es solidifica el metall, la temperatura es constant i quan s’ha solidificat completament, disminueix de forma constant. Nobstant això la temperatura dels aliatges no es fixa, depèn de les proporcions del metall en aquests.
Diagrama d’equilibri
- Area de fase liquida: per damunt de la linia de liquid l’aliatge sempre es trobara en fase liquida.
- Àrea de fase líquida+sòlida: Per a qualsevol punt situat en aquesta àrea, l’aliatge sempre contindrà una part de la massa en fase sòlida i l’altra part en fase líquida.
- Àrea de fase sòlida: Per sota de la línia de sòlid, l’aliatge sempre es trobarà en fase sòlida.
Per una determinada proporcio de la mescla, es pot definir una temperatura per sota de la cual tot l’aliatge es trobarà en fase solida, un interval de temperatures en el que l’aliatge es trobarà en dues fases ( solida + liquida) i una temperatura a partir de la qual tot l’aliatge es trobarà en fase liquida.
Hi ha aliatges que tenen un diagrama d’equilibri diferent de l’anterior, es tracta d’aliatges en el que els components son totalment solubles en estat líquid i insolubles en estat sòlit.
En aquests aliatges els diagrames d’equilibri presenten una línia mínima a la línia de líquids. La proporció que correspon a aquest punt es molt important i s’anomena
proporció eutèctica
Paral·lelament el punt s’anomena punt eutèctic, i la temperatura que li correspon es coneix també com a temperatura eutèctica.
Els aliatges de proporcions eutèctiques són importants:
Temperatura de solidificació constant (enlloc de fer-lo amb un interval)
La temperatura de solidificació o de fusió es la més baixa de totes les possibles amb els components que formen la mescla
Són mescles finíssimes i intimes de cristalls purs ideals per fabricar peces per a emmotllament perquè omplen millor els motllos i donen peces més homogènies.
Els productes metal·lúrgics
Actualment la indústria disposa d’una gran varietat de productes metal·lúrgics amb propietats molt diverses. De tots aquests materials, que poden ser metalls purs o aliatges els més utilitzats són els que es mencionen a la taula:
El ferro i els seus aliatges
Anomenem ferro a gran varietat d’aliatges però en realitat el ferro pur no te aplicacions industrials ja que te les següents característiques:
– Punt de fusió: 1539 oC.
– Color: blanc grisós.
– Densitat: 7.87 g/cm3.
– Propietats mecàniques: dúctil i mal·leable.
– Altres propietats: és conductor i magnetitzable.
Industrialment s’anomena ferro pur l’aliatge ferro-carboni quan el contingut d’aquet últim es inferior al 0,03%. L’aplicació industrial del ferro pur es, per les seves propietats magnètiques, xapes per a nuclis de transformadors elèctrics.
Les varietats al·lotròpiques són les propietats que tenen uns materials en funció de la seva distribució d’àtoms. Aquestes propietats en el ferro es representen mitjançant les quatre primeres lletres de l’alfabet grec.
Comença des de la fase líquida.
Varietats al·lotròpiques:
– Delta: 1539 ºC – massa sòlida.
– Gamma: 1539 - 1390 ºC – Massa cristal·lina.
– Beta: 1390 - 900 ºC.
– Alfa: 900 - 750 ºC.
Les diferents combinacions dels factors i varietats al·lotròpiques juntament amb la velocitat de refredament en el procés de solidificació i la proporció total de carboni de l’aliatge donen lloc al que s’anomenen constituents de l’aliatge ferro-carboni.
Els productes siderúrgics acers i foses
El ferro es útil quan s’alia amb el carboni i dona lloc a acers i foses. Són acers els aliatges de ferro i carboni quan el contingut d’aquest oscil·la entre el 0.1 i el 1.76% i foses quan el contingut de carboni està entre el 1.76 i el 6.67% més silici.
Per donar forma als metalls es fan servir diversos procediments:
La forja: massa solida de metall entre dues meitats d’un motllo i aplicant un esforç de compressió fins que adopta la seva forma. (fosa)
Emmotllament: introducció d’un metall en fase liquida a l’interior d’un motllo trencat i desmuntar-lo un cop sòlid. (forja)
En general es pot dir que l’acer es forjable i fon a temperatures elevades, per sobre de 1400ºC en canvi la fosa no es forjable, fon a temperatures mes baixes, fon a 1130ºC
Els elements d’aliatge s’afegeixen voluntàriament per millorar les propietats de l’aliatge (crom, vanadi, níquel). Altres elements químics apareixen involuntàriament durant el procés d’obtenció de l’aliatge i provoquen un empitjorament de les propietats, en aquest cas s’anomenen impureses (antimoni, arsènic, estany, hidrogen, oxigen).
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada