Šta je energetika?

Delat ost čiji je glav i proizvod e ergija u različiti o li i a.

E ergetika je auč a dis ipli a koja proučava: izvore energije,

pretvaranje jednog oblika energije u drugi,

prenos i distribuciju energije,

upotrebu energije u njenim korisnim oblicima,

posledi e proizvod je i upotre e e ergije a život u okolinu.

Energetika je primenjena nauka, koja se oslanja na fundamentalne prirodne nauke – mehaniku, termodinamiku, he iju, fizičku he iju.

Šta je energija?

Jedan od oblika postojanja materije.

Sve pojave i pro esi u prirodi su zapravo različiti o li i kretanja materije.

E ergija služi pre svega za pogo aši a, tra sport ih sredstava i drugih uređaja.

Velike količi e e ergije se koriste u savre e oj proizvod ji, za teh ološke pro es i opera ije koji se odigravaju a visoki te peratura a i/ili pritisku, za šta je potre a veliki utrošak energije po jedinici proizvoda.

Raspodela u delu potroš je e ergije je: Industrija 40-50%

Široka potrošnja 30-40%

Transport oko 20%

Šta utiče na strukturu raspodele energije ?

Struktura pojedinih industrijskih grana

Udeo poljoprivred og sta ov ištva

Udeo proizvod e potroš je e ergije u ukup oj potroš ji

Stepe razvije osti sao raćaja i komunalnih delatnosti

Broj stanovnika

Najčešći oblici energije

Meha ička ki etička i pote ijal a – sposobnost tela da vrši rad pri kreta ju

Hemijska – pro e e u sastavu česti a olekula i sadžaja e ergije u ji a

Toplotna – e ergija kreta ja os ov ih česti a materije, molekula ili atoma

Nuklearna – nastaje razlaganjem ili spajanjem atomskih jezgara

Električ a – kreta je elektro a, astaje a raču toplot e, eha ičke, he ijske i uklear e energije

Potencijalna energija: E ergija položaja, o a koju i telo oslobodilo kada se oslobodi oslonac. Mera ove energije je rad potre a da se telo vrati u prvo it i položaj.

Ep = mgh, (J = Nm = kgm²/s²)

Ki etička e ergija: E ergija kojo eko telo raspolaže usled svog kretanja

Ek =mv²/2, (J = Nm = kgm²/s²)

I pote cijal a i ki etička e ergija su deo eha ičke energije

Definicije različitih oblika energije

Hemijska energija nastaje sagorevanjem ili drugim

he ijski pro esi a u o liku: toplot e, električ e, svetlos e ili eha ičke

Svodi se na energiju stvaranja hemijskog jedinjenja ili

elementa

Po to e da li se reak ijo u osi ili oslo ađa e ergija, razlikujemo: endotermne ili egzotermne procese

Sve teh ološke pro ese prate jed a ili druga pojava! Toplotna energija vezana je za veliki broj procesa gde je

eophod a velika količi a toplote proizvod ja gvožđa, čelika, e e ta

Toplot u e ergiju pose o izučava termodinamika

Nuklearna energija - raspadanjem jezgra atoma uranijuma ili

plutonijuma u nuklearnim reaktorima, oslo ađa se velika količi a toplotne energije koja zagreva vodu da bi se proizvela pregrejana

vode a para koja i a veliku ki etičku e ergiju. Fisija - cepanje jezgara teških ele e ata, kao a pri er U-235, pri

če u astaju dva ato a sred je teži e pri če u se oslo ađa toplota

Fuzija - pro es toko kojeg se više ato skih jezgara spajaju for irajući jed o teže jezgro. Ovaj pro es prati oslo ađa je energije zavis o od ase jezgara koja su u jega uključe a.

Se za stvara ja oružja za asov o u ište je sta ov ištva ovaj vid e ergije pro ašao je i pri e u u proizvod ji električ e e ergije.

Ove elektrane se grade na mestima na kojima postoje velike

količi e vode za hlađe je jezgra uklear og reaktora. Najveća opas ost u radu istih je kad dođe do oz ilj og ošteće ja

usled više sile ili e aro čoveka.

Električ a e ergija - najkvalitetniji oblik energije, ne nalazi se u prirodi već se do ija tra sfor a ijo iz drugih o lika e ergije: toplot e, he ijske, eha ičke, uklear e.

Lako se tra sfor iše u druge o like e ergije: Svetlosnu

Toplotnu

Meha ičku Hemijsku

Osnovni oblici energije

1. Primarna energija

2. Sekundarna energija

3. Korisna energija

Primarna energija se nalazi u prirodi i to

kao: Unutrašnja energija nuklearnih i fosilnih goriva (uran, ugalj,

nafta, zemni gas).

Kinetička i potencijalna energija vode (energija vodenih padova i tokova), energija plime i oseke mora i okeana, energija talasa

Sunčeva energija - predstavlja ogromnu količinu energije koju sunce prenosi na zemlju posredstvom zračenja.

Energija vetra - poslednjih godina izgrađen je veliki broj postrojenja za pretvaranje kinetičke energije vazduha u električnu energiju.

Energija unutrašnjosti zemlje (geotermalna energija), kao i energija vulkana.

Primarni izvori energije

Goriva Prirod e i veštačke aterije koje pro eso sagoreva ja oslo ađaju

velike količi e toplot e e ergije, u relativ o kratko vre e u, koja se ože ra io al o iskoristiti.

Da bi neka sirovina mogla da se koristi kao gorivo, treba da ispu java sledeće uslove: da se lako i jefti o do ija u veliki količi a a, da bude dovoljno postojana i prikladna za transport i

skladište je, da i a tačku palje ja u utar poželj ih gra i a i da sagoreva je e daje u većoj količi i produkte koji su štet i

po đivot u sredi u. Goriva sadrže slože a jedinjenja: ugljenika (50-97%), vodonika (5-

15%), sumpora (1-3%), azota i kiseonika.

Sva goriva su sastavljena iz:

sagorivih komponenti - ugljenik, vodonik i sumpor, i

nesagorivih komponenti - azot, kiseonik i pepeo.

Podela goriva

Ugalj Spada u fosilno gorivo.

Nastao je biohemijskim procesom, pritiskom, toplotom i

geološkim, odnosno geohemijskim procesom na biljne ostatke bez

prisustva vazduha - karbonifikacija, pri čemu je biljni materijal gubio kiseonik i vodonik, a bogatio se ugljenikom.

Pri procesu karbonifikacije oslobađao se metan, ugljen-dioksid i

voda. Pojava eksplozija zbog metana u rudnicima ukazuje da

proces karbonifikacije još traje. Konačni proizvod karbonifikacije je antracit. U tabeli je dat hemijski sastav čvrstih goriva:

Vrste uglja Pre a starosti, od os o stepe u uglje isa ja razlikuju se sledeće

vrste uglja:

kameni ugalj,

mrki ugalj i

lignit.

Najstarija vrsta kamenog uglja naziva se antracit, dok je aj lađa vrsta uglja lignit.

Treset e spada u fosil a goriva, već u seku dar o gorivo sadaš jeg geloškog do a, koje još ije izlože o potpu ije pro esu ugljenisanja.

Lignit ili fosil o drvo je aj lađi rki ugalj. I a izrazito drve astu strukturu pa je po tome dobio ime (lignum - drvo). Lak je skoro kao tvrdo drvo i 1 m3 je težak iz eđu -700 kg. Boje je od svetle do ta o rke. Sirov sadrži do % vode, a suše iz eđu i %. Do ja toplot a vred ost je iz eđu . -16.000 KJ/kg. Pepela sadrži od -12%, a sumpora od 0,2-10%.

Nalazišta lig ita u Sr iji: Kostola , Kolu ara i Kosovo.

Vrste uglja Mrki ugalj spada u lade vrste fosil og uglja. Sadrži -25% pepela i

vlage 10- %. Najviše se upotre ljava kao gorivo u topla a a, termo-elektranama i generatorima za proizvodnju generatorskog gasa. U ešavi i sa ka e i uglje upotre ljava se za do ija je koksa.

Najveća alazišta u Sr iji su u okoli i Aleksi a.

Kameni ugalj spada u najstarija fosilna goriva. Naziv kameni ugalj osi zato što je po spoljaš je izgledu sliča ka e u. Boja u je

s olasto r e, sa prelazi a u sivkastu ili rku oju. O ič o sadrži 1-5% vlage, a pepela od 3-10%.

Antracit je geološki ajstarija vrsta uglja, astao u paleozoiku. Cr e je boje. Gori bez plamena ili sasvim kratkim plamenom.

Ukoliko je čist, tj. ez ogo pepela i su pora, ože se koristiti u etalurgiji u esto koksa. Do ja toplot a oć u je oko .

KJ/kg. Upotrebljava se i u hemijskoj industriji.

Upotreba uglja Os ov i prav i i oguć osti upotre e uglja su sledeći:

neposredna upotreba uglja u prirodnom obliku u svim procesima i oblicima sagorevanja (industrijske kotlarnice i termoelektrane),

eha ička prerada uglja (ugljeni prah, briketi, koloidno gorivo),

hemijska prerada uglja (rafinacija, suva destilacija, gasifika ija, uteč java je ili likvefak ija .

Konverzija uglja - pretvaranje njegovih sagorljivih delova u druge he ijske o like. Pri ovo ači u upotre e, e ja se

jegovo agregat o sta je, pri če u sagorljivi sastoj i uglja deli ič o ili potpu o prelaze u gasovito ili teč o agregat o stanje.

Mehanička prerada uglja Mlevenje uglja u prah – u mlinovima, uz istovremeno produvavanje

zagreja og vazduha, pri če u se ugalj suši i istovre e o odvodi u gorionik strrujom vazduha.

Briketiranje – pro es slepljiva ja sit ijih česti a uglja pod pritisko , pri če u se do ijaju ko adi pravil og geo etrijskog o lika, riketi, mase 1-8 kg.

Hemijska prerada uglja

Veštačka čvrsta goriva Mogu se do iti ople e jiva je prirod ih čvrstih goriva fizički postupci a:

drobljenje, mlevenje, briketiranje, kao i hemijskim postupcima: suve destilacije, hidriranjem, gasifikacijom itd.

Briketi - i aju određe e pred osti u od osu a veći u čvrstih goriva a to su: veća toplot a vred ost, sporije sagorevanje,

e a opas osti za sa ozapalje je kod uskladište ja, rukovanje je jednostavnije i

e stvaraju praši u. Koloidno gorivo - dobija se od ugljenog praha koji se melje ispod jednog mikrona

, . Ovakav se prah eša sa teži frak ija a afte, uz dodatak sredstava za sta iliza iju e ulzije, kao što su tutkalo i dekstri . Ovo gorivo i a oso i e teč ih goriva i ože se, kao i o o, u rizgavati u ložišta po oću ko pri ova og vazduha. Pri e o ovih goriva štede se derivati afte i z ačaj a su aročito za zemlje koje nemaju dovoljno nafte.

Koks je ajvaž ije veštačko čvrsto gorivo. Do ija se pro eso suve destila ije (pirolize) kamenog uglja na visokoj temperaturi bez prisustva vazduha. Koks se uglav o troši u etalurške svrhe % .

)a proizvod ju koksa ugalj se pripre a usit java je česti a oko uz prethod o ukla ja je jalovi e. Sadržaj pepela e s e preći %, a vlage ože iti maksimalno 12%. Destilacija se obavlja u koksanim baterijama na temperaturi 1000-1200°C kroz 20 sati.

Nafta Engler-Höfer-ova organska (biološka) teorija o postanku nafte:

Nafta je nastala iz planktona, ostataka sitnih lebdećih, jednoćelijskih morskih životinja i biljaka, masnih algi, rakova, riba i drugih organizama koji žive u vodi.

U toplim plitkim morima ovi organizmi, u prvom redu planktoni, živeli su pod povoljnim uslovima, množili se u punoj meri i izumirali.

Njihovi ostaci su se taložili na dno gde su, u prvom redu belančevine, i druge materije koje se lako raspadaju, prelazile u gasove, dok su se otpornije masti i voskovi sakupljali u većoj količini, stvarali masni mulj nazvan saprofel.

Usled nanosa i poremećaja slojeva zemljine kore ovaj mulj dospevao je pod povišeni pritisak i temperaturu u dugim nizom godina, uz te uslove prelazio u naftu.

Vrste i hemijski sastav nafte Nafta predstavlja veo a ko plikova u s ešu raz ih ugljovodo ika. Sirova afta je u stvari rastvor teč ih, gasovitih i čvrstih ugljovodo ika. U sastav nafte ulaze

alkani (parafini),

cikloalkalni (nafteni) i

aromati (benzol i njegovi derivati).

U afti je ađe o više od raz ih ugljovodo ika. Niže frak ije afte sadrže više parafi a, a više frak ije više afte a i

aromala.

Parafinske nafte su sastavlje e pre svega, od ezasiće ih i zasiće ih ugljovodonika.

Ova se afta alazi ajviše u Ka adi, Poljskoj i Fra uskoj, ali uglav o , i kod as. )a parafi ske afte je karakteristič o da daju e zi sa iski okta ski roje . Naftenske nafte su uglavnom spojevi cikloparafina i daju dobra mazivna ulja s

isko tačko stvrd java ja. Dobijena dizel goriva, imaju dobre oktanske brojeve.

U ovu grupu spadaju nafte iz Kalifornije, Meksika i Rumunije.

Vrste i hemijski sastav nafte Aromatske nafte sastoje se od aro atič ih ugljovodo ika, daju sla a dizel

goriva i nepostojana ulja za podmazivanje.

Predstavljaju cenjenu sirovinu za dobijanje avionskih benzina.

Sla a i je stra a što sadrže koroziv i su por. Asfaltne nafte sadrže veću količi u aft ih s ola. Najveća su alazišta a Tri idadu. Iz njih se dobija benzin sa visokim oktanskim brojem.

Proseča ele e tar i sastav nafte je: ugljenika 81-87%,

vodonika 10-14%,

kiseonika do 7%,

azota do 1,2% i

sumpora do 6%.

Skoro sve vrste afte su lakše od vode, a pošto se u joj e rastvaraju "plivaju na vodi".

Toplot a oć raz ih vrsta afte kreće se od . -48.200 KJ/kg.

Vrste i hemijski sastav nafte Nafte se pale a različiti te peratura a, te se pre a to e i dele

na:

veoma vatroopasne, koje se pale na ispod 25°C,

vatroopasne, koje se pale na 25°C, i

manje vatroopasne, koje se pale iznad 60°C.

Ova oso i a afte je aročito z ačaj a u zaštiti od požara priliko tra sporta i skladište ja.

Teč a goriva i aju roj e pred osti ad čvrsti gorivi a: t afte proseč o daje % veći toplot i uči ak od uglja, zauzima znatno manji prostor,

daleko je lakši tra sport i uskladište je, lakše je ko trolisati pro es sagoreva ja, manji su otpaci i

euporedivo a je zagađe je čovekove okoli e.

Tehnologija dobijanja nafte Nafta se rpi iz ze lji e kore uše je , tek ako povolj e pro e e

količi e i eko o ič osti eksploata ije. U ukup i i vesti io i troškovi a a uše je i pripre u ušoti e

otpada 60%.

Iz ad ušoti e podiže se tora j gvozde e ko struk ije do visi e za s eštaj uređaja za uše je, evi, dizali a, otora za pogo itd.

Cev a kojoj je pričvršće o svrdlo okreće se otoro , dro i ste e i prodire u sve dublje slojeve.

Materijali kao što su ze lja, pesak, se e , izdro lje e svrdlo ušili e, ispiraju se iz du i e a površi u kroz ev, po oću vode ili suspe zije gli e u vodi, koja se pu po utiskuje u ušoti u.

Kad ušoti a dođe do afto os og sloja ili ze og gasa, o i prodiru u cev, usled pritiska pod kojim su se nalazili.

Ukoliko je pritisak dosta visok, afta od os o ze i gas, izlaziće sa i a površi u ze lje.

Nasuprot to e, kada je pritisak u ležišti a izak, afta se ora rpiti pumpama.

Tehnologija dobijanja nafte Sa ira je afte i prečišćava je vrši se tako da se o a pusta iz

ušoti a u čelič e, ili drič e rezervoare. Tu se staja je taloži a d o pesak, ulj i voda, a izdvaja se ze i

gas.

Sta ilizova a afta tj. afta oslo ođe a od peska, ulja, vode, ze og gasa i gazoli a po ekad se skladišti u rezervoari a, ali se

ajčešće direkt o tra sportuje a preradu u rafi erije. Tra sport afte za a je količi e ože se o aviti u gvozde i

uradi a, a za veće količi e u vago i a-cisternama, brodovima, tankerima itd.

Na kop u kod većih udalje osti, afta se tra sportuje aftovodi a, kroz evi u utraš jeg preč ika do pu pa a, pod pritisko od 50-100 bara.

Ukoliko je afta veo a viskoz a i sporo teče, a zi i se čak i stvrd java, oraju se ugraditi uređaji u koji a će se afta zagrevati u cevovodima da bi se mogla transportovati.

Prerada nafte Frakciona destilacija - odvaja je ili frak io isa je a os ovu različite tačke

ključa ja. Teč e destilate kod prerade afte aziva o derivatima.

Prvo se pojavljuju predestilišu aj iži ugljovodo i i, sa aj ižo tačko ključa ja i tako redo .

Proizvodi frakcione destilacije nafte su:

Pod normalnim pritiskom: U vakumu: benzin, - ulje za lože je teško , petrolej, - dizel gorivo teško , dizel gorivo (lako, srednje), - ulje za podmazivanje (lako, srednje,

ulje za lože je lako, sred je , teško , ostatak (mazut) - ostatak (bitumen, koks)

U svetu se iz afte do ija proseč o % e zi a, % petroleja, % dizel goriva, % ulja za pod aziva je, % ulja za lože je, % gasovitog goriva,

% ostatka iz kojeg se krekira je do ija još % e zi a, petroleja i dizel goriva.

U aši rafi erija a struktura derivata je ešto drugačija: e zi a -20%, petroleja 10-20%, dizel goriva 20- %, ulja za lože je -20% i ulja za podmazivanje 10-20%.

Veštačka tečna goriva Benzin predstavlja prvu frak iju afte koja destiliše u i tevalu tačke

ključa ja -220°C.

O je s eša lakih ugljovodo ika. Be zi do ije frak io o destila ijo ože iti parafi skog,

naftenskog ili aromatskog porekla, s obzirom na sastav nafte.

Ponovnom destilacijom tj. rektifikacijom sirovog benzina dobijaju se nove frakcije benzina koje nazivamo podfrakcije: laki benzini (30-120°C tačka ključa ja upotre ljavaju se u edi i i za

dezi fek iju ra a, kao rastvarač za gu u i ekstrak iju ulja u prehrambenoj industriji;

srednji benzini (50-130°C služe kao pogo sko gorivo za auto o ile i avione;

teški benzini (100-200°C služe kao rastvarač za lakove, s ole, voskove i masti.

Najvaž ije karakteristike otor og sred jeg e zi a su jegova otor a svojstva, tj. po aša je e zi a pri sagoreva ju u otoru.

Veštačka tečna goriva Do ri gorivo se s atra e zi koji izdrži potre u ko presiju

: u s eši s vazduho a da se sa od se e e zapali, ego da or al o sagoreva ako palje ja električ o iskro pri

potrebnom stepenu kompresije.

Ova karakteristika benzina, tj. otpornost na detonaciju kod e zi skih otora, izražava se oktanskim brojem.

Kad se kaže da otor i e zi i a okta a to z ači da se o pri sagoreva ju po aša kao s eša delova izookta a i delova normalnog heptana.

Okta ske rojeve ože o po oljšati doda i a a tideto atora (olovo tetraetil) ili se mora benzin podvrgnuti postupku reformiranja.

Da i se sprečilo zagađe je vazduha olovo uvode se ove vrste antidetonatora na bazi mangana.

Veštačka tečna goriva Petroleum je ešavi a ugljovodo ika druge frak ije afte, koja destiliše

na temperaturi od 150-300°C.

Petroleu se da as praktič o više e upotre ljava za osvetlje je, ali u posled je vre e jegova potroš ja raste, aročito kao pogo sko gorivo za traktore i kao posebna frakcija, za turboreaktivne motore, poznata kao kerozin.

Dizel goriva su teške frak ije afte koje destilišu iz eđu -350°C i služe kao pogonska goriva za dizel motore.

Pre a aši sta dardi a proizvode se četiri tipa dizel goriva: vrlo lako ,,D-1"

lako ,,D-2"

srednje ,,D-3" i

teško ,,D-4".

Najvaž ija fizičko-hemijska karakteristika dizel goriva je sklonost sa ozapalje ju, koja se izražava cetanskim brojem.

Čist eta i a roj , a a etil aftali . Do ra pogo ska goriva tre a da imaju cetanski broj 55- , tj. da i aju oć palje ja kao pro e s eše sa 55-85% cetana.

Veštačka tečna goriva Ulja za lože je su proizvodi frakcione destilacije u vakumu.

To je ešavi a ugljovodo ika, koja je po sastavu slič a dizel gorivu, ali ez oso i a karakteristič ih za e zi sku i dizel frak iju.

U pro etu se sreću spe ijal a laka i teška ulja za lože je, a eđuso o se razlikuju po zapaljivosti, sastavu, viskozitetu i

drugim osobinama.

Upotre a ovih ulja je višestruka, a koriste se pre svega, kao pogonsko gorivo kod parnih kotlova, brodskih motora, industrijskih peći i kao gorivo u do aći stvi a.

Ovo sagorevanje se odvija u posebnim gorionicima u kojima se gorivo raspršuje i eša sa potre o količi o vazduha.

Mazut je ostatak destilacije nafte i postupka krekovanja

I a visoku toplot u oć

Upotrebljava se kao gorivo za parne kotlove, posebno u pomorstvu.

Maziva To su materije koje služe za podmazivanje kliznih površina delova

mašina i mehanizama da bi između njih smanjili trenje. Time se ti delovi čuvaju od prebrzog trošenja, štedi se progonska

snaga i omogućava veća radna brzina mašine. Maziva ujedno hlade klizne površine, odvodeći toplotu razvijenu

trenjem.

Prvobitna maziva su bila životinjskog i biljnog porekla, što je imalo za posledicu da su se hemijski raspadala na glicerol i masne

kiseline, koje su agresivno delovale na metale, prouzrokujući koroziju.

Preradom i proizvodnjom nafte dobijeni su brojni derivati, koji imaju

odlične mazivne sposobnosti, hemijski su postojani, dobro se prilagođavaju pritisku, vlagi, brzini delotvanja itd.

Pouzdanost rada mašine i vek trajanja pojedinih delova zavisi od kvaliteta upotrebljenog maziva.

Zemni gas Prirodni zemni gas je najčistije fosilno gorivo koje se nalazi u gasnim

ležištima i uglavnom je pratilac nafte. Dominantan sastojak zemnog gasa je metan 70-90%, propan,

butan, i etan koji ukupno učestvuju od 0-20%.

Pored zagrevanja koristi se i kao sirovina u proizvodnji plastičnih masa, veštačkog đubriva, tekstila.

Predstavlja najeftiniju mineralnu sirovinu jer da bi se koristio

dovoljno ga je samo prečistiti i transportovati. U strukturi troška upotrebe zemnog gasa najveću finansijsku stavku

pored bušenja predstavlja transport, koji u ukupnoj ceni gasa učestvuje sa preko 60%.

Da bi transport bio ekonomičniji zemni gas se pod visokim pritiskom i smanjenom temperaturom prevodi u tečno stanje.

Jedan normalni kubni metar gasa prema kaloričnoj vrednosti približno zamenjuje 1,7 kg uglja ili 1,2 kg nafte.

Karakteristike zemnog gasa I a vrlo visoku kalorič u oć

I a visoki koefi ije t iskorišće ja priliko sagoreva ja

Nako sagoreva ja u ložištu ostaje ala količi a esagorivog materijala

Malo štet ih aterija se ispušta u at osferu

Ujed ače o sagoreva

Nije potre a grad ja skladišta kod potrošača

U određe i teh ološki pro esi a povolj o utiče a tok pro esa, na primer u proizvodnji stakla, cementa, topljenja rude, gasnim elektranama.

NEKONVENCIONALNI IZVORI ENERGIJE

Sunčeva energija

Prednost sunca kao izvora energije je pre svega u tome jer je stalan izvor,

energija je dostupna svima, ima je u izobilju, praktično je neiscrpna, i ne zagađuje se okolina.

Nedostatak sunčevog zračenja, kao izvora energije, je prestanak zračenja zalaskom Sunca i smanjenjem intenziteta za vreme hladnijih godišnjih doba (kasna jesen, zima i rano proleće).

Geotermalna energija

Unutrašnja toplotna energija Zemlje koja sa tokom geoloških epoha akumulirala.

Potiče od postepenog prirodnog raspadanja radioaktivnih elementa u zemljinoj kori.

S obzirom na termodinamičke i hidrološke karakteristike, geotermalne energetske izvore delimo u sledeće grupe: energija izvora vruće vode; energija izvora vodene pare;

energija vrele vode velikih dubina i

enerija vrućih suvih stena (petrotermička energija).

PITANJA

1. Navesti i o jas iti ajčešće o like e ergije. 2. Podela primarnih izvora energije.

3. Šta su goriva i koje uslove tre a da ispu javaju?

4. Kako je izvrše a podela goriva?

5. Nastanak i vrste uglja.

6. Prerada i oplemenjivanje uglja.

7. O jas iti kako se vrši koksova je uglja. 8. Navesti i o jas iti ajvaž ija veštačka čvrsta goriva. 9. Vrste i hemijski sastav nafte.

10. Tehnologija dobijanja nafte.

11. Objasniti frakcionu destilaciju nafte.

12. Najvaž ija veštačka teč a goriva. 13. Šta su aziva i če u služe?

14. Sastav, karakteristike i upotreba zemnog gasa.

15. Nekonvencionalni izvori energije.

METALURŠKI PROIZVODI

Metalurgija - auka o etali a i postup i a po oću kojih se metali dobijaju iz ruda i drugih sirovina.

Osnovni proizvodi metalurgije su metali, legure i poluproizvodi na bazi dobijenih metala i legura.

Osnovne osobine metala:

dobri provodnici toplote i elektriciteta,

a so oj te peraturi su čvrsti osi Hg , njihovi oksidi sa vodom grade baze,

zagreva je prelaze iz čvrstog u teč o sta je a te peraturi toplje ja, mogu se oblikovati (livenjem, kovanjem, presovanjem i dr.).

Upotre a etala u: etal oj i dustriji izrada aparata, aši a, uređaja , do aći stvu pred eti široke potroš je , građevi arstvu, poljoprivredi, etaloprerađivačkoj i dustriji i dr.

Podela metalurgije

Po tehnologijama:

1. Ekstraktivna - dobijanje metala i legura iz ruda

2. Prerađivačka - prerada metala i legura u poluproizvode i gotove proizvode

Po vrsti metala:

1. Crna – do ija je sirovog gvožđa i čelika

2. Obojena – proizvodnja ostalih metala

Podela metala (u odnosu na zapreminsku masu, ili drugu spe ifič ost : Teški, γ > , kg/ 3

Laki, npr: Al, Mg, Li, Be

Retki metali i plemeniti metali (Ir, Ga, Ge, Se, Au, Ag, Pt)

Dobijanje metala

Svetska proizvodnja metala preko 700 mil t/god.

Povoljne osobine i velika rasprostranjenost metalnih elemenata u zemljinoj kori.

Nalaze se u obliku jedinjenja – oksidi, sulfidi, karbonati, sulfati, silikati, osim plemenitih metala: Au, Ag, Pt i donekle Cu

“adržaj ajvaž ijih etala u ruda a i ko .

Vrsta metala Ruda (%) Koncentrat (%)

Gvožđe, Fe 30 - 65 60 - 65

Aluminijum, kao Al2O3 45 - 65 -

Bakar, Cu 0,4 - 5,0 15 - 30

Cink, Zn 1,5 - 3,0 45 - 60

Olovo, Pb 1,5 - 10,0 50 - 80

Opšta šema dobijanja metala

Priprema rude i obogaćivanje

Obogaćena ruda (koncentrat)

Ekstrakcija metala

Sirovi metal

Rafinacija

Metal

Ruda Jalovina

Topionički gasovi, zgura

Topitelji,

redukciono

sredstvo,

energija

Primese

GVOŽĐE (Fe) Najvaž iji i ajjefti iji teh ički etal Proizvod ja gvožđa i čelika či i više od 90% ukupne svetske

proizvodnje metala

Os ov e rude gvožđa su: Hematit, Fe2O3 (45 – 65% Fe)

Limonit, Fe2O3·nH2O (25 – 50% Fe)

Magnetit, Fe3O4 (40 – 70% Fe)

Siderit, FeCO3 (30 – 40% Fe)

Proizvod ja sirovog gvožđa iz gvozde ih ruda se odvija po piro etalurško postupku u visokoj peći.

Visoka peć (1) vatrostalna opeka

(2) otvor ili „usta peći koks, ruda gvožđa i topitelj)

(3) zatvarač

(4) gornji konus

(5) donji konus

(6) tr uh peći (7) peć i a

(8) otvor za ispušta je iz peći u lo e ili ešače rastoplje og sirovog gvožđa

(9) viši otvor kroz koji se iz peći ispušta šljaka zgura

(10) duvaljke, kroz koji se ubacuje pregrejan

vazduh u peć da i potpo ogao sagorevanje koksa

(11) centralna cev, kroz koju se pod

pritisko u peć dovodi pregreja vazduh

(12) izlaz iz peći

Visoka peć • U do je delu peći ajviša te peratura

je stepe i a idući aviše temperatura opada.

• Ispod trbuha je oko 1300 stepeni i u toj

zo i se vrši direkt a reduk ije kiseo ika iz rude gvožđa i uglje ika iz koksa.

• Idući ka vrhu peći te peratura gasa nastalog sagorevanjem je sve manja jer

je predaje rudi, koksu topitelju tako da

pri vrhu peći i izlasku iz iste je do 400 stepeni.

• Gas se prikuplja i vodi a prečišćava je jer u je te peratura još dovolj o visoka da se e ispušta u at osferu već se koristi u livnicama za zagrevanje

drugih uređaja i sirovi a.

ULAZ

Ruda

Koks (gorivo, redukciono sredstvo i gradi Fe3C)

Topitelji (bazni - kreč jak, dolo it, ako su pri ese Al2O3 ili SiO2 a kiseli - glina, pesak, ako su primese CaO ili MgO)

IZLAZ

Gas visoke peći koji se vraća u pro es ili ide kao ekster i e erge t

Zgura, koristi se za izradu silikatne vune ili u proizvodnji cementa

Sirovo Fe

a) Sivo sirovo Fe, astaje a viši te p. sporije hlađe je

b) Belo sirovo Fe , astaje a iži te p. rže hlađe je

Za 1t Fe potrebno je do 1,5-2t rude, 0,5t topitelja, 0,75-1t koksa, oko 3200m3 vazduha i 30-40l H2O

Teh ološki gu itak Fe je oko %

Proizvodnja belog i sivog sirovog gvožđa

Sivo sirovo gvožđe služi za do ija je odlivaka. Nastaje postepe i hlađe je sirovog gvožđa ako izliva ja iz visoke

peći u odgovarajuće kalupe. Meko je i do ro se lije. Topi se a ˚C.

Belo sirovo gvožđe služi za do ija je čelika. Do ija se agli hlađe je sirovog gvožđa, te uglje ik ostaje u o liku

cementita.

Tvrđe je i krtije od sivog gvožđa. Topi se a - ˚C. Pro e at uglje ika u elo sirovo gvožđu je , -4,5%.

Prerado sivog sirovog gvožđa proizvodi se LIVENO GVOŽĐE.

)a proizvod ju kg live og gvožđa tre a u peć u a iti oko kg sirovog gvožđa, kg koksa i oko kg topitelja - kreč jaka.

Pred ost live og gvožđa u od osu a čelik koji je čvršći je što se olje lije, iža u je te peratura live ja i iža u je e a košta ja.

PROIZVODNJA ČELIKA

Čelik je legura gvožđa i ugljenika do maksimalne vrednosti od 2,14%.

Proizvodi se od elog sirovog gvožđa tako što se pose i postup i a količi a uglje ika u sirovo gvožđu s a ji a maksimum 2,14% ugljenika.

Proizvod ja čelika iz elog sirovog gvožđa vrši se: Konvertorskim postupcima

Simens-Martenovim (SM) postupkom

Elektropostupcima (u elektro-luč i i elektro-induktorskim peći a

Bit a razlika iz eđu ova tri postupaka je u ači u do ija ja toplote potre e za toplje e gvožđa, a i sagoreva je štet ih ele e ata iz gvožđa i uglje ika.

Konvertorski postupci Konvertori – čelični sudovi kapaciteta 250 do 400 t, obloženi

vatrostalnim materijalom.

Postoje 3 vrste konvertora:

Kiseonični – za oksidaciju se koristi čist kiseonik. Obložen je dolomitnim vatrostalnim materijalom. Oksidacija ugljenika i ostalih

primesa je intenzivnija i brža, izbegava se loš uticaj azota (iz vazduha) na kvalitet čelika i smanjuje utrošak energije.

Besemerov – za oksidaciju se koristi vazduh. Obložen je kiselim vatrostalnim materijalom, ne može prerađivati sirovo Fe sa visokim sadržajem S. Zbog zasićenosti azotom ovaj čelik je krt.

Tomasov – za oksidaciju se koristi vazduh. Obložen je baznim vatrostalnim materijalom (dolomit), što omogućava uklanjanje S i P. Kvalitet čelika niži nego kod Besemerovog postupka, zbog većeg sadržaja kiseonika, azota i zgure (koja ima povećani sadržaj fosfora i koristi se kao veštačko fosforno đubrivo - Tomasovo brašno).

Konvertorski postupci

a) U konvertor, koji je iznutra obložen vatrostalnim materijalom, sipa se belo sirovo

gvožđe u rastopljenom stanju, komadi starog gvožđa (do 30%) i topitelj - kvarcni

pesak.

Kroz cev se u konvertor se uduvava vazduh koji udara o površinu šarže i vrši sagorevanje ugljenika, sumpora, silicijuma, fosfora i mangana iz belog sirovog gvožđa i na taj način se dobija visoka temperatura koja gvožđe - čelik drži u rastopljenom stanju.

Kvarcni pesak pomaže topljenje teško topljivih elemenata i izdvajanje istih u šljaku -

trosku koja pliva po površini rastopljenog čelika. b) Može se primeniti i postupak dovođenja vazduha pod pritiskom, kroz otvor na dnu

konvertora.

c) Sagoreli elementi dimom i pepelom izlaze kroz otvor na vrhu van konvertora.

Simens-Martenov (SM) postupak Kroz otvor a vrhu u peć se

ubacuje:

elo sirovo gvožđe,

staro gvožđe, a ponekad i

alo rude gvožđa (radi postizanja

potpune oksidacije), i

topitelj - kvar i pesak ili šlju ak.

Topljenje i sagorevanje ugljenika i

štet ih aterija u peći se vrši generatorskim gasom.

Simens-Martenova peć

Kad se peć apu i, u istu se ubacuje topao vazduh - da bi potpomogao

sagorevanje generatorskog gasa.

Generatorski gas se zagreva u komorama (9 i 10), a zatim kroz kanale (7

i 8) dolazi do topilišta.

Te peratura u peći dostiže 1800°C.

Simens-Martenov (SM) postupak

Karakteristike ove metode su:

koristi se otpad gvožđa koji je bogat kiseonikom radi bolje oksida ije pri esa koje se alaze u elo sirovo gvožđu,

proces traje 4-6 sati a uzi aju se iz peći uzor i radi ko trole kvaliteta postupka i do ije og čelika,

toko pro esa u peć se ogu dodavati određe i etali radi legira ja čelika,

kapa itet peći je od do t/h čelika a postoje i veće peći koje proizvode i do 400 tona.

Nepovoljna strana ovog postupka je što ipak te peraturu u peći e ože o držati ko sta t o .

Ukoliko dođe do s a je ja uglje ika ispod , % pro es se ože popraviti dodava je u peć uglje e praši e.

Elektrolučni postupak Peć se apu i eli sirovi gvožđe ,

stari gvožđe i topiteljem u čvrsto stanju, a ponekad se dodaje i malo rude koja je bogata kiseonikom potrebnim za redukciju.

Elektrode izrađe e od gafita su eđuso o raz ak ute i kroz iste se

propušta jed os er a struja, koja zbog razmaknutosti elektroda stvara električ i luk, te se razvije temperatura i do 4000°C koja topi šaržu u peći.

Pored toplje ja elog sirovog gvožđa vrši se i sagoreva je uglje ika do ispod 2,14% kao i drugih štet ih materija iz gvožđa.

Ova peć se alazi a pokret o postolju kako bi nakretanjem iz iste

ogao da se izliva čelik.

BAKAR (Cu)

Bakar je rve kasto sjaj e oje, a staja je a vazduhu oksidiše i prevlači se tankim slojem baznog karbonata (patina).

Poseduje veliku električ u i toplot u provodljivost. Najvaž iji i erali akra su:

kovelin (CuS),

halkozin (Cu2S),

halkopirit (CuFeS2),

kuprit (Cu2O),

Postupci za dobijanje bakra:

Piro etalurški postupci - prerađuju se sulfidni koncentrati,

Hidro etalurški postup i - za dobijanje bakra iz oksidnih i oksidno-

sulfidnih ruda,

Elektro etalurški postup i - elektrolitčka rafi a ija ili izdvaja je akra iz rastvora soli.

Postupak proizvodnje bakra

Postupak proizvodnje bakra

“a površi skog kopa iskopa a ruda se tra sportuje a preradu. Ruda se dro i u puž ili okser dro ili a a, a poto u osi u li čiji u a j se

okreće oko horizo tal e ose. U je u se alaze kugle od elog live og gvožđa koje usled okretanja padaju na rudu i melju je.

Flotacija predstavlja o ogaćiva je - čišće je rude od jalovi e. U bazen napunjen vodom i penilom sipa se samlevena ruda.

Kroz vodu se u bazen upumpava vazduh koji stvara mehure.

Bakar je hidrofoban - odbija vodu pa se lepi za mehure vazduha koji ga odnose a površi u, dok ečistoća koja je hidrofil a upija vodu i kao teža pada a d o

bazena.

“a površi e se prikuplja koncentrat rude koji sadrži % akra. Ko e trat se suši i uvodi u pla e u peć.

U pla e i peći a se vrši deli ič o prže je i toplje je rude akra, uz prisustvo koksa i topitelja - kreč jaka.

U peć se kroz otvor a d u uduvava vazduh koji potpo aže sagoreva je koksa i stvaranje potrebne tempereture za topljenje rude.

Kroz pose a otvor se odvodi šljaka ili troska, a kroz drugi rastoplje akar. Na ovaj ači proizvede je bakrenac koji sadrži -40% bakra.

Postupak proizvodnje bakra

Radi proizvod je akra čistoće - , % u ko vertor se sipa u teč o stanju bakrenac i topitelj - kvarcni pesak, i kroz cev se u konvertor uduvava vazduh radi produvava ja akra i sagoreva ja štet ih pri esa.

Gvožđe-sulfid iz akre a oksidiše i pretvara se u ko vertorsku šljaku - trosku.

Kad se u ko vertoru završi ovaj pro es, poči je drugi gde se vrši oksida ija bakar-sulfata sa uduvanim vazduhom.

Na ovaj ači se do ija rafinisani bakar čistoće do % koji se izliva u kalupe, a troska koja je plivala po površi i po ovo se vraća u pla e u peć.

Elektrolitičko rafi a ijo akra do ija se akar koji je čistoće , %. U specijalne bazene koji su napunjeni elektrolitom (sumpornom

kiselinom) potapa se izlivena tabla rafinisanog bakra koja prestavlja anodu.

Propušta je jed os er e struje kroz rastvor astaje elektroliza bakra te se a katodu taloži rafi isa i akar.

Iz atalože og ulja spe ijal i postup i a se vrši izdvaja je ple e itih metala: zlata, srebra, platine.

UPOTREBA BAKRA

U elektro-i dustriji jer je do ar provod ik električ e struje i koristi se a esti a koja su izlože a dejstvu vode i vlage.

LEGURE BAKRA

Legura bakra i cinka zove se mesing - mnogo se koristi u i dustriji kao aterijal od koga se prave ležišta.

Legura bakra i kalaja je kalajna bronza - otporna je na koroziju i ima primenu u livarstvu.

Legura bakra sa aluminijumom zove se aluminijumska bronza.

Oz aka CuAl Fe oz ačava da se radi o leguri akra sa alu i iju o % i gvožđe %.

CINK (Zn)

“vetloplavičaste oje, tačka toplje ja je °C, gustina 7,1 kg/dm3.

Krt je i e ože se plastič o defor isati. Na temperaturi od 100-150°C do ro se valja, izvlači i kuje. Otpora je a vodu i vazduh jer se prevlači oksido koji ga štiti od

daljeg razaranja.

Upotre ljava se za prevlače je čelič ih ko struk ija radi zaštite od korozije, kao i uzradu li ova za pokriva je kuća i oluka.

Najvaž iji i eral i ka je sfalerit ) “ , a je z ačaj i smitsonit

(ZnCO3) i cinkit (ZnO).

Ukoliko cinka u rudi ima 2-3% smatra se da je ta ruda bogata

cinkom.

Postupak proizvodnje cinka

Nako što se ruda iskopa o a se dro i i elje. )ati se postupko flota ije vrši prečišćava je rude. Nako suše ja ruda se uvodi u peć gde se vrši prže je i do ija

se prže a . U peći se vrši reduk ija i ka u i k oksid zašta se koristi

ugljenik iz koksa.

Nako toga u peći a se vrši destila ija, a poto u kondenzatorima kondenzacija.

“ o ziro da je te peratura u peći viša od te perature topljenja cinka, on isparava i dobija se cink u obliku pare koja se kas ije ko de zuje, tako da se do ija i k u čisto sta ju čija je čistoća -99%.

Na kraju se ože vrši destila ija ili elektroliza i ka da i se do io i k čistoće , %.

OLOVO (Pb) KARAKTERISTIKE OLOVA

Plavičasto-sive boje koja na vazduhu brzo tamni

“pada u grupu teških etala jer u je teži a , kg/d 3, tačka toplje ja je 327°C.

Loš je provod ik električ e e ergije i toplote, a do ar je izolator. Vrlo je ek i u hlad o sta ju se ože valjati a ta ke li ove. UPOTREBA

za proizvodnju akumulatora,

z og korozio e otpor osti se koristi za zaštitu ka lova i u he ijskoj industriji,

za izradu šta parskih slova, u uklear oj teh i i radi zaštite od ga a zrače ja, za proizvodnju tetra-etil olova koje se dodaje e zi u da i u povećao

otpornost prema detonacijama,

u vojnoj tehnici za municiju,

u proizvodnji boja, lakova, industrijskih guma, keramike, stakla i dr.

Postupak proizvodnje olova

Ruda od koje se dobija olovo je galenit P “ , koji o ič o sadrži od -8% olova.

Nako vađe ja rude ista se dro i, elje i postupko flota ije o ogaćuje, pri če u se do ija ko e trat koji sadrži -80% olova.

Nako toga vrši se prže je ko e trata olova radi prevođe ja olovo-sulfata u olovo-oksid.

Na esko ač u traku - rešetku se sipa ko e trat rude. Na početku rešetke ruda se pali gorio iko da i se postigla te peratura

redukcije.

Iz ad rešetke se dovodi vazduh da i se odveli sagoreli gasovi. ) og poviše e te perature dolazi do otapa ja česti a olova, tako da se

dobija ukrupnjeni proizvod - aglomerat koji se potom drobi i dodaje mu se 8- % koksa koji služi kao gorivo i za reduk io o toplje je olova.

Peć je slič a visokoj peći za toplje je gvožđa. Kroz iži otvor se ispušta u kalupe olovo a kroz viši šljaka koja pliva.

Proizvede o olovo je čistoće %. Ukoliko želi o proizvod ju još čistijeg olova vrši se jegova rafi a ija.

Šematski prikaz uređaja za prženje olovnih koncentrata

ALUMINIJUM (Al)

Posle kiseonika i silicijuma, aluminijum je najrasprostranjeniji element u zemljinoj kori.

Najvaž ija ruda su boksiti iz kojih se dobija 90% Al u svetu (35-70% Al2O3).

Teh ološki pro es sastoji iz: 1. Prerade boksita do glinice i

2. Elektrolitičkog do ija ja alu i iju a. Bajerov postupak - Rastvaranje boksita u rastvoru

NaOH, dobija se Na-alu i at pa se eša je sa Al OH 3 i naknadnim kalciniranjem dobija glinica Al2O3.

Erulova elektroliza - Glinica se uvodi u kriolit, na temperaturi 940-9600C nastaje razlaganje a elektrolizom se do ija alu i iju čistoće 99,8%.

Šematski prikaz dobijanja Al

KARAKTERISTIKE ALUMINIJUMA

“pada u grupu lakih etala jer u je teži a , kg/d ³. Tačka toplje ja je °C.

Do ro provodi električ u struju. Može se valjati u ajta je li ove i do , i izvlačiti u

veo a ta ku ži u.

UPOTREBA

U auto industriji, za izradu felni ili livenje blokova motora.

U vojnoj industriji za livenje blokova motora za tenkove.

U avio industriji.

U građevi arstvu .

PITANJA

1. Šta je etalurgija i koji su joj os ov i proizvodi?

2. Osobine i upotreba metala.

3. Podela metalurgije i metala.

4. Opšta še a do ija ja etala. 5. Koje su os ov e rude za do ija je gvožđa?

6. O jas iti pro es proizvod je gvožđa u visokoj peći. 7. O jas iti razliku iz eđu elog i sivog live og gvožđa. 8. Šta je čelik i koji se postup i pri e juju za jegovo do ija je?

9. Na rojati ajvaž ije i erale akra i postupke za jegovo do ija je. 10. Še atski predstaviti i o jas iti postupak proizvod je akra. 11. )ašto se vrši legira je i avesti legure akra. 12. Karakteristike i ka, ači do ija ja i pri e a. 13. Karakteristike olova, ači do ija ja i pri e a. 14. Karakteristike alu i iju a, ači do ija ja i pri e a.

OSNOVI INDUSTRIJSKIH

TEHNOLOGIJA

Doc. dr Miroslava Marić

Kolokvijum – pismeno, max 30 poena

Ispit – usmeno

Literatura

Jova ović R., Ma dić S.: Osnovi industrijskih

tehnologija, Fakultet za e adž e t, Zaječar, 2011.

Ušću lić D. i sar.: Komercijalno poznavanje

robe, Eko o ski fakultet Beograd, treće izdanje, 2010.

Štr a N.: Tehnologija i poznavanje robe,

Teh ički fakultet Bor, 2007.

MINERALNE SIROVINE

POJAM I PRIRODA MINERALNIH SIROVINA

Materije koje se dobijaju sa površine ili iz unutrašnjosti zemljine kore.

Osnovni sastojci zemljine kore, nastali hlađenjem magme iz unutrašnjosti zemlje.

Pojavljaju se kao minerali i stene sa pratećim sastojcima.

Eksploatišu se rudarskim tehnologijama, koje se mogu podeliti na tri osnovne faze: istraživanje, eksploatacija u užem smislu i oplemenjivanje

MINERALI

Osnovni sastojci zemljine kore, odnosno mineralnih masa.

Po sastavu to se različita jedinjenja (oksidi, sulfidi, karbonati, silikonati i dr.) a u ređem slučaju i elementi.

Odlikuju se stalnim hemijskim sastavom, homogenom građom, određenim fizičkim, mineralnim i drugim osobinama.

Izučava ih posebna nauka – mineralogija.

STENE

Agregati jednog ili više materijala. Prema postanku dele se na tri osnovne grupe:

1. Magmatske (eruptivne): najstarije, nastale

hlađenjem magme i najčešće su razni silikati 2. Sedimentne (taložne): nastale dužim taloženjem

materija različitog porekla

3. Metamorfne, nastale dubljim preobražavanjem magmatskih i sedimentnih stena.

Nauka koja izučava postanak, evoluciju, sastav i strukturu čvrstog dela zemljine kore naziva se geologija

RUDE

Mineralne mase iz koje se na datom nivou tehnologije, uz ekonomski prihvatljive uslove, može dobiti jedan ili više proizvoda (npr. jedan ili više metala).

U prakičnom životu pojam ’’ruda’’ obično se vezuje za mineralne mase koje se upotrebljavaju za dobijanje metala. Za ugalj, naftu ili so ređe se kaže da su rude, mada se kaže rudnik uglja ili rudnik soli.

Mesto u kojem se nalazi određena mineralna sirovina se naziva rudno ležište.

Pri eksploataciji mineralnih sirovina najčešće se zajedno sa korisnim sastojcima zahvataju i druge stene, koje nemaju nikakvu tehničku vrednost.

Celokupan materijal koji se otkopava iz ležišta naziva se rudna masa ili iskop, a nju čine: 1. Korisni sastojci – rude u užem smislu i 2. Nekorisni sastojci – jalovina.

Prema sadržaju korisnih sastojaka sve rude odn. mineralne sirovine mogu se podeliti u 3 kategorije: 1. Bogate rude ili rude prve vrste,

2. Srednje bogate rude ili rude druge vrste i

3. Siromašne rude

Prema hemijskom sastavu rude mogu biti: oksidne, sulfidne, karbonatne, sulfatne, silikatne, fosfatne itd.

Rezerve mineralnih sirovina

Količine mineralnih sirovina koje se nalaze u ležištima u zemljinoj kori u nekom rudniku, području, oblasti, državi ili svetu.

Ova definicija obuhvata dva važna pojma: količinu mineralnih sirovina i ležišta mineralnih sirovina.

Kategorizacija ležišta mineralnih sirovina prema stepenu istraženosti: Kategorija A (sigurne rezerve, može u realizaciju) Kategorija B (verovatne rezerve, baza za planiranje)

Kategorija C1 (moguće rezerve, planiranje i istražna bušenja)

Kategorija C2 (perspektivne rezerve, kao baza za perspektivno planiranje)

Kategorije D1 i D2 (potencijalne rezerve, za planiranje osnovnih geoloških istražavanja )

U svetu za ulaganja su predviđene rezerve A i B.

Tehnološki i ekonomski značaj mineralnih sirovina

Mineralne sirovine su baza za razvoj velikog broja industrija, a

naročito: energetike, crne i obojene metalurgije, industrije nemetala i proizvodnje građevinskih materijala, hemijske industrije.

Prema osnovnoj tehnološkoj i ekonomskoj nameni možemo sve mineralne sirovine podeliti na:

Energetske mineralne sirovine (ugalj, nafta, prirodni gas, ostala goriva

i uran);

Rude za dobijanje gvožđa i sa njim legurajućih elemenata (rude

mangana, hroma, titana itd.);

Rude za dobijanje tehnički važnijih obojenih metala (rude

aluminijuma, olova, cinka, kalaja);

Mineralne sirovine za industriju nemetala i građevinskih materijala

(kreč, krečnjak, dolomit itd.); Mineralne sirovine za hemijsku industriju (sumpor, pirit, so – kamena

ili kuhinjska, sirovi fosfati, kalijumove soli, minerali bora, arsen i dr.);

Tehničke i ostale mineralne sirovine (dijamant, grafit, piezokvarc itd.).

OSNOVI RUDARSKE TEHNOLOGIJE

Specifičnosti rudarske tehnologije

Podzemni radovi, koji zahtevaju posebne uslove rada – izgradnja

podzemnih komunikacija, podgrađivanje, obezbeđenje, ventilacija) Karaktriše se velikim udelom fizičkog rada, koji spada među najteže. Zahteva posebna istraživanja ležišta mineralnih sirovina, pored istraživanja u vezi sa tehnikom i tehnologijom. Prisutne su stalne inovacije i usavršavanje tehnologija, mehanizacije proizvodnje i automatizaciju čitavog sistema. Veliki investicioni troškovi, uključujući troškove istraživanja, amorizacije i troškove rada. Efikasnost proizvodnje u velikoj meri zavisi od prirodnih faktora,

odnosno od rudarsko-geoloških karakteristika ležišta. Složeni procesi integracije – objedinjavanje proizvođača rude i prerađivača (topionice, termoelektrane, distribucija električne energije)

FAZE PROIZVODNIH PROCESA U

RUDARSTVU

1. Istražni radovi 2. Otvaranje rudnih ležišta

3. Eksploatacija ležišta

4. Rudnički transport i izvoz rude

5. Obogaćivanje mineralnih sirovina

5.1. Sirovine sa visokim sadržajem korisnih sastojaka: Ugalj, nafta, prirodni gas,rude gvožđa

5.2. Potreba za obogaćivanjem postoji kod: Rude bakra, aluminijuma, olova i cinka

(drobljenje, sejanje i rešetanje, gravitaciono, elektromegnetni postupak i najćešće flotacija)

Istražni radovi

Istražni radovi predstavljaju prvu fazu u prilazu eksploataciji svake mineralne sirovine. Cilj istražnih radova je da se pronađu ležišta mineralne sirovine, utvrdi njihova lokacija, dubina, položaj, moćnost, sadržaj korisnih sastojaka, sadržaj i karakter jalovine, kvalitet sirovine i drugi geološko-tehnološki faktori koji bi mogli biti od interesa za tehnologiju i ekonomsku eksploataciju.

Otvaranje rudnih ležišta

Postoje tri osnovna načina eksploatacije mineralnih sirovina:

1. Površinski kop, 2. Podzemni ili jamski kop i

3. Bušenje (nafta, gas, voda, so, sumpor).

Površinski kop

Raskrivanje ležišta i izgradnja potrebnoh komunikacija za pristup mehanizacije i transport rude. Radovi su potpuno mehanizovani.

Podzemni ili jamski kop

Izrada podzemnih prostorija (rudarskih jama) kroz koje se omogućava pristup radne snage i mašina do ležišta, kao i odvoz otkopanog materijala. Podgrađivanje – zaštita od rušenja

Bušenje

Vrši se pomoću specijalnih bušećih garnitura, koje se razlikuju po sistemu pokretanja alata, vrsti alata, dimenzijama alata i dr. karakteristikama.

Rotaciono bušenje

Turbinsko bušenje

Bušenje elektrobušilicom

Eksploatacija ležišta mineralnih sirovina

Eksploatacija ležišta sastoji se u suštini u otkopavanju mineralne sirovine sa manjim ili većim procentom jalovine i izvozu dobijenog materijala na površinu zemlje – bageri i transporteri, specijalni kamioni - damperi.

Sa gledišta otkopavanja može biti: 1. Ručno, 2. Ručno – mehanizovano i

3. Automatizovano

Rudnički transport i izvoz

Posle otokopavanja mineralna masa mora biti utovarena i izvezena do seperacije ili sabirališta.

Kod eksploatacije jamskim kopom razlikujemo: 1. Transport u jami,

2. Transport iz jame (izvoz materijala)

3. Transport na površini ili spoljni transport.

PITANJA

1. Pojam i priroda mineralnih sirovina.

2. Podela i eral ih sirovi a pre a sadržaju koris ih sastojaka i prema hemijskom sastavu.

3. Šta su rezerve i eral ih sirovi a i kako je izvrše a njihova kategorizacija.

4. Podela i eral ih sirovi a pre a teh ološkoj i ekonomskoj nameni.

5. Spe ifič osti rudarske teh ologije. 6. Faze proizvodnih procesa u rudarstvu.

NEMETALI

Po sastavu su o ič o oksidi etala. Glavne grupe nemetalnih proizvoda su:

Por ela i slič i kera ički proizvodi Opeke, rep i slič i proizvodi Građevi ska veziva

Staklo

Vatrostalni materijali

Abrazivni materijali

U tehnologiji ovih proizvoda dominiraju :

Meha ički pro esi dro lje je, leve je, seja je, eša je ko po e ata i suše je

Toplotni procesi pri ud o suše je, peče je, glazira je

KERAMIČKI MATERIJALI

Proizvodi koji se dobijaju od glina.

Dele se na proizvode za

široku potroš ju i za tehniku i elektrotrehniku.

GLINE su hidratisani alumosilikati, Al2O3·2SiO2·2H2O, vrlo prisutni u ze lji oj kori, u pri ar i ležišti a gde je astala ili seku dar i gde je voda donela).

Pre a čistoći razlikuju se: Kaolin hidratisa i alu osilikat, ele oje, os ov za kera ičke proizvode

Gr čarska gli a sadrži i Fe, za izradu posuđa i vatrostal e opeke

Ilovača za izradu opeka i dre až ih evi

Suknarska glina ili uma sadrži kreč jak i Mg-silikat, koristi se u tekstilnoj i dustriji za skida je as oće sa ru a ova a

Laporasta glina veliki sadržaj kreč jaka, sirovi a za e e t

Gli asti škrilj i uz alazišta uglja, za opštu kera ičku ro u

Glav a oso i a gli e je da upija vodu i postaje plastič a, lako se o likuje, a peče je postaje tvrda, čvrsta i otpor a a he ikalije i te peraturu.

Glini su neophodni dodaci u cilju dobijanja kvalitetnih proizvoda:

A tiplastič i aterijali - koji sprečavaju pu a je toko peče ja kera ički krš, posna glina sa dosta CaCO3, pesak, kvarcni pesak, kreda, ša ot, boksit i dr.

Topitelji - olakšavaju sinterovanje česti a u toku peče ja - pro es poveća ja gusti e i eha ičke čvrstoće o likova og kera ičkog tela koje se odvija u toku toplot e o rade pro eso peče ja feldspati, staklo, liskun, Fe2O3, kreč jak, kreda, mleveno staklo

Boje - oksidi metala ili metali.

Glazura - koristi se za završ u o radu da se do ije sjaj i poveća vodo epropus ost. Po sastavu pripada lakotopivom staklu.

Izrada keramičkih proizvoda

1. Priprema sirovina, čišće je i leve je gli e a zati eša je sa vodo

2. Odležava je ase, potrebno zbog sjedinjavanja sa vodom

3. Oblikovanje proizvoda, ruč i ili aši ski postupko uz po oć ili ez ša lo a

4. Suše je proizvoda , prirodnim ili prinudnim suše je topli vazduho u tu elski peći a

5. Peče je ili si terova je proizvoda, na temp. koji o ez eđuju si terova je ali e i toplje je u ja ski ili poljski peći a

6. Dorada , glaziranje i bojenje proizvoda

7. Po ov o peče je, izvodi se u peći a

Vrste keramičkih materijala

GRAĐEVINSKI MATERIJALI

Mineralna veziva Proizvodi teh ološke prerade odgovarajućih i eral ih sirovi a sa svojstvi a

stvrdnjavanja u kontaktu sa vodom.

Prvo upotrebljivo mineralno vezivo bilo je lato od ilovače, a takođe su od davnina bili upotrebljavani kreč i gips.

Građevi ski kreč Najvaž ije vazduš o vezivo, a sastoji se uglav o od kal iju -oksida.

Kao sirovi a za do ija je kreča ajviše se upotre ljava kreč jak koji je dovolj o čvrst.

)a peče je kreč jaka upotre ljavaju se ja aste ili rota io e peći. U građevi ski kreč se svrstavaju sledeće vrste:

1. Živi kreč astaje peče je kreč jaka, a sastoji se pretež o od CaO

2. Hidratisa i gaše i kreč astaje gaše je ko adastog kreča sa i i al o potre o količi o vode, a sastoji se uglav o od kal iju -hidroksida

CaO + H2O → Ca OH 2

pri če u se pri gaše ju oslo ađa velika količi a toplote. 3. Kreč o testo astaje gaše je ko adastog kreča ili hidratisa og kreča u

prahu sa odgovarajućo količi o vode.

Kreč i alter se pravi eša je gaše og kreča sa pesko i vodo , od os peska i kreča je : do : , a upotre ljava se za veziva je opeka.

Pesak e učestvuje he ijski u pro esu očvršćava ja altera, ali je potre a pošto či i asu poroz o i pristup vazduha od os o CO2) či i lakši .

Kreč i alter očvršćava veziva je uglje -dioksida iz vazduha, pri če u se do ija kal iju -kar o at, a otpušta voda:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

UPOTREBA KREČA

u hemijskoj industriji - os ov a ili po oć a sirovi a, u industriji cementa - služi kao sirovi ska ko po e ta, pri dobijanju Na-karbonata,

za dobijanje papira po sulfitnom postupku,

kao topitelj u etalurški peći a, u tehnologiji vode - za o ekšava je vode, u i dustriji i eral ih đu riva, freskoslikarstvu i dr.

Mineralna veziva Građevi ski gips

Gips se u građevi arstvu koristi kao po oć i i os ov i aterijal za raz e građevi ske ele e te, a takođe i ele ko struk ije.

Gips se dobija prže je sirovog gipsa, koji je po hemijskom sastavu kalcijum-sulfat sa dva molekula vode, CaSO4·2H2O.

U prirodi je sirovi gips često o ečišće pri esa a gli a, kreč jak, pesak .

)a peče je gipsa se pri e juju kotlovi ili ili drič e rota io e peći, čije se ložište alazi ispod peći ili se gorivo u a uje direkt o u peć slič o proizvod ji e e t og kli kera .

Zagrevanjem na temperaturi od 120-170°C sirovi gips gubi 3/4 svoje kristalne vode.

Meha iza poveziva ja i otvrdava ja peče og gipsa se sastoji u to e što do ije i peče i gips po eša sa vodo veže izgu lje u vodu i prelazi u dihidrat.

Proizvodnja cementa Laporac je ešavi a gline (1) i kreč jaka

, gde kreč jaka tre a da ude / a gli e 1/3.

U dro ili i izvrši se dro lje je ovog materijala.

Izdrobljeni materijal se uvodi u rotacionu

peć (6) u koju se pod pritiskom ubacuje

ugalj u prahu (9) koji sagoreva i dobija se

peče i klinker koji se odvodi a hlađe je (11).

Nako hlađe je kli ker se eša sa gipsom (13) i šljako iz visoke peći .

Sve se ubacuje u mlin (15) i samelje u prah.

Fino samleven prah se dizalicom (16)

transportuje u silos odakle se

automatskom vagom vrši ere je i pakova je u papir e vreće.

Gips se dodaje jer povećava rzi u vezivanja.

Na ovaj ači se do ija Portland cement

koji je dobio ime po Engleskom gradu

Portlandu gde je prvo bio proizveden.

Građevinska keramika

To su najmasovniji proizvodi.

Sirovine za dobijanje su ilovača i lošije gline uz dodatak peska.

Podela građevi ske kera ike

Opeka

Crep

Blokovi

Dre až e evi )id e ploči e

Klinker opeka

Proizvodnja opeke

Iskop gli e i gru a eljava, uskladište je - u ilju stvara ja zaliha i radi ujed ačava ja geoloških svojstava gli e

Tra sport po oću pločastog tra sportera do li ije za proizvod ju opeka sa počet o operacijom na udarnoj drobilici (3)

Nako dro lje ja pločasti tra sportero a fi o dro lje je u mlinu sa valjcima (5)

Tra sportero a ho oge iza iju sa kvaše je a filter (7) dvoosovinskoj (9) ešalici Oblikovanje na vakuum presi (10)

Ređa je i suše je u regali a

Peče je u tu elski peći a a te p. oko °C u trajanju 48h

Hlađe je i pakova je

STAKLO

Staklo je otkriveno pre 3000 godina u Egiptu. Nalazilo se u prirodi, a stvarala ga je vulkanska lava, ili udar munje o silicijumski pesak.

Staklo je čvrst kompaktan amorfan materijal koji se proizvodi topljenjem neorganskih materija, koja se zatim hlade i očvrsnu u vidu stopljene mase.

Obične vrste stakla se sastoje iz: natrijum-oksida,

kalcijum-oksida i

silicijum-oksida.

Staklo se dobija topljenjem polaznih sirovina, a zatim se stopljena masa ohladi do očvršćavanja, ali tako da ne dolazi do kristalizacije.

Proizvodnja stakla

Osnovne sirovine za proizvodnju stakla su:

kvarcni pesak (SiO2),

kalcijum-karbonat (CaCO3),

natrijum-karbonat (Na2CO3),

natrijum-sulfat (Na2SO4),

kalijum-karbonat (K2CO3) i

olovo-oksid (Pb3O4).

Ukoliko se žele do iti spe ijal e vrste stakla sa spe ifič i oso i a a, o da se pored os ov ih sirovi a dodaju još i oksidi aluminijuma, bora, cinka, i dr.

U proizvod ji stakla koriste se još i po oć e sirovi e, a to su: sredstva za bojenje,

sredstva za bistrenje i obezbojavanje i

sredstva za nagrizanje i matiranje.

Proizvodnja stakla

Sredstva za bojenje - razni oksidi metala, soli metala ili sami metali.

Sredstva za obezbojavanje - upotrebljavaju se radi uklanjanja boje koja potiče od pri esa

Sredstva za bistrenje oslo ađaju a te peraturi toplje ja stakla gasove koji izlazeći iz stoplje e ase povlače sa so o estoplje e deliće. Kao sredstva za istre je se ajčešće dodaju čilska salitra (NaN03) i mangan-dioksid.

Sredstava za nagrizanje i matiranje stakla ajčešće se koristi ili fluorovodo ič a kiseli a ili kvar i pesak pod pritisko .

Šema proizvodnje stakla

Pripre lje e sirovi e u određe o odnosu se podvrgavaju drobljenju, seja ju i a kraju se do ro iz ešaju.

Osnovni zahtev koji se postavlja kad je u pita ju kvar i pesak je sadržaj primesa.

Zbog toga se on najpre ispira u sonoj kiselini da bi se uklonila jedinjenja gvožđa koja mogu da oboje staklo.

Nako izvrše e pripre e, sirovi e se podvrgavaju procesu topljenja, koji se

ože izvršiti u peći a sa lo i a ili koritasti peći a.

Proizvodnja stakla u pećima Pripre a sirovi a podrazu eva čišće je kvar og peska od eha ičke

ečistoće u aze i a sa vodo , a ako toga pesak se suši i žari u peći a (2).

U li ovi a se pesak, soda i kreč elju, i propuštaju kroz sita a u ešali i se vrši eša je.

U peći vrši se toplje je a te peratura a od do stepe i. Nako što je toplje je završe o vrši se ruč a o rada duva je ili

aši ska . Velike površi e rav og stakla se proizvode vertikal i izvlače je istog

kroz parove valjaka.

Izrađe i pred eti se od ose u tu el za hlađe je proizvoda . Ukoliko je potre o izvodi se i završ a o rada . Ovaj pro es je ko ti uala što z ači da se a jed o kraju peći

eprekid o u a uju sirovi e a a drugo se uzi a žitka stakle a asa za preradu.

Šematski prikaz proizvodnje stakla

Načini oblikovanja stakla

O likova je stakle ih pred eta se vrši a te peraturi od 700-800°C, a metode za oblikovanje su:

DUVANJE - upotre ljava se za uo ličava je šupljih pred eta tako što se vazduh uduvava u stakle u asu, a vrši se ruč o ili

aši ski flaše, sijali e, čaše . IZVLAČENJE - vrši se uz po oć valjaka u vidu eskraj e trake,

a izrađuje se rav o staklo, stakle e evi, stakle a vu a. PRESOVANJE - vrši se pod pritisko tako što se zagreja a

asa uduvava u kalupe tv ekra i, ta jiri, či ije . VALJANJE - pri e juje se za izradu de ljih stakle ih ploča za

izloge i ogledala. Stopljena masa se izliva na sto gde se

po oću valjaka ta ji i seče a sta dard e di e zije.

Vrste stakla

RAVNO STAKLO - prema standardu SRPS mogu biti:

“A“ ili prve klase, „B“ ili druge klase i „C“ ili treće klase

Različitih su de lji a, od , do . SIGURNOSNA STAKLA - rav a stakla koja se dodat o o rađuju, ogu iti:

Armirana - do ijaju se utiskiva je etal e reže u izlive u stakle u ploču. Sta dard e de lji e su od , , a sa a ar atura ih či i otpornim na lom.

Kaljena – do ijaju se ter ičko o rado tako što se staklo zagreje a te peraturu opušta ja pa se zati aglo ohladi. Ko er ijal i aziv ovoga stakla je „sekurit“ staklo koje je - puta jače od o ič og. De lji e su . , 5.4 i 6.5 mm.

Laminirana - višesloj o staklo, ajčešće dvo i trosloj o, koje se do ija slepljiva je stakle ih ploča iste ili različitih de lji a u toplo sta ju i pod pritiskom. Staklo od 5- slojeva ože iti otpor o a pušča o zr o.

Vrste stakla

KRISTALNA RAVNA STAKLA - do ijaju se tako što se o ič o staklu doda izves a količi a olovo-oksida pa u se po oljšaju optička svojstva, tj. optičke defor a ije su svede e a i i u .

RELJEFNA STAKLA - a površi i i aju šare koje se do ijaju po oću valjaka koji a se i i aju šare.

REFLEKSNA STAKLA - do ijaju se tako što se topli postupko sa jedne strane nanosi sloj koji odbija svetlost.

ŠUPLJA STAKLA - obuhvataju veliku grupu proizvoda od kojih se proizvodi a alaž o staklo flaše, tegle , stakle e posude.

SPECIJALNA STAKLA

Optička stakla – do ijaju se toplje je vrlo čistih sirovi a pa je stoga potpu o provid o, ez oj o i i a veliku oć prela a ja svetlosti. Koristi se za izradu sočiva, priz i i optičkih uređaja.

Hemijska stakla – otporno je na hemijske agense i temperaturne promene. Ima sposobnost akumuliranja toplote.

Vrste stakla

Kvarcna stakla - dobija se topljenjem kvarcnog peska na temperaturi od 1700-1800°C. Može da izdrži vrlo visoku temperaturu i nagle temperaturske promene.

Staklena vuna – do ija se ispušta je rastoplje e stakle e ase a rapavu horizo tal u ša ot u ploču koja rotira veliko

brzinom i centrifugalna sila izbacuje staklenu masu u vidu vlaka a. Takođe ože da se do ije i propušta je rastoplje e stakle e ase kroz sit e otvore tako da se do ijaju esko ač o duga vlak a koja se seku a potre u duži u. Ne upija vlagu i do ar je ter ički izolator od -60 do +600°C. Do ar je i zvuč i izolator.

Vodeno staklo ili rastopljeno staklo - proizvod dobijen od kvarcnog peska i alkalija. U prometu se javlja u vidu uljane teč osti i koristi se za i preg a iju hartije, tka i a, drveta u ilju zaštite od požara ili kao pre az koji štiti od koroziv og dejstva sredine.

PITANJA

1. Šta su e etali i koje su glav e grupe e etal ih proizvoda?

2. Šta su gli e i kako se dele pre a čistoći?

3. Koje su glav e oso i e gli a i koji doda i a se po oljšava kvalitet kera ičkih proizvoda?

4. Še atski predstaviti izradu kera ičkih proizvoda. 5. Navesti eporoz e i poroz e kera ičke aterijale proizvode od gli e . 6. Podela građevi skih aterijala. 7. Mi eral a veziva i ači jihove proizvod je. 8. Objasniti proces proizvodnje cementa.

9. Podela građevi ske kera ike i pro es proizvod je opeke. 10. O jas iti ači do ija ja stakla. 11. Os ov e i po oć e sirovi e za proizvod ju stakla. 12. Navesti i objasniti koje vrste stakla postoje.