70923

Металлургиялық процестер теориясы

Лекция

Производство и промышленные технологии

«Металлургиялық процестер теориясы» курсының мақсаты қара және түсті металдар өндірісін технологиясында қолданылатын үрдістер механизмін, кинетика, және химиялық термодинамика негіздерін оқу болып табылады.

Казахский

2014-10-30

34.74 KB

52 чел.

 Дәрістің конспектісі

1-бөлім. «Металлургиялық процестер теориясы» (1сағат.)

    Дәрістің жоспары:

  1.  Пәнді оқу мақсаты, мәселесі

    2. Металдардың, кендердің өнеркәсіптік  классификациясы

    3. Металлургиялық процестердің классификациясы.

«Металлургиялық процестер теориясы»  курсының мақсаты қара және түсті металдар өндірісін технологиясында қолданылатын үрдістер механизмін, кинетика, және химиялық термодинамика негіздерін оқу болып табылады.

     Пәннің оқу мәселесі студенттерге минералды шикізаттардан және техногенді өнімдерден металдарды комплекстік айырудың металлургиялық әдістерінің теориялық негіздері туралы жүйелі түсінікті қалыптастыру.

     Металлургиялық процестер теориясының әдістері:

  1.  Металлургиялық реакциялардың сипатына термодинамикалық есептер
  2.  Фазалық тепе-теңдіктің диаграммасын талдау
  3.  Металлургиялық өндіріс үрдісінің тепе-теңдігін, кинетикасын және механизмін тәжірибелі оқу

слаид

1. Қара металдар. Оларға темір (және оның  қортпалары) жатады, сонымен қатар марганец, ванадий, хром, себебі олардың өндірісі темірдің  және оның қортпаларының балқытып құюымен байланысты.

      2. Түсті металдар. Түсті металдар келесі топтарға бөлінеді:

Слаид:

Металдарды  алатын негізгі шикізат- кен. Химиялық құрамы бойынша кендер  бөлінеді:

Слаид:

     Кенді қайта өндеу кезінде оның бағалы құраушыларының толық кешенді қолданылуына жету керек.

Барлық металлургиялық процестер екі топқа бөлінеді: пирометаллургиялық және гидрометаллургиялық үрдістер.

Слаид:

Гидрометаллургиялық процестер

1. Сілтілеу. Метал кеннен ертіндіге көшеді және содан соң бос жыныстан айыруды жүргізеді. Еріткіштер ретінде қышқылдардың, сілтілердің және тұздардың  ертінділерін қолданады.

2. Ерітінділерді қоспалардан тазарту.

3. Металдарды ертіндіден тұндыру үшін келесі әдістерді қолданады:

1. Сулы ерітінділерден электролиттік тұндыру.

2. Цементацияны –  ертіндідегі металды басқа металмен ығыстыру.

3. Қысым астында газтәрізді немесе қатты тотықтырғыштармен тотықсыздандыру.

Металлургиялық процестердің физика-химиялық негіздері

Жоспар.

  1.   Металдардың, рудалардың, металлургиялық процестердің жіктелуі.
  2.  Өңделетін шикізаттың және алынатын металл өнімнің сипаттамасы
  3.  Темір рудалық және кешенді шикізатты тотықсыздандырып өңдеудің физика-химиялық негіздері.
  4.  Болат балқыту процестерінің физика-химиялық негіздері
  5.  Электрлі болат балқытудың және ферроқорытпалық процестердің физика-химиялық негіздері.

Металдар мен қорытпаларды алу металлургиялық агрегаттарда өтетін күрделоі процестердің жиынтығына негізделген. Оларға металл ерітінділер мен тотық ерітінділері жататын күрделі фазалардың  өзара әрекеттесуі кезінде заттардың жоғары температуралық  түрленуі тән келеді. Металлургиялық процестер физиканың және физикалық химияның жалпы заңдарына  бағынады:

Барлық металдар екі топқа бөлінеді: қара және түсті.

  1.  Қара металдарға темір және оның қорытпалары, марганец, ванадий, хром жатады, өйткені оларды өндіру темір мен оның қорытпаларын қорытып алумен тығыз байланысты.
  2.  Түсті металдар. Түсті металдар  келесі топтарға бөлінеді:

слаид

Металдарды алудың негізгі шикізаты – руда. Рудалар химиялық құрамы бойынша бөлінеді:

Слаид:

Металлургичялық балқыту  рудалы және рафинатауға бөлінеді.

Рудалы балқыту шартында руданы және оның концентраттарын өңдеуге ұшыратады. Химиялық процестердің өту сипатаны қарай рудалық балқытуды тотықсыздандырушы, концентрациялық тотықтыруға, еріген тұздардың электролизіне, метал-термиялық және реакциялыққа бөледі.

Тотықсыздандырушы  балқытудың мысалы  домналық процесс – шойын өндіру,  мұнда темір және шойынның басқада компоненттері  табиғи рудадан және агломераттан тотықсызданады.

Балқыту процесінде  темір тотықтарының тотықсыздануы, металдан бос жыныстың бөлінуі  жүреді және темір құрамындағы зиянды қоспа – күкірт мөлшері азаяды. Тотықсыздандырушы  балқыту  көбінесе шахталы түрдегі пештерде жүзеге асады.

Отын ретінде тас көмір коксын пайдаланады. Реакция бойынша жану нәтижесінде:

слаид 

Қатты материалдардың төмен түсу шамасына қарай  қатты материалдар жоғары көтерілген газ ағысымен қыздырылады  және тотықсыздану процестері жүреді  

Слаид 

Темір орташа температурада  СО есебінен, ал бұдан жоғары температурада  қатты көміртегі есебінен . Темірмен қатар фосфор, марганец, кремний, шикі материалдар құрамында болатын тотықтар тотықсызданады . Аталған элементтер мен көміртегі  темірде ериді  және сұйық шойын түзеді (металл фазаны), сұйық шойын үздіксіз ағады және көріктің (горн) төменгі бөлінде жиналады. Тотықтардан темірдің тотықсыздануы нәтижесі  99% құрайды. Марганецтің тотықсыздану дәрежесі 50-70% аспайды, ал кремнийдікі 5-20%.  сияқты тотықтар  тотықсызданбайды деседе болады  және басқада тотықтармен бірге  қожға көшеді.

Домналық процесте  газдар және кесек материалдар арасында өзара әрекеттесудің маңызы үлкен: отынның жануы, тотықтардың тотықсыздануы, карбонаттар мен гидраттардың ыдырауы, ылғалдың булануы. Материалдардың қызуымен ілесетін осындай физика-химиялық дайындықтан өтіп, шихтаның минералды бөлігі пештің төменгі бөлігінде сұйық шойынға және қожға айналады.  

Болат шойынмен салыстырғанда қоспалардың аз мөлшерімен ерекшеленеді: көміртегі, кремний, марганец, күкірт пен фосфордың. Өндірістің негізгі шикізатыақ шойын. Шойынды болатқа айналдыру шойын құрамындағы көміртегінің үрлеу кезіндегі оттегімен  әрекеттескенде жоғары температурада жүреді.

Болат өндірудің ең көп тараған тәсілдері:

  1.  Конверторлық өндіріс;
  2.  Мартендік өндіріс (негізді, қышқылды процесс)
  3.  Электр-болат балқыту өндірісіоғалық, индукциялық, электқождық, плазмалы-химиялық процестер).

       Болат балқытудың ең көп тараған процесі оттекті – конверторлық процесс, мұнда С, Si, Mn, P және т.б. тотығуының  экзотермиялық реакциясынан бөлінетін жылу есебінен.

Тотығу-тотықсыздану процестері өтуінің термодинамикалық талдауы, термодинамикалық сипаттамаларды –энтальпияны  тепе-теңдік константасын  фазалар арасындағы элементтердің бөліну коэффициенттерін есептеу әртүрлі реакциялардың (температура, қысым, концентрация және т.б.. факторлар) өту, реакциялардың толық аяқталу шартын белгілеуге мүмкіндік береді.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21107. Література Київської Русі 20.63 KB
  Література Київської Русі. Великого значення і значного розвитку в культурі Київської Русі набуває література. У багатьох давньоруських творах дослідники знаходять риси пізніше характерні тільки для української живої мови при цьому самі ці твори часто неодноразово переписувалися в інших землях Київської Русі. Ним зумовлюється зміст більшості пам'яток літератури Київської Русі.
21108. Літописи доби Київської Русі 20.54 KB
  Літописи доби Київської Русі. До оригінальних пам'яток давньоруської літератури та історіографії відносяться літописи. У цілому давньоруські літописи становлять собою надзвичайно цінне історичне джерело з якого можемо дізнатися про деякі подробиці подій і процесів більше ніде не висвітлених. Однак у тексти літописних зведень часто вносилися зумовлені політичною кон'юнктурою зміни так що при зміні політичного курсу чи ситуації літописи повністю переписувалися інколи поспішно а подекуди можливо і грунтовно.
21109. Архітектура за часів Київської Русі 28.45 KB
  Тому одразу ж після хрещення Русі зявляються й перші церкви: Василівська побудована з дерева за зразком храму в Корсуні і Десятинна або Богородицька перша камяна церква у Києві. Подальші реставрації та ремонті роботи не врятували цього храму який порівняно скоро перетворився на купу будівельного брухту. Красу храму створювала гармонія його форми в цілому яка мала символізувати гармонію світобудови створеної з хаосу Божим Словом. Головним структурним елементом храму був його центральний купол що розташовувався на восьмикутному або...
21110. Образотворче мистецтво доби Київської Русі 25.17 KB
  Образотворче мистецтво доби Київської Русі. Розвиток живопису в Київській Русі цілком пов'язаний з поширенням християнства. Майстерність ювелірів що набула розквіту в добу Київської Русі зростала від важких і примітивних браслетів масивних перснів гривнів та намист із міді або сплетених зі срібного дроту до тонких ажурних прикрас оздоблених довершеною насічкою що передавала не лише прості візерунки а й складні сюжетні малюнки як наприклад знахідки з Чорної могили Чернігів X ст. Від часів зміцнення держави збільшується на Русі...
21111. Усна народна творчість, доби пізнього Середньовіччя (XIV – перша половина XVII ст.) 19.05 KB
  Значні світоглядні зрушення відбуваються в усній народній творчості. Розвиток народної творчості українців відбувався на основі давньоруських фольклорних традицій проте нові умови життя народжували й нові форми народної творчості. Натомість в обрядовій творчості зявляються насамперед у жнивних та обжинкових піснях соціальні мотиви та настрої які мають антифеодальне забарвлення.
21112. Освіта доби пізнього Середньовіччя (XIV - перша полови-на XVII ст.) 23.76 KB
  В Україні були протестантські школи в Дубні Хмельнику. Здебільшого рівень освіти в Україні якщо не враховувати протестантські заклади був початковим. Безпосередньо в Україні книгодрукування поширилося тільки у другій половині XVI ст. тут побачив світ Апостол перша друкована книга в Україні яка призначалася для церковнобогослужбового вжитку.
21113. Література і літописання XIV – першої половини XVII ст. 25.69 KB
  Література і літописання XIV першої половини XVII ст. зявляються також нові розширені версії перекладних повістей про Олександра Македонського Олександрія оповідання про Трою Бовукоролевича у XVI ст. До найзначніших літописів тієї доби слід віднести Короткий Київський літопис XIV XVI ст. Виробництво власного паперу в Україні почалося в Галичині тільки в першій половині XVI ст.
21114. Релігійна полеміка другої половини XVI – першої половини XVII ст 23.14 KB
  У творчості цього полеміста чи не найповніше виражено віру у швидке відродження національної культури та її майбутній розквіт. Він виступав проти вищої ієрархії що призвела до унії а також проти католицької та західної культури. Якщо в часи ренесансних віянь в Україні та за її межами під враженням від давніх київських руїн часто висловлювалася думка що Київ це ніщо інше як гомерівська Троя то з початком поширення барокової культури в Україні виникає концепція Києва як Другого Єрусалима Й. який має стати надійним оплотом не тільки...
21115. Архітектура доби пізнього Середньовіччя (XIV – перша половина XVII ст.) 22.82 KB
  Найбільшими будівлями цього стилю були католицькі костели у Львові кінець XIV ст. Найстарішою памяткою готичної доби де готичні елементи співіснують з візантійськомало азійським стилем є Вірменська церква у Львові закладена у 1363 р. особливо у Львові панував стиль пізнього Ренесансу. У цьому стилі у Львові збудовані Високий замок будинок Гепнера Чорна камяниця 1570 будинок грецького купця й уславленого мецената Корнякта 1580 каплиця Трьох святителів 1578 вежа Вірменської церкви 1576 а також вежа Корнякта дзвіниця...