Пошук навчальних матеріалів по назві і опису в нашій базі:

Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів




2.35 Mb.
НазваНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Сторінка1/21
Дата конвертації07.12.2012
Розмір2.35 Mb.
ТипНавчальний посібник
Зміст
І.Д. Погребняк - доктор фізико-математичних наук, професор Сумського інституту модифікації поверхні
лист № 1.4/18-Г-13 від 9.01.2009 р.)
ISBN 978-966-657-255-7 © Любич О.Й., Пчелінцев В.О., 2009
1 Основи металургії
1.2.1 Відновлення металів вуглецем або воднем
1.2.3 Електроліз розплавлених солей
1.2.5 Вилуговування металів водними розчинами
1.2.6 Електроліз водних розчинів
1.3 Продукти металургійного виробництва
1.4 Основні технологічні процеси
1.4.1 Пірометалургійні процеси
1.4.2 Гідрометалургійні процеси
1. 5 Металургійне паливо
1.6 Вогнетривкі матеріали
1.7 Вимоги до металургійного процесу і його
2 Фізико-металургійні основи
2.1.2 Одержання глинозему з руд
AlOOH + NaOH → NaAl2+ Н2О
2.1.3 Одержання алюмінію з його окису
2.1.4 Відновлення хлориду алюмінію марганцем
...
Повний зміст
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


О.Й.Любич, В.О.Пчелінцев


Фізичні основи металургії

кольорових і рідкоземельних

металів

Навчальний посібник


Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник


Суми

«Видавництво СумДУ»

2009
УДК 669 (075.8)

ББК 34. 327 я 73

Л 75

Рецензенти:

В.Б. Тарельник - доктор технічник наук, професор Сумського національного аграрного університету;

О.Р. Якуба - доктор технічних наук, професор Сумського національного аграрного університету;

І.Д. Погребняк - доктор фізико-математичних наук, професор

Сумського інституту модифікації поверхні




Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів

(лист № 1.4/18-Г-13 від 9.01.2009 р.)



Любич О.Й., Пчелінцев В.О.

Л 75 Фізичні основи металургії, кольорових і рідкоземельних

металів: навчальний посібник /О.Й.Любич, В.О.Пчелінцев.

– Суми: Вид-во СумДУ, 2009. – 226 с.

ISBN 978-966-657-255-7

У посібнику комплексно подано розділи, які вміщують фізичну суть металургійних основ кольорових і рідкоземельних металів, висвітлено металургійні технології виробництва кольорових і рідкоземельних металів. Описано технології підготовки руд до плавки і проведення процесів переплавки. Викладено фізико-хімічні процеси, які проходять при отриманні кольорових і рідкоземельних металів, металургійне устаткування, а також економічні проблеми металургійного виробництва.

Навчальний посібник призначений для студентів денної та заочної форм навчання за фахом «Прикладне матеріалознавство».


УДК 669 (075.8)

ББК 34. 327 я 73


ISBN 978-966-657-255-7 © Любич О.Й., Пчелінцев В.О., 2009




ЗМІСТ




С

Вступ………………………………………………………….

4

1 Основи металургії…………………………………………

10

1.1 Властивості металів……………………………………..

10

1.2 Способи отримання металів……………………………

17

1.3 Продукти металургійного виробництва……………….

26

1.4 Основні технологічні процеси………………………….

33

1.5 Металургійне паливо……………………………………

40

1.6 Вогнетривкі матеріали………………………………….

43

1.7 Вимоги до металургійного процесу і його структури...

45

2 Фізико-металургійні основи легких металів…………….

50

2.1 Фізико-металургійні основи алюмінію…………...........

50

2.2 Фізико-металургійні основи титану……………………

71

2.3 Фізико-металургійні основи магнію……………...........

80

3 Фізико-металургійні основи виробництва важких

металів……………………………………………………...


89

3.1 Фізико-металургійні основи виробництва міді………..

89

3.2 Фізико-металургійні основи виробництва нікелю…….

99

3.3 Фізико-металургійні основи виробництва свинцю……

107

3.4 Фізико-металургійні основи виробництва

цинку………………………………………………...


111

3.5 Фізико-металургійні основи отримання

молібдену……………………………………….....


130

3.6 Фізико-металургійні основи отримання ніобію….

138

4 Благородні метали……………………………………

151

4.1 Хіміко-фізичні властивості золота……………......

151

4.2 Фізичні і хімічні властивості срібла……………..

160

4.3 Фізико-металургійні основи платини…………….

187

5 Рідкоземельні метали………………………………...

195

5.1 Лантан і лантаноїди……………………………......

195

5.2 Актиній і актиноїди……………………………......

207

6 Вплив кольорової металургії на екологію………….

216

6.1 Кольорова металургія та її продукція…………….

216

6.2 Екологічна оцінка виробництва і використання

матеріалів…………………………………………..


218

6.3 Законодавча база охорони навколишнього

середовища…………………………………………


220

Список літератури……………………………………...

224


ВСТУП
З того часу, як у наших предків метали замінили дерево і камінь, потреба в них постійно зростає. Метали стали незамінними у багатьох галузях промисловості і техніки – машинобудуванні і моторобудуванні, будівництві і транспорті, електротехніці і електроніці. Виробництво і споживання металів з кожним роком неухильно зростає.

Способи отримання металів можуть бути простіші або складніші залежно від якості збагачення руд. Деякі методи збагачення використовуються у процесі отримання металів з руд разом з чисто металургійними переділами. Тому знання основ збагачення необхідні металургові і їх часто висловлюють у підручниках з металургії, хоча процеси збагачення зовсім не схожі з металургійними.

Металургія розвивалася на основі успіхів хімії. Початком хімії як науки вважають сорокові роки XVIII століття, коли М.В.Ломоносовим були розвинені молекулярно-атомістичні уявлення і вперше сформульований закон збереження маси.

У кінці XVIII ст. Лавуазьє показав, що метали, що були за колишніми уявленнями складними речовинами, насправді – прості тіла, а оксиди, навпаки, - складні речовини. Незабаром Пруст встановив другий основний закон хімії – закон постійності складу. Особливо швидкому розвитку хімії, а за нею і металургії сприяло відкриття Д.І.Менделєєвим періодичного закону (1869 р.).

До початку XIX ст. хіміки знали тільки 30 хімічних елементів, а металурги уміли отримувати тільки 10 з них, відомих з давніх часів. Відкриття періодичного закону полегшило пошуки і вивчення нових елементів, і на початок нашого сторіччя загальне число їх досягло 61.

Тепер ми уміємо отримувати у вільному стані всі хімічні елементи, що входять до складу земної кори. Близько 80 з них – метали. Проте серед них є деякі елементи, які за хімічною природою належать до неметалів, а технологія виробництва і застосування їх схожа з виробництвом і застосуванням металів. Наприклад, германій і кремній. З погляду хіміка – це неметали, але вони добуваються металургійними способами і споживаються в техніці, подібно до металів.

Поки що не всі метали знайшли широке застосування, проте вже більше 65 з них виробляються металургійними заводами.

Сучасна металургія – велика галузь промисловості, що переробляє великі кількості сировини і використовує для цього багато палива і енергію. Тому вона неможлива без достатньо розвиненої енергетичної бази і могутніх транспортних засобів.

Малий вихід продукту часто не свідчить про мале виробництво. Багато руд бідні, і для отримання, наприклад, 1 г міді доводиться переробляти більше 100 т руди (при вмісті міді в руді 1%).

Ціна металу залежить від витрат на його отримання: вона тим вище, чим бідніше руда і складніше її переробка.

Сучасна техніка, а особливо атомна енергетика і електроніка, вимагає металів високої чистоти, що містять тільки тисячні, а іноді й мільйонні частки відсотка домішок. Виконання цієї вимоги утруднене необхідністю дбайливо витрачати мінеральну сировину і витягувати з неї метали найповніше, комплексно використовуючи всі цінні складові. Тому сучасна металургія складна, а для ретельного контролю її переділів потрібні точні методи вимірювань.

Сировинна база кольорової металургії України подана запа­сами алюмінієвої сировини (бокситів, нефелінів, алунітів), значни­ми ресурсами титану, цирконію, магнієвої сировини. Розвідано та­кож родовища інших рідкісних кольорових металів. Виробничий ком­плекс галузі становитьться з гірничодобувних підприємств, збагачу­вальних фабрик, металургійних і металообробних заводів. Кольо­рова металургія - матеріало- та енергоємна галузь, тому її підприє­мства споруджуються у місцях видобутку сировини і виробництва електроенергії.

У період тимчасової окупації України німецько-фашистськи­ми загарбниками під час Великої Вітчизняної війни 1941-45 рр. усі підприємства кольорової металургії були зруйновані. У повоєнний період ці підприємства, по суті, були побудовані наново. На базі нових розвіданих родовищ кольорових і рідкісних металів споруд­жені Іршинський гірничо-збагачувальний комбінат, Верхньодніп­ровський гірничо-металургійний комбінат, Побузький нікелевий завод. Також були побудовані Артемівський завод з обробки ко­льорових металів, Торезький завод наплавочних твердих сплавів та інші. Введено також потужності щодо виробництва кристалічного кремнію на Дніпровському алюмінієвому заводі, повторного алюм­інію на Свердловському заводі алюмінієвих сплавів (Луганська область), повторного свинцю на заводі "Укрцинк", непереточуваних твердосплавних пластин на Дніпровському заводі твердих сплавів, напівпровідникових матеріалів, полікристалічного крем­нію і багатьох інших видів продукції кольорової металургії. У Ми­колаєві успішно функціонує глиноземний завод.

За останні роки у деякій мірі підвищилися техніко-економічні показники галузі. Збільшено відсоток вилучення з руди ільменіту, рутилу, цирконію, ртуті, цинку, свинцю, титану, магнію та інших металів. На підприємствах кольорової металургії країни впроваджено нове устаткування та багато прогресивних технологічних про­цесів. Уперше у світовій практиці на Никитовському ртутному ком­бінаті був запроваджений випал ртутної руди у промислових пе­чах "киплячого шару" з повною автоматизацією технологічного процесу, утилізацією тепла недогарків і використанням їх як щебе­ню для будівельних потреб.

На Запорізькому титаномагнієвому комбінаті застосовано рідкий відновлювач титану. Це дало змогу підвищити продук­тивність апаратів і поліпшити якість металу. На Дніпровському алю­мінієвому заводі вперше в Україні введено в експлуатацію стан щодо виробництва алюмінієвої катанки безпосередньо з рідкого металу, освоєно виробництво електротермічного силуміну з використанням нових видів сировини - каолінів і дистен-силіманіту.

На Іршинському гірничо-збагачувальному комбінаті був освоєний найбільш продуктивний дражний метод видобутку і збагачення гірської маси; впроваджені в промисловому масштабі гвин­тові сепаратори.

Потреба в кольорових металах із року в рік зростає. Цьому сприяє не тільки невпинно зростаючий попит на них традиційних споживачів металів, але і бурхливий розвиток таких галузей науки і техніки, як радіоелектроніка, обчислювальна техніка, ракетобуду­вання і космічна техніка, ядерна енергетика та ін. Загальне спожи­вання всіх кольорових металів у даний час знаходиться на рівні 30-40 млн. т на рік.

Основною сировиною для одержання кольорових металів до цього часу є руди.

Крім рудних джерел, для виробництва багатьох кольорових металів (алюмінію, міді, цинку, свинцю, благородних і ряду інших) використовують вторинну сировину. До неї відносять відходи ме­талообробної промисловості, браковані і металеві деталі, що відслу­жили свій термін, різноманітний металевий брухт, побутовий утиль та інші матеріали, що містять метал. У перспективі вторинна сиро­вина повинна стати основним джерелом одержання деяких кольо­рових металів, а за рахунок переробки руд буде покриватися лише дефіцит балансу між споживанням і виробництвом даного металу.

Крім руд, концентратів і вторинної сировини, у кольоровій ме­талургії широко застосовуються інші корисні копалини, найважли­вішими з яких є паливо і флюси. Паливо використовують як джерело теплоти, одержуваної при його спалюванні. При виробництві кольорових металів застосовують газоподібне (природний газ), тверде (ву­гілля, вугільний пил, кокс) і рідке (дизельне паливо, мазут) паливо.

Природне паливо в основному має органічне походження. До його складу входять вуглець, водень і сірка, що становлять гарячу масу. Крім того, паливо може містити воду і попіл (негорюча частина палива, що складається з оксидів кремнію, алюмінію, кальцію й ін.).

Основною теплотехнічною характеристикою палива є тепло­та його згоряння, що виражається в кілоджоулях на кілограм, куб­ічний метр або моль. Для порівняльної оцінки різноманітних видів палива введене поняття умовного палива з теплотою, згоряння, що дорівнює 29300 кДж/кг. Для перерахунку витрати будь-якого палива або теплоти в умовне потрібно розділити кількість теплоти його згоряння на 29300 і знайти еквівалент даного палива в одиницях умовного палива. Так, 1 м3 природного газу з теплотою згоряння 36500 кДж/кг буде екві­валентний 36500:29300 = 1,25 кг умовного палива, а кам'яне вугіл­ля з теплотою згоряння 25000 кДж/кг - 25000:29300 = 0,85 кг умов­ного палива.

У ряді металургійних процесів вуглецеві матеріали одночасно з функціями палива виконують роль відновлювачів.

Останніми роками в кольоровій металургії при переробці деяких сульфідних руд і концентратів почали широко використовувати теп­лоту згоряння самих сульфідів. Теплоти, що виділяється при окис­нюванні сульфідів, у багатьох випадках цілком достатньо для са­мостійного (без витрат сторонніх джерел теплової енергії) перебігу металургійних процесів. Такі процеси називаються автогенними. Використання автогенних процесів у кольоровій металургії має ве­личезне народногосподарське значення, тому що дозволяє заощадити велику кількість вуглецевого палива або електроенергії.

Флюсами називають мінеральні добавки, що вводяться в шихту багатьох плавок із метою коригування складу утворених металургійних шлаків. Як флюсуючі добавки найчастіше застосовують кварцити і вапняк. У шихту деяких металургійних плавок вводять залізну руду, соду, фториди і т.п.

Одержання металевої продукції з руд, концентратів або інших видів сировини, що містять метал, - задача досить важка. Вона істотно ускладнюється ще і тим, що в кольо­ровій металургії переробляють, як правило, порівняно бід­ну і складну за складом поліметалічну сировину. При її пе­реробці металургійними засобами необхідно одночасно з одержанням основного металу забезпечити комплексне виділення всіх інших цінних компонентів у самостійні то­варні продукти при високому ступені їхнього витягу.

Для одержання металів досить високої чистоти зі скла­дної поліметалічної сировини з високим ступенем компле­ксності його використання недостатньо застосовувати один металургійний процес або один металургійний агре­гат. Ця задача може бути реалізована на практиці лише при використанні декількох послідовно проведених процесів, що забезпечують поступовий поділ компонентів перероб­люваної сировини.

Весь комплекс застосовуваних металургійних проце­сів, підготовчих і допоміжних операцій формується в тех­нологічну схему дільниці, відділення, цеху або підприємс­тва в цілому. Для всіх підприємств кольорової металургії характерні багатоступеневі технологічні схеми.

В основі будь-якого металургійного процесу лежить принцип переведення оброблюваної сировини в гетероген­ну систему, що становитьться з двох, трьох, а іноді і більше фаз, що повинні відрізнятися складом і фізичними власти­востями. При цьому одна з фаз повинна збагачуватися ви­лученим металом (металами) і збіднюватися домішками, а інші фази, навпаки, повинні збіднюватися основним ком­понентом. Розбіжність деяких фізичних властивостей утворених фаз (агрегатного стану, щільності, взаємної змочуваності, звітрюваності і т.п.) повинно забезпечувати добрий їх поділ найпростішими прийомами.

У практиці металургійного виробництва найбільш поширеними комбінаціями фаз є: г + р; г + т; р + р; р + т; г + р + р; г + р + + т, де буквами г, р і т відповідно позна­чають газову, рідку і тверду фази.

Поділ фаз г + р і г + т внаслідок дуже великої розбіжності їхніх щільностей легко здійснюється простим від­стоюванням. Для випадку тонкого диспергування твердих фаз у газі, коли відстоювання відбувається дуже повільно, вдаються до особливих способів поділу – пилоуловлення. Фази сис­тем р + р можуть розділятися відстоюванням або центри­фугуванням. Для систем р + т можливими прийомами є відстоювання, центрифугування або фільтрування при по­рівняно низьких температурах (до 300-400°С) і тільки від­стоювання при більш високих температурах. Двофазні сис­теми типу г + г розділяють хімічними способами, а систе­ми т + т - методами збагачення.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

Схожі:

Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Л. Б. Коваленко, С. О. Станішевський. Дискретна математика: Навчальний посібник для студентів економічних, менеджерських та електротехнічних...
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Затверджено Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів економічних спеціальностей вищих навчальних...
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
«Методи контролю харчових виробництв: навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів»
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів (письмо №14/18 г 850 от 31. 05. 2007)
З історії україни для студентів економічних спеціальностей вищих навчальних закладів
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. Вінниця: Нова книга, 2003. 416 с
Огуй О. Д. Лексикологія німецької мови. Lexikologie der deutschen Sprache: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів....
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Навчальний посібник «Православні церкви України в стані розколу та пошуках єдності (20–30-ті рр. ХХ ст.)»
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Т 82 Теорія інформації: Навчальний посібник. Суми: Вид-во СумДУ, 2008. 212 с
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів «Видавництво «Центр учбової літератури»
Текст] : навчальний посібник / [І. І. Д’яконова, М. І. Макаренко, Ф. О. Журавка та ін.]; за ред
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Економіка праці та соціально-трудові відносини: Навчальний посібник.− Луганськ: вид-во сну ім. В. Даля
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів iconНавчальний посібник для студентів біологічних спеціальностей вищих навчальних закладів
Біотехнологія рослин. Навчальний посібник. – К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2005. – 114 с
Додайте кнопку на своєму сайті:
ua.convdocs.org


База даних захищена авторським правом ©ua.convdocs.org 2014
звернутися до адміністрації
ua.convdocs.org
Реферати
Автореферати
Методички
Документи
Випадковий документ

опубликовать
Головна сторінка