Технология обработки конструкционных материалов. Учебное пособие. – Пермь: ПВИ ВВ МВД России, 2011. – 150 с.
Описаны технологические процессы обработки материалов.
Курс лекций предназначен для курсантов, изучающих дисциплину «Технология конструкционных материалов».
Сущность металлургического производства
Применяемые в технике металлы принято делить на черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы; к цветным — все остальные металлы.
Продукцией цветной металлургии являются как чистые металлы, так
и их сплавы, а также слитки для производства сортового проката, для изготовления отливок, лигатуры — сплавы цветных металлов с легирующими элементами, необходимые для производства сложных легированных сплавов; слитки чистых и особо чистых металлов для приборостроения, электронной техники и других отраслей машиностроения.
Основные способы получения металлов из руд
Пирометаллургический способ основан на том, что тепло, необходимое для выплавки металла, образуется за счет сжигания топлива. Металлургические процессы, протекающие при высоких температурах, приводят к химическим изменениям всей массы используемых минералов (это основной способ получения железа и его сплавов, меди и др.).
Как мастера-металлурги из руды варили железо?
Электрометаллургический способ получения металлов осуществляется в дуговых, индукционных и других электрических печах или электролизом из расплавов и водных растворов химических соединений (например получение алюминия из глинозема Al2O3).
Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании металлов из руд различными растворителями и в последующем выделении их из раствора. Этот способ широко применяется для получения, например, меди, а в последнее время — урана и некоторых других металлов.
Химико-металлургический способ – получение металлов в результате химических и пирометаллургических процессов, например титан получают восстановлением тетрахлорида TiCl4 магнием и последующей плавкой в электродуговых печах.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Переработка железной руды производится в специальных шахтных печах, называемых доменными, поэтому процесс получения чугуна из железных руд называется доменным процессом. Железная руда, кокс и флюс в требуемых количествах подаются в засыпное устройство в верхней части доменной печи. Снизу в домну поступает воздух, предварительно нагретый в воздухонагревателях. В результате сложного химического взаимодействия между рудой, флюсом, топливом и кислородом воздуха образуются чугун и шлак. Чугун стекает в нижнюю часть печи, откуда через летку выпускается в ковш. [2]
Переработка железных руд осуществляется несколькими последовательными процессами: сначала из руды выплавляют чугун, натем часть его перерабатывают, получая сталь и ковкое железо. [4]
13. Руды. Окружающий мир — 2 класс
При переработке железных руд получают чугун — сплав железа с углеродом ( 2 — 5 % углерода), твердую сталь — железоуглеродистый сплав ( 0 2 — 2 % углерода) и мягкую сталь ( железо), содержащую меньше 0 2 % углерода. [5]
При переработке железных руд получается чугун — сплав железа с углеродом, содержащий от 1 7 до 5 % углерода и примеси серы, кремния, фосфора, марганца и некоторых других элементов. Благодаря высокому содержанию углерода чугун не обладает ковкостью и тягучестью. [6]
Двухстадийный процесс переработки железной руды в сталь путем получения чугуна в домнах и выплавки из него стали в конвертерах, мартеновских и электросталеплавильных печах требует повышенных энергозатрат и экологически несовершенен, особенно стадия доменного производства чугуна. Поэтому шире начали использовать более экономичные процессы прямого восстановления железа из руд с последующей его плавкой в электропечах для получения стали. [9]
Технологический процесс переработки железной руды , угля, известняка и углеводородных топлив в конечный продукт может быть разбит на 3 — 4 основные стадии, которые осуществляются раздельно с получением определенного продукта, на следующей стадии перерабатываемого в продукт нового вида. Различные стадии процесса могут проходить в одной технологической установке. [10]
Доменные печи предназначены для переработки железной руды в чугун. В засыпное устройство, расположенное в верхней части печи, подают агломерат, кокс, флюсы при помощи специального подъемника, оборудованного скиповыми тележками, которые перемещаются по наклонному мосту. [11]
Во вращающихся печах возможна переработка различных железных руд , в том числе высококремнеземистых комплексных руд, пиритных огарков, колошниковой пыли, шлаков. В качестве восстановителей могут использоваться коксовая и угольная мелочь, буроугольный полукокс и другие виды низкосортного топлива. [12]
Металлургические фосфатные шлаки, образующиеся при переработке высокофосфористых железных руд , являются дополнительным источником фосфорных удобрений. В этом отношении они представляют интерес как щелочные удобрения, отличающиеся высокой агрохимической эффективностью на кислых дерново-подзолистых почвах. [13]
Намечается значительное увеличение их выпуска на базе переработки фосфористых железных руд Керченского, Кустанайского, Ангарского месторождений. Развивается также отечественное производство обесфторенных фосфатов. [14]
Новый этап в разведывании, добыче и переработке железных руд начался в 30 — х годах, когда голландский купец А. Д. Виниус, получив царскую жалованную грамоту на мельницы и всякое железное дело, приступил к строительству первых в стране вододействующих железоделательных заводов под Тулой, в 40 верстах от ранее разведанного Деди-ловского железорудного массива. [15]
Источник: www.ngpedia.ru
МЕТАЛЛУРГИЯ
В природных условиях металлы встречаются в виде руд и минералов. Минерал-это природное неорганическое твердое вещество с кристаллической структурой. Минерал, из которого можно извлечь какой-либо металл, называется руда. Металлургия-каука об извлечении металлов из руд и о последующей подготовке их к практическому использованию. Как будет показано ниже, извлечение металлов из руд во многом основывается на электрохимических или окислительно-восстановительных свойствах металлов.
Таблица 10.7. Наиболее распространенные руды металлов
В табл. 10.7 перечислены примеры некоторых важных руд. Металлы в этой таблице расположены в той же последовательности, что и в электрохимическом ряду, т.е. наиболее реакционноспособные и электроположительные металлы-в верхней части таблицы.
Было бы неосторожно делать на основании этой таблицы выводы общего характера относительно взаимосвязи между типом руды и положением извлекаемого из нее металла в электрохимическом ряду, поскольку из такой закономерности имеется много исключений. Однако нетрудно заметить, что металлы из верхней части электрохимического ряда чаще встречаются в виде хлоридов, карбонатов и сульфатов. Металлы из средней части ряда чаще встречаются в виде оксидов, а металлы из нижней части ряда-в виде сульфидов. Лишь металлы из самой нижней части ряда, такие, как медь, серебро и золото, существуют в природе в чистом (самородном) виде.
Извлечение металлов из руд
В дальнейших главах будет подробно рассказано о том, как извлекают из руд те или иные металлы. В данном разделе мы рассмотрим в общих чертах три важнейшие стадии извлечения металлов: концентрирование, восстановление и рафинирование (очистку).
Концентрирование. Многие руды содержат нежелательные материалы, например глину или гранит. Эти нежелательные материалы называются пустая порода. Таким образом, первая стадия извлечения металла заключается в удалении пустой породы. Этот процесс называется концентрированием. Физические методы отделения пустой
Пузырьки концентрата медной руды на поверхности флотационного бака (завод в Папуа, Новая Гвинея).
породы включают флотацию и магнитное разделение. Концентрирование по методу флотации проводится так: руду мелко размалывают и затем смешивают с маслом и водой в большом баке. Эту смесь вспенивают, пропуская через нее поток воздуха. Масляная пена захватывает необходимый минерал и всплывает к верхнему краю бака, откуда ее снимают.
Магнитное разделение используется для отделения магнетита Fe3O4 от пустой породы. Оно проводится с помощью электромагнита.
Химические способы извлечения металлов включают выщелачивание их руд, т.е. экстракцию металла в составе какой-либо его растворимой соли из приготовленного для этой цели водного раствора. Например, для выщелачивания руд, содержащих оксид меди(Н), может использоваться разбавленная серная кислота. Обработка ею оуды приводит к реакиии
Восстановление. Из рассмотрения табл. 10.7 видно, что большинство металлов существуют в природе в окисленной форме. Например, натрий существует в виде ионов Na*, входящих в такие соединения, как хлорид натрия, а олово-в виде SnO2- Вторая стадия извлечения металлов заключается в восстановлении их руд до металлического состояния. С этой целью используются различные методы.
Металлы, существующие в природе в виде оксидных руд, могут быть восстановлены без предварительной химической обработки, при помощи углерода или оксида углерода.
Например, при выплавке железа из гематитовой руды в доменной печи (см.
Обратим внимание на то, что эта реакция является окислительно-восстановительной.
Другие, однотипные с этим примеры восстановления металлов обсуждались в разд. 5.3, где было показано, что диаграммы Эллингема позволяют легко устанавливать, какой из оксидов металлов может быть восстановлен при заданной температуре.
Для извлечения металлов из карбонатных и сульфидных руд их сначала необходимо превратить нагреванием в соответствующие оксиды. Например, при получении цинка из цинковой обманки эту руду сначала подвергают обжигу на воздухе, в результате чего происходит реакция
Полученный оксид затем восстанавливают углеродом или оксидом углерода, например
Металлы, принадлежащие к верхней части ряда напряжений, обычно восстанавливают путем электролиза их расплавленных руд. К числу таких металлов относятся алюминий, магний и натрий (см. разд. 10.3, а также разд. 13.3 и 15.1). Их электролиз проводят с помощью инертных электродов, например из графита.
Металлы восстанавливаются на катоде в виде жидкости, которая накапливается на дне электролизера, откуда ее можно выпускать наружу. В качестве примера приведем уравнение полуреакции, протекающей при электролитическом получении кальция из хлорида кальция:
Рафинирование. Рафинирование (очистка) представляет собой последнюю стадию извлечения металлов. Для ее проведения используются различные методы, в том числе перегонка и электролиз. Металлы, обладающие слабо электроположительными свойствами и поэтому не способные реагировать с водой, можно рафинировать с помощью электролиза.
К их числу относятся металлы, расположенные в ряду напряжений ниже водорода. Рафинирование меди подробно описано в разд. 10.3.
Ржавчина — одно из проявлений коррозии. Она образуется в тех случаях, когда железо приходит в соприкосновение с кислотами, кислородом и другими окисляющими веществами, имеющимися в окружающей среде.
- часть 1 (Cтроение атома, Химическая связь)
- часть 2 (Газы, жидкости и твердые вещества, Стехиометрия, Энергетика)
- часть 3 (Фазовые равновесия, Химическое равновесие, Ионы, Химическая кинетика)
- часть 4 (Электрохимия)
Источник: himikatus.ru