Министерствообразования и науки УкраиныВосточноукраинский национальныйуниверситет им.ДаляРЕФЕРАТна тему: «Использованиечёрной и цветной металлургии, их процессы и характеристики»
Выполнил: студент группы УП-211 ЗарубинЕ.А.
Проверил: Хаустова А.В.
Луганск 2002г.План
1. Анализ базовых технологий цветнойметаллургии
2.Технико-экономические показатели сталеплавильного производства.
3. Применение цветных металлов и сплавов в народномхозяйстве и их основная характеристика.
4.Характеристика алюминия
5. Технологияполучения чистого алюминия.
1. Анализбазовых технологий цветной металлургии
По плотности цветные металлы делятся на тяжёлые (>4,5г/см3) и лёгкие (
Тяжёлые: Pb, Cu,олово, Zn
Лёгкие: Al, Ti, Mg
К легкоплавным металлам относятся металлы, у которых t0плавления
Тугоплавкие ( Wo, Md)
По степениокисления металлы делятся на благородные и обыкновенные.
Сплавы меди –бронза и латунь.
Бронза – Cu+37, латунь – Cu+Zn. AL Легкоплавкий металл (6590 C); 2,7 кг/ м3.
Чистый Alобладает высокими пластическимисвойствами, теплопроводностью, высокой карриостойкостью.
Делится на особочистый (А 999 или А 99), высокойчистоты (А 97, А 95, А 965), технически чистый ( А 85, А8, А7, А6, А5 ).
Группы символов Al: деформированные (литейные),литейные (авиация, судостроение).
Литейные автоматизированные сплавы применяются вмашиностроении
В их основе Al, силумин, Mg, Zn, Cu.
В природе в чистом виде Alнет.Встречается в виде осколков -Al2O3
2.Технико-экономические показатели сталеплавильного производства.
Сталью называют сплавы железа суглеродом и другими элементами. Такиесплавы обладают пластическими свойствами как в нагретом, так и в холодномсостоянии, и могут подвергаться прокатке, волочению ковке, штамповке.
Сталь содержит до 2% углерода инекоторое количество марганца, кремния, а также вредные примеси (фосфор исеру). Кроме этих примесей, в стали могут содержаться и легирующие элементы:хром, никель, ванадий, титан и др.
В настоящее время сталь производятпреимущественно путем передела чугуна, при котором из чугуна удаляется избытокуглерода, кремния, марганца, а также вредных примесей для придания ей необходимыхсвойства. Углерод и другие примеси при высокой температуре соединяются скислородом гораздо энергичнее чем железо, и их можно удалить при незначительныхпотерях железа.
Углерод, чугуна, соединяясь скислородом, превращается в газ (окись углерода СО) и улетучивается.
Другие примеси превращаются в окислы SiO2, МnО и P2O5, которые вследствие меньшего посравнению с металлом удельного веса всплывают и образуют шлак.
Внастоящей время в промышленности в основном применяют конверторный имартеновский; методы получения стали; кроме того, сталь получают вэлектрических; дуговых и индукционных печах.
3. Применение цветных металлов и сплавов в народном хозяйстве и ихосновная характеристика.
В промышленности и технике широкое применение находят цветные редкие металлы. Такое использование цветных иредких металлов обусловливается их особыми свойствами (пластичностью, высокойэлектропроводностью и теплопроводностью, антикоррозионностью, малым удельнымвесом, большой удельной прочностью и др.), важными для современногомашиностроения и других отраслей народного хозяйства.
Цветные металлы подразделяют на тяжелые и легкие.
К тяжелым цветным металлам относят;медь, никель, свинец, олово и цинк. Некоторые физические и механическиесвойства тяжелых цветных металлов приведены в табл. 1.
Таблица1
Легкими цветными металлами принято называть такие, которые имеют малыйудельный вес. К таким металлам относятся: алюминий, магний, бериллий, щелочныеи щелочно-земельные металлы. Некоторые физические и механические свойстваалюминия и магния в табл. 2.
К группе редких металлов относят такиеметаллы, которые мало распространены в природе, имеют большую рассеянность вземной коре; их трудно получать и они являются малоизученными. К редкимметаллам относят: титан, вольфрам, молибден, панадий, ниобии, цирконий,тантал; все они имеют температуру плавления выше 1700°С. Эти металлы используютглавным образом в производствеспециальных сталей в качестве раскислителей легирующих добавок,а также при производстве сплавов специального назначения. Из вольфрама делаютнити электрических и электронных ламп, а из молибдена, тантала и ниобия —детали электронных устройств. К редким радиоактивным металлам относят уран.торий, актиний и протактиний, В связи с развитием атомной энергии применениеэтих элементов в промышленности резко возросло.
Таблица2.
Рассеянными редкими металлами называютиндий, галлий, таллий, германий и рений. Все эти элементы находятся в земнойкоре в малых концентрациях. Многие из них не имеют собственных минераловИндий, галлий, таллий, например, залегают со свинцом и цинком, рений смолибденом; германий концентрируется в золе некоторых каменных углей, а также врудах свинца и цинка. Он применяется в качестве детектора радиолокационныхустановок и в ультракоротковолновойрадиотехнике.
Из всех вышеперечисленных цветных н редких металлов наиболее широкоеприменение находят и промышленности медь, алюминий, магний, а последнее времятакже и титан.
4. Характеристика алюминия
Для получения алюминия используют руды, содержащие глинозём Al2O3. К таким рудам относятся бокситы, нефелины,алуниты и каолины. Бокситы в своем составе содержат 30—57% Al2O3; они залегают в Тихвинском районе(Ленинградской области), на Урале, в Сибири и в Московской области. Нефелиныполучают в виде отходов после обогащения апатито-нефелиновой породы; онисодержат около 30% Al2O3. Апатито-нефелиновые руды залегают наСевере и Урале. Алуниты содержат 20—21% Al2O3 они добываются на Кавказе.
Основными рудами для получения алюминияявляются бокситы и нефелины. При использовании нефелинов в качестве алюминиевыхруд получают ценные побочные продукты — поташ и соду.
Технологический процесс полученияалюминия разделяется в основном на две стадии: получение глинозема Al2O3из руды и алюминия из глинозема.
5. Технология получения чистогоалюминия.
Безводная окись алюминия Al2O3 представляет собой прочное Химическое соединение алюминия с кислородом;температура ее плавления 2050°С, температура кипения 2980° С. Получениеалюминия из глинозема путем восстановления углеродом или окисью углероданевозможно, так как этот процесс приводит к образованию карбидов Al4С3, Алюминий нельзя получитьи электролизом из водного раствора солей, так как на катоде выделяется тольководород. Полому алюминий получают электролизом из глинозема путем растворения врасплавленном криолите. Криолит представляет собой фторит алюминия и натрия Na3AlFe6.
В качестве сырья для производствакриолита используют плавиковый
шпат CaF2,гидрат окиси алюминия, соду и серную кислоту.
Для электролиза глинозема применяют электролизные ванны (рис. 1). Ваннаимеет железный корпус, внутри выложенный теплоизоляционный кирпичом и угольнымиблоками. В поду ванны вставлены катодные шины, Сверху в ванну опущены угольныеэлектроды, представляющие собой аноды. Электрически постоянный ток к анодамподводится от шин, расположенный над ванной. Ток применяют напряжением от 5 до10 В, сила тока на одну ванну—от 40000 до 100 000 а. Электрический токиспользуется как для электрохимического процесса, так и для нагрева электролитадо 950—1000°С. Во время электролиза выделяющийся на аноде кислородвзаимодействует с углеродом анода, образуя окись СО и двуокись СО2углерода, которые отводятся изванны. Жидкий алюминий, собирающийся на дне ванны, периодически выпускается вковш или выбирается с помощью сифона. При электролизе для получения 1 талюминия расходуется примерно 2 т глинозема, 100 кг криолита, 600 кг угольныхэлектродов и 16500—18500 квт.ч электроэнергии.
Получаемый электролизом алюминий содержит различные примеси, которыеухудшают его свойства. Для получения чистого алюминий его подвергаютрафинированию. Рафинирование, первичного алюминия производят способомхлорирования электролитическим способом.
Способ хлорирования состоит в продувкеалюминия хлором в ковшах емкостью 1200—1300 кг при температуре 770°С в течение10—15 мин. Во время продувки примеси (глинозем, криолит, газы и др.) выделяютсяиз алюминия, но при этом теряется часть алюминия (до 1,0%). Рафинированныйхлором алюминий разливают и получают чушки.
Электролитический способ рафинированияприменяют для получения алюминия высокой чистоты. При этом способерафинирования первичный алюминий подвергают анодному растворению, а чистыйалюминий служит катодом. Между анодным и чистым алюминием в качествеэлектролита используют хлористые и фтористые соли. По этому способу получаютметалл, содержащий 99,85— 99,9% Al.
Список использованной литературы
1. БариновН.А. Технология металлов. Металлургиздат.1963
2. СидоровИ.А. Основы технологии важнейших отраслей промышленности, Москва, “высшаяшкола”, 1971
3. КованВ.М. (и др.) Основы технологии машиностроения “Машиностроение”, 1965
4. НикифоровВ.М. (и др.) Технология важнейших отраслей промышленности, ч.1, изд. ВПШ при ЦККПСС, 1959
5. ДанилевскийВ.В. Технология машиностроения.
“Высшая школа”,1965