Реферати

Виробництво кольорових металів


Виробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівВиробництво кольорових металівМіністерство загальної та професійно-технічної освіти

Московський державний технічний університетМАМІ

Кафедра технології конструкційних матеріалів

Виробництво кольорових металів.

Студент: Зінов’єв М.Ю.

  1. Виробництво міді.

Мідь виробляється в основному пірометалургійним процесом., суть якого полягає у виробництві міді з мідних руд, включаючи збагачення, горіння, виплавка для напівфабрикатів — матова, виплавка чорнової міді з штейну та очищення її від домішок (рафінування).

Для виробництва міді використовується мідна руда., містить 1 — 6% Cu, а також відходи міді та її сплавів. У рудах мідь зазвичай міститься у вигляді сполук сірки. , , оксиди або бікарбонати Перед плавкою мідні руди збагачують і отримують концентрат. Для зниження вмісту сірки в концентраті його піддають окисному випалу при температурі. Отриманий концентрат переплавляють в ревербераційних або електричних печах. При температурі оксид міді відновлюється (CuO) і вищі оксиди заліза. Утворюється оксид міді, реагуючи с , дає сульфіди міді і заліза зливаються і утворюють мат, а розплавлені силікати заліза розчиняють інші оксиди і утворюють шлак. Після цього розплавлений мідний штейн заливають у конвертери і обдувають повітрям для окислення сульфідів міді та заліза та отримання чорнової міді. Блистерна мідь містить 98,4-99,4% Cu і невелика кількість домішок. Цю мідь розливають у форми.

Чорнова мідь очищається для видалення шкідливих домішок і газів. Спочатку в ревербераційних печах проводять вогневе рафінування. домішки S, Fe, Ni, As, Sb а інші окислюються киснем атмосфери, транспортується по сталевих трубах, занурений у розплавлену блістерну мідь. Потім гази видаляються, для чого видаляють шлак і занурюють необроблену деревину в мідь. Водяна пара змішує мідь і допомагає видалити інші гази. У цьому випадку мідь окислюється, а щоб звільнити його від ванни рідкої міді, покривають вугіллям і занурюють у нього дерев’яні жердини. Суха перегонка деревини, занурені в мідь, утворюються вуглеводні, які відновлюють

Після вогневого рафінування мідь отримують чистотою 99-99,п’ять%. З нього відливають злитки для виплавки мідних сплавів (бронзи і латуні) або пластин для електролітичного рафінування.

Електролітичне рафінування проводять для отримання чистої міді з домішок (99,п’ять% Cu). Електроліз проводять у ваннах, покриті з внутрішньої сторони вінілом або свинцем. Аноди виготовляють з міді, очищеної від вогнем, а катоди — з листів чистої міді. Електролітом є водний розчин (10-16%) і (10-16%). При подачі постійного струму анод розчиняється, мідь переходить у розчин, а на катодах розряджаються іони міді

Домішки (миш’як, сурма, вісмуту та ін.) осідають на дно ванни, їх видаляють і обробляють для вилучення цих металів. Катоди розвантажуються, промивають і плавлять в електропечах.

Виробництво алюмінію.

Суть процесу виробництва алюмінію полягає в отриманні безводного, вільний від домішок оксиду алюмінію (глинозему) з подальшим отриманням металевого алюмінію електролізом розчиненого глинозему в кріоліті.

Основною сировиною для виробництва алюмінію є алюмінієві руди: боксити, нефеліни, алуніти, каоліни. Найбільше значення мають боксити. Алюміній зустрічається у вигляді мінералів – гідроксидів. , корунд і каолініт. Алюміній отримують електролізом оксиду алюмінію — оксиду алюмінію в розплавленому кріоліті з додаванням алюмінію і фториду натрію. , . Виробництво алюмінію включає виробництво безводного, вільний від домішок алюмінію (глинозему); отримання кріоліту з плавикового шпату; Електроліз глинозему в розплавленому кріоліті.

Глинозем отримують з бокситів шляхом обробки їх лугом.: .

Отриманий алюмінат натрію піддають гідролізу:

В результаті випадають кристали гідроксиду алюмінію. Гідроксид алюмінію зневоднюється в обертових печах при температурі для отримання зневодненого оксиду алюмінію.

Для виробництва кріоліту спочатку з плавикового шпату отримують фтористий водень., а потім плавикової кислоти. Додати до розчину плавикової кислоти , в результаті чого утворюється втор-алюмінієва кислота, який нейтралізують содою і отримують кріоліт, випадає в осад: .

Його фільтрують і сушать в сушильних барабанах.

Електроліз глинозему проводять в електролізері, який має ванну з вуглецевого матеріалу. У ванні знаходиться розплавлений алюміній шаром 250-300 мм, служить катодом, і рідкий кріоліт.

Анодний пристрій складається з вуглецевий анод, занурений в електроліт. Постійний струм потужністю 70-75 кА і напругою 4-4,Для електролізу та нагріву електроліту до температури 1000С подається 5 В.

Електроліт складається з кріоліту, глинозем, AlF3 І NaF. Кріоліт і

оксид алюмінію в електроліті дисоціює; на катоді розряджається іон Al3+ І

утворюється алюміній, а на аноді — іон О2-який окислює вуглець

анод для CO і CO2 видаляються з ванни через систему вентиляції.

Алюміній збирається на дні ванни під шаром електроліту. Його періодично

знімається за допомогою спеціального пристрою.

Для нормальної роботи ванни на її дні залишають трохи алюмінію.

Алюміній, одержаний електролізом, називається необробленим алюмінієм.

Містить металеві та неметалічні домішки, гази.

Домішки видаляються шляхом рафінування, для чого продують хлор

алюмінієвий розплав. Отриманий пароподібний хлорид алюмінію,

проходячи крізь розплавлений метал, обволікає частинки домішок,

які спливають на поверхню металу, де їх видаляють. Хлорування

алюміній також сприяє виведенню Na, Ca, Mg і розчинені в ньому гази

алюміній. Потім рідкий алюміній витримують в ковші або електропечі

протягом 30-45 хвилин при температурі 690-730 °С для випаровування

неметалевих вкраплень і виділення газів з металу. Після

рафінування, чистота первинного алюмінію становить 99,5–99,85%.

3. ВИРОБНИЦТВО МАГНІЮ

Для отримання магнію найбільш поширеним є електролітичний метод, суть якого полягає в отриманні чистих безводних солей магнію (хлориду магнію), електролізі цих солей у розплавленому стані та рафінуванні металевого магнію.

Основною сировиною для виробництва магнію є карналіт. (MgCl2*KCL*6H2O), магнезит (MgCO3), доломіт (CaCO3 • MgC03), бішофіт (MgCl2*6H2O). Найбільшу кількість магнію отримують з карналіту. По-перше, карналіт збагачується і зневоднюється. Безводний карналіт (MgCl2• KC1) використовується для приготування електроліту. Електроліз проводять в електролізері, обкладеному шамотною цеглою. Анодами служать графітові пластини, катодами — сталеві пластини. Комірка заповнена розплавленим електролітним складом 10% MgCl2, 45% CaCl2, тридцять% NaCl, 15% SCл з невеликими доповненнями NaF І CaF2. Такий склад електроліту необхідний для зниження температури його плавлення (720 ± 10°С). Для електролітичного розкладання хлориду магнію через електроліт пропускають струм. В результаті утворюються іони хлориду, які рухаються до анода. Іони магнію рухаються до катода і після розряду вивільняються на поверхню, утворюючи краплі рідкого сирого магнію. Магній має меншу щільність, ніж електроліт, тому він спливає на поверхню, звідки періодично видаляється вакуумне відро. Черговий магній містить 5% домішок, тому його очищають переплавом з флюсами. Для цього необроблений магній і флюс, що складається з MgCl;,, KS1, Поганий,, CaF,, NaCI, CaCI;,, розігрівається в електричній печі до температури 700-750 «С і перемішати. При цьому неметалічні домішки переходять у шлак. Потім піч охолоджують до температури 670°Сe ВІД а магній розливають у форми для злитків.

4. ВИРОБНИЦТВО ТИТАНУ

Титан отримують магнієво-термічним способом, суть якого полягає в збагаченні титанових руд, їх плавці. титановий шлак з подальшим виробництвом з нього тетрахлориду титану і відновленням з останнього металевий титан з магнієм.

Сировиною для виробництва титану є титаномагнетитові руди, з яких виділяють ільменітовий концентрат, містить 40-45% TiO2, ~30% FeO двадцять% Fe2O3 і 5-7% пустої породи. Назву цей концентрат отримав завдяки наявності в ньому мінералу ільменіту. Feo*TiO2.

Ільменітовий концентрат розплавляють у суміші з деревним вугіллям, антрацитом в рудотермічних печах, де містяться оксиди заліза та титан відновлюються. Отримане залізо науглероживається, і виходить чавун, а нижчі оксиди титану пропускають в шлак. Чавун і шлак розливають окремо у форми. Основний продукт цього процесу — титановий шлак 80-90% TiO2, 2–5% FeO та домішки SiO2, Al2O3, CaO та ін. Побічний продукт цього процесу чавун використовується в металургійному виробництві.

Отриманий титановий шлак піддають хлоруванню в спеціальних печах. У нижній частині топки розташована вугільна насадка, яка нагрівається при пропусканні через неї електричного струму. У піч подають брикети з титанового шлаку, а через фурми в топку подають хлор. При температурі 800-1250°С у присутності вуглецю утворюється тетрахлорид титану, а також хлориди CaCI2, MgCl2 та ін. Ti02+2C+2Cl2=TiCl4+2CO.

Тетрахлорид титану відокремлюють і очищають від решти хлоридів за рахунок різниці в температурах кипіння цих хлоридів шляхом ректифікації в спеціальних установках.

Титан відновлюють з тетрахлориду титану в реакторах при температурі 950-1000°С. Магнієва свиня завантажується в реактор; після відкачування повітря і заповнення порожнини реактора аргоном в нього подають випарений тетрахлорид титану. Між рідким магнієм і тетрахлоридом титану відбувається реакція

2Mg+TiCl4=Ti+2MgCl2.

Тверді частинки титану спікаються в пористу масу, губку і рідину MgCl2 випускається через кран реактора.

Титанова губка містить 35-40% магнію і хлориду магнію.

Для видалення цих домішок з титанової губки її нагрівають до температури 900-950°С у вакуумі.

Титанову губку розплавляють вакуумно-дуговим переплавом.

Вакуум в печі запобігає окисленню титану і сприяє очищенню його від домішок. Отримані титанові злитки мають дефекти, тому їх знову переплавляють, використовуючи як витратні електроди. Після цього чистота титану становить 99,6-99,7%. Після переплавлення злитки використовуються для обробки тиском.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *