Реферат: Производство металлов и их сплавов
Реферат: Производство металлов и их сплавов
Реферат
На тему: Производство металлов и
их сплавов
Содержание
ПРОИЗВОДСТВО
ЧУГУНА
ПРОИЗВОДСТВО СТАЛИ
МЕДЬ И ЕЁ СВОЙСТВА
АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ
ТИТАН, МАГНИЙ И ИХ СПЛАВЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВ
ЗАГОТОВОК ПЕРЕД ОМД
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА
Исходные материалы
Железо
в чистом виде редко находят в поверхностных слоях земной коры. Благодаря
большой склонности к окислению в земной коре встречаются обычно окислы железа в
смеси с окисленными соединениями других элементов.
Насчитывается
около 200 различных минералов, содержащих железо. Ведущие геологи академики В.
И. Вернадский и А. П. Виноградов считают, что в земной коре (до глубины 16 км)
содержатся примерно 5% железа в виде окислов, карбонатов, сульфидов и других
соединений. В отдельных местах земной коры имеются значительно большие
скопления соединений железа. Наиболее крупные и богатые окисленными
соединениями железа скопления минералов называют месторождениями железных руд.
Рудами называют горные породы, которые
технически возможно и экономически целесообразно перерабатывать для извлечения
содержащихся в них металлов.
К
железным рудам относят
красный, бурый, магнитный и шпатовый железняки.
Эти
руды содержат значительное количество рудного вещества или соединений железа,
из которого оно извлекается, и относительно небольшое количество пустой породы,
легко отделяющейся при переработке.
В зависимости
от количества рудного вещества различают богатые и бедные руды. Железные
руды принято называть богатыми, если они содержат более половины железа.
Пустой породой руды
называют такие минералы, которые не вносят серьезных технологических осложнений
в металлургическую переработку и легко отделяются от рудных минералов или в
процессе обогащения (см. ниже), или переходят в шлаки при плавке.
Пустой породой в железных
рудах чаще всего являются: кремнезем, каолин, реже доломит и магнезит. Основными
рудообразующими минералами железа являются гематит, лимонит, магнетит и
сидерит.
Красный
железняк (гематит)
содержит железо главным образом в виде Fe2O3 — безводной окиси железа. Пустой
породой в нем обычно бывает кремнезем. Содержание железа в красных железняках
составляет 45—65% при малом содержании вредных примесей. Красный железняк
хорошо восстанавливается в доменных печах.
Бурый
железняк (лимонит)
содержит железо в форме водных окислов типа Fe2O3-mH2O с
переменным количеством гидратной влаги.
Собственно
лимонитом обычно называют минерал, содержащий 57,14% Fe2O3 и 25,3% Н2О и имеющий
желтую окраску. Обычно бурый железняк содержит 25—50 % Fe, но гидратная влага, легко удаляемая при плавке, делает руду
пористой и легко поддающейся восстановлению. Ее пустая порода обычно состоит из
глины.
Магнитный
железняк (магнетит)
содержит железо главным образом в виде Fe3O4 (закись-окись железа), обладающей
хорошо выраженными магнитными свойствами. Магнетиты содержат железа от 40 до
70% и являются наиболее богатыми железными рудами, но восстанавливаются труднее
других руд, так как являются плотными горными породами.
Шпатовый
железняк (сидерит)
содержит железо в виде углекислой соли FeCO3. Его пустая порода содержит алюмосиликаты и магнезит,
а содержание железа колеблется от 30 до 37%. Для повышения процента железа эти
руды перед плавкой обжигают, удаляющийся при этом углекислый газ делает руду
пористой и легко поддающейся восстановлению.
Для
производства чугуна, кроме железных руд, требуются и другие материалы. К ним в
первую очередь следует отнести марганцевую руду, флюсы и кокс.
Марганцевые
руды загружаются
вместе с железными рудами в доменную печь, если поступающая на плавку железная
руда содержит недостаточное количество марганца для получения чугуна
необходимого качества. Флюсы вводят в доменную печь для того, чтобы и
не допустить «зарастания» рабочего пространства печи и обеспечить плавку пустой
породы руды и золы топлива при необходимой температуре: не слишком высокой,
чтобы не тратить много топлива и не слишком низкой, при которой окислы железа
еще не успевают восстановиться. Количество и характер добавляемых флюсов
зависят от количества и химического состава пустой породы и определяются
расчетным путем. Так как пустая порода железных руд обычно содержит кремнезем,
в качестве флюса в доменных печах часто применяют известняк СаСО3, содержащий
минимальное количество вредных примесей.
Каменноугольный
кокс в современном
доменном производстве играет двоякую роль. Во-первых, служит топливом и
обеспечивает нагрев печного пространства до необходимой температуры и,
во-вторых, обеспечивает восстановление окислов железа (см. ниже). Благодаря
своей большой механической прочности, пористости и значительной теплотворной
способности он применяется теперь повсеместно и почти вытеснил применявшийся
ранее для этих целей древесный уголь. Каменноугольный кокс содержит 82—88%
твердого углерода, от 5 до 10% золы, однако всегда содержит и серу от 0,5 до
2,0%.
Исходные материалы для производства ЧУГУНА.
Материалы |
Разновидность |
Химический состав |
Назначение |
1. Железная руда |
Красный железняк |
Fe2O3 SiO2 S
Al2O3
|
Источник железа |
Бурый железняк |
Fe2O3·H2O+CaO+P |
Магнитный железняк |
Fe3O4 MgO |
2. Флюс |
Известняк |
CaCO3 |
Для удаления окислов пустой породы |
Доломитизированный известняк |
CaCO3 и MgCO3 |
3. Топливо |
Кокс |
85%C+10%зола+
+2S+H2O
|
Источник теплоты
Химический реагент восстанавливающий железо
|
Природный газ |
~98%CH4 |
Мазут |
~4%S |
4. Огнеупоры |
Основные |
CaO, MgO |
Для футеровки печей и агрегатов |
Кислые |
SiO2 |
Нейтральные |
SiO2+Al2O3 |
Подготовка
железных руд к плавке.
Операции |
Разновидности операций |
Схемы |
Назначение |
Дробление |
Истирание |
|
Для получения однородных кусков. |
Дробление |
|
Обогащение |
Гравитация |
|
Для увеличения
% Fe
|
Магнитная
Сепарация
|
|
Окускование |
Агломерация |
|
Проводят с целью получения кусков концентр.
10 – 50 мм.
|
Окатывание |
|
Огнеупорные
материалы
Материалы,
применяемые для футеровки рабочего пространства этих аппаратов, называют огнеупорными (огнеупорами).
Их изготовляют главным образом из устойчивых природных минералов, придавая им
форму кирпичей, порошков и различных фасонных изделий. По химическим свойствам
огнеупорные материалы делят на кислые, основные и нейтральные.
Характерным
кислым огнеупором является динасовый кирпич, изготовляемый из кварца
(93—96% SiO2) с небольшой добавкой извести (2—3%
СаО) для связи. Он имеет огнеупорность (температуру размягчения под действием
собственного веса) 1650— 1730°С и применяется для кладки печей, работающих с
кислыми шлаками, содержащими большое количество SiO2.
Характерным
основным огнеупором является магнезитовый кирпич, изготовляемый из
обожженного при- высокой температуре природного магнезита (91—94% MgO, остальное СаО, A12OS, SiO2, Fe2O3). Кроме того, широко применяется в виде дробленого и
обожженного природного минерала основной огнеупор — доломит (СаО -f MgO). Основные огнеупоры стойки к известковым (основным)
шлакам и пыли до температуры 1800—1900° С.
К нейтральным
можно отнести углеродистые огнеупоры, выдерживающие нагрев до 2000° С и
мало взаимодействующие с очень агрессивными шлаками. Их изготовляют из
антрацита и других чистых углеродистых материалов. Они содержат около 90%
углерода и делятся на угольные и графитовые. Из них делают тигли, электроды или
ими футеруют электролизные ванны для получения алюминия и отдельные части других
печей.
Нейтральными
являются хромиты, изготовленные из природного хромистого железняка. Хромитовый
кирпич содержит примерно 30% Сг2О3 и по 25% MgO и Fe2O3.
Устойчивым
огнеупором является хромомагнезитовый кирпич, изготовляемый из смеси хромита и
магнезита; его химические свойства приближаются к нейтральным при содержании
хромита не менее 28%, с меньшим содержанием хромита эти огнеупоры имеют слабо
основной характер.
Наиболее
распространенным и дешевым огнеупором является шамот, изготовляемый из
обожженной глины (каолинита Аl2О3·2SiO2-2H2O), его химические и огнеупорные
свойства изменяются в широких пределах в зависимости от химического состава.
Шамоты, содержащие менее 60% SiO2 и 40% А12О3,
устойчивы против кислых и основных шлаков и практически почти нейтральны.
Шамоты, содержащие более 60% SiO2 и 30% А12О3,
обладают слабо выраженными кислотными свойствами, а глинистые огнеупоры,
содержащие более 65% SiO2, принято
называть полукислыми; они обладают наименьшей огнеупорностью, но дешевы.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|