Учебные пособия Теория металлургических процессов

Копач И.И. Теория металлургических процессов — файл n1.doc

Учебные пособия Теория металлургических процессов
приобрести
Копач И.И. Теория металлургических процессов
скачать (652.5 kb.)Доступные файлы (1):

n1.doc653kb.14.09.2012 23:50скачать
  • Рыжонков Д.И., Арсентьев П.П. и др. Теория металлургических процессов (Документ)
  • Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов (Документ)
  • Гольдштейн Н.Л. Краткий курс теории металлургических процессов (Документ)
  • Дильдин А.Н., Соколова Е.В. Теория металлургических процессов (Документ)
  • Кривандин В.А. Филимонов Ю.П. Теория конструкции и расчеты металлургических печей Том1 (Документ)
  • Дудников И.А. Основы теории металлургических процессов (Документ)
  • Тутубалин В.Н. Теория вероятностей и случайных процессов (Документ)
  • Шароглазов Б.А., Фарафонтов М.Ф., Клементьев В.В. ДВС: Теория, моделирование и расчет рабочих процессов (Документ)
  • Луканин В.Н., Морозов К. Α., Хачиян А.С. и др. Теория рабочих процессов (Документ)
  • Глинков Г.М., Маковский В.А. АСУ ТП в чёрной металлургии (Документ)
  • Гихман И.И., Скороход А.В. Введение в теорию случайных процессов (Документ)
  • Коновалов А.В., Неровный В.М., Куркин А.С., Теория сварочных процессов. Учебник для вузов (Документ)

И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ ИНЖЕНЕР-ФИЗИК

УДК 669.541

ББК 24.5

К55

Рецензент

Утверждено в качестве учебного пособия
И.И.Копач
К 55Теория металлургических процессов: Учеб. Пособие для специальности «Инженер-физик»/СФУ. Красноярск, 2008. – 46 с. ISBN 5-8150-0043-4 В пособии изложены теоретические положения основных процессов металлургического производства, как то: диссоциация, окислительно-восстановительные процессы, химические и физические методы рафинирования, шлаки металлургического производства и металлургия сульфидов.Сибирский федеральный униаверситет, 2008 В в е д е н и е

  1. ДИССОЦИАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
  2. СОСТАВ И СВОЙСТВА ГАЗОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ.
  3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.
    1. Восстановление водородом
    2. Восстановление твёрдым углеродом
    3. Восстановление газом СО
    4. Восстановление металлами

4. РАФНИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОВ

4.1. Пирометаллургические методы рафинирования

4.2. Физические методы рафинирования

      1. Отстаивание
      2. Кристаллизация
      3. Вакуумное рафинирование

5. ПЕРЕРАБОТКА СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

    1. Разделительная плавка.
    2. Конвертирование штейнов.

6. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ШЛАКИ.

    1. Строение шлаковых расплавов

Теория металлургических процессов – это физическая химия, описывающая поведение химически реагирующих систем при высоких температурах, в пределах от 800 до 2500 К и более. Ускоренный прогресс человечества начался после того как люди научились использовать металлы. Уровень рзвития страны и в настоящее время в значительной степени определяется уровнем развития металлургической, химической и добывающих отраслей. В настоящее время пути экстенсивного развития практически исчерпаны и на первое место встал вопрос об интенсивном развитии всех отраслей производства, в том числе и металлургии. Последние десятилятия характеризуются качественно новыми подходами ко всем производственным процессам, это:

  1. энерго – и ресурсосбережение,
  2. глубокая переработка сырья и техногенных отходов,
  3. использование новейших достижений науки в производстве,
  4. использование микро- и нанотехнологий,
  5. автоматизация и компьютеризация производственных процессов,
  6. минимизация вредных воэдействий на окружающую среду.

Перечисленные (и многие другие) требования предъявляют высокие требования к уровню фундаментальной и специальной подготовки современного инженера. Предлагаемое учебное пособие по теории металлургических процессов является попыткой изложения дисциплины на первом, наиболее низком уровне сложности, т.е. без математических доказательств, с минимальным обоснованием исходных положений и анализом получаемых результатов. Пособие состоит из 6-ти глав, охватывающих практически весь процесс получения металлов из руд и концентратов. Вначале вспомним известный из школьного курса химии доменный процесс выплавки чугуна из железной руды или железорудных концентратов. В доменной печи существуют три фазы:

  1. газовая фаза, состоящая из газов СО, СО2, паров металлов и оксидов,
  2. шлаковая фаза, состоящая из расплавленных оксидов CaO, SiO2, Al2O3, FeO, MnO и др.
  3. металлическая фаза, состоящая из жидкого железа и растворённых в нём примесей, таких как углерод, марганец, кремний, фосфор, сера и др.

Все три фазы взаимодействуют между собой химически и физически. Оксид железа восстанавливается в шлаковой фазе и переходт в металлическую фазу. Кислород, растворённый в шлаковой фазе, переходит в металлическую фазу и окисляет в ней примеси. Капли оксидов всплывают в металлической фазе, а капли металла оседают в шлаковой фазе. Переход компонентов из одной фазы в другую связан с переносом их через границы раздела фаз, следовательно инженер  металлург работает с многокомпонентными, гетерогенными, химически реагирующими системами. В настоящее время металлургия получает около 70 металлов, которые принято подразделять на цветные и черные. К последним относят всего 4 металла: железо, марганец, ванадий и хром. Группа цветных металлов более многочислена, поэтому подразделяется на следующие подгруппы.

  1. Тяжёлые: медь, свинец, цинк, никель, олово, ртуть, всего 18 элементов.
  2. Лёгкие металлы: алюминий, магний, титан, кремний, щёлочные и щёлочноземельные металлы, всего 12 элементов.
  3. Благородные: золото, серебро, платина и др. всего 8 элементов, своё название они получили из-за отсутствия сродства к кислороду, поэтому в природе находятся в свободном (неокисленном) состоянии.
  4. Редкие металлы: тугоплавкие – 5 элементов, редкоземельные – 16 элементов и радиоактивные – 16 элементов.

По способу производства, процессы получения металлов подразделяются на три группы: пирометаллургические, гидрометаллургические и электрометаллургические процессы. Первые из них протекают при температурах порядка 1000 – 2500 К при этом компоненты находятся в расплавленном и растворённом состояниях. Вторые протекают в водных, реже в органических, растворителях, при температурах 300 – 600 К. Многие гидрометаллургические процессы протекают также и при повышенных давлениях, т.е. в автоклавах. Электрометаллургические процессы протекают на электродах как в водных растворах, так и в солевых расплавах при различных температурах. Например, электролиз глинозёма в криолит-глинозёмном расплаве протекат при 1230 К, а электролиз платины из водного электролита – при 330 К. Сырьём для производства многих металлов являются, прежде всего, окисленные руды, из них получают алюминий, железо, хром, марганец, титан, частично медь, никель, свинец. Из менее распространённых сульфидных руд получают такие металлы как медь, свинец, никель, кобальт, и благородные металлы. Из хлоридных руд ( из вод морей и озёр) получают магний, кальций и щелочные металлы. Металлургические производства оказывают вредное воздействие на окружающую среду, а именно:

  1. выбросы реакционных газов, таких как CO, SO2, SO3, Cl, CS2 и многие другие газы,
  2. плевидые и жидкие частицы различной крупности и состава,
  3. слив больших объёмов промышленных вод, загрязняющих водные объёкты, в том числе и питьевого водоснабжения.
  4. большой сброс избыточной, малоценной энергии, которая может быть использована для обогреве теплиц и пр.

Указанные факторы оказывают негативное воздействие. В первую очередь, на работников предприятий, а также на близлежащие города и населённые пункты. Поэтому одной из важнейших задач инженера является организация и планирование производства таким образом, чтобы минимизировать вредные воздействия на окружающую среду. Экологические проблемы должны быть на первом месте не только в общественном производстве, но и в личном самоограничении каждого человека, в форме полного или частичного отказа от личного транспорта, от чрезмерного потребления энергоресурсов и др. Приближённая оценка показывает, что человек, добирающийся на работу в общественном транспорте, расходует примерно на порядок меньше горючего и кислорода, в сравнении с любителями комфорта, едущими в одиночестве в автомобиле с рабочим объёмом двигателя в несколько литров. Будущее человечества, как мыслящего сообщества, находится на пути сознательного самоогрничения в сфере потребления товаров, услуг и, в конечном счёте – энергоресурсов.
ФГОУ ВПО СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ

Источник: https://nashaucheba.ru/v48387/%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%87_%D0%B8.%D0%B8._%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%BE%D0%B2

Учебное пособие: Теория металлургических процессов

Учебные пособия Теория металлургических процессов

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

А.М. Панфилов

Теория металлургических процессов

Учебное электронное текстовое издание

Подготовлено кафедрой «Теория металлургических процессов»

Научный редактор: проф., докт. хим. наук М.А. Спиридонов

Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Физико-химия металлургических систем и процессов», «Теория металлургических процессов» для студентов всех форм обучения металлургических специальностей.

Регламентированы правила организации работ в практикуме «Теория металлургических процессов» кафедры ТМП (специализированная аудитория

Мт-431 им. О.А. Есина). Описаны методика и порядок выполнения лабораторных работ, приведены требования и оформлению отчетов по лабораторным работам согласно действующим ГОСТам и рекомендации по их выполнению.

© ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008

Екатеринбург

2008

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………………… 4

1 Организация работ в лабораторном практикуме по теории металлургических процессов …………. 4

1.1 Подготовка к лабораторной работе ……………………………………………………………………………………. 5 1.2 Рекомендации по обработке результатов измерений и оформлению отчета ………………………… 5

1.3.1 Построение графиков …………………………………………………………………………………………………… 5

1.3.2 Сглаживание экспериментальных данных ……………………………………………………………………. 7

1.3.5 Численное дифференцирование функции, заданной набором дискретных точек ……………. 8

1.3.6 Определение методом наименьших квадратов коэффициентов полинома,

аппроксимирующего некоторый набор данных …………………………………………………………………….. 9

1.3.7 Представление результатов ………………………………………………………………………………………… 10

2 Описание лабораторных работ ………………………………………………………………………………………………. 11

2.1 Изучение кинетики высокотемпературного окисления железа (Работа № 13) ……………………. 12

2.1.1 Общие закономерности окисления железа ………………………………………………………………….. 12 2.1.2 Описание установки и порядок проведения опытов ……………………………………………………. 14

2.1.3 Обработка и представление результатов измерений ……………………………………………………. 15

Контрольные вопросы ……………………………………………………………………………………………………….. 17

2.2 Изучение температурной зависимости удельной электропроводности оксидных расплавов

(Работа № 14) ……………………………………………………………………………………………………………………….. 19

2.2.1 Общие сведения о природе электрической проводимости шлаков ……………………………….. 19

2.2.2 Описание установки и методики измерений ……………………………………………………………….. 21

2.2.3 Порядок выполнения работы ……………………………………………………………………………………… 23

2.2.4 Обработка и представление результатов измерений ……………………………………………………. 24

Контрольные вопросы ……………………………………………………………………………………………………….. 25

2.3 Исследование кинетики десульфурации металла шлаком на имитационной модели (Работа №

15) ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 26

2.3.1 Общие сведения о кинетике десульфурации металла шлаком ……………………………………… 26

2.3.2 Математическая модель процесса ………………………………………………………………………………. 29

2.3.3 Порядок проведения работы ………………………………………………………………………………………. 30

2.3.4 Обработка и представление результатов измерений ……………………………………………………. 31

Контрольные вопросы ……………………………………………………………………………………………………….. 32

2.4 Термографическое изучение процессов диссоциации природных карбонатов (Работа № 16) 33

2.4.1 Общие закономерности диссоциации карбонатов ……………………………………………………….. 33

2.4.2 Схема установки и методика проведения работы ………………………………………………………… 39

2.4.3 Обработка и представление результатов измерений ……………………………………………………. 39

Контрольные вопросы ……………………………………………………………………………………………………….. 41

2.5 Изучение температурной зависимости вязкости оксидных расплавов (Работа № 17) …………. 42

2.5.1 Природа вязкого сопротивления оксидных расплавов …………………………………………………. 42

2.5.2 Описание установки и методика измерений вязкости………………………………………………….. 43

2.5.3 Порядок проведения работы ………………………………………………………………………………………. 45

2.5.4 Обработка и представление результатов измерений ……………………………………………………. 45 Контрольные вопросы ……………………………………………………………………………………………………….. 46

2.6 Восстановление марганца из оксидного расплава в сталь (Работа № 18)

47

2.6.1 Общие закономерности электрохимического взаимодействия металла и шлака …………… 47

2.6.2 Модель процесса ……………………………………………………………………………………………………….. 49

2.6.3 Порядок проведения работы ………………………………………………………………………………………. 50

Контрольные вопросы ……………………………………………………………………………………………………….. 52 Список литературы ………………………………………………………………………………………………………………….. 53

Нормативные ссылки

В методических указаниях использованы ссылки на следующие стандарты:

СТП УГТУ-УПИ 1-96

Стандарт предприятия. Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ).

ГОСТ Р 1.5-2002

ГСС. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению.

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-379668.html

Biz-books
Добавить комментарий