Конспект лекций для студентов специальности 5В070900 Металлургия Шымкент, 2020 г
Тема 1. Значение металлургии и разновидности металлургических
жүктеу/скачать 8,06 Mb.
|
| Тема 1. Значение металлургии и разновидности металлургических
процессов Лекция 1.Значение металлургии в народном хозяйстве Лекция 2.Разновидности металлургических процессов Лекция 3. Особенности металлургических производств План темы: 1. Металлы и их роль в народном хозяйстве 2. Классификация цветных металлов 3. Виды металлургических процессов Существуют множество материалов элементов, без которых нашу жизнь довольно трудно представить. Одним из таких материалов является металл и все изделия из него. Значение металлических конструкции изделий для развития и совершенствования промышленных производств огромна и неоценима. Металлические элементы мы встречаем повседневно во всех сферах нашей жизни. Роль и значение металлургии в экономике любой страны невозможно переоценить. Как и то, что далеко не во всех странах мира эта отрасль вообще существует. В этом смысле Казахстан, который рассматривают, прежде всего, как нефтяную страну, относится все-таки к первой группе государств – металлургия в Казахстане есть, и она неуклонно развивается. Как и другие отрасли экономики, металлургия регулярно сталкивается с кризисами перепроизводства. Глобализация придает этой проблеме мировые масштабы. Огромные металлургические комплексы даже высоко развитых стран испытывают системные трудности, связанные с социально- экономическими, экологическими, научно-технологическими и внешне экономическими факторами. Отрасль промышленности, которая занимается добыванием и обработкой металлов относится металлургия. Условно ее разделяют на черную и цветную металлургию. Среди металлов, которые наиболее часто используются в промышленных целях, особо выделяют железо, алюминий, цинк, медь, свинец и магний. Эти металлы необходимы для изготовления большей части продукции металлургии. Любой металл обладает рядом свойств, которые характеризуют его, как пригодный к промышленному использованию материал. Цветная металлургия – эта отрасль тяжелой промышленности, занимающаяся добычей, обогащением и переработкой руды цветных металлов. В основном, цветная металлургия акцентирует свое внимание на следующих видах промышленности: медной, никелевой, свинцово-цинковой и алюминиевой. 2. Классификация цветных металлов Классификация цветных металлов: Основные тяжелые – медь, свинец, цинк, олово, никель; легкие – алюминий, титан, магний; малые – мышьяк, ртуть, сурьма, кобальт; легирующие – молибден, ванадий, вольфрам, кремний; благородные – золото, серебро, платина; редкие и рассеянные – галлий, селен, теллур, уран, цирконий, германий. И это надо признать, что только малая часть из списка цветных металлов. В таблице Д. Менделеева к цветным металлам относят 85 элемента. Цветные металлы характеризуются электропроводимостью, ковкостью, плавкостью, способностью образовывать сплавы, теплоемкостью. Цветная металлургия в значительной мере определяет индустриальную мощь страны и как источник основных конструкционных материалов служит фундаментом для машиностроения и других базовых отраслей промышленности, которые в первую очередь обеспечивают научно-технический прогресс. 3. Виды металлургических процессов В широком понимании все металлургические процессы осуществленные в цветной металлургии подразделяются на: а) Гидрометаллургия; б) Пирометаллургия в) Электрометаллургия; Гидрометаллургия это технологические процессы извлечение металлов из сырья с использованием химических реакций в водных растворах. Сырьем могут быть руды или химические концентраты (продукты механического обогащения или химической переработки руд), отходы других производств или металлургических процессов. Гидрометаллургические методы пригодны для извлечения металлов из сырья с низкими концентрациями металла и не поддающегося переработке традиционными методами, поэтому роль этих методов в условиях происходящего обеднения и ухудшения качества рудного сырья постоянно возрастает. К достоинствам гидрометаллургии относится также возможность разделения близких по свойствам металлов (циркония и гафния, ниобия и тантала, смесей различных РЗЭ и др.), упрощенность переработки по сравнению н.п. пирометаллургией. Собственно, гидрометаллургическим процессам обычно предшествует механический передел, включающий операций дробления, измельчения, классификации, механического обогащения – флотации, гравитационного обогащения, отсадки, разделения в тяжелых суспензиях, а для некоторых руд - радиометрическое обогащение и др. Задача этого передела – удаление как можно большей массы минералов пустой породы. Гидрометаллургия включает также три основных передела: переведение ценных металлов в раствор, переработка раствора и выделение из очищенных растворов металлов или нерастворимых соединений. Вначале процесса из сырья селективно извлекают в раствор ценные металлы – выщелачивание. Далее для очистки и концентрирования растворов применяют осаждение, кристаллизацию, жидкостную экстракцию и ионообменную сорбцию, реже мембранные методы, ионную флотацию и др. Гидрометаллургия часто связана также с применением термических процессов: сушки, прокаливания осадков, обжига концентратов и др. Все более широкое применение находят совмещенные операции, например, измельчения и выщелачивания, выщелачивания и ионообменная сорбция. Один из недостатков гидрометаллургии это относительно большой расход воды на единицу продукций. Например, на 1 т. Урановой руды только при получений химического концентрата образуется 0,3-5,0 т. сбросных растворов. Пирометаллургия – это совокупность металлургических процессов, обязательным условием которых является их протекание при высоких температурах. Пирометаллургия – одна из старейших областей металлургии. С древнейших времен вполь до конца 19 столетия металлы производились в основном с использованием пирометаллургических методов. На рубеже 19-20 столетий все большее значение стали уделять гидрометаллургии, тем не менее, пирометаллургия продолжает сохранять главенствующую роль как по масштабам производства металлов и их сплавов, так и по огромному многообразию технологических процессов. Сегодня пирометаллургия по-прежнему занимает главное место в производстве стали и чугуна, меди, свинца, олова, никеля и других, важных для современной промышленности металлов. По технологическим компонентам существуют следующие основные виды пирометаллургических процессов: 1. Плавка 2. Обжиг 3. Конвертирование 4. Дистилляция 5.Рафинирование Обжиг характерен тем, что исходный материал сохраняет твердое состояние при одновременном изменений химического состава и укрупнений частиц материала. Данный технологический процесс проводят в печах кипящего слоя, многоподовых печах, трубчатых и муфельных печах, а также в агломерационных машинах. Плавка – это процесс полного расплавления материала и последующим разделением полученного расплава на 2 слоя (металл и штейн или же металл и шлак).Эти технологические процессы проводятся а агрегатах, таких как: 1.Шахтные печи 2.Отражательные печи 3.Электропечах 4.Циклонные камерах К обособленной группе плавок относят металлотермические процессы, которые используют реакцию восстановления необходимых металлов химически более активными металлами. Конвертирование, которое многие считают разновидностью плавки, - это процесс продувки кислородом или воздухом расплавленных материалов с последующей присадкой флюсов. Этот процесс использует тепло экзотермических реакций и производят в агрегатах, которую называют конвертерами. Рафинирование – это процесс обработки расплавленных металлов с использованием различных присадок (щелочей, солей, металлов) для окисления примесей находящейся в черновом металле примесей, вакуумирование расплава и т.д. Рафинирование проводят в отражательных печах, котлах. Дистилляция – это перевод необходимого для восстановления металла в парообразное состояние с последующим его конденсацией. Этот процесс проводят в ретортных, шахтных и печах кипящего слоя. Электрометаллургия – это область металлургии, охватывающая промышленные способы получения металлов и сплавов с помощью электрического тока. В электрометаллургии применяется электротермические и электрохимические процессы. Электротермические процессы используются для извлечения металлов из руд и концентратов, производства и рафинирования черных и цветных металлов и сплавов на их основе. В этих процессах электрическая энергия является источником технологического тепла. Электрохимические процессы распространены в производстве металлов на основе электролиза водных растворов и расплавленных сред. Особое место в этих процессах занимает гальванотехника, в основе которой лежат электрохимические процессы осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Электротермические процессы охватывают плавку стали в дуговых и индукционных печах, спецэлектрометаллургию, рудовосстановительную плавку, включающую производство ферросплавов и штейнов, выплавку чугуна в шахтных электропечах, получение никеля, олова и других металлов. Контрольные вопросы: 1. Сколько элементов в периодической таблице имеет признак металлов? 2. На какие группы делятся цветные металлы? 3. В чем особенность гидрометаллургии? 4. Чем отличается пирометаллургия от гидрометаллургии? 5. Назовите главную особенность электрометаллургии. 6.Какие процессы охватывают спецэлектрометаллургию? жүктеу/скачать 8,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|