| «ЖЕҢІЛ МЕТАЛДАР МЕТАЛЛУРГИЯСЫ» ПӘНІНЕН
ЛЕКЦИЯЛАР КУРСЫ
КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«МЕТАЛЛУРГИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ»
ЖЕҢІЛ МЕТАЛДАР МЕТАЛЛУРГИЯСЫ
Қысқаша лекциялық курс
Лекцияның тақырыбы
|
Қысқаша мазмұны
|
1
|
2
|
Кіріспе. Жеңіл металдар туралы жалпы түсінік.
Алюминийдің металлургиясы
|
Жеңіл металдарға жататын металдар, олардың ортақ қасиеттері. Өндіру және қолдану. Жеңіл металдарды өндірудің даму келешегі.
Жеңіл металдар металлургиясы – металлургияның кендерден тығыздықтары төмен металдарды өндірумен байланысты бөлімі.
Жеңіл металдарға тығыздықтары 0,534 г/см3-тен 3,6 г/см3 дейінгі алюминий, магний, бериллий, сілтілік жер металдар: кальций, барий; Сілтілік металдар: литий, натрий, калий және т.б.
Ортақ қасиеттері – физикалық-химиялық қасиеттері ұқсас, химиялық өте белсенді, кернеулік қатардағы ең терісэлектрлік металдар.
Өндірістік әдіспен алғаш рет техниканың қарқынды дамуымен ерекшеленетін ХІХ ғасырда алынған. Аспап жасау, авиация, ракета жасау, электроника, ядролық энергетика, медицина, қара және түсті металлургия және т.б.
Коррозияға төзімділік, төмен тығыздықта электр және жылу өткізгіштік сияқты физикалық қасиеттері жеңіл металдарды халық шаруашылығының барлық салаларында кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
Жеңіл металдарды өндіруде бастапқы материалдың жоғары тазалықта болуына қойылатын талаптар, оларды өндіруде әртүрлі және күрделі технологиялаларды қолдануды қажет етеді..
Жеңіл металдар металлургиясы электро-металлургиялық процестермен байланысты болғандықтан, оларды өндіру үшін маңызды шарт –электр энергиясының қуатты көзінің болуы.
Алюминий металлургиясы. Алюминий мен оның қосындыларының физикалық-химиялық қасиеттері. Периодтық жүйедегі орны, балқу және қайнау температуралары, тығыздықтары, электр және жылу өткізгіштігі, коррозияға тұрақтылығы ж.б. Негізгі қолданылу салалары, қорытпалары: дюралюминий, силумин.
|
1
|
2
|
Алюминийдің минералдары, кендері Глиноземді алу жолдары.
|
Алюминий минералдары: гиббсит, гидраргиллит, бемит, диаспор, нефелин ж.б.; кендері:боксит, нефелин, алунит, каолинит, каолин ж.б.
Алюминий кендеріне қойылатын талаптар. Шикізат көздері. Бокситтер, стандарттары, құрамдары, сапасына байланысты бөлінуі, кремнийлік модулі. Бокситтің минералогиялық құрамының маңызы.
Нефелиндер, алуниттер ж.б. – түрлері, құрамы бойынша ерекшеліктері.
Алюминийі бар кендерден глинозем өндіру. Алюминий шикізатының химиялық және минеро-логиялық құрамына байланысты глинозем алу жол-дары - сілтілік-гидрохимиялық әдіс, құрғақ сілтілік әдіс, қышқылдық әдістер. Глиноземға қойылатын талаптар, модификациялары.
Глиноземді Байер әдісімен өндіру. Өңделетін материалдар. Олардың сапасына байланысты үде-рісті жүргізу ерекшелігі. Әдістің жалпы техноло-гиялық сұлбасы. Процестің теориясы, практикасы және пайдаланылатын құрылғылар. Процеске әсер етеін факторлар. Бокситті автоклавта ерітін-ділеу технологиясы. Үдерістің артықшылықтары және кемшіліктері. Автоклавтық қойыртпақты сұйылту және алюминаттық ерітіндіні қызыл шламнан бөліп алу. Қоюлату үдерісіне әсер ететін факторлар.
Алюминаттық ерітіндіні иіре араластыру арқылы ыдырату. Декомпозерлердің құрылысы. Ерітіндіні ыдыратуға әсер ететін факторлар. Түртпе. Оның сапасына қойылатын талаптар. Түртпені қосу мақсаты. Кристалдардың өсу жылдамдығы.
Кальцинация үдерісі. Алюминий гидрооксидін сусыздандыру жолдары. Үдерісті жүргізу кезеңдері. Алынатын өнімнің модификациялары. Сусыздандыру кезеңдерінің температуралары. Кальцинация үдерісінің практикасы. Құбырлық пештің температуралық зоналары. Алынған өнімді суыту. Үдерістің артықшылықтары және кемшіліктері.
Өзектік ерітіндіні буландыру. Айналымдағы соданы каустиктеу. Содамонокристалдарының кристалдары. Алынған ерітіндіні айналымға жіберу.
|
1
|
2
|
Глиноземді құрғақ сілтілік әдіспен алу.
Карбонизация үдерісі.
Глиноземді алудың құрамдастырылған әдістері. Параллельдік және тізбектік әдістер.
|
Байер әдісін жетілдіру жолдары.
Глиноземді күйежентектеу әдісімен өндіру. Үдерістің жалпы технологиялық сұлбасы. Бокситті сода және әктаспен айналмалы құбырлық пештерде күйежентектеу. Алюминийді 1200-13000С температурада жеңіл еритін түрге өткізу. Құрамындағы қоспалардың өзгеруі. Күйежентектеу технологиясы. Айналымдық құбырлық пештер, темпретауралық төрт зонаға бөлінуі, үдерістің технологиясы.
Күйежентекті ерітінділеу. Негізгі реакциялары қолданылатын ерітінділер. Ерітінділеуді жүргізу жолдары: қойыртпақты араластыру арқылы, диффузиялық әдіс және құбырлық ерітінділегіштерде ерітінділеу. Алынған алюминаттық ерітіндіні кремнийсіздендіру, яғни кремнийді ерімейтін қосынды түріндешламға өткізу. Кремнийсіздендіруді жүргізу автоклавтары, үдерістің параметрлері.
Алюминаттық ерітіндіні ыдырату жолы. Карбонизация процесінің теориясы мен практикасы. Қолданылатын көмір қышқыл газымен ерітіндіні ыдырату ерекшелігі. Процестің екі кезеңі. Карбонизацияға әсер ететін факторлар: температура, араластыру, ұзақтығы, ыдырату дәрежесі, процестің толықтығы.
Үдерісті жүргізу технологиясы. Карбонизаторлардың құрылысы. Өлшемдері.
Күйежентектеу әдісін жетілдіру жолдары. Байер әдісі мен күйежентектеу әдістерін салыстыру.
Глинозем өндірудің құрамдастырылған әдістері. Параллелдік және тізбектелген нұсқалар, оларды өндірісте пайдалану. Байер әдісі мен күйежентек-теу әдістерін құрамдастыру арқылы жоғары кремнеземді бокситтерді ерітінділеу. Нұсқалардың технологиялық сұлбалары.
Параллельдік әдіспен Байер және күйежентектеуді қатар жүргізудәі мақсаты. Тізбектік әдіспен Байер тармағында алынған қызыл шламды күйежентектеуарқылы одан глинозем мен сілтіні қосымша бөліп алу
|
Нефелин кендерін кешенді өңдеу.
Алуниттерден глинозем өндіру шарттары.
Алюминийді электролиттік жолмен
Өндіру
Таза алюминий алу жолдары
|
Глиноземді нефелин кендерінен өндіру. Нефелиндерді кешенді өңдеу ерекшеліктері.
Жалпы технологиялық сұлбасы. Әдістің кезеңдері: глинозем өндіру, содалық ерітінді, поташ және нефелин шламын алу; поташ және сода ерітіндісін сусыз өнімдерге өңдеу; нефелин шламын портланд цементке өңдеу. Шикіқұрам: нефелин кені және әктас. Күйежентекті ерітінділеудің тиімді шарттары.
Нефелиндерді өңдеудің болашақты әдісі (Понамарев-Сажин әдісі).
Глиноземді алуниттерден өндіру. Алуниттерды глинозем, күкірт қышқылы және калий тыңайт-қышына тотықсыздандыру сұлбасы бойынша өңдеу. Алуниттерді «ҚҚ» пешінде күйдіру және тотықсыздандыру. Үдерістірді жүргізу шарттары. Температуралары. Қолданылатын жабдықтар. Алынатын өнімдер. Түзілетін газдар.
Алюминийді электролиттік жолмен өндіру.
Криолит-глинозем балқымасын – алюминий өндіруде электролит сапасында қолдану. Криолиттік қатынас. Электролитке қойылатын талаптар, оны реттеу. Электролитке тұз қоспала-рын қосудың ролі. Электролиттегі глиноземнің ерігіштігі, мөлшері. Анодтық және катодтық процестер. Алюминий электролизерінің құрылысы мен жұмысы. Анодттар, материалдары. Анодтық әсер және оның алюминий электролизерінің жұмысындағы ролі.
Алюминийді тазалау жолдары. Үш қабатты электролиттік тазалау, субқосылыстық әдіс, зоналық қайта тазалау.
Алюминий қорытпасын темиялық жолмен алу.
Таза алюминий алу жолдары
Алюминий өндірісінің қалдықтары мен жартылай өнімдерін өңдеу жолдары.
Алюминий шикізаттарын кешенді өңдеу мәселелері.
|
1
|
2
|
Магнийдің металлургиясы
Магний шикізаттары. Карналлитті сусыздандыру үдерістері, салыстырмалық талдау, жолдары, сұлбалары.
Магнийді электролиттік жолмен алу.
|
Магний металлургиясы.
Магнийдің физикалық-химиялық қасиеттері. Қолданылу облысы.
Магний алу үшін шикізат көздері. Минералдары. Бастапқы шикізатты магний өндіру үшін дайындау. Магнийді өндіру жолдары. Магнийді электролизбен алудың технологиялық сұлбалары: карналлиттік сұлба, хлормагнийлік сұлба, біріктірілген сұлба, титан-магнийлік сұлба. Сусыз карналлит және магний хлоридін алу. Карналлитті сусыздандыру әдістері, процестің жүру шарттары, қолданылатын құрылғы. Карналлитті сусыздандырудың бірінші жіне екінші кезеңдері. Температуралық режімдері. Гидролиз дәрежесі. Карналлитті сусыцздандырудың бірінші кезеңін құбырлық пеште жүргізу. Алынатын өнімнің құрамы, сапасы. Сусыздандыру үдерісін СКН пешінде жүргізу. Сусыздандырудың екінші кезеңін хлораторларда жүргізу ерекшелігі. Артықшылығы және кемшіліктері. Хлоратордың құрылысы. Хлорды пайдалану дәрежесі. Алынатын өнімнің құрамы. Карналлитті қайнау қабаты пешінде сусыздандыру үдерісі. Технологиялық ерекшеліктері, көрсеткіштері, артықшылықтары және кемшіліктері. Сусыз карналлит және магний хлоридін алу кезіндегі техникалық-экономикалық көрсеткіштері.
Магнийді электролиттік жолмен алу.
Қолданылатын шикізат. Процестің теориялық негізі. Электролиттің физикалық-химиялық қасиеттері. Оған қойылатын талаптар. Электролиттердің түрлері. Катодтық және анодтық процестер. Электродтар мен электролитте жүретін қосымша процестер. Шлам түзу. Электролиз үдерісіне әсер ететін факторлар. Ток бойынша шығым. Ток бойынша шығымды төмендеуі. Ток тығыздығы. Жоғары температуралық үдеріс. Электролит балқымасы. Алынатын өнімдер. Сұйық магнийдің бөлініп шығуы. Анодтық хлор газды әкетіп отыру. Диафрагмалық және диафрагмасыз электролизерлер. Диафрагмасыз электролизер-лердің ерекшеліктері. Электролизерлерді тиеудің әртүрлі сұлбалары: карналлиттік және хлормагнийлік.
|
1
|
2
|
Қара магнийді тазарту жолдары.
Магнийді өндірудің термиялық әдістері.
Титанның металлургиясы
Титан қождарын өндіру. Технологиясы, механизмі, ерекшеліктері, алынатын өнімдер.
Техникалық титан тетрахлоридін өндіру үдерісі. Технологиясы, үдерістің жүру механизмі, Титан хлораторы. Алынатын өнімдерді бөлу.
Техникалық титан тетрахлоридін тазалау жолдары. Ванадийден тазалау. Ректификациялық үдеріс.
Титан тетрахлоридін магниетермиялық тотықсыздандыру.
|
Негізгі технологиялық-экономикалық көрсеткіштері.
Қара магнийді тазалау жолдары. Вакуумда ұшыру, жоғары тазалықтағы магний алу, электролиттік тазалау.
Магнийді өндірудің термиялық әдістері.
Карботермиялық әдіс, силикотермиялық әдіс. Карбидотермиялық әдіс. Ерекшеліктері, артықшылықтары және кемшіліктері.
Магний өндірісінің қалдықтарын өңдеу жолдары.
Пайдаланылған электролиттік балқыманы өңдеу. Анодтық хлоргазды өңдеу. Шламдық-электролиттік қоспаны өңдеу.
Титан металлургиясы.
Титанның негізгі физикалық-химиялық қасиеттері. Титанның минералдары, кендері және оларды өндірісте пайдалану. Шикізат көздері. Титанды алудың негізгі әдістері. Ильмениттік концентраттарды өңдеудің технологиялық сұлбасы. Титан қождарын өндіру. Кендітермиялық тотықсыздандыра балқытудың механизмі, ерекшеліктері және құрылғысы. Кенді термиялық пештің түрлері. Конструкциялық ерекшелігі. Үдерістің технологиясы. Балқыту температурасы. Жүргізілетін ортасы. Қолданылатын тотықсыздандырғыштар. Оларға қойылатын талаптар. Тотықсыздандырғышты қатаң мөлшерлеу қажеттілігі. Түзілетін шаңгаздар, олдарды әкету жүйесі. Алынатын өнімдер. Титан қожы оның құрамына қойылатын талаптар. Шойын. Өнімдерді құйып алу жүйесі.
Техникалық титан тетрахлоридін. (ТТТ) алу. Тұздар балқымасында хлорлаудың ерекшеліктері, түрлері. Титан қожын тұзды хлораторда хлорлау кезінде жүретін процестер және олардың реті. Хлоратордың жұмыс істеу принципі. Үдерістің температурасы. Металл хлоридтерінің бөлінуі. Қайнау температурасы төмен хлоридтер, қайнау температуралары жоғары хлоридтер. Булы-газды қоспаны тұту жүйесі. Оны қатты хлоридтерден тазарту, титан тетрахлоридін конденсациялау. Титан хлораторындағы балқыманың құрамы оны реттеу жолдары, Титанның жоғалымы.
Техникалық титан тетрахлоридін тазалау. ТТТ ванадийден химиялық тазалау. Алюминий немесе мыс ұнтақтарымен ванадийді қойыртпаққа өткізу. Оны ары қарай өңдеу жолдары.
ТТТ ректификациямен тазалаудың негізгі теориялық шарттары. Ректификациялық, дистилляциялық үдерістердің мақсаттары, жүру принципі. Хлоридтердің өз ара бөлінуі. Ректификациямен қайнау температурасы төмен кремний тетрахлоридін бөліп алу. Хлоридтерді дефлегматорда суыту. Қайнау температурасы жоғары хлоридтерден титан тетрахлоридін дистилляциямен бөліп алу. Ректификациялық және дистилляциялық бағандар, куб-буландырғыштар, дефлематорлар.
Металдық титан өндіру.
Титанды алу жолдары. Тазаланған ТТ магнийтермиялық тотықсыздандыру үдерісінде қолданылатын құрылғылар. Үдерістің теориясы мен технологиясы. Температуралық режім. Температуралық шектеулер оны реттеу жолы. Үдерістің жылдамдығы. Реакциялық масса, оның құрамы. Магниетермиялық тотықсыздандыру жүргізілетін реактор, құрылысы, тығыздалып, жабылуы. Электрлік пеш.
Вакуумдық дистилляция. Реакциялық массаны вакуумдық дистилляция арқылы тазалау. Титан, магний және магний хлоридінің қайнау температуралары. Магний мен магний хлоридін жоғары температурада, вакуумда ұшыру мүмкіндігі. Процестің теориясы мен практикасы. Үдерістің температуралық режімі, температуралық шектеулер, ұзақтығы. Магний және магний хлоридін конценсациялау. Вакуумдық дистилляцияны жүргізу аппараты. Электрлік пеш, реакциялық массасы бар реактор, конденсатор. Инертті газдар ортасы.
Титан кеуегін өңдеу және сұрыптау. Титанды электролиттік жолмен алу. Титанды титан диоксидін кальциймен немесе кальций гидридімен тотықсыздандыру арқылы алу. Титанды тазалау әдістері. Иодтық, электролиттік және термиялық тазалау әдістері.
Титан және магний өндірістерін біріктірудің тиімділігі. Титан-магний өндірісінің өнімдері мен қалдықтарын өңдеу.
|
Достарыңызбен бөлісу: |
