Реферат: Использование чёрной и цветной металлургии, их процессы и характеристики

Министерствообразования и науки Украины

Восточноукраинский национальныйуниверситет им.ДаляРЕФЕРАТна тему: «Использованиечёрной и цветной металлургии, их процессы и характеристики»

Выполнил:                                                студент группы УП-211   ЗарубинЕ.А.

Проверил:                                                 Хаустова А.В.

Луганск 2002г.

План

 1. Анализ базовых технологий цветнойметаллургии

 2.Технико-экономические показатели сталеплавильного производства.

 3. Применение цветных металлов и сплавов в народномхозяйстве и их основная характеристика.

 4.Характеристика алюминия

 5. Технологияполучения чистого алюминия.

1. Анализбазовых технологий цветной металлургии

По плотности цветные металлы делятся на тяжёлые (>4,5г/см3) и лёгкие (<4,5г/см3).

   Тяжёлые: Pb, Cu,олово, Zn

   Лёгкие: Al, Ti, Mg

К легкоплавным металлам относятся металлы, у которых t0плавления

< 10000C ( St, Pb,Zn, Al, Cu)

   Тугоплавкие ( Wo, Md)

   По степениокисления металлы делятся на благородные и обыкновенные.

   Сплавы меди –бронза и латунь.

Бронза – Cu+37, латунь – Cu+Zn. AL

 Легкоплавкий металл (6590 C); 2,7 кг/ м3.

Чистый Alобладает высокими пластическимисвойствами, теплопроводностью, высокой карриостойкостью.

Делится на особочистый (А 999 или А 99), высокойчистоты (А 97, А 95, А 965), технически чистый ( А 85, А8, А7, А6, А5 ).

Группы символов Al: деформированные (литейные),литейные (авиация, судостроение).

Литейные автоматизированные сплавы применяются вмашиностроении

В их основе Al, силумин, Mg, Zn, Cu.

В природе в чистом виде Alнет.Встречается в виде осколков -Al2O3

2.Технико-экономические показатели сталеплавильного производства.

Сталью называют сплавы железа суглеродом и другими  элементами. Такиесплавы обладают пластическими свойствами как в нагретом, так и в холодномсостоянии, и могут подвергаться прокатке, волочению ковке, штамповке.                                  

Сталь содержит до 2% углерода инекоторое количество марганца, кремния, а также вредные примеси (фосфор исеру). Кроме этих при­месей, в стали могут содержаться и легирующие элементы:хром, ни­кель, ванадий, титан и др.

В настоящее время сталь производятпреимущественно путем пе­редела чугуна, при котором из чугуна удаляется избытокуглерода, кремния, марганца, а также вредных примесей для придания ей не­обходимыхсвойства. Углерод и другие примеси при высокой температуре соединяются скислородом гораздо энергичнее чем железо, и их можно удалить при незначительныхпотерях железа.

Углерод, чугуна, соединяясь скислородом, превращается в газ (окись углерода СО) и улетучивается.                          

Другие примеси превращаются в окислы SiO2, МnО и P2O5, которые вследствие меньшего посравнению с металлом удельного веса всплывают и образуют шлак.                                     

 Внастоящей время в промышленности в основном применяют конверторный имартеновский; методы получения стали; кроме того, сталь получают вэлектрических; дуговых и индукционных печах. 

3. Применение цветных металлов и сплавов в народном хозяйстве и ихосновная характеристика.

В промышленности и технике широкое применение находят цветные  редкие металлы. Такое использование цветных иредких ме­таллов обусловливается их особыми свойствами (пластичностью, высо­койэлектропроводностью и теплопроводностью, антикоррозионностью, малым удельнымвесом, большой удельной прочностью и др.), важными для современногомашиностроения и других отраслей народного хозяйства.

Цветные металлы подразделяют на тяжелые и легкие.

К тяжелым цветным металлам относят;медь, никель, свинец, олово и цинк. Некоторые физические и механическиесвойства тяжелых цветных металлов приведены в табл. 1.

<span Times New Roman",«serif»;letter-spacing:1.0pt">Таблица1

<span Times New Roman",«serif»; letter-spacing:1.0pt"><img src="/cache/referats/12256/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Легкими цветными металлами принято называть такие, которые имеют малыйудельный вес. К таким металлам отно­сятся: алюминий, магний, бериллий, щелочныеи щелочно-земель­ные металлы. Некоторые физические и механические свойстваалюми­ния и магния  в табл. 2.

К группе редких металлов относят такиеметаллы, которые мало распространены в природе, имеют большую рассеянность вземной коре; их трудно получать и они являются малоизученными. К ред­кимметаллам относят: титан, вольфрам, молибден, панадий, нио­бии, цирконий,тантал; все они имеют температуру плавления выше 1700°С. Эти металлы используютглавным образом  в производствеспециальных сталей в качестве раскислителей  легирующих добавок,а также при производстве сплавов специального назначения. Из воль­фрама делаютнити электрических и электронных ламп, а из молибде­на, тантала и ниобия —детали электронных устройств. К редким радиоактивным металлам относят уран.торий, актиний и протактиний, В связи с развитием атомной энергии применениеэтих элементов в промышленности резко воз­росло.

<img src="/cache/referats/12256/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1026">
Таблица2.

Рассеянными редкими металлами называютиндий, галлий, таллий, германий и рений. Все эти элементы находятся в земнойкоре в малых концентрациях. Многие из них не имеют собствен­ных минераловИндий, галлий, таллий, например, залегают со свин­цом и цинком, рений смолибденом; германий концентрируется в золе некоторых каменных углей, а также врудах свинца и цинка. Он применяется в качестве детектора радиолокационныхустановок и в  ультракоротковолновойрадиотехнике.

 Из всех вышеперечисленных цветных н редких металлов наиболее широкоеприменение находят и промышленности медь, алюминий, магний, а последнее времятакже и титан.

4. Характеристика алюминия

Для получения алюминия используют руды, содержащие глинозём Al2O3. К таким рудам относятся бокситы, нефелины,алуниты и каолины. Бокситы в своем составе содержат 30—57% Al2O3; они залега­ют в Тихвинском районе(Ленинградской области), на Урале, в Сибири и в Московской области. Нефелиныполучают в виде отходов после обогащения апатито-нефелиновой породы; онисодержат около 30% Al2O3. Апатито-нефелиновые руды залегают наСевере и Урале. Алу­ниты содержат 20—21% Al2O3  они добываются на Кавказе.

Основными рудами для получения алюминияявляются бокситы и нефелины. При использовании нефелинов в качестве алюминиевыхруд получают ценные побочные продукты — поташ и соду.

Технологический процесс полученияалюминия разделяется в основном на две стадии: получение глинозема Al2O3из руды и алюми­ния из глинозема.

5. Технология получения чистогоалюминия.

Безводная окись алюминия Al2O3 представляет собой прочное Химическое соединение алюминия с кислородом;температура ее плав­ления 2050°С, температура кипения 2980° С. Получениеалюминия из глинозема путем восстановления углеродом или окисью углероданевозможно, так как этот процесс приводит к образованию карбидов Al4С3, Алюминий нельзя получитьи электролизом из водного рас­твора солей, так как на катоде выделяется тольководород. Полому алюминий получают электролизом из глинозема путем растворения врасплавленном криолите. Криолит представляет собой фторит алю­миния и натрия Na3AlFe6.

В качестве сырья для производствакриолита используют плавико­вый

<img src="/cache/referats/12256/image006.jpg" v:shapes="_x0000_s1027">
шпат CaF2,гидрат окиси алюминия, соду и серную кислоту.

Для электролиза глинозема применяют электролизные ванны (рис. 1). Ваннаимеет железный корпус, внутри выложенный теплоизоляционный кирпичом и угольнымиблоками. В поду ванны встав­лены катодные шины, Сверху в ванну опущены угольныеэлектроды, представляющие собой аноды. Электрически постоянный ток к ано­дамподводится от шин, расположенный над ванной. Ток применяют напряжением от 5 до10 В, сила тока на одну ванну—от 40000 до 100 000 а. Электрический токиспользуется как для электрохимического процесса, так и для нагрева электролитадо 950—1000°С. Во время электролиза выделяющийся на аноде кислородвзаимодействует с углеродом анода, образуя окись СО и двуокись СО2углерода, ко­торые отводятся изванны. Жидкий алюминий, собирающийся на дне ванны, периодически выпускается вковш или выбирается с помощью сифона. При электролизе для получения 1 талюминия расходуется примерно 2 т глинозема, 100 кг криолита, 600 кг угольныхэлектро­дов и 16500—18500 квт.ч  электроэнергии.

Получаемый электролизом алюминий содержит различные примеси, которыеухудшают его свойства. Для получения чистого алюминий его подвергаютрафинированию. Рафинирование, первичного алюми­ния производят способомхлорирования электролитическим спо­собом.   

Способ хлорирования состоит в продувкеалюминия хлором в ковшах емкостью 1200—1300 кг при температуре 770°С в течение10—15 мин. Во время продувки примеси (глинозем, криолит, газы и др.) выделяютсяиз алюминия, но при этом теряется часть алюминия (до 1,0%). Рафинированныйхлором алюминий раз­ливают и получают чушки.

Электролитический способ рафинированияпри­меняют для получения алюминия высокой чистоты. При этом способерафинирования первичный алюминий подвергают анодному растворе­нию, а чистыйалюминий служит катодом. Между анодным и чистым алюминием в качествеэлектролита используют хлористые и фтористые соли. По этому способу получаютметалл, содержащий 99,85— 99,9% Al.

Список использованной литературы

1.<span Times New Roman"">  

БариновН.А. Технология металлов. Металлургиздат.1963

2.<span Times New Roman"">  

СидоровИ.А. Основы технологии важнейших отраслей промышленности, Москва, “высшаяшкола”, 1971

3.<span Times New Roman"">  

КованВ.М. (и др.) Основы технологии машиностроения “Машиностроение”, 1965

4.<span Times New Roman"">  

НикифоровВ.М. (и др.) Технология важнейших отраслей промышленности, ч.1, изд. ВПШ при ЦККПСС, 1959

5.<span Times New Roman"">  

ДанилевскийВ.В. Технология машиностроения.

    “Высшая школа”,1965