Основными технико-экономическими показателями производства стали в мартеновских печах являются:
производительность печи – съЁм стали с 1м2 площади пода в сутки (т/м2 в сутки), в среднем составляет 10 т/м2; р
расход топлива на 1т выплавляемой стали, в среднем составляет 80 кг/т.
С укрупнением печей увеличивается их экономическая эффективность.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что нужно понимать под процессами прямого получения железа?
2. Способы выплавки стали?
3. Производство стали в мартеновских печах?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
2. , Физическая химия пирометаллургических процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
3. , Теория пирометаллургических процессов, М., 1973.
2 Дополнительная литература
1. , Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2. , Металлургия редких металлов, М.,
1973;
3. Гидрометаллургия, пер. с англ., М., 1978;
4. , Магниетермия, М., 1971;
Алюминотермия, М., 1978;
Лекция 4 Пирометаллургия
Содержание лекционного занятия:
1. Пирометаллургия.
2. Виды пирометаллургических процессов
Пирометаллургия (от греч. pэr — огонь и металлургия), совокупность металлургических процессов, протекающих при высоких температурах. Пирометаллургия — основная и старейшая область металлургии. С древних времён до конца 19 в. производство металлов базировалось почти исключительно на пирометаллургических процессах. На рубеже 19 и 20 вв. промышленное значение приобрела др. крупная ветвь металлургии — гидрометаллургия, однако пирометаллургия продолжает сохранять главенствующее положение как по масштабам производства, так и по многообразию процессов. В начале 20 в. наряду с пламенными способами нагрева в металлургии начали применяться различные виды электрического нагрева (дуговой, индукционный и др.); примерно в это же время в промышленность был внедрён электролиз расплавленных химических соединений (производство алюминия и др. цветных металлов). Во 2-й половине 20 в. получили распространение плазменная плавка металлов (см. Плазменная металлургия), зонная плавка и электроннолучевая плавка.
По технологическим признакам выделяют следующие виды пирометаллургических процессов: обжиг, плавка, конвертирование, рафинирование, дистилляция. Обжиг характеризуется тем, что материал сохраняет твёрдое состояние при изменении состава и некотором укрупнении частиц; проводится в кипящего слоя печах (эффективный процесс, широко применяемый в цветной металлургии), многоподовых печах (например, производство меди, ферромолибдена), трубчатых печах (магнетизирующий обжиг железных концентратов), на агломерационных машинах (см. Агломерация), в муфельных печах (металлургия редких металлов). Плавка характеризуется полным расплавлением шихты и разделением расплава обычно на 2 слоя (металл и шлак или металл и штейн); проводится в шахтных печах (например, доменное производство, производство свинца, никеля, меди), отражательных печах (мартеновское производство, отражательная плавка медных концентратов), электропечах (производство стали, ферросплавов, меди, никеля), циклонных камерах (переработка медно-цинкового сырья) и др. агрегатах. В особую группу плавок выделяют так называемые металлотермические процессы (см. Металлотермия), основанные на реакциях восстановления металлов из их соединений химически более активными металлами (реакции протекают с выделением значительного количества тепла). Конвертирование, которое можно рассматривать как разновидность плавки, заключается в продувке воздухом или кислородом расплавленных материалов (чугун, штейн) с присадкой флюсов и небольшого количества сырья (лом, богатые концентраты); конвертирование основано на использовании тепла экзотермических реакций и осуществляется в конвертерах (конвертерное производство, производство меди, никеля). Рафинирование — обработка расплавленных черновых металлов с помощью присадок (солей, щелочей, металлов), наведением специальных шлаков, окислением примесей, вакуумированием расплава и т. д. (иногда рафинирование проводят в процессе кристаллизации жидкого металла); агрегатами для рафинирования могут служить отражательные печи (производство меди, цинка, золота), котлы (производство свинца, олова).
Дистилляция заключается в переводе восстанавливаемого металла в парообразное состояние с последующей конденсацией; осуществляется в ретортных печах (производство цинка), шахтных печах (производство свинца, цинка, олова), печах с кипящим слоем (производство титана).
Вопросы для самоконтроля:
1. Что представляет собой пирометаллургия?
2. Какие виды пирометаллургических процессов знаете?
3.Обьясните процесс рафинирования?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. , Физическая химия пирометаллургических процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
2. , Теория пирометаллургических процессов, М., 1973.
2 Дополнительная литература
1. , Металлургия редких металлов, М., 1973;
2. , Материаловедение // М.:
Машиностроение - 1980 - 493с.
3. Технология конструкционных материалов. // Под ред. А. М.
Дальского, М.: Машиностроение - 1985 -448с.
Лекция 5 Гидрометаллургия
Содержание лекционного занятия:
1. Гидрометаллургия
2. Основные переделы гидрометаллургии
3. Применение гидрометаллургии
Гидрометаллургия, извлечение металлов из сырья с использованием химической реакций в водных раствора. Сырьем м. б. руды, рудные или химические концентраты (продукты механического обогащения или химической переработки руд), отходы др. производств или самих гидрометаллургических 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 (Zn и Hf, Ni и Та, смесей РЗЭ и др.), упрощение переработки по сравнению с пирометаллургией. Применение гидрометаллургических методов во многих случаях существенно снижает загрязнение окружающей среды вредными отходами. Так, все большее значение приобретает прямая переработка сульфидных концентратов Си, Ni, Zn, Pb и др. металлов без их обжига (обжиг приводит к выделению SO2, который при выбросе в атмосферу загрязняет окружающую среду, а при улавливании приводит к заметному удорожанию переработки).
Собственно гидрометаллургическим процессам обычно предшествует механический передел включающий операции дробления, измельчения, классификации, механические обогащения - флотации, гравитационным обогащения, отсадки, разделения в тяжелых суспензиях (см. Обогащение полезных ископаемых), а для некоторых руд - радиометрическое обогащение и др. Задача этого передела - удаление как можно большей массы минералов пустой породы.
Гидрометаллургия включает также три следующих основных передела: переведение ценных металлов в раствор, переработку растворов и выделение из очищенных растворов металлов или нерастворимых соединений. Вначале из сырья селективно извлекают в раствор ценные металлы (см. Выщелачивание). Для очистки и концентрирования растворов применяют жидкостную экстракцию и ионообменную сорбцию, реже - мембранные методы, ионную флотацию и др.
Для выделения металлов из растворов применяют восстановление (напримен, водородом) при обычном давлении или в автоклаве, цементацию с использованием более активных металлов и электролитическое восстановление. Металлы, которые не могут быть выделены из водных растворов (например, Al, Mo, W, U), осаждают в виде оксидов, гидроксидов, фторидов хлоридов, комплексных фторидов и др. Далее эти соединения восстанавливают до металлов различными методами, включая пирометаллургические (см. Металлотермия)и электрохимические
В гидрометаллургических технологических схемах используют также такие механические процессы, как декантация, фильтрация, гидроциклонирование и центрифугирование. Для интенсификации разделения жидкой и твердой фаз применяют синтетические флокулянты. 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 ионообменной сорбции.
Гидрометаллургические операции могут сочетаться также с процессами газовой металлургии, например получением хлоридов или фторидов. Так, образовавшиеся при переработке рудных концентратов хлориды Zr и Hf могут растворяться в воде и перерабатываться далее гидрометаллургическими методами. Полученные по обычной гидрометаллургической технологии соединения W м. б. превращены в WF6, используемый далее для получения металла.
Один из недостатков гидрометаллургии - относительно большой расход воды на единицу продукции. Например, на 1 т урановой руды только при получении химического концентрата образуется 0,3-5,0 т сбросных растворов. Важное значение в преодолении этого недостатка имеют разработка и внедрение процессов водооборота и в конечном итоге переход на полностью бессточную технологическую схему.
Гидрометаллургию применяют для получения цветных (Al, Cu, Ni, Co, Zn и др.), редких (Be, РЗЭ, Ti, Zr, Hf, Nb, Та, Mo, W и др.), природных радиоактивных (U, Th), искусственных радиоактивных (Np, Pu и др.), благородных (Ag, Au, Pt и платиновые металлы) металлов.
Биогидрометаллургия основана на применении автотрофных бактерий (гл. обр. тионовых) для выщелачивания U, Си и др. металлов из сульфидных минералов или в присутвии сульфидных минералов, а также для удаления примесей сульфидных минералов (пирита, арсенопирита и др.) из серебряных и золотых руд или из каменного угля и др. материалов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что представляет собой гидрометаллургия?
2. Для выделения металлов из растворов что применяют?
3.Достоинства и недостатки гидрометаллургии?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. , Гидрометаллургия, М., 1989;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
