 |
3. Производство цветных металлов
|
|
|
|
3. Производство цветных металлов
Производство алюминия, магния, меди, титана.
Способы выплавки и рафинирования. Прогрессивные технологические процессы получения цветных металлов. Характеристика применяемого оборудования.
Техника безопасности в металлургическом производстве. Охрана природы и металлургическое производство.
Методические советы
Производство меди. Основной способ производства меди - пирометаллургический.
Изучая тему, рассмотрите сущность пирометаллургического способа производства меди, обращая при этом внимание на химические реакции восстановления меди при выплавке штейна и его конвертирование при получении черновой меди. Уясните сущность огневого и электролитического рафинирования черновой меди, обратив внимание на возможности попутного извлечения из меди примесей благородных металлов (золота, платины, серебра) и других ценных элементов (селена, теллура, германия и др. )
Производство алюминия. Основной способ производства алюминия - электролитический. Исходные материалы для производства алюминия - алюминиевые руды: бокситы, нефелины, алуниты и каолины, из которых получают глинозем щелочным методом. Рассмотрите сущность процесса получения глинозема щелочным способом и его особенности. Обратите внимание на сущность процесса получение криолита. После этого рассмотрите процесс получения алюминия-сырца путем электролиза, реакции диссоциации глинозема под действием постоянного электрического тока.
Необходимо рассмотреть сущность процесса рафинирования, обратив внимание на чистоту первичного алюминия.
Производство магния. Основной современный способ производства магния - электролитический. В качестве исходных материалов для производства магния используют карналлит, магнезит, доломит и бишифит. Изучая производство магния, рассмотрите процесс подготовки исходных материалов, сущность электролитического получения магния и его особенности, обратив внимание на разложение хлористого магния, за счет чего повышается концентрация других хлоридов.
|
|
|
Полученный черновой магний рафинируют, переплавляя его с флюсами. Рассмотрите сущность процесса рафинирования, обратив внимание на чистоту первичного магния.
Производство титана. В качестве исходных материалов для производства титана используют рутил, ильменит и другие руды, из которых магниетермическим способом получают титан. Изучая магниетермический способ, рассмотрите схему производства титана; производство титанового концентрата и титанового шлака, который подвергают хлорированию в печи. Обратите внимание на назначение хлорирования, при котором образуется четыреххлористый титан, восстанавливаемый в реакторах. Изучая процесс восстановления титана, обратите внимание на роль магния в этом процессе. Затем рассмотрите процесс вакуумной дистилляции титановой губки и процесс плавки ее на слитки в вакуумных дуговых печах [1, с. 68, 80].
Вопросы для самопроверки
1. Приведите упрощенную схему пирометаллургического способа производства меди.
2. Приведите упрощенную схему электролитического способа производства алюминия.
3. Приведите упрощенную схему электролитического способа производства магния.
4. Приведите упрощенную схему магниетермического способа производства титана.
Раздел II. ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
1. Строение и основные свойства металлов и сплавов
Основные конструкционные материалы и их классификация. Физико-механические и химические свойства и характеристики материалов.
|
|
|
Атомно-кристаллическое строение металлов. Дефекты строения реальных металлов и сплавов. Кристаллизация металлов. Полиморфное превращение в металлах. Понятие о строении сплавов. Основные типы диаграмм двухкомпонентных систем.
Методические советы
Прежде всего необходимо уяснить отличие металла от неметалла с химической и технической точек зрения. Познакомиться с классификацией металлов. Четко представлять кристаллическое строение металлов, их основные типы кристаллических решеток. Понять, за счет чего у металлов повышенная теплопроводность и электропроводность. Следует уяснить, что металлы - тела поликристаллические с большим количеством точечных, линейных и плоскостных несовершенств в реально существующих кристаллах, которые очень сильно изменяют свойства реальных кристаллических тел в отличие от чистых кристаллов. Особое внимание необходимо обратить на условия возникновения несовершенств, условия движения дислокаций и использование этого явления при обработке давлением. Познакомиться с явлением анизотропии, применением его на практике. При рассмотрении вопросов кристаллизации металлов необходимо разобраться в термодинамических основах фазовых превращений. Следует уяснить, что стремление к наименьшему запасу свободной энергии, которое обуславливает плавление и кристаллизацию, является частным случаем общего закона природы. Наименьшим запасом энергии для металлов при различных температурах будут обладать различные типы решеток. Изменение типа решетки с изменением температуры получило название аллотропии или полиморфизма. Познакомиться со способами получения сплавов. Уяснить, что такое компонент, фаза. Иметь четкое представление о типах, образующихся при кристаллизации, структур: механическая смесь, твердый раствор, химическое соединение; какие особенности фазовых превращений в сплаве в твердом состоянии. Иметь представление о современных методах исследования металлических сплавов, построении диаграмм состояния их основных типов: а) при отсутствии взаимной растворимости в компонентов в твердом состоянии; б) при неограниченном растворении компонентов в твердом состоянии; в) при ограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии с образованием эвтектики и перитектики; г) при образовании устойчивых и неустойчивых химических соединений. Научиться проводить анализ диаграмм состояния: строить кривые охлаждения с применением правила фаз; с помощью правила отрезков определять состав фаз и их количество при определенных температурах [1, с. 4, 17; [ii], с. 16, 30; 33, 48; 98, 117].
|
|
|
