Головна

Глава 4. АНАЛІЗ І ЕКОНОМІЧНА ОЦІНКА БАЗОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ У КОЛЬОРОВИЙ МЕТАЛУРГІЇ

  1. CR-аналіз журналу «Дипломат», №3-2005
  2. D. Наступні дії і оцінка
  3. GAP-аналіз.
  4. I. Аналіз завдання
  5. I. Аналіз чутливості ПРОЕКТУ
  6. I. Ситуаційний аналіз внутрішньої діяльності.
  7. III. «Наприклад» в аналізі

Кольорова металургія - Одна з найважливіших галузей промисловості. Технічний прогрес, починаючи від освоєння космічного простору і закінчуючи електротехнікою, хімічним обладнанням і радіоелектронікою, тісно пов'язаний з розвитком технології виробництва кольорових металів. Деякі, давно освоєні метали і сплави, наприклад, алюмінієві і титанові, що раніше застосовувалися переважно в авіаційній техніці, тепер стають одним з основних конструкційних матеріалів в будівництві, машинобудуванні та інших галузях.

За щільністю кольорові метали поділяють на важкі (> 4,5 г / см3) І легкі (<4,5 г / см3). Важкі метали: свинець, мідь, олово, цинк і ін., Легкі - алюміній, титан, магній до ін. По температурі плавлення метали поділяються на легкоплавкі і тугоплавкі. До легкоплавких відносяться метали з температурою плавлення до 1000 ° С (свинець, олово, цинк, алюміній і ін.), Інші - до тугоплавким (вольфрам, молібден, ніобій та ін.).

За ступенем окислення метали підрозділяються на благородні і звичайні. До благородних металів відносяться: золото, срібло, платина, до звичайних - всі інші.

Відмінною рисою руд кольорових металів є низький вміст у них основного металу. Лише в алюмінієвих і магнієвих рудах основного компонента знаходиться від 10 до 30%. Другою відмітною рисою руд кольорових металів є їх комплексний характер. Так, в мідних і свинцево-цинкових рудах зазвичай містяться кадмій, золото, срібло, селен, телур, молібден, вісмут і ін. Присутність таких цінних компонентів викликає необхідність комплексної переробки руд для виділення всіх елементів.

Мідь - важкий кольоровий метал, щільність Cu 8,94 кг / м3, Температура плавлення 1088 ° С. У чистому вигляді мідь застосовують для електротехнічних цілей (дроти, шини, кабель). Більше 50% чистої міді споживає електротехнічна промисловість та енергетика.

Сплави на основі міді - це бронзи і латуні, які широко застосовуються в техніці як конструкційних матеріалів.

Бронзи - сплави міді з оловом, алюмінієм, кремнієм марганцем, свинцем, берилієм. Залежно від введеного елемента бронзи називають олов'янистими і безоловяністимі - кремнієвими, алюмінієвими і т.д.

Бронзи мають високі механічні і антифрикційними властивостями. Оловяністие бронзи, що містять до 6% Sn, добре обробляються тиском; бронзи, що містять до 15% Sn, мають гарні ливарні властивості. Дефіцитність і висока вартість олова - основний недолік оловяністих бронз.

Бронзи маркують таким чином: літери Бр означають бронзу, наступні літери означають легуючий елемент (О - олово, Ц - цинк, Ф - фосфор, Б - берилій, Н -нікель, А - алюміній, Ж - залізо, К - кремній, Mg - марганець, С - свинець), цифри показують вміст елементів в сплаві. Наприклад, БрОФ 10-1 (10% Sn, 1% Р, решта мідь).

Латуні - це сплави міді з цинком. Застосовують латуні з вмістом Zn до 45%. Сплави, що містять до 10% Zn, називають томпаксамі. Якщо латунь, крім цинку, не містить легуючих елементів, то така латунь називається простий. Латуні, що містять алюміній, свинець, нікель, марганець, олово та інші елементи, називаються складними.

Добавки цих елементів підвищують міцність латуні, а також надають їм спеціальні властивості. Алюміній і нікель підвищують міцність і твердість латуні; олово, нікёль і марганець збільшують міцність і корозійну стійкість, свинець покращує антифрикційні властивості і оброблюваність латуні різанням.

Латуні маркуються таким чином: Л - позначає латунь, наступні дві букви позначають легуючі елементи, цифри показують вміст міді і легуючих елементів, наприклад, ЛАЖМц 66-6-3-2 (66% Сі, 6% А1, 2% Мп, решта - Zn).

Близько 90% витягується з руд міді отримують пірометаллургічним способом. Цей традиційний спосіб виплавки міді складається з наступних операцій:

I) флотація- збагачення руди, так як всі мідні руди дуже бідні на мідь;

2) випал рудного концентрату для зменшення вмісту сірки і домішок в ньому (що утворюється при випалюванні SO г надходить в хімічну промисловість для виробництва сірчаної кислоти);

3) плавка на штейн при температурі 1600 ° С (штейн - розплав, що складається з сульфідів міді близько 80%);

4) переділ Штейна на чорнову мідь шляхом продувки повітрям в конвертері;

5) вогняне рафінування міді в відбивних печах;

6) електролітичне рафінування міді в цілях отримання міді високого ступеня чистоти і виділення дорогоцінних металів.

Пирометаллургические процеси є основою отримання не тільки міді, а й свинцю, нікелю та інших кольорових металів.

Традиційні пірометалургічні процеси супроводжуються утворенням великої кількості шлаків, в яких містяться оксиди кремнію, алюмінію, кальцію, магнію, заліза, марганцю, міді, нікелю, кобальту, цинку, свинцю, кадмію, рідкісних металів. Ось чому переробка цих шлаків грає дуже важливу роль.

Нова технологія добування кольорових металів з шлаків називається "карбідотерміческій збагачення" шлаків. Процес йде в електропечах. Шлакові розплави, містять оксиди металів, відновлюються сумішшю коксу і вапна до металу. В якості побічного продукту отримують силікат кальцію - прекрасна сировина для виробництва будівельних матеріалів.

Найбільш прогресивними процесами, застосовуваними в металургії, є автогенний процеси. Автогенний процес - це процес, що протікає без підведення зовнішнього тепла, джерело тепла криється в самій руді.

Процес йде за допомогою екзотермічних хімічних реакцій. Автогенний процес кардинально змінює технологію і багаторазово покращує техніко-економічні показники. Особливо ефективно його використовують в кольоровій металургії. Так, наприклад, при виплавці свинцю продуктивність праці в порівнянні з традиційним методом збільшується в два рази, на стільки ж знижується витрата коксу, собівартість свинцю зменшується на 20%.

Крім того, цей спосіб отримання свинцю дозволяє повністю витягти з руди сірку, яка надходить в хімічну промисловість для виробництва Н2SO4. Така технологія є практично безвідходної. Автогенний процес мало інерційний, що дає можливість миттєво запускати і зупиняти агрегат, який простий в обслуговуванні, герметичний, працює без шуму. В результаті застосування цієї технології відбувається скорочення капітальних і експлуатаційних витрат на 30-55%.

Однією з різновидів автогенних процесів є плавка в рідкій ванні (ПЖВ). Застосування ПЖВ для виплавки міді дозволяє без використання будь-якого палива різко підвищити продуктивність плавки, зменшити розміри плавильних агрегатів. Крім того, скорочується технологічний цикл, так як ПЖВ дозволяє відмовитися від конвертерного виробництва і отримувати чорнову мідь вже на першому переділі, тобто виключити з технологічного процесу цілий переділ.

Суть технологічного, процесу ПЖВ полягає в наступному: шихту завантажують прямо в розплавлений шлак. Йде екзотермічна реакція з виділенням такої кількості тепла, при якому розплав залишається рідким, поки в нього надходить шихта. Цим же способом можна отримувати цинк і нікель.

Алюміній - легкий легкоплавкий метал з температурою плавлення 659 ° С, густиною 2,7 кг / м. Чистий алюміній має високу пластичність, високу тепло- і електропровідністю і корозійну стійкість на повітрі. Алюміній підрозділяється на особливо чистий А999 (99, 999% А1), високої чистоти А99, А995, А97, А95 | і технічно чистий А85, А8, А7, А6, А5 і т.д. Домішки значно знижують електропровідність, теплопровідність і пластичні властивості алюмінію. Чистий алюміній застосовують в електротехніці як замінник дорогої міді.

В якості конструкційних матеріалів в промисловості широко застосовують сплави на основі алюмінію. Сплави на основі алюмінію поділяють на дві групи - деформуються і ливарні.

Деформуються алюмінієві сплави, що не зміцнює термічною обробкою, широко застосовуються в будівництві та мостобудуванні, для малонавантажених і ненавантажених елементів конструкцій будівель, для несучих зварних конструкцій (ферми, арки, балки і т.д.).

Деформуються алюмінієві сплави, зміцнюється термічною обробкою, набувають високі механічні властивості і хорошу опірність корозії після термічної обробки - це авіа (АВ, АД31, АДЗЗ), дуралюміни (Д1, Д16, АК64 АК8), сплави високої міцності (В95, В96), жароміцні сплави (АК4, ВД17 і ін). Термічна обробка - гарт і старіння - ці сплави застосовується в авіації та суднобудуванні.

Ливарні алюмінієві сплави знаходять в промисловості широке застосування. Це - сплави на основі: 1) Al-Si; (Силуміни) АЛ2, АЛ5, АЛ9 і ін .; 2) Al-Mg; 3) Al-Cu; 4) Al-Zn. Всі ці сплави мають гарні ливарні і механічні властивості, добре обробляються різанням. Широко застосовуються в авіації, суднобудуванні, будівництві та в побуті.

У природі в чистому вигляді алюміній не зустрічається, але він набув значного поширення у вигляді оксиду, званого глиноземом AI2O3. Технологія отримання чистого алюмінію з його руд включає дві основні стадії: виділення з руд чистого глинозему і отримання з глинозему металевого алюмінію. В даний час в промисловості застосовується в основному один технологічний процес отримання алюмінію з глинозему, заснований на електролізі розплаву окису алюмінію. глинозем AI2O3 є тугоплавким з'єднанням (tпл = 2050 ° С), яке розплавити в чистому вигляді досить складно. У зв'язку з цим виділення металевого алюмінію здійснюють не з розплаву чистого глинозему, а з розплаву суміші, що складається з 8-10% глинозему і 90-92% кріоліту Na3AlF6. Суміш такого складу плавиться при температурі 935 ° С.

Процес електролізу здійснюють в ваннах - електролізерах, викладених зсередини графітовими плитами. Така футеровка, крім захисної дії, грає роль катода. Як анода використовують графітові або вугільні пластини, які підвішують всередині ванни. При проходженні через розплав постійного токи глинозем розкладається на іони, і у катода (на дні ванни) збирається розплавлений металевий алюміній, який періодично випускають в спеціальні ковші.

У зв'язку з тим, що виробництво міді та алюмінію включає процес електролізу, одним з основних техніко-економічних показників є питома витрата електроенергії (кВт-год.). Крім того, техніко-економічні показники визначаються на всіх переділах. До них відносяться такі, як: вихід металу на 1 кВт год. Витраченої енергії; тривалість операції (ч), витрата повітря на I т металу і ін.



Попередня   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   Наступна

Предмет і завдання курсу | розділ I | Технологічний процес | Класифікація технологічних процесів | Шляхи і закономірності розвитку технологічних процесів | Техніко-економічні показники технологічних процесів | Структура, властивості та техніко-економічний рівень технологічної системи | Закономірності розвитку технологічних систем | Технологічні процеси отримання заготовок методами лиття | Аналіз і економічна оцінка традиційних методів обробки різанням |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати