Головна |
ВСТУППЕРЕДМОВА Ця книга написана як навчальний посібник з дисципліни "Вступ до спеціальності" Кольорова металургія ". Цей курс читається у всіх металургійних вузах СНД, однак ні підручника, ні навчального посібника по ньому немає. Автори прагнув заповнити цю прогалину в навчальній металургійної літературі, використовуючи досвід викладання цієї дисципліни в Запорізькій державній інженерній академії. Мета написання цієї книги - познайомити студентів першокурсників з металургійної термінологією, основними і допоміжними матеріалами кольорової металургії, дати поняття про види і сутності металургійних процесів, полегшити сприйняття наступних дисциплін. Тому книга написана в чому як система класифікацій - кольорових металів, металургійних процесів та ін. Теоретичною основою металургії є фізична хімія, тому автор визнав за необхідне дати в стислій формі уявлення про деякі розділи фізичної хімії, в першу чергу, термодинаміки і розчинах. Без таких понять, як фізико-хіміческаясістема, процес, розчин, електроліт, фаза, компонент, рівновагу, кінетика, хімічна спорідненість, основні функції стану системи (внутрішня енергія, ентропія, ентальпія, енергія Гіббса, енергія Гельмгольца), закони термодинаміки, електродний потенціал , полярізаціяі ін., на думку автора, неможливо розглядати сутність і характер металургійних процесів. З іншого боку, в книзі не розглядаються технології кольорової металургії, так як це предмет спеціальних металургійних курсів. Автор розраховує, що ця книга допоможе студентам в освоєнні таких наступних дисциплін, як "Фізична хімія", "Загальна металургія", "Теорія піро, гідро- і електрометалургійних процесів", "Обогащеніеруд" та інших. Визначення термінів і цифрові дані наведені по книгам: Тлумачний металургійний словник (основні терміни) / Под ред. В. І. Куманина. - М .: Рус. яз., 1989-446 с .; Хімічний енциклопедичний словник / Гол. ред. І. Л. Кнунянц. - М .: Радянська енциклопедія, 1983.-792 с .; Політехнічний словник / Гол. ред. акад. А. Ю. Ишлинский. - 2-е вид. - М .: Радянська енциклопедія, 1980. - 656 с. Навчальний посібник написаний відповідно до "Програми дисципліни" Вступ до спеціальності "для вузів за фахом 0402" Металургія кольорових металів "/ Cост. Колобов Г. А. - Індекс РОЗУМУ-Т-4 / 314.-М .: МВССО СРСР, 1985 .- 9 с. Автори висловлюють глибоку подяку лікарям технічних наук І. А. Строїтєлєві і В. Н. Дев'яткіна, а також ст. наук. співр. В. І. Іванову за цінні зауваження та поради, зроблені при рецензуванні і редагуванні рукопису книги. ВСТУП Металургія, як ремесло, як спосіб отримання деяких металів, відома з давніх часів. Металургія, як наука, почала складатися в середині XVIII століття на основі успіхів хімії, після відкриття М. В. Ломоносовим в 1748 р закону збереження маси при хімічних реакціях. Наступні за тим фундаментальні роботи в області власне металургії та фізичної хімії зробили можливим не тільки розширення асортименту металів, одержуваних і застосовуваних у техніці, але і розробку фізико-хімічних основ цілого ряду принципово нових металургійних процесів, що дозволяють отримувати практично всі металлиперіодіческой системи Д. І. Менделєєва. В даний час металургія - Це область науки і техніки, а також галузь промисловості, що охоплюють процеси здобуття металів з руд або інших матеріалів, процеси, що повідомляють металевих сплавів певні властивості шляхом зміни їх хімічного складу і структури, а також процеси додання металу певної форми. Сучасний технічний прогрес, розвиток в останні десятиліття машинобудування, авіації, енергетики, електроніки, хімії, атомної, ракетної і космічної техніки неможливі без розширення областей застосування металів, особливо кольорових, вдосконалення існуючих і створення нових металевих сплавів, що володіють більш високими властивостями. Кольорова металургія - Це галузь металургії, що охоплює виробництво кольорових металів і їх сплавів, починаючи від видобутку і переробки сировини і закінчуючи отриманням готової продукції (металів, сплавів, а також напівпровідникових матеріалів). До металургії взагалі і кольоровий, зокрема, відносяться: процеси обробки руд з метою їх підготовки до витягання металів (дроблення, збагачення, окускование і ін.), Процеси вилучення металів з руд та інших матеріалів; очищення металів від небажаних домішок (рафінування); виробництво металів і сплавів у вигляді заготовок; термічна, хіміко-термічна і термомеханічна обробка металів; обробка металів тиском і литтям; покриття в декоративних або захисних цілях поверхні виробів з металів шарами іншого металу і диффузионное впровадження в поверхневі шари металевих виробів інших металів і неметалів. Металургія включає в себе також металознавство. Металознавство - Наука, що вивчає будову і властивості металів і встановлює зв'язок між їх складом, будовою і властивостями. Що ж таке метал? У хімії під металами розуміють певну групу елементів, розташовану в лівій частині періодичної таблиці Д. І. Менделєєва. Атоми елементів цієї групи характеризуються наявністю зовнішніх, так званих валентних електронів, неміцно пов'язаних з ядром і володіють великою свободою руху. Теорія металевого стану розглядає метал як речовина, що складається з позитивно заряджених іонівMen +, Оточених негативно зарядженими частинками -Електронна, слабо пов'язаними з ядром. Ці електрони безперервно переміщаються і належать не одному якомусь ядру, а всієї сукупності атомів. Таким чином, характерною особливістю атомно-кристалічної будови металів є наступне. У певних місцях кристалічної решітки розташовуються позитивно заряджені іони, а зовнішні вільні електрони створюють всередині металу "електронний газ", який безладно рухається у всіх напрямках. Легке переміщення електронів усередині металу і мала їх зв'язок з атомами обумовлюють наявність у металів типових металевих властивостей. При хімічній взаємодії між металами і неметалами зовнішні електрони від атомів металу переходять до атомам неметалла. Атом металу перетворюється при цьому в позитивний іон, а атом неметалла - в негативний. У техніці під металами розуміють речовини, що володіють високими значеннями електро- і теплопровідності, негативним температурним коефіцієнтом електропровідності, здатністю добре відображати світлові хвилі (що обумовлює їх характерний "металевий" блиск і непрозорість), пластичністю. Визначення, дане М. В. Ломоносовим: "Метали - суть світлі тіла, які кувати можна", не втратило свого значення і тепер, через 250 років. З 107 елементів періодичної системи 86 - метали, з них 83 - кольорові. Загальна кількість металів в земній корі, становить близько 1/4 її маси, в тому числі деякі з них містяться в наступних кількостях,% (по масі): алюміній8,8; железо5,1; кальцій3,6; натрій2,6; магній2,1; тітан0,6; медь0,01; нікель0,008; цінк0,005; олово0,004; кобальт0,003; свінец0,0016; ніобій0,001; молібден3 ? 10-4; вольфрам1 ? 10-5; серебро5 ? 10-7; золото5 ? 10-7. Масштаби виробництва металів не збігаються з їх поширеністю в природі і складають (наводиться порядок чисел), т / рік: залізо (6-7) ? 108; алюміній, мідь (1-1,5) ? 107; цинк, свинець, олово (3-5) ? 106; нікель, магній (2-6) ? 105; титан, молібден, вольфрам, сурма, кадмій, літій, уран, кобальт, ванадій (1-7) ? 104; срібло, золото, ртуть, берилій, вісмут (1-10) ? 103; тантал, цирконій, германій (1-10) ? 102; галій, реній, платина, паладій, індій (1-10) ? 10; іридій, родій (1-10) ? 10-1. Алюміній, мідь, цинк, свинець, олово, нікель, магній, титан, молібден, вольфрам, кобальт складають по вартості понад 80%, а по масі - 99% продукції, що випускається в світі продукції кольорових металів. Необхідно відзначити, що кольорова металургія, як галузь промисловості, виробляє не тільки кольорові метали і сплави, але і сірчану кислоту, елементарну сірку, соду, мінеральні добрива, Стройматеріалию іншу важливу продукцію. Бурхливе зростання за останні десятиліття виробництва кольорових металів значно збіднив сировинну базу галузі. Погіршується якість руд, знижується вміст в них цінних компонентів, гірничі роботи доводиться вести на все більших глибинах. Нові родовища розташовані, як правило, у віддалених, важкодоступних районах і для їх освоєння потрібні величезні капітальні витрати. У цих умовах важливого значення набуває вторічнаяметаллургія кольорових металів - Підгалузь кольорової металургії, яка виробляє заготовку, первинну обробку та металургійну переробку вторинної сировини - брухту і відходів кольорових металів і сплавів. Частка металів, отриманих із вторинної сировини, в загальному обсязі виробництва алюмінію, міді, цинку, свинцю і олова становить близько 30%. Термін "вторинний" вказує лише на походження, а не на якість металу, тобто первинні і вторинні метали слід розрізняти не за їх якістю, а за джерелами сировини. Позначення величин, наведених в книзі, подані у відповідності до міжнародних стандартів і рекомендацій (наводяться в порядку згадування в тексті): метал - Me число ступенів свободи - c число компонентів - k число параметрів - n число фаз - m внутрішня енергія - U ентропія - S ентальпія - H енергія Гіббса - G енергія Гельмгольца - A термодинамічна (абсолютна) температура - T Об 'єм - V тиск - p теплота, тепловий ефект реакції - Q робота - W теплоємність - c температура в градусах Цельсія - t константа рівноваги - K, Kp, Kc концентрація - C, з універсальна газова постійна - R константа швидкості реакції - k енергія активації - Е Мольн-об'ємна концентрація, молярность - M еквівалентна концентрація, нормальність - н Мольн-масова концентрація, моляльность - м водневий показник - рН активність - a коефіцієнт активності - g іонний добуток води - KB молярна частка - N хімічний потенціал - m постійна Генрі - г ступінь дисоціації - a електродний потенціал - Е число Фарадея - F напруга розкладання - Ер сила струму - J електричний опір - r коефіцієнт розподілу (при зонної плавці) - K твір розчинності - L коефіцієнт розподілу (при екстракції, іонному обміні) - D витяг (ступінь екстракції) - h повнота вилучення (при іонному обміні) - a коефіцієнт поділу (при екстракції) - b коефіцієнт поділу (селективності) при іонному обміні - T критерій Рейнольдса - Re число Архімеда - Ar тривалість - t електрохімічний еквівалент - k кількість електрики - q хімічний еквівалент - k F вихід за струмом - BT вихід по енергії - BЭ електрична енергія - W щільність струму - D ступінь дроблення - i магнітна сприйнятливість - c Текст книги набраний двома шрифтами. Основний текст, надрукований корпусом, обов'язковий для засвоєння. Читання і вивчення тільки матеріалу, надрукованого корпусом, що не порушує зв'язності викладу. Петитом набрана частина тексту, що містить розвиток і доповнення деяких положень основного тексту, а також матеріали довідкового характеру. Отримання компактних танталу і ніобію | Класифікація Властивості і галузі застосування | Глава 2. ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ | закони термодинаміки | розчини | електроліти | електроліз | Глава 3. КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТАЛУРГІЙНИХ ПРОЦЕСІВ | металургійні плавки | Промислові способи випалу і плавки | гідрометалургійні процеси | |