Металл жне йма ндірісіне арналан материалдар

АЗАСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖНЕ ЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ЖБАНОВ АТЫНДАЫ АТБЕ ІРЛІК МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

 

		КАФЕДРА	МЕТАЛЛУРГИЯ
		ФАКУЛЬТЕТ	ТЕХНИКАЛЫ

 

МUТ 3301 – Металлургия рдісіні технологиясы	пнінен
	(код жне пн атауы)
5В070900 – «Металлургия»	мамандыыны кндізгі оу бліміні ІІI курс
(шифр жне маманды атауы)
студенттеріне арналан

 

ДРІСТІК КЕШЕН

 

Атбе ., 2015 ж.

Орындаушы

«Металлургия» каф. доценті				Келаманов Б.С.
ызметі, блімі		олы		Т.А..

«

» ____________ 2015 ж.

Кафедра отырысында талыланды

Хаттама №

«

»_____________ 2015 ж.

Жауапты орындаушы

«Металлургия» каф. мег., доцент				Жумагалиев Е.У.
ызметі, блімше		олы		Т.А..
«		» ____________ 2015 ж.

 

Дріс 1

КІРІСПЕ

Дріс масаты:Металдарды жіктелуін, металды балытуа ажетті негізгі материалдар мен німдерді оып - йрену.

Дріс жоспары:

1. Металдарды жіктелуі

2. Металдар мен орытпаларды ндіруге арналан материалдар

3. Шойын ндірісі

Кілт сздер:Темір, шойын, металл, ождамалар, отатзімді материалдар, ндірістік кен.

Адамзатты барша рекеті мен белсенді озалысы оамды мірде тікелей ебек ралдарын дайындаумен жне ндіріс ралдарын жетілдірумен байланысты. Брыннан жне азір де металл негізгі конструкциялы материал болып ала бермек. Айта кетерлік жай, металды асиетке жер ыртысындаы элементтерді кбісі ие: Д.И. Менделеевті периодты кестесіндегі 106 элементті 92 - сі металл болып саналады. Оларды ішінде 75 металдан астамы ндірістік маыза ие.

Металдарды арасында жер ыртысында е кеінен тараланы болып оры жаынан 4 - ші орынды иеленетін темір саналады. Темірді ерекшелігі оны жер ыртысындаы орыны кп боландыында, ауымды айматарда концентрациялы трде кездесуінде емес, сонымен оса ке аралыта реттеуге келе алатын рылымды ерекшеліктерінде, ол рам, температура, кристалды торыны рылымы, термодеу затыы, ысыммен деу режиміні затыы сияты біратар параметрлерге туелді. андай болмасын параметрлерге сер ете отырып, металл бйымдар мен р трлі масатта олданылатын рылымдар алуа болады. Бл баытта лі де металл німдеріні кптеген ашылмаан асиеттері мен оларды олдану ммкіндіктері бар.

Алайда, металдар туралы айтанда оларды табиатта химиялы осылыстар немесе оспалар трінде кездесетінінде естен шыармаан жн. Химиялы байланысты тегі мен оларды массасыны минералды шикізаттаы атынасына арай андай да бір металды оларды минералды тзілістерінен бліп алу дістері аныталады. Сйкесінше, негізгі химиялы байланыстарды негіздеріні тзілуіне метала химиялы атыстыы бар заттарды массалы атынастарыны сер ететіні белгілі. Оттегі жер ыртысында негізгі салматы леске, ал темір жоарыда айтып ткендей 4 - ші орына ие боландытан оларды арасындаы зара рекеттесу кезінде тотыан осылыстарды пайда болуы зады былыс болып саналды. Бл задылы темір, марганец, хром, ванадий, титан секілді металдарды тотыан кйде кездесуіне жне де зге SiO₂, CaO, Al₂O₃, MgO жне т.б. тотытарды пайда болуына алып келді. Бл тотытардаы байланысты беріктігі соншалыты оларды бліп алу шін кптеген млшерде энергия мен олара сер етуші кштерді біршама трлері олдануы керек болды.

Бгінде, байланыстарды тзілуіні р трлі физико - химиялы рдістері туралы толыыра малматтар жиналан кезде жне олардан металдарды бліп алуды задылытары туралы жетерліктей деректер алынан жадайда «Металлургиялы рдістерді теориясы» деп аталатын арнайы ылыми баыт алыптасты. ылым дрежесіні осындай жетістікке жетуініні нтижесінде металрамды минералды ресурстар оларды металлургиялы айта деуді жобаларын болжау мен айтарлытай наты баалауа тсуде. Мнымен оса, металлургия туралы ол жеткізілген ылыми дегей бізге сан илы рдістерді йымдастыру ммкіндіктері толыанды енгізілген кешенде адамзата тылсым кштер арылы келген ерекше былыстармен табиатты баылауа негіз бола алады. Бл дегеніміз, табиат металрамды крделі химиялы байланыстар тзіп, аырында олданыса ажетті металдар ала алатындай толыанды ммкіндікке ие материалды ресурстарды бір жартысына ие деген сз. Бл блікке наты трде оларды «міршісі» кміртегі, кмірсутекті осылыстар + кн энергиясын жатызуа болады. Бл ш компонент бізді барлы табиатта металдарды крделі жне берік химиялы байланыстарыны тзілуіне атысты арсы пікірлерімізді негізі болып саналады.

Металдарды здеріні химиялы байланыстарынан металды кйге айта оралу рдісі алашында редукция деп аталан болатын, ал азірде бл орысша арнайы дебиеттерде «тотысыздану» деген ата ие. Бл терминді бірінші атаумен алдыра отырып, металлургиялы рдістер трысынан табиат ресурстарын металрамды шикізат кздері жне редукциялы кздер деп екіге блуге болады.

Металрамды кздерді рамында тотытар, сульфидтер, карбонаттар мен сульфаттар тріндегі металл осылыстарынан, ал редукциялы кздер - сутегі мен кміртегіден трады. Металлургиялы рдісті йымдастыру шін е алдымен, бір жаынан металдарды негізгі химиялы осылыстарына байланысты шикізат даярлау, ал екінші жаынан редукционерлер мен оларды химиялы осылыстарын дайындау керек. Химиялы осылыстар мен физика - химиялы асиеттерге туелді металдарды темір жне темір емес деп топтара блуге болады. Металдарды темір тобына детте табиатта тотытар трінде кездесетін темір, марганец, хром, ванадий жатады. Темір емес тобына келесі металдарды жатызамыз: мыс, орасын, мырыш, никель, алайы, кобальт, кадмий, сурьма, висмут, сынап, алюминий, титан, магний, алтын, кміс, платина, цирконий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, литий, рубидий, цезий, бериллий, блар кбінесе табиатта сульфидтер трінде кездесді. Тотыан ышылды дайындау жмыстары сульфидті кендерді даярлаудан айрыша ерекшеленеді. Мнымен оса, бастапы шикізаттаы металл осылыстарыны концентрациясы да айтарлытай мнге ие. Темір емес топтаы металдар з кезегінде тмендегідей жіктеледі:

1) ауыр (мыс, орасын, мырыш, алайы, кобальт, кадмий, никель, сурьма, висмут, сынап);

2) жеіл (алюминий, магний, титан);

3) асыл (алтын, кміс, платина);

4) сирек жне радиоактивті (цирконий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, литий, рубидий, цезий, германий жне т.б.).

Сйкесінше керек металды бліп алуа даярлау екі кезенен трады:

1) шикізатты байыту, керек металды алу;

2) блініп алынатын метала тн жне металды бліп алуды максималды жне тиімділігіне ыайлы болатын трге минералдарды келтіретін химиялы осылыстар тзу.

Крсетілген кезедерді жзеге асуы ірі жымды - ндірістік ксіпорындармен іске асырылады.

Редукциялы кздер з кезегінде энергия кзі жне энергия тасымалдаыш ретінде де танымал. Оларды металлургиялы рдіске даярлау екі кезенен трады:

1) газ трізді редукционерлерді дайындау - энергия тасымалдаыштар немесе згеше айтанда ысты редукциялы газдар (ЫРГ);

2) атты редукционерлерді дайындау - кокс, кмір шаы, брикеттер тріндегі энергия тасымалдаыштар.

Газ тріндегі жне атты редукцияларды олдану металдарды алуды йымдастыру жадайымен аныталады жне редукциялы рдістерді сйкес блімшелерінде толыымен арастырылады. Алайда, газ тріндегі редукциялар, берілген жадайда жйедегі реакцияны жруі реакция німдері - СО₂ жне Н₂О - ш атомды газдарыны траты шамасы боланда олданылады. Егер жйеде, берілген ш атомды газдарды энергиялы диссосациясы бастапы металл оспаларыны (тотытар) энергия диссосациясына те немесе тмен болса, газ тріндегі редукцияларды олдану ммкін болмайды. Бл, адсорбциялы - автокаталиттік деп аталатын, кейде рдісті мбебап механизмі ретінде олданылатын механизмні, теориялы негізіні жеткіліксіздігін крсетеді. Мысалы, марганец, хром жне кремний тотытарыны беріктігі соншалыты газ молекулаларыны ешбір адсорбциясы жне оларды блшек бетімен рекеттесуі реакция німі - ш атомды газды тзілуін тудыра алмайды, себебі редукцияны осындай температурасында жоары аталан металл тотытарыны диссоциация энергиясыны мні СО₂ немесе Н₂О диссоциация энергияларына араанда жоары.

Бастапы шикізаттаы металдарды химиялы байланыстарыны беріктілігіне байланысты осылуын жеіл редукцияланатын, орташа редукцияланатын жне иын редукцияланатын деп блуге болады. Жалпы, барлы жеіл редукцияланатын жне орташа редукцияланатын металдарды бір блігі жеткілікті млшерде ЫРГ - бен ш атомды газдар - реакция німдерін тзе отырып рекеттеседі. иын редукцияланатын металдара келетін болса, редукцияны жасы туі тек реакция німдерінде энергия диссосациясы металды бастапы оспаларыны энергия диссосациясынан біршама жоары болатын - екі атомды газдарды алыптасыратын атты кміртекті олдану кезінде ана ммкін болады. Бдан, метал редукцияларыны мбебап механизміні негізінде, авторларды кп санды тжірибелі негіздерімен жасалан, диссосациялы - адсорбциялы теориясы жатандыы крінеді.

Редукциялы реакциялар жретін жйе температурасы металлургиялы рдісті маызды крсеткіші болып саналады. Температураа байланысты тек ана кинетикалы крсеткіштерді згерісі ана емес, жйені агрегатты алмасуы жне реакциялар жйесіні жмсаран жне еріген кйінде біртіндеп туі жреді.

айтымды шикірам материалдарды еруі металл жне ожды кйі мен рамыны тзілуіне келеді. Оларды меншікті массаларыны біршама айырмашылыта болуы, сондай - а ерітінділерді сйы аызынды кйде болуы метал массасыны ождан блінуіне кеп соады. Еріген метал жне ож абаттарыны тзілуімен оларды арасындаы масса алмасу сипаттамасы біршама згереді: оларды блімшелеріндегі жазы бет бойымен диффузиялы режимге теді. Масса алмасу рдістері иын трде болады жне біратар факторлара туелді: температураа, ерітінділерді ттырлыына, металдаы ажетсіз оспалара атысты ожды активтілігіне. Осы барлы серлерді зерттеуге ылымны барлы баыттары негізделген жне олар «ерітінділер» деген арнайы блімде толы арастырылады.

Заманауи металлургиялы ндіріс р трлі кен орындарында шоырланатын жне энергетикалы кешендердегі кокстелетін кмірлер сияты р трлі кешенді ндіріс трінде жргізіледі Олара:

- кендерді жне кмірлерді азып алуа арналан шахталар жне кен орындары;

- кендерді балытуа дайындау арылы оларды байытатын, тау - байыту комбинаттары;

- кокстеуші химиялы зауыттар (1.1 - ші сурет) (кмірлерді кокстеуге дайындау жне олардан пайдалы химиялы німдерді бліп алу);

- сыылан ауаны, оттекті алуа жне металлургиялы газдарды тазартуа арналан энергетикалы цехтар (домналы пештерді рлеуге арналан);

- шойынды жне ферроорытпаны балытуа арналан домналы цехтар немесе темір кенді металданан шекемтас ндірісіне арналан цехтар (1.2 - ші сурет);

- ферроорытпалар ндірісіне арналан зауыттар;

- болат балыту цехтары (1.2 - ші сурет) (конвертерлі, мартендік, электрлі балыту);

- илеу цехтары (1.2 - ші сурет) (йма срыптаушы илеуге).

ара металлургияны негізгі німі:

- шойындар: болатты деуге жне фасонды ймалар ндірісінде оспа ретінде олданылатын, айта деуші;

- болатты балытуа арналан темір кенді металданан шекемтастар;

- оспаланан болаттара арналан ферроорытпалар (рамында жоары млшерде марганец, кремний, ванадий, титан жне т.б. бар темір ймалары);

- илеу ндірісіне арналан болат ймалары;

- ірі апталан біліктер, дискілер (сталы ймалар) дайындауа арналан болат ймалары.

Тсті металлургияны негізгі німдері:

- илеу ндірісіне арналан тсті металдар ймалары;

- машина рылыс зауыттарындаы ймаларды дайындауа арналан ймалар;

- иын араластырылатын ймалар ндірісіне арналан оспаланатын элементтермен тсті металдарды ймасы - лигатуралар;

- сынап тзгіш жне электрлі техникадаы таза жне те таза металдар ймасы.

Металл жне йма ндірісіне арналан материалдар

Шойын, болат жне тсті металдар ндірісі шін кен, ождамалар, отын жне ота тзімді материалдарды олданылады. нерксіптік кен - металл жне оны оспаларын (темір шін металды кендегі лесі 30 - 60% - дан тмен болуы керек, мыс шін 3 - 5%, молибден шін 0,005 - 0,02%) тиімді бліп алуа болатын, тау жынысы.

Кен металл жне оны оспаларынан жне бос жыныстан ралан минералдардан трады. Кенді бір немесе бірнеше металл аттарымен атайды, мысалы, оларды рамына темір жне мыс - никельді кендер кіреді.

азып алынатын элементті рамына байланысты бай жне кедей кендер болып екіге блінеді. Кедей кендерді байытады - бос жынысты блігін алып тастайды.

ождамалар - балыту пештеріне кенні бос жыныстарынан жеіл балитын оспаларды немесе дайын німді жне отын клділігін алыптастыруа арналан материалдар.

детте, ож метала араанда тмен тыыздыа ие, сондытан, ол метал астында орналасады жне балыту рдісі кезінде алынып тасталынады. ож пеш газдарынан жне ауадан металды орайды. Егер ожды рамы ышыл тотытардан (SiO₂, P₂O₅) трса, жне оны рамында негізгі тотытар (CaO, MgO, FeO) кп болса, ышыл деп аталады. Агломерат жне шекемтас трінде салынады.

Отын - металлургия пештеріндегі кокс, табии газ, ара май, домналы (колошникті) газ.

Коксты кокстелетін срыптаы тас кмірлерден (ауасыз) ра айдаумен 1000С температурада алады (1.1 - ші сурет). Кокста 80 - 88% кміртек, 8 - 12% клділік, 2 - 5% ылалдылы болады. Коксты тйіршіктері 25 - 60мм лшемінде болуы керек. Блар - берік балымайтын отындар, тек ыздыру шін жаныш ретінде ана емес, кеннен темірді деп алу шін химиялы реагент ретінде ызмет етеді.

Ота тзімді материалдарды металлургиялы пештерді ішкі аптама бетін (футеровка) жне еріген металдара арналан шміштерді дайындау шін олданады.

Олар жоары температурада жктеулерге ттеп бере алады, ожды жне пештік газдарды химиялы серіне, температурасыны згеруіне арсы тра алады.

Химиялы асиеттеріне байланысты ота тзімді материалдарды келесі топтара бледі: ышыл (кварцті м, династы кесек), негізгі (магнезитті кірпіш, магнезитті - хромитті кірпіш), нейтральды (шамотты кірпіш).

Негізгі ота тзімді материалдармен ышыл ождарды рекеті жне керісінше, пешті бзылуына келуі ммкін.

Кміртекті кірпіш жне блоктар графит тріндегі кміртекті 92% - на жне жоары ота тзімді асиетке ие. Домна пешіні алюминий алуа арналан электролизді ванналарды, мыс ймаларын балытуа жне юа арналан тигельдерді алауа олданылады.

Шойын ндірісі

Шойын - темір жне кміртекті сйкес элементтермен (кміртекті млшері 2,14% - дан жоары) ймасы.

Шойынды домна пешінде балыту шін темір кендерін, отын жне ождамаларды олданады.

Темір кендеріне жатады:

- рамында 55 - 60% темір бар магнитті темір (Fe₃O₄), кен орны - Соколовск, Курск магнитті аномалия (КМА);

- рамында 55 - 60% темір бар ызыл темір (Fe₂O₃), кен орны - Кривой Рог, КМА;

 

 

Сурет 1.1 - Металлургиялы ндіріс шін Сурет 1.2 - Шойын, болат жне илемні

кмірді дайындау бойынша кешен металлургиялы ндірісі

 

 

- рамында 37 - 55% темірі бар оыр темір (темір тотытарыны гидраттары 2Fe₂O₃ · 3H₂O и Fe₂O₃ · H₂O) - Керчь.

Марганецті кендер темірді марганецпен ймасын - ферромарганецті (10 - 82% Mn) балытуа, сондай - а рамында 1% - а дейін марганец бар айта деуші шойынды балыту шін олданады. Марганец кендерде тоты жне карбонаттар трінде болады: MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄, MnCO₃ жне т.б.

Хром кендері феррохром, металды хром жне ота тзімді материалдар - хроммагнезиттер ндірісі шін олданылады.

Домна ндірісіне отын ретінде кокс олданылады, оны газбен, ара маймен аздап алмастыруа болады.

ождама ретінде ктас CaCO₃ немесе CaCO₃ мен MgCO₃ тратын доломиттелген ктас алынады, себебі ожа негіздік тотытар енуі керек, олар металдан ккіртті жою шін керек.

Домналы балытуа кендерді дайындау домна пешіні німділігін жоарылату, кокс шыынын азайту жне шойын сапасын жоарылату масатында жргізіледі. Дайындау дісі кенні сапасына байланысты болады.

Кендерді ірілігі бойынша срыптау жне сатау отайлы іріліктегі кендерді алу шін жргізіледі жне сатаыштар мен срыптаыштарды кмегімен жргізіледі.

Кендерді байыту минералдарды ртрлі физикалы аситеттеріне негізделген:

а) жуу - бос борпылда жыныстан тыыз рамдыларды бліп алу;

б) гравитация (шктіру) - кенді бос жыныстардан су абатын дірілді тесіктен ткізу арылы блу: бос жыныс беткі абата тседі де сумен бірге шыарылады, ал кен минералдары тнады;

в) магнитті сепарация - нтаталан кенді магнитпен рекеттестіреді, темір рамды минералдарды зіне тартып, оларды бос жыныстардан алыстатады.

Кесектеуді ажетті лшемдегі кесекті материалдар алу шін дайын німді айта деуде олданады. Кесектеуді екі дісі олданылады: агломерация жне жентектеу.

Агломерация кезінде темір кенінен (40 - 50%), ктен (15 - 20%), са агломерат айтымынан (20 - 30%), кокс нтаынан (4 - 6%), ылалдылытан (6 - 9%) тратын шикірамды 1300 - 1500С температурада агломерациялы машиналарда ыздырады. ыздыру кезінде кеннен зиянды оспалар (ккірт, мышьяк) алынып тасталынады, карбонаттар ыдыратылып кесектелген кеуекті ождамаланан агломерат тзіледі.

Шекемтастау кезінде шикірама нтаталан концентраттан, ождамадан, отыннан тратын шикірамды ылалдандырады жне айналмалы барабандарда деу кезінде шар трізді формаа енеді - олар 30мм - ге дейінгі диаметрге ие шекемтастардан трады. Оларды кептіреді жне 1200 - 1350С температурада кйдіреді.

Агломерат пен шекемтастарды олдану ктас - ождаманы жекелей осуды ажет етпейді.

Баылау сратары:

1. Темір жне темір емес кендерді алай жіктеуге болады?

2. р трлі ндіріс кешенін райтын заманауи металлургиялы ндіріс неден трады?

3. Шойынды, болатты жне тсті металдарды ндіру шін р трлі материалдар осылады, андай?

4. Кендерді байыту неге негізделген?

5. азастанда шойын ндіріле ме? Егер ндірілсе, республиканы ай облысында?

Глоссарий:

1. Металл -металды асиеттерге ие, мысалы, жоары отын, электр ткізгіштікке, арсыласуды пайдалы температуралы коэффициентіне, жоары пластикалыа жне металды жарыраыштыа ие элементтер тобы.

2.Шойын - темір жне кміртекті сйкес элементтерімен (кміртекті млшері 2,14% - дан жоары) ймасы.

3.Пайдалы азбаларды кесектеу -пайдалы азбаларды са кластарыны кесектерге оларды тиімді олдануды берілген асиеттерімен айналуы.Пайдалы азбаларды тріне жне оларды рі арайы кесектелуіне байланысты рдіс агломерациямен, кесектеумен жне брикеттеумен жргізіледі.

4.нерксіптік кен -металл жне оны оспаларын (темір шін металды кендегі лесі 30 - 60% - дан тмен болмауы керек, мыс шін 3 - 5%, молибден шін 0,005 - 0,02%) тиімді бліп алуа болатын, тау жынысы.

Блиц - тест:

Нса

1. Темір тобындаы металдара жатады:

a) Алтын, кміс, платина

b) Вольфрам, литий, рубидий, цезий

c) алайы, кобальт, кадмий, никель

d) Темір, марганец, хром, ванадий

e) Цирконий, ниобий, тантал, молибден

 

2. Металлургиялы рдіске реакциялы оректерді дайындауды анша сатысы бар?

a) 2

b) 3

c) 4

d) 5

e) 1

 

3. Домналы балытуда ождама ретінде не саналады?

a) оыр темір

b) Кокс

c) Магнезитті кірпіш

d) ызыл темір

e) ктас

 

4. Магнитті темірді рамында анша пайыз темір бар?

a) 45 - 50%

b) 55 - 60%

c) 37 - 55%

d) 80 - 88%

e) 55 - 80%

 

5. Кендерді срыптау жне сатау не шін ажет?

a) Ірілігі бойынша сульфидтерді алу шін

b) Ірілігі бойынша тотытарды алу шін

c) Ірілігі бойынша тиімді массадаы кесектерді алу шін

d) Ірілігі бойынша тиімді млшердегі кесектерді алу шін

e) Ірілігі бойынша карбонат кесектерін алу шін

 

6. ышыл ождар:

a) SiO₂, P₂O₅
b) CaO, MgO, FeO
c) SiO₂, FeO
d) CaO, P₂O₅

e) Fe₂O₃, MgCO₃

 

7. Кокстаы кміртек млшері:

a) 80 - 88%

b) 55 - 60%
c) 10 - 82%
d) 37 - 55%

e) 55 - 80%

 

8. азып алынатын элементті рамына байланысты кендерді алай бледі?

a) ызыл жне оыр
b) ышыл жне негізгі
c) Бай жне кедей

d) Магнитті жне бай

e) Кедей жне ышыл

 

9. Жер шарында темір массасы бойынша нешінші орына ие?

a) 2
b) 4
c) 1
d) 3

e) 5

 

10. Редукциялы оректер:

a) Сутек жне оттек

b) Кміртек жне кміртек тотыы
c) Кміртек жне сутек

d) Кміртек тотыы жне сутек

e) Кміртек жне оттек

 

Нса

1. Темір емес топтара келесі металдарды жатызамыз:

a) Табиатта кп жадайда сульфид трінде кездесетін металдар

b) Табиатта кп жадайда тоты трінде кездесетін металдар

c) Табиатта кп жадайда сульфат трінде кездесетін металдар

d) Табиатта кп жадайда карбонат трінде кездесетін металдар

e) Табиатта кп жадайда андигрид трінде кездесетін металдар

 

2. Кесектеуді неше дісі бар?

a) 4

b) 3

c) 2

d) 5

e) 1

 

3. Домна балымасында отын ретінде не олданылады?

a) ктас

b) Кокс

c) ождамалар

d) Ота тзімді материалдар

e) Металл

 

4. оыр темірлерді рамында анша пайыз темір бар?

a) 80 - 88%

b) 45 - 50%

c) 55 - 60%

d) 37 - 55%

e) 55 - 80%

 

5. Кесектеуді не шін жргізеді?

a) Дайын німдерді ажетті лшемдегі ораушы материалдара деу шін

b) Ота тзімді материалдарды ышыл ождармен деу шін

c) Дайын німдерді ажетті лшемдегі ота тзімді материалдара деу шін

d) Дайын німдерді ажетті физико - химиялы асиеттерге сйкес деу шін

e) Дайын німдерді ажетті лшемдегі кесекті материалдара деу шін

 

6. Негізгі ождар:

a) Fe₂O_3, MgCO₃
b) CaO, P₂O₅

c) SiO₂, FeO
d) SiO₂, P₂O₅

e) CaO, MgO, FeO

 

7. Шойындаы кміртекті рамы:

a) 2,14% - дан астам
b) 80 - 88% - дан тмен
c) 2,14% - дан тмен

d) 80 - 88% - дан астам

e) 2,14% - а те

 

8. Ота тзімді материалдарды андай топтара бледі?

a) Бай жне кедей

b) Негізгі, ышыл, бай
c) ышыл, негізгі жне нейтральды
d) ышыл, кедей, нейтральды

e) Негізгі, ышыл, бай, кедей жне нейтральды

 

9. Металдарды ішінде е ке тараланы:

a) Темір
b) Мыс
c) Никель
d) Алтын

e) Кміс

 

10. рамында металл бар оректер зіні рамында андай трдегі металл оспаларына ие:

a) Кміртек жне сутектен

b) Оттектен, сульфидтен, карбонаттан жне сульфаттан

c) Штейннен жне ождан
d) Сутектен, карбонаттан жне ождан

e) Штейннен жне ождан

 

Дріс 2

 

МЕТАЛЛУРГИЯЛЫ РДІСТЕРДІ ТЕОРИЯЛЫ НЕГІЗДЕРІ

 

Дріс масаты: Жануды физика - химиялы негізімен танысу, ттану дісін мегеру.

 

Дріс жоспары:

 

1. Жану рдістеріне жалпы сипаттама

2. Газ оспаларында жануды жалпы кинетикасы мен механизмі

 

Кілт сздер: Жану, белсендіру энергиясы, жану німдері, отынны жылу тудыру абілеті, оттегі коэффициенті, Гесс заы.

 

Жану рдістеріне жалпы сипаттама

Жану - бл жылуды интенсивті блінуімен жне тзілетін жану німдеріні температураларыны тез жоарлауымен бірге жргізілетін, отын рамдыларды ышылсыздандырышпен химиялы осылу рдісі. Ережеге сай, кптеген металлургиялы агрегаттарда жалынды жану олданылады. Жалын - жану рдісі жретін озалмалы газдарды жарырау клемімен сипатталады. Наты рылымды жне кескінді жалынды, детте, факел деп атайды.

Жалын жне факел гомогенді жне гетерогенді болады. Гомогенді жалын бір ана газды фазадан трады жне газ тріндегі ышылсыздандырышта газ тріндегі отындарды жау кезінде тзіледі. Алайда бл жадайда крделі кп сатылы жану рдісіне жалыны бар камера абыралары, немесе жану жретін металлургиялы агрегатты жмысшы кеістіктеріндегі зге де атты беттері атысады.

Гетерогенді (екі немесе кп фазалы) жалын ша трізді атты немесе шашыраы сйы отынды жаан кезде тзіледі. Бл жадайда, сондай - а, факел тзілуі ммкін, біра те иын рылымды болады. атты кесекті отынны жануы кезінде, детте, жалыз факел тзілмейді, ол жалын жанып жатан кесектерді маында тзіледі жне макрорылым осындай рбір кесекті маында байалуы ммкін. абатта жану, детте, отынны млшері арты боланда жруі ммкін, сондытан да абатты блімшелеріндегі ышылсыздандырышты жіберу орнынан алыс жне жоары жерлерде химиялы рекеттесу рдісі тек бос ана емес байланысан оттекпенде аяталады. Реакциялар бірінен со бірі жріп отырады:

 

1) С + О₂ = СО₂ (толы жану);

2) 2С + О₂ = 2СО (толы емес жану);

3) 2СО + О₂ = 2СО₂ (СО жанана дейін);

4) СО₂ + С = 2СО (СО₂ кміртегіні газификациясы).

 

Металлургиялы агрегаттарда жану кезіндегі абат немесе факелді кескіні агрегатты пішіні жне кескінімен, ышылсыздандырыш рлеуді беру дісі жне баытымен байланысты. Жалынды шашыраы пештерде (мартенді, екі ванналы болат балытыш, ыздырыш илемді) факел, оны зындыы е негізгі лшем ретінде аныталуы ммкін, клдене имада тзіледі.

Конвертерлерде шын жалынды жоары жне сіресе донды немесе кешенді рлеу, тік жне кп жадайда тиемелі, яни рекеттесу бос газ фазасында емес, ож - металды эмульсия (жоары рлеу) немесе сйы металл (отын осылыстарын олдана отырып, донды немесе кешенді рлеу) маында жреді.

Домна пештерінде мойындыта отын (кокс) абыы рлеуді беру баыты бойынша клдене бойлыа ие, ал пеш осіне факел біртіндеп жоары баытталады. Газ генераторларында газ тріндегі отынды (генераторлы газды) алу шін отын абаты (тас кмірді) рлеуді беру баыты бойынша тік бойлыты тмен жоарысына баытталады.

Кп жадайларда, металлургиялы агрегаттара рлеуді беру жылдамдыы жоары млшерге дейін жетеді, мысалы, домна пешіне 150 - 200м / с, ал конвертерлерде жоары рлеу 700 - 800м / с - ке дейін. Соысында, ол дыбысты жылдамдыын біршама жоарылатады.

Металлургиялы агрегаттарда отынны жануы шін газ тріндегі реагенттерді конвективті масса тасымалдау, соны ішінде атмосферадан жоары болатын ысым кезінде ысымды аын трінде болады. Алайда, газ тріндегі реагенттерді микро клемдерде жне соны ішінде газ тріндегі ышылсыздандырыштарды отынны атты немесе сйы бліктеріне жеткізу кезінде жіішке шектеулі абаттарды бетінде, молекулалы диффузияа осы абатты сырты шегінде жне бетті зінде заттарды р трлі концентрациясыны серінен, тасымалдау жреді.

Бл жадайда, нерлым арапайым трде, ышылсыздандырышты отын тйіршігіні dn / dr моль / (м² · с) бетіне жеткізу жылдамдыыны тедеуі олданылуы ммкін:

 

dn / d = D / (С_о - С_n),

 

мндаы, D - шектік абаттаы газ тріндегі жану німдер арылы ышылсыздандырыш диффузиясыны коэффициенті, м² / с; - тиімді диффузиялы абатты ені,м; С_о- абатты ішкі блігіні, макро клеміндегі ышылсыздандырыш концентрациясы, моль / м²; С- отын тйіршігіні бетіндегі ышылсыздандырышты концентрациясы, моль / м³.

 

Отынды жауды химиялы сатылары, кп жадайда, кп сатылы болып саналады. Физикалы жне химиялы сатыларды бірінен со біріні жруі барлы рдісті жиынты жылдамдыы те жай жретін сатыны жылдамдыымен аныталады. Егер, осындай саты ретінде, жеке химиялы реакция саналса, онда барлы рдіс жылдамдыыны температураа айтарлытай туелдігі арастырылады. Бл туелділік, те жай жретін сатыны жоары активация энергиясын анытайды.

Акивация энергиясы деп химиялы реакция жру шін ажет, реагенттерді тйіршіктерінде есеппен 1моль болуы ажет е тмен энергияны атайды. Т (К) температура кезінде активация энергиясына Е те немесе жоары болатын, тйіршіктерді блігі райды:

 

x / x_o = e ^{- E / RT},

мндаы, х- нтижесінде реакция жретін, тйіршіктерді сотыысу саны; х_о - сотыысуды жалпы саны; R - газды универсальды траты, кДж / (моль · К).

 

Концентрациялары С₁иС₂ (егер, бл молекулалар болса, мндай реакцияны бимолекулярлы деп атайды) тйіршіктерді екі тріні арасындаы реакция шін жылдамдыты келесі формуламен анытауа болады:

= K_оC₁C₂ e ^{- E / RT}.

 

Мндай реакция ретінде, мысалы, жалындауды жоары емес ысымында жне температурасында сутекті жануы кезінде, арнайы раекция жруі ммкін:

 

H + O₂ = OH + O.

 

Егер, бл реакция, рдісті баса сатыларына араанда, те жай жретін болса, онда бл барлы рдісті жылдамдыын анытайды:

₁ = KC_н · C_O2.

 

Келтірілген реакция, тарматалан тізбектер слбасы бойынша газ тріндегі отынны жану жне жалындау рдісіні сатысы болып саналады.

Бл слба, иын жне тізбек реакцияларыны теорияларында активті деп аталатын, Н, О жне ОН тйіршіктері атысатын, арнайы реакциялар атарына ие. Жалындауды тарматалан тізбегіні аумаына араанда, те жоары ысым кезінде, аралы німдерді НО₂, Н₂О₂ жне де басаларды атысуымен, те арапайым слбадаы тарматалмаан тізбектер тзіледі. Наты келтірілген арнайы реакция жне аралы тйіршіктер, рамында сутек бар, отындарды жануы кезінде орына ие. Баса рамында отын бар, мысалы СН₄, сйкесінше жне баса аралы заттар береді.

р трлі оспалардаы рамында отын бар жалындарды млшеріне байланысты шектері орнатылан. Ауа оспаларын райтындарды клемдік млшері келесідей:

 

Зат………............. СН₄ С₂Н₈ С₆H₆ Н₂ СО

(метан) (пропан) (бензол)

Клемдік млшері, % 5 - 15; 2,27 - 9,5; 1,41 - 6,75; 4,0 - 74,20; 12,5 - 74,2