Ферроорытпа рдістеріні ртрлі ерекшеліктері
Ферроорытпалар ндірісінде кез келген элементтерді тотысыздандыруа абілетті кміртегі ке олданыс тапан. Жоары температураларда металдарды кміртекпен тотысыздандыру кміртекті термиялы тотысыздандыру деген атау алан. Жалпы трде реакция келесідей болады:
2 / у МехОу + 2С = 2х / у Ме + 2СО - Q,
2 / у МехОу + (2 + 2х / z)С = 2х / уz МеzCy + 2CO - Qc.
Оттекті тотысыздандыру реакциясыны німдеріні бірі кміртегіні монооксиді болып табылады, оны реакция аймаынан жою шихтадан метала жетекші элемент шыуыны жоары дрежесін амтамасыз етеді.
Кміртегіні артышылытары: оны баасы жоары емес, бл ретте шыу тегі ртрлі кміртекті материалдарды олдануа болады. Кміртегіні кемшіліктері: 1) оксидтерді тотысыздандыруда карбидтер тзіледі, сондытан Si аз концентрациясында орытпаларда кміртегі млшері жоары болады, 2) оксидтерді тотысыздандыру реакциялары кп млшерде уат жмсаумен жреді, сондытан уаты лкен пештер ажет.
Металл тотытарын силикотермиялы тотысыздандыру мына реакция бойынша жреді:
2 / у МехОу + Si = 2x / y Me + SiO2 + QSi.
Тотытарды кремниймен тотысыздандыру кешенді айта орытылан ферроорытпаларды (SiMn, FeSi, FeSiCr жне басалары) пайдаланумен жреді, блар кремнеземді кміртекпен тотысыздандыру арылы алынады.
Кремний оттегімен химиялы жаынан те сас, бл уаты лкен емес электрпештерде (2700 - 7000 кВА) ртрлі оксидтерді (Cr2O3, MnO, MoO3, WO3 жне басалары) тотысыздандырышы ызмет атаруы ммкін.
Кремний тотысыздандырышты келесідей кемшіліктері бар: 1) кремнеземні тзілуі серінен ож млшері артады, бл ретте SiO2 белсенділігі артып, жетекші элементті тменгі оксидтеріні берік силикаттары пайда болады, 2) ферроорытпаларды орытуда кремний металдармен идеалды ерітінді асиеттерінен кері ауытулара ие ерітінділер тзеді жне кремнийді концентрациясы тмен орытпаларды алуды иындатады, 3) ныны жоары болуы.
Металдарды тотытарын алюмотермиялы тотысыздандыру мына реакция бойынша жреді:
2 / у МехОу + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al2O3 + QAl,
жне Гибс энергиясыны айтарлытай згеруімен жреді, бл ретте рдіс жетекші элементті жоары шыымымен теді. Алюмотермиялы рдісті ерекшелігі: жылуды лкен млшеріні блінуі жне жылуды алусыз, пеш сыртында рдістерді жргізу ммкіндігі бар. Бл кезде кристалдануды басталуынан жоары температурамен ож бен металл алуды, металл мен ожды жасы блінуін, рдісті жылдамдыын амтамасыз ететін те жоары темепературалара (2400 - 2800К) дейін жетеді.
Тотысыздандыруды экзотермиялы реакциялары нтижесінде блінетін Qэкз жылу млшеріне байланысты алюмотермиялы рдістерді 3 топа блуге болады:
1) здігінен жретін (Qэкз Qр + Qп), мндаы Qэкз - тотысыздандырышты жылулы эффектісі, Qр - металл млшері;
2) Qп жылулы шыымдарды тиісті компенсациясы, (Qэкз - Qр < Qп);
3) Q сырттан керекті жылу млшерін енгізу, (Qэкз < Qр).
Алюмотермиялы (пештен тыс) рдісті екі тсілмен жргізуге болады: шихтаны жоары немесе тменгі ттандырышымен крікте (шахтада, шміште).
Жоары ттандырышпен крікте (шахтада) немесе шміште пештен тыс балыту - балыту рдісі крікті жоары блігінде басталады, балытпа айнасы астындаы шихта атты жне нта тріздес. Жоары ттандырышпен балыту кезінде рдіс арындылыын реттеуге болмайды, себебі бл балытпа шыарылуына келуі ммкін. Металл тамшысыны пайда болуы шихтаны барлы биіктігінде оны жанама шгуімен жреді, бл ож бен металл королькаларыны жоалуымен байланысты.
Тменгі ттандырышпен пештен тыс балыту крік табанында балытпа тзіліп, рдісті басталуымен сипатталады. Шихта ажетті арындылыпен балытпаа беріледі. Металл бірден крікті тмегі блігінде тзіледі жне королькамен металды жоалуы 2 -5% - а тмендейді. Жылу жоалымы тмендейді, себебі балытпа шихта абатымен жабылан. Балытуды тек блока ана емес, ожды немесе ож бен металды шыарумен жргізуге болады, бл крікті келесі балыту шін бірден пайдалануа ммкіндік береді. Алюмотермиялы рдісті артышылытары: 1) беріктігі жоары металдар оксидтерін шихтадан ажетті млшерде шыара отырып, оларды тотысыздандыру, йткені алюминий оттегіге те сас, 2) тсті металдарды оспаларымен жне кміртегі концентрациясымен техникалы таза металдар жне орытпалар алу жне оксидтерді тотысыздандыру, 3) рдісті жабдытау арапайымдылыы, аз аржылы шыындар, 4) металл мен ожды шыара отырып, клбеу крікте рдісті жргізу, 5) синтетикалы ождар, сонымен атар жоары глиноземді цементті клинкерін алу шін жоары глиноземді ождарды пайдалану, 6) шихтада металдар мен орытпаларды металл алдытарыны лкен млшерін олдану ммкіндігі, 7) кальций мен магнийді ымбат нтатарына араанда алюминий нтаын алу, сатау жіне пайдалану арапайымдылыы.
рдіс кемшіліктері: 1) біріншілік алюминий тапшылыы жне баасыны жоары болуы, 2) королькалар трінде тотысызданан металды жоалуына алып келетін, жоары ттырлыты жоары глиноземді ож тзілуі, 3) жетекші элементтерді тмегі оксидтерді тзілуі, оксидтерді тотысыздану жне шихтадан металдарды шыуы тмендейді.
Баылау сратары:
1. Ферроорытпа деген не?
2. Ферроорытпа нерксібі не ндіреді?
3. Ферроорытпа ндірісіні даму тарихы жнінде не білесіздер?
4. Ферроорытпалар алай жіктеледі?
5. Ферроорытпалар алай таайындалады?
6. Ферроорытпаларда андай металдар болады?
7. Ферроорытпа рдістеріні ерекшелігі.
8. Флюсті жне флюссіз рдістер неге негізделген?
9. Домналы рдіске сипаттама берііз.
10. Металлотермиялы рдіс туралы айтып берііз.
Глоссарий:
1.Ферроорытпалар - темірді Менделеевті элементтер периодты жйесіндегі ртрлі элементтермен орытпалары.
2.Модификатор - бл аз млшері онымен делген металды немесе орытпаны рылымы мен асиеттерін айтарлытай згертетін зат.
3.Базалы тонна - бл жетекші элементті немесе оны осылысыны белгілі бір млшері ата саталан кенні, ферроорытпаны, концентратты бір тоннасы.
4.Электротермиялы тсіл - металдар мен орытпаларды тотысыздандыру, балыту, ыздыру жне оларды тазарту шін электрлік энергияны жылулы энергияа трлендіруге ммкіндік беретін энергетикалы ондырыларда жзеге асырылады.
5.Металлотермиялы тсіл - оксидтерді алюминиймен, кремниймен, кальциймен тотысыздандыру химиялы реакциялар жылуын пайдалану (алюминотермия, силикотермия, кальциетермия).
6.Электролиттік тсіл - сулы ерітінділерді немесе ерітілген тздарды электролизіне негізделген жне аса таза металдарды алу шін олданылады.
Блиц - тест:
Нса
1. Ферроорытпа нерксібі жай жне крделі ферроорытпаларды ... астам ртрлі трлері мен маркаларын шыарады.
a) 100
b) 200
c) 150
d) 300
e) 50
2. Жеіл металдар:
a) Ba, B, Ca, Сr
b) Al, Ba, B, Ca
c) Mg, Sr, Ti, Sn
d) Ca, Mg, Sr, Cu
e) Ba, B, Ca, W
3. Электрлік доа былысын ашан орыс алымы, профессор:
a) Менделеев 1910 ж
b) Кузнецкий 1805 ж
c) Петров 1802 ж
d) Бекетов 1802 ж
e) Бекетов 1809 ж
4. ТМД ферроорытпа нерксібі азіргі уаытта анша жмыс істейтін электроферроорытпа зауыттарын амтиды?
a) 100 жмыс істейтін элетроферроорытпа зауыттары
b) 20 жмыс істейтін элетроферроорытпа зауыттары
c) 9 жмыс істейтін элетроферроорытпа зауыттары
d) 10 жмыс істейтін элетроферроорытпа зауыттары
e) 5 жмыс істейтін элетроферроорытпа зауыттары
5. Ферроорытпалар ... сипатталмайды:
a) Жетекші элементті згерісіні шектерімен жне млшерімен
b) оспалар концентрациясымен
c) Тыыздыпен
d) Балу температурасымен
e) Кристалдану температурасымен
6. Жалпы трде кміртекпен тотысыздандыруды жалпы реакциясы келесі трде болуы ммкін:
a) 2 / х МехОу + 2С = х / у Ме + 2СО - Q
b) 2 / у МехОу + 2С = 2х / у Ме + 2СО - Q
c) 2Мех Оу + С = 2х / у Ме + 2СО + Q
d) 2 / у МехОу + 2С = 2х / у Ме + 2СО2 - Q
e) 2МехОу + 2С = 2х / у Ме + 2СО2 + Q
7. Металдар оксидтерін силикотермиялы тотысыздандыру мына реакция бойынша жреді:
a) 2 / у МехОу + Si = 2x / y Me + SiO2 - QSi
b) 2 / у МехОу + Si = 2x / y Me + SiO + QSi
c) 2у МехОу + Si = 2x / y Me + SiO2 + QSi
d) 2МехОу + Si = 2x / y Me + SiO2 + QSi
e) 2 / у МехОу + Si = 2x / y Me + SiO2 + QSi
8. Кремний оттегімен химиялы жаынан те сас, бл уаты ... электрпештерде ртрлі оксидтерді (Cr2O3, MnO, MoO3, WO3 жне басалары) тотысыздандырышы ызмет атаруы ммкін:
a) 3700 - 7000кВА
b) 5000 - 7000кВА
c) 2700 - 7000кВА
d) 1700 - 2700кВА
e) 2700 - 6000кВА
9. Ферроорытпалар ндірісіні негізгі тсіліне жатпайды:
a) Электротермиялы
b) Металлотермиялы
c) Домендік
d) Электролиттік
e) Силикотермиялы
10. ФС45 маркалы FeSi рамында 41 - 47% Si болады, базалы тоннаа рамында ... бар орытпа абылданан:
a) 45% Si
b) 47% Si
c) 46% Si
d) 48% Si
e) 44% Si
Нса
1. Ферроорытпалар нерксібінде жай жне крделі ферроорытпаларды ртрлі трлері мен маркалары ндіріледі, оларды рамына шамамен анша элемент кіреді?
a) 30 элемент
b) 40 элемент
c) 15 элемент
d) 20 элемент
e) 25 элемент
2. Сирек жне сирек кездесетін металдар:
a) V, W, Ge, Fe
b) Nb, Se, Ta, Ag
c) Mo, Nb, Se, Ko
d) W, Ge, Y, Mo
e) Y, Mo, Nb, Cu
3. 1859 жылы кім теория жне тжірибе жзінде металдар мен орытпаларды алюмотермиялы тсілмен алу ммкіндігін крсетті?
a) Бисенов
b) Павлов
c) Бекетов
d) Петров
e) Менделеев
4. азастанда хром кендеріні бірегей кенорны бар (Атбе облысы, Хромтау .), оны оры ... райды:
a) Негізгі игерілетін кенорындарыны 85% - н
b) Негізгі игерілетін кенорындарыны 95% - н
c) Негізгі игерілетін кенорындарыны 75% - н
d) Негізгі игерілетін кенорындарыны 55% - н
e) Негізгі игерілетін кенорындарыны 65% - н
5. Ферроорытпалар сипатталмайды:
a) Темір концентрациясымен
b) Тйіршіктік рамымен
c) Балу температурасымен
d) рамында O2, H2 бейметалл кірінділеріні болуымен
e) оспалар концентрациясымен
6. Жалпы трде кміртекпен тотысыздандыру жалпы реакциясы келесі трде болуы ммкін:
a) 2МехОу + (2 + 2х)С = 2х / уz МеzCy + 2CO2 - Qc
b) 2МехОу + (2 + 2z)С = 2х / уz МеzCy + 2CO + Qc
c) 2 / у МехОу + (2 + 2х / z)С = 2х / уz МеzCy + 2CO2 - Qc
d) 2 / у МехОу + (2 + 2х / z)С = 2х / уz МеzCy + 2CO - Qc
e) 2 / у МехОу + (2 + 2х / z)С = 2х / уz МеzCy + 2CO + Qc
7. Металдар оксидтерін алюмотермиялы тотысыздандыру мына реакция бойынша жреді:
a) 2у МехОу + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al2O3 + QAl
b) 2 / у МехОу + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al2O3 + QAl
c) 2 / у МехОу + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2 / 3Al2O3 - QAl
d) 2 / у МехОу + 4 / 3Al = 2x / y Me + 2Al2O3 + QAl
e) 2 / у МехОу + 4 / 3Al = 2xMe + 2 / 3Al2O3 + QAl
8. ожсыз рдісте ож еселігі ... аралыында болады:
a) 0,5 - 0,1
b) 0,05 - 0,01
c) 0,05 - 0,1
d) 0,5 - 0,1
e) 0,5 - 1
9. азіргі уаытта ферроорытпаларды ндіруді анша негізгі тсілдері бар?
a) 4
b) 3
c) 8
d) 2
e) 5
10. ФС45 маркалы FeSi рамында ... болады:
a) 42 - 49% Si
b) 43 - 57% Si
c) 31 - 47% Si
d) 41 - 47% Si
e) 41 - 63% Si
Дріс 9