МЕТАЛЛУРГИЯЛЫҚ ӨНДІРІСТІҢ ФИЗИКА - ХИМИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ


Жұмыс түрі:  Дипломдық жұмыс
Тегін:  Антиплагиат
Көлемі: 73 бет
Таңдаулыға:   

АЙТБАЕВ Н. Б., АБДРАХМАНОВ М. С., КӨБЕГЕН Е

МЕТАЛЛУРГИЯЛЫҚ ӨНДІРІСТІҢ

ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ

Қарағанды 2021

мазмұны
мазмұны: Кіріспе . . .
4
мазмұны: 1 Металлургиялық процестердің физико-химиялық негіздері . . .
5
мазмұны: 1. 1 Домналық балқытудың шикізат материалдары . . .
7
мазмұны: 1. 2 Домнада балқыту отыны . . . .
10
мазмұны: 1. 3 Домнада балқытудың флюстері . . .
14
мазмұны: 2 КЕНДІ БАЙЫТУ . . . . .
17
мазмұны: 3 ШИХТАНЫ КЕСЕКТЕУГЕ ДАЯРЛАУ . . . . . .
21
мазмұны:

4 АГЛОМЕРАЦИЯ

4. 1 Негізділік балансы . . .

22
мазмұны:

5 ДОМНАЛЫҚ ПРОЦЕСС

5. 1 Домна пешінің көрігіндегі процестер .

24
мазмұны:

6 БОЛАТ ӨНДІРУ

6. 1 Мартен процесі . . . . . .

25
мазмұны: 6. 2 Газ тығыздығын анықтау . . .
28
мазмұны: 6. 3 Оттекті-конвертерлік балқытудың үрлеу режимі . . .
31
мазмұны: 6. 3 Конвертерлік балқытудың материалдық балансын есептеу . . . .
32
мазмұны: 7 БОЛАТТЫ ОТТЕКСІЗДЕНДІРУ
38
мазмұны:

8 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫСТАР

8. 1 Көміртекті көмір қышқыл газбен газдандыру реакциясының тепе-теңдігін зерттеу . . .

44
мазмұны: 8. 2 Көміртектің су буымен әрекеттесуін зерттеу . . .
50
мазмұны: 8. 3 Карбонаттар (тотықтар) диссоциациясын зерделеу . . .
54
мазмұны: 8. 4 Мыс тотықтары диссоциациясының серпімділігін анықтау . . .
60
мазмұны: 8. 5 Карбонаттардың ыдырауы мен түзілуін термографиялық зерттеу . . .
64
мазмұны: 8. 6 Карбонаттың изотермиялық ыдырау кинетикасын зерделеу . . .
69
мазмұны: 8. 7 Қожды балқымалардың тұтқырлығын зерттеу . . .
73
мазмұны: ҚОСЫМША . . .
78
мазмұны: Пайдаланылған әдебиеттер тізімі . . .
83


КІРІСПЕ

Ғылым ретінде металлургия негізін физика-химиялық металлургиялық процестер теориясы құрайды. Металлургиялық өндірістің физика-химиялық негіздері пәні күрделі металлургиялық жүйелердің және оларда өтетін процестердің физика-химиялық талдауын атқарды. Бұл салада эксперименттермен қатар теориялық зерттеу әдістері аса кең пайдаланылады, бәрінен бұрын термодинамикалық және молекула-кинетикалық. Талдаудың бұл әдістерін сәтті меңгеру инженер-металлургтарды даярлауда негізгі міндеттердің бірін құрайды.

Оқу құралында металлургиялық өндірістің физика-химиялық негіздері ұсынылған. Металлургия (грек. metallurgeo - руда өндіремін, металл өңдеймін, metallon - рудник, металл және ergon - жұмыс) - ғылымның, техниканың, өнеркәсіптің кеннен немесе басқа да материалдардан металл алу процестерін, сондай-ақ металл қорытпаларға олардың химиялық құрамы мен құрылымын өзгерту арқылы қажетті қасиеттер беру процестерін қамтитын саласы.

Қара металлургия - металлургияның ғылымы мен техникасының қара металдар өндіруде кен шикізатын қазып алудан бастап, оны өңдеп шойын, ферроқорытпа, болат, илек, құбыр, рельс, т. б. өнімдерді алуға дейін қамтитын саласы.

Дүниежүзінде өндірілетін барлық металдардың 95%-ға жуық үлесі қара металдардың еншісіне тиеді.

Металлургиялық агрегаттарда газ фазасының термодинамикалық өзара әрекеттесуінің заңдылықтары қозғалды. Термиялық диссоциация және қосылыстардың пайда болуы, оксидтер мен металдардың қалпына келтіру газ атмосферасымен өзара әрекеттесуі, күрделі гетерогенді жүйелердегі процестер, металл фазаларды тазартудың кристаллизациялық әдістері, буландыру және конденсациялау мәселелері қарастырылды. Қарапайым және күрделі металлургиялық жүйелерде болып жатқан реакциялардың механизмдері сипатталған. Оқу құралы «Металлургия» модульдік білім беру бағдарламасы бойынша оқитын жоғары оқу орындарының студенттеріне арналған, сондай-ақ, металлургиялық мамандықтардың басқа техникалық жоғары оқу орындарының студенттеріне пайдалы болуы мүмкін.


1 Металлургиялық процестердің физико-химиялық негіздері

Металлургия (грек. metallurgeo - руда өндіремін, металл өңдеймін; metallon - рудник, металл және ergon - жұмыс) - ғылымның, техниканың, өнеркәсіптің кеннен немесе басқа да материалдардан металл алу процестерін, сондай-ақ металл қорытпаларға олардың химиялық құрамы мен құрылымын өзгерту арқылы қажетті қасиеттер беру процестерін қамтитын саласы.

Химиялық реакциялардың өту жылдамдығы түрлі факторларға тәуелді-әрекеттендіруші заттардың концентрациясына, қысымға, үдеткіштер, катализаторлар және т. б. әсеріне, ал кейбір гетерогендік түрленулер кезінде басқа да жағдайларға-беттің күйіне, жылу және масса алмасу жағдайларына тәуелді. Химиялық реакциялар мен гетерогенді үрдістердің жылдамдығы жөніндегі оқудың дамуына Я. Вант-Гофф,
Н. А. Меншуткина, Н. А. Шилова, Н. Н. Симинов және т. б. ғылымдардың еңбектері үлкен үлес қосты.

Химиялық реакцияның үдемелі жүретіндігі үлкен теорияға және қолданбалы маңызға ие. Соңғы жылдары қара және түсті металлургияда оттегі металлургиялық үрдістердің үдеткіші ретінде кеңінен қолданылады. Температуралық фактор технологиялық үрдістерді үдетуші ретінде үлкен маңызға ие болып келеді.

Реакция компоненттерінің бір немесе бірнеше фазада болуына байланысты гомогенді және гетерогенді химиялық реакциялар кинетикасын айырады. Гомогендер деп бастапқы заттармен әрекеттесу өнімдері бір фазада болатын (газ немесе сұйық) және де молекулалар, атомдар, иондар алынған барлық көлемде әсерлесетін химиялық реакцияларды айтады. Бұл реакция типінің мысалы ретінде конвертерленген табиғи газ құрамына кіретін СО мен Н 2 жану реакцияларын қарастыруға болады:

2СО+О 2 =2СО 2
(1. 1)
:
2СО+О2=2СО2: 2 2 =2Н 2 О
(1. 1): (1. 2)

Гетерогенді деп реакцияға қатысатын заттар әртүрлі фазада (катализаторларда) болатын, ал химиялық түрлену үрдісінің өзі осы фазалардың шегінде өтетін химиялық реакцияларды атайды. Гетерогенді химиялық реакцияға мысал ретінде газ регенераторларында аса қыздырылған қатты отын түйірлерінің бетінде жүретін реакцияны қарастыруға болады:

С(отын көміртек) +О 2 =СО 2
(1. 3)
:
С(отын көміртек) +О2=СО2: СО 2 (отын көміртек) =СО
(1. 3): (1. 4)
:
С(отын көміртек) +О2=СО2: (отын көміртек) 2 =2СО
(1. 3): (1. 5)

Гетерогенді химиялық реакцияға мартен пешінің ваннасында көміртегінің тотығу реакциясы да жатады. Схемалық түрде оны келесідей суреттеуге болады:

(FeO) {CO}

↓ ↑

[Fe] + [C] = [Fe] + [CO]

(1. 6)

Бұл реакция үш сатыда өтеді:

1. Оттегінің қождан металға диффузиялануы;

2. Металдағы көміртегі мен оттегі арасындағы химиялық реакция;

3. Металдан көміртегі тотығының бөлінуі.

Күрделі гетерогенді химиялық реакцияның жылдамдығы үрдістің ең баяу өтетін сатысының жылдамдығымен анықталады. Қарастырылып отырған реакцияда (1. 6) мұндай саты-оттегінің шлактан металға диффузиясы.

Диффузия деп ерітінді немесе балқыма көлемінде концентрациясының біркелкі таралуына әкелетін ерітілген зат концентрациясының өздігінен теңесу үрдісін атайды.

Гетерогенді үрдістер кинетикасында диффузияның ролі-әр үрдіс жеткілікті жылдамдықпен жүруі үшін реакция өнімдері фазалардың бөліну бетінен әкетіліп отыруы керек, ал бұл диффузия арқылы жүзеге асады.

Диффузияның қорғаушы күші - диффузия бағытындағы жол кесіндісіне dx сәйкес келетін ерітілген зат концентрациясынан өзгерісімен dc анықталатын концентрация градиенті dc/dx болып табылады.

Диффузия жолымен тасымалданатын зат массасы dm концентрация градиентіне, диффузия өтетін ортаның көлденең қима ауданына S және уақытқа dτ тура пропорционалды. Онда

= ,
(1. 7)

мұнда D -диффузия коэффициенті, ал диффузия жылдамдығы

= .
(1. 8)

Фиктің I заңы: Молекулалық диффузия жүйе қимасына және концентрация градиентіне тура пропорционал.

(8) теңдік стационарлы диффузияны сипаттайды және Фиктің бірінші заңы деп аталады. Фик теңдігіне минус таңбасы заттың концентрациясының келуі бағытында тасымалданатынын көрсетеді, яғни dc/dx<0.

Диффузия коэфициентінің өлшем бірлігі 1 см²/сек. Бұл коэффициент диффузия өтетін ортаның және диффузияланған заттың табиғатына, температураға және аз дәрежеде концентрация мен қысымға тәуелді.

Ең жоғарғы диффузия жылдамдығы:

- газдарда (D≈1 см²/сек)

- сұйықтарда (D≈10 ²/сек)

- қатты денелерде (D≈1 см²сек)

Атомарлық диффузия коэффициентінің түзетілген (қозғалыссыз) темірдегі мәні 1500-1600ºC -де 10 -4 -10 -5 см²/сек тең. Мартен пештерінде көміртегінің тотығуы кезінде және осының нәтижесінде туындайтын араласу салдарынан масса тасымалдану жылдамдығы күрт өседі- турбулентті диффузия коэффициенті көміртегінің тотығу жылдамдығына байланысты 25-82 см²/сек шектерінде жатады. Мартен пештерімен салыстырғанда көміртегі тотығуының жоғары жылдамдығымен ерекшеленетін оттекті-конвертерлерде металл мен қождың араласуы тек көміртегі тотығының түзілуімен ғана емес, сонымен қатар оттегі ағымының энергиясы есебінен де орындалатынын ескерсек, турбулентті диффузия коэффициентінің мәні 2-25000 см²/сек дейін жетуі мүмкін. Келтірілген мәндерден көріп отырғанымыздай, оттекті-конвертер ваннасындағы масса тасымалдану жылдамдығы атомарлық диффузиядан миллиондаған есе, ал мартендік пештегіден мыңдаған есе жоғары.

1. 1 Домналық балқытудың шикізат материалдары

Домналық балқыма үшін темірлі-кендік материалдар (темір, марганец кендері, агломерат, жұмаршақтар), флюстер (көбнесе әктас), сондайақ отын (кокс) шикізат болады. Домна пештерінің жинақ құрамы шамамен қорытып алынатын шойынның құрамымен анықталынады, сонымен шихтада әр түрлі қатынаста әр түрлі компаненттер (сыңарлар) болуы мүмкін.

Дұрысын айтқанда шойын түзілуге қажетті темірді пешке темірлікендік материалдар (оксидтер түрінде, ал кейде металдық түрде) әкеледі. Кеннің пйдалы бөлігі болып саналатын темірлі-кен қосылыстары әрдайым балласт қосылыстармен-маңызсыз (бос) жыныспен бірге болады. Маңызсыз жыныс көбінесе кремнеземнан - SiO 2 , шамалы мөлшерде глиноземнан - Al 2 O 3 , әктен - CaO және магнезиядан - MgO тұрады.

мұндағы: CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3 - кендегі сәйкес тотықтардың мөлшері, %.

В < 1 - болғанда кен қышқылды бос жынысқа, В > 1 - болғанда қышқылды жынысқа ие болады. Егер В = 1 болса, онда кеннің бос жынысын өзіндік қорытпа деп атайды (пустая порода руды называется самоплавкой) . Кейбір темір кендерінің химиялық құрамы 1. 1-кестеде келтірілген.

1-мысал.

Теміртастағы темір мөлшері 57% құрайды. Бос жыныстың мөлшерін анықтаңыз.

ШЕШУІ:

Қызыл теміртастағы гематит мөлшерін анықтаймыз:

Fe 2 O 3 = (57 × 160) :112 = 81, 4%.

мұндағы: 160 - Fe 2 O 3 молекулалық салмағы, г/моль;

112 - молекуладағы Fe 2 O 3 темірдің екі атомының салмағы, г/моль.

Бос жыныстың мөлшері тең болады:

100 - 81, 4 = 18, 6%.

2-мысал.

Құрамы келесідей [C] = 4%; [Si] = 0, 8%; [Mn] = 0, 7%; [S] = 0, 04%; [P] = 0, 2% 56% Fe тұратын 1т шойындағы гематитті кен шығынын анықтаңыз.

ШЕШУІ:

Бірлік шойынға темірлі кеннің шығыны темір балансы бойынша анықталады:

Р × Fe общ = Ч × [Fe],

мұндағы Р - т/т шойынға кеннің шығыны;

Fe жалпы -кендегі темір мөлшері %;

[Fe] - шойындағы темір мөлшері %.

  1. Шойындағы Fe мөлшерін анықтаймыз:

Fe ч = 100 - [C] - [Si] - [Mn] - [S] - [P] = 94, 26%.

1. 1-кесте-Темір кендері мен концентраттарының химиялық құрамы

Материал аты
Fe общ
FeO
SiO 2
Al 2 O 3
CaO
MgO
MnO
P 2 O 5
S
TiO 2
V 2 O 5
ппп
Материал аты: 1. Оленегор концентраты
Feобщ: 60, 07
FeO: 20, 20
SiO2: 14, 33
Al2O3: 0, 58
CaO: 0, 59
MgO: 0, 41
MnO: 0, 09
P2O5: -
S: 0, 08
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 0, 24
Материал аты: 2. Ено-Ковдов
Feобщ: 62, 0
FeO: 18, 64
SiO2: 1, 05
Al2O3: 2, 46
CaO: 1, 05
MgO: 7, 74
MnO: 0, 30
P2O5: 0, 46
S: 0, 02
TiO2: 0, 32
V2O5: -
ппп: -
Материал аты: 3. Кировоград конц-т
Feобщ: 65, 0
FeO: 20, 84
SiO2: 8, 29
Al2O3: 0, 22
CaO: 0, 55
MgO: 0, 35
MnO: 0, 13
P2O5: 0, 01
S: 0, 01
TiO2: -
V2O5: -
ппп: -
Материал аты: 4. Тульск кені
Feобщ: 45, 5
FeO: 0, 46
SiO2: 19, 6
Al2O3: 2, 94
CaO: 0, 59
MgO: 0, 39
MnO: 0, 30
P2O5: 0, 15
S: 0, 12
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 10, 96
Материал аты: 5. Лебединск кені
Feобщ: 55, 88
FeO: 9, 87
SiO2: 9, 15
Al2O3: 3, 81
CaO: 1, 26
MgO: 0, 40
MnO: 0, 46
P2O5: 0, 24
S: 0, 19
TiO2: 0, 15
V2O5: -
ппп: 5, 64
Материал аты: 6. Яковлев кені
Feобщ: 59, 9
FeO: 0, 88
SiO2: 5, 42
Al2O3: 2, 50
CaO: 1, 77
MgO: 0, 40
MnO: -
P2O5: 0, 05
S: 0, 04
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 4, 35
Материал аты: 7. Криворож конц-т
Feобщ: 58, 96
FeO: 22, 78
SiO2: 15, 10
Al2O3: 0, 59
CaO: 0, 41
MgO: 0, 82
MnO: 0, 02
P2O5: 0, 07
S: 0, 01
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 0, 6
Материал аты: 8. Криворож кені I
Feобщ: 54, 65
FeO: 0, 86
SiO2: 16, 99
Al2O3: 3, 63
CaO: 0, 57
MgO: 0, 23
MnO: 0, 28
P2O5: 0, 14
S: 0, 05
TiO2: -
V2O5: -
ппп: -
Материал аты: 9. Криворож кені II
Feобщ: 57, 0
FeO: 1, 98
SiO2: 15, 60
Al2O3: 2, 80
CaO: 0, 44
MgO: 0, 20
MnO: 0, 27
P2O5: 0, 09
S: 0, 05
TiO2: -
V2O5: -
ппп: -
Материал аты: 10. Керчен концентраты
Feобщ: 43, 5
FeO: -
SiO2: 13, 80
Al2O3: 3, 52
CaO: 1, 9
MgO: 0, 68
MnO: 2, 7
P2O5: 2, 70
S: 0, 02
TiO2: 0, 17
V2O5: 0, 14
ппп: 14, 23
Материал аты: 11. Высокогор конц-т
Feобщ: 58, 07
FeO: 20, 0
SiO2: 8, 08
Al2O3: 2, 30
CaO: 3, 10
MgO: 1, 80
MnO: 1, 0
P2O5: 0, 17
S: 0, 05
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 3, 0
Материал аты: 12. Лебежин конц-т
Feобщ: 58, 70
FeO: 23, 0
SiO2: 8, 21
Al2O3: 3, 10
CaO: 3, 27
MgO: 2, 12
MnO: 0, 31
P2O5: 0, 33
S: 0, 07
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 1, 19
Материал аты: 13. Качканар конц-т
Feобщ: 63, 0
FeO: 28, 67
SiO2: 4, 49
Al2O3: 1, 54
CaO: 1, 53
MgO: 2, 21
MnO: 0, 22
P2O5: 0, 04
S: 0, 02
TiO2: 2, 23
V2O5: 0, 48
ппп: 0, 43
Материал аты: 14. Соколов-Сарыбай кені
Feобщ: 53, 6
FeO: 20, 87
SiO2: 12, 54
Al2O3: 3, 38
CaO: 5, 41
MgO: 3, 65
MnO: 0, 14
P2O5: 0, 193
S: 0, 18
TiO2: 0, 24
V2O5: 0, 10
ппп: 0, 444
Материал аты: 15. Соколов-Сарыбай концентраты
Feобщ: 65, 0
FeO: 25, 0
SiO2: 4, 60
Al2O3: 1, 63
CaO: 1, 51
MgO: 0, 85
MnO: 0, 12
P2O5: 0, 07
S: 0, 87
TiO2: 0, 11
V2O5: 0, 10
ппп: 2, 23
Материал аты: 16. Карачар концентраты
Feобщ: 65, 0
FeO: 28, 58
SiO2: 4, 93
Al2O3: 2, 0
CaO: 0, 94
MgO: 1, 30
MnO: 0, 25
P2O5: 0, 04
S: 0, 10
TiO2: 0, 08
V2O5: 0, 20
ппп: 3, 53
Материал аты: 17. Лисаков концентраты
Feобщ: 60, 0
FeO: 20, 0
SiO2: 7, 89
Al2O3: 5, 26
CaO: 0, 60
MgO: 0, 50
MnO: 0, 30
P2O5: 1, 70
S: 0, 02
TiO2: 0, 10
V2O5: 0, 15
ппп: -
Материал аты:

18. Мандыбаш

конц-т

Feобщ: 59, 1
FeO: 25, 05
SiO2: 7, 38
Al2O3: 2, 40
CaO: 3, 64
MgO: 1, 86
MnO: 0, 56
P2O5: 0, 17
S: 0, 48
TiO2: -
V2O5: -
ппп: 1, 74
Материал аты: 19. Коршунов концентраты
Feобщ: 61, 0
FeO: 22, 0
SiO2: 4, 70
Al2O3: 3, 39
CaO: 1, 56
MgO: 4, 44
MnO: 0, 17
P2O5: 0, 25
S: -
TiO2: 0, 38
V2O5: 0, 12
ппп: 0, 29
Материал аты: 20. Караджальск концентрат
Feобщ: 50, 0
FeO: 23, 4
SiO2: 17, 57
Al2O3: 3, 60
CaO: 3, 36
MgO: 1, 76
MnO: 0, 77
P2O5: 0, 10
S: 0, 47
TiO2: -
V2O5: 0, 045
ппп: 3, 55
Материал аты: 21. Большой ктай (конц-т)
Feобщ: 47, 0
FeO: 15, 0
SiO2: 26, 5
Al2O3: 0, 92
CaO: 1, 10
MgO: 1, 84
MnO: 1, 75
P2O5: 1, 13
S: 0, 38
TiO2: -
V2O5: 0, 04
ппп: 0, 91
Материал аты: 22. Магнитогор концентраты
Feобщ: 58, 4
FeO: 24, 0
SiO2: 8, 97
Al2O3: 3, 70
CaO: 4, 70
MgO: 0, 90
MnO: 0, 10
P2O5: 0, 05
S: 0, 88
TiO2: -
V2O5: -
ппп: -

2. Онда кен шығыны құрайды:

Р = 94, 26 : 56 = 1, 68 т/т шойын.

3-мысал.

Екі кен (а) және (б) берілген. Әрбір кендегі темірден тұратын минералдардың пайыздық мөлшерін анықтау, егер химиялық талдау мәліметтері бойынша (а) кенде Fe общ = 46, 0%, FeO = 13, 0% болса, ал (Б) кенінде: Fe общ = 50, 4%, FeO = 23, 0%.

ШЕШУІ:

FeO байланысқан темір мөлшері

а) Fe FeO = 56 ⋅ FeO/72 = 56 ⋅13, 0/72 = 10, 11%,

б) Fe FeO = 56 ⋅ FeO/72 = 56 ⋅23, 0/72 = 17, 89%.

(а) кені

Тотығу коэффициенті

К = Fe жалпы / Fe FeO = 46, 0/10, 11 = 4, 55 > 3, демек (а) кенінде Fe 2 O 3 және Fe 3 O 4 минералдар болады, яғни барлық FeO Fe 3 O 4 -да байланысқан.

Fe 3 O 4 мөлшері

Fe 3 O 4 = 232 ⋅ Fe Fe3O4 /72 = 232 ⋅ 13/72 = 41, 89%.

Fe 2 O 3 жалпы мөлшері

Fe 2 O = 160⋅(Fe жалпы - 56⋅ FeO/72) /112 = 160⋅(46 - 56⋅13/72) /112 = 51, 27%.

Fe 3 O 4 -да байланысқан Fe 2 O 3 мөлшері

Fe 2 O 3 Fe3O4 = 160 ⋅ FeО Fe3O4 /72 = 160 ⋅ 13/72 = 28, 89%.

(а) кеніндегі Fe 2 O 3 мөлшері

Fe 2 O 3 = Fe 2 O - Fe 2 O 3 Fe3O4 = 51, 27 - 28, 89 = 22, 38%.

(б) кені

Тотығу коэффициенті

К = Fe жалпы / Fe FeO = 50, 4/17, 89 = 2, 82 < 3, демек (б) кенінде Fe 3 O 4 және FeO минералдары болады, яғни барлық Fe 2 O 3 -да байланысқан.

Fe 3 O 4 байланысқан Fe 2 O 3 мөлшері

Fe 2 O 3 Fe3O4 = 160⋅(Fe жалпы - 56⋅FeO/72) /112 = 160⋅(50, 4 - 56⋅23/72) /112 = 46, 44%.

(б) кендегі Fe 3 O 4 мөлшері

Fe 3 O 4 = 232 ⋅ Fe 2 O 3 Fe3O4 /160 = 232 ⋅ 46, 44/160 = 67, 34%.

Fe 3 O 4 байланысқан Fe 2 O мөлшері

FeO Fe3O4 = 72 ⋅ Fe 2 O 3 Fe3O4 /160 = 72 ⋅ 46, 44/160 = 20, 90%.

(б) кендегі FeO мөлшері

FeO = FeO Σ ⋅ FeO Fe3O4 = 23, 0 - 20, 9 = 2, 1 %.

Сонымен (а) кенінде: Fe 2 O 3 = 22, 38%,

Fe 3 O 4 = 41, 89%,

FeO = 0% .

(б) кенінде: Fe 2 O 3 = 0%,

Fe 3 O 4 = 67, 34%,

FeO = 2, 1%.

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар:

1-тапсырма. Кенде 3970 т гематит болады. Осы кен мөлшерінде қанша пайыз темір болады?

2- тапсырма. Кеннің бір үлгісін талдауда кеннен 2, 8 г темір табылды. Ол темір тотығының қандай мөлшеріне (III) сәйкес келеді?

3-тапсырма. Магнитогор темір кен үлгісінде магнетит минералы түрінде 62% темір бар. Берілген кенде магнетит мөлшері қанша (пайызда) ?

4-тапсырма. 5 кг магнетитте темір мөлшері қанша?

5-тапсырма. Темір кенінде 80% Fe 2 O 3 және 10% SiO 2 , қалғаны - қоспалар. Осы кенде темір мен кремний қанша (пайызда) ?

6-тапсырма. Магнитті, қоңыр және шпаттық теміртаста темір мөлшері сәйкесінше 63%, 50% және 41% құрайды. Әрбіреуіндегі бос жыныстың мөлшерін анықтаңыз.

7- тапсырма. 1 кг Fe 2 O 3 және 1 кг Fe 3 O 4 темір мөлшері бірдей бола ма?

8-тапсырма. 4640 т магнитті теміртастан тұратын Fe 3 O 4 зауытқа кен жеткізілді. Осы мөлшердегі кенде қанша темір болады?

9-тапсырма. Құрамы келесідей [C] = 4%; [Si] = 1%; [Mn] = 0, 6%; [S] = 0, 03%; [P] = 0, 1%; 94, 27% Fe 1т шойынға кен шығынын анықтаңыз.

Әртүрлі темір кендерінің және концентраттарының химиялық құрамдары 1. 1-кестеде көрсетілген.

10-тапсырма. 1. 1-кестеде темір кендерінің және оларды байытатын концентраттардың құрамы келтірілген. Кендегі немесе сіздің нұсқаңызға сәйкес концентраттағы темірден тұратын минералдардың пайыздық мөлшерін анықтаңыз.

11-тапсырма. 1. 1-кестедегі мәліметтерге сәйкес кен түрін және бос жыныс мөлшерін анықтаңыз.

  1. 1. 2 Домнада балқыту отыны

Домнада балқыту үшін пайдаланылатын жағармай (отын) тек шихтаны қыздыру мен балқытуға ғана емес, сонымен бірге, пештегі тотықсыздандыратын процестерде және темірді көміртектендіруге негізгі химиялық реагентті атқарады.

Домналық балқытуда отынның негізгі түрі кокс. Металлургиялық кокстың сапасын бағалау үшін оның химиялық құрамын, физика-химиялық және физика-механикалық қасиеттерін білу керек.

Кокстың химиялық құрамы оның органикалық массасымен сипатталады. Коксты органикалық зат әдетте келесілерден тұрады: 96, 5 - 97, 5% С; 0, 5 - 0, 8% Н 2 ; 0, 3 - 0, 4% О 2 және S және N 2 кейбір мөлшерінен.

Органикалық массаның талдауын кейде элементарлы талдау деп те атайды. Осы талдаудың негізгі көрсеткіші ұшардан және ұшпайтын көміртектен құралатын көміртек мөлшері табылады. Тәжірибелік есептерді жүргізу үшін С ұшпайтын мөлшерін білу керек. Осы көміртектің мөлшерін техникалық талдаудан анықтауға болады.

Техникалық талдауда күлдің (А), ылғалдың (W), ұшқыш заттардың (L) және күкірттің (S) мөлшері, яғни кокстың жұмыс массасы анықталады. С ұшпайтын мөлшері төмендегі теңдеу бойынша кокстың құрғақ массасынан анықталады:

= 100 - (А С + L C + S C ) .

Әдетте металлургиялық коксттарда күлдің мөлшері 8…13% шектерде түрленіп тұрады. Кокс күлінің құрамы маңызды, себебі қож домна пешінде қож түзілу процесіне әсер етеді. Күлдің негізгі компоненттері SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 . Бұдан өзге, күлде СаО, MgO, SO 3 , P 2 O 5 , Mn 3 O 4 компоненттер және т. б. кездеседі. Күлдегі SiO 2 және Al 2 O 3 мөлшері әдетте 50…70%, ал СаО және MgO барлығы 4…6%. Бұл бос жынысты қождауға жетпейді. Кокстағы ылғал мөлшері көп емес - 1…3% жуық. Ұшар заттардың мөлшері де аз- 0, 8 - 1, 2% және кокстау технологиясына байланысты, яғни кокстау температурасы неғұрлым жоғары және кокстау кезеңінің ұзақтығы үлкен болса, соғұрлым кокста ұшқыш заттар аздау болады. Ұшар заттар 300 - 350 0 С жоғары қыздырғанда бөліне бастайды, бұл домна пешінің шахта үстіне сәйкес келеді және домна процесіне қатыспайды.

1-мысалы.

Кокстың техникалық құрамы берілген, %:

күл - 9, 5; күкірт - 1, 7; ұшар заттар - 1, 0; ылғал - 3, 0. Кокстың органикалық массасында Н 2 , N 2 және О 2 мөлшері 1, 0%.

Күлдің талдауы %:

SiO 2 - 43, 00; Al 2 O 3 - 23, 00; Fe 2 O 3 - 22, 50; CaO - 6, 10; MgO - 1, 36; P 2 O 5 - 0, 39; SO 3 - 3, 32; Mn 3 O 4 - 0, 33.

Кокстағы ұшар заттардың құрамы, %:

СО 2 - 29, 0; СО - 34, 0; СН 4 - 1, 0; Н 2 - 4, 0; N 2 - 32.

Кокстың элементарлық құрамын және ондағы ұшпайтын көміртек мөлшерін анықтау.

ШЕШУІ:

Кокстың элементарлық құрамын анықтау үшін төмендегі теңдеу бойынша кокстағы қож компоненттерін (К А ) және (К К ) кокс құрамындағы (K L ) ұшар заттарды есептеу керек:

К К = К А ⋅ 0, 01А; К К = K L ⋅ 0, 01L.

1. Кокс қожында SO 3 түрінде болатын күкірт мөлшерін анықтаймыз:

9, 5 × 0, 0332 = 0, 126%,

мұндағы: 32 - молярлық салмағы S;

80 - SO 3 молярлық салмағы.

2. SO 3 өзге, басқа қосылыстарда байланысқан күкірт мөлшерін анықтаймыз:

1, 7 - 0, 126 = 1, 574%.

3. Кокстың күл компоненттерін және ұшар заттарын кокс құрамына есептейміз, %.

Күл: SO 3 - 9, 5 ⋅ 0, 0332 = 0, 3150 ұшар заттар: СО - 1, 00 ⋅ 0, 34 = 0, 34

Al 2 O 3 - 9, 5 ⋅ 0, 2300 = 2, 1850 CO 2 - 1, 00 ⋅ 0, 29 = 0, 29

CaO - 9, 5 ⋅ 0, 610 = 0, 5795 N 2 - 1, 00 ⋅ 0, 32 = 0, 32

Mn 3 O 4 - 9, 5 ⋅ 0, 0033 = 0, 0313 CH 4 - 1, 00 ⋅ 0, 01 = 0, 01

SiO 2 - 9, 5 ⋅ 0, 4300 = 4, 0850 H 2 - 1, 00 ⋅ 0, 04 = 0, 04

Fe 2 O 3 - 9, 5 ⋅0, 2250 = 2, 1375

MgO - 9, 5 ⋅ 0, 0136 = 0, 1292

P 2 O 5 - 9, 5 ⋅ 0, 0039 = 0, 0390

Кокстың органикалық массасында 1, 0% Н 2 , N 2 және О 2 болады.

Ұшпайтын көміртек мөлшерін анықтаймыз:

С ұшпайтын = 100 - (1, 574 + 9, 5 + 1, 0 + 1, 0) = 86, 926%.

  1. Кокстың элементарлық құрамын анықтаймыз, %:

С ұшпайтын - 86, 926; S - 1, 574; SO 3 - 0, 315; SiO 2 - 4, 085; Al 2 O 3 - 2, 185; Fe 2 O 3 - 2, 1375; CaO - 0, 5795; MgO - 0, 1292; Mn 3 O 4 - 0, 0313; P 2 O 5 - 0, 039; CO 2 - 0, 29; CO - 0, 34; CH 4 - 0, 01. Ұшатын заттарға кіретін компоненттерді біріктіріп (СО 2 , СО СН 4 , Н 2 және N 2 ), есептеуде пайдаланылатын кокстың әдеттегі химиялық құрамын аламыз. Бұл кезде барлық компоненттер қосындысы 100% құрайды.

Өздігінен шешуге арналған есептер

1 - 16 тапсырма. 1. 2, 1. 3 және 1. 4-кестелерде келтірілген кокстың, оның күлінің және ұшар заттарының берілген техникалық құрамында кокстың элементарлық құрамын анықтау.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Химиялық қалдықтардың жіктелуі
ҚазҰТУ-дың шаңырақ көтеруі – 1934-1960 жж. Қазақтың тау-кен металлургиялық институты (қазткми)
Металлургия өндірісінің қатты қалдықтары
Мыс кендерін байыту технологиясы
Балқаш мыс байыту фабрикасының тарихы
Арнайы кокс өндірісі
Электр өлшеу құралдары
Коксохимия өндірісінде суды пайдалану және оның ластануын экологиялық зерттеу, ақаба суларды тазарту
Қалдықсыз және аз қалдықты технологиялар
ЖШС Феррум Втор өндіріс орнының тарихы
Пәндер



Реферат Курстық жұмыс Диплом Материал Диссертация Практика Презентация Сабақ жоспары Мақал-мәтелдер 1‑10 бет 11‑20 бет 21‑30 бет 31‑60 бет 61+ бет Негізгі Бет саны Қосымша Іздеу Ештеңе табылмады :( Соңғы қаралған жұмыстар Қаралған жұмыстар табылмады Тапсырыс Антиплагиат Қаралған жұмыстар kz