Мышьякты өндіру және қолдану
Кіріспе
1.Жалпы мәлімет
1.1.Ашылу тарихы
1.2.Кен орындары
2. Мышьяктың қасиеттері
2.1.Физикалық қасиеті
2.2.Химиялық қасиеті
2.3.Механикалық қасиеті
3. Легірлеуші элементтің Мышьяктың қасиетіне әсері
4. Мышьякты өндіру және қолдану
5 . Легірлеуші элементтің қорытпаның синтезі теориясынан сипаттамасы
5.1.Күй диаграмма критерийлері
5.1.1.Ерігіштік немесе беріктену критерийі
5.1.2.Термиялық өңдеу критерийі
6.1.сурет. β критерийін сипаттай сұлбасы
ҚОРЫТЫНДЫ:
1.Жалпы мәлімет
1.1.Ашылу тарихы
1.2.Кен орындары
2. Мышьяктың қасиеттері
2.1.Физикалық қасиеті
2.2.Химиялық қасиеті
2.3.Механикалық қасиеті
3. Легірлеуші элементтің Мышьяктың қасиетіне әсері
4. Мышьякты өндіру және қолдану
5 . Легірлеуші элементтің қорытпаның синтезі теориясынан сипаттамасы
5.1.Күй диаграмма критерийлері
5.1.1.Ерігіштік немесе беріктену критерийі
5.1.2.Термиялық өңдеу критерийі
6.1.сурет. β критерийін сипаттай сұлбасы
ҚОРЫТЫНДЫ:
Жаңа техника салалары атомдық реактивтік ,Электрондық, космостың пайда болуына байланысты металдық материялға деген талап көп салалы және үздіксіз өсуде.Көбінесе бұл талаптарды қанағаттандыру үшін қиын балқитын және сирек кездесетін металдарды және олардың құймалары мен қоспаларын пайдалануға тура келеді.Заманауи техниканың талаптарына өмірге қиын балқитын және сирек кездесетін металдардың жаңа саласын дүниеге акелді.Сонымен қатар бұл салада құймалар мен қиын балқитын және сирек кездесетін метал құймаларын ,физикалық құрамын зерттейтін теорияның негізгі зерттеуі қарастырылған.Қиын балқитын және сирек кездесетін металдарды зерттеу және тәжірибе жұмысы металтану бөлімі жөнінде білім көлемін бірден үлкейтеді.Ғылыми техника ревалюциясы жылдары металтану ілімі көлемді болды.
Металтану-металдардың және қорытпалардың электронды құрылымы,құрылымыныңметалдың құрамымен, физикалық, химиялық,технологиялық және т.б. қасиеттермен өзарабайланысы туралы ғылым.Металтану ғылыми негіздерін Д.К.Чернов қалаған,ол болаттағы фазалықауысымдардың критикалық температурасын және олардың болаттағы көміртегі мөлшеріменбайланысын орнатқан.Осымен металтануда маңызды темір көміртекті қорытпалардың күй диаграммасыныңнегіздері қаланды.Металды зерттеуге үлкен үлес Д.И.Менделеевтің периодты заңының ашылуы болды.Металтанудың дамуына үлкен әсер еткен Н.С. Курнаков, А.М. Бочвар, А.А. Бочвар, А.А.Байков, С.С.Штейнберг, Н.Г.Гудцов, Г.В. Курдюмов еңбектері. Шет ел ғалымдары ішіндеметалтану дамуына зор үлесті Ле Шателье, Аустен, Осмонд, Юм-Розери, Кортрелл жәнет.б.қосты.Соңғы онжылдықта металтану қарқынды дамуда. Бұл космосты зерттеу, электроника,атом энергетиканың дамуына жаңа материалдардың қажеттілігінен туды. Ол үшінөнеркәсіптік материалдар санына периодтық жүйе элементтерінің барлық элементтерініңқосылуы керек болды.Жақын оңжылдықта теориялық металтану дамуының негізгі бағыттары техникалықтаза металдар қасиетінен ерекшеленетін таза және өте таза металдар өндіру әдістерін жасауболып табылады.
Металтану-металдардың және қорытпалардың электронды құрылымы,құрылымыныңметалдың құрамымен, физикалық, химиялық,технологиялық және т.б. қасиеттермен өзарабайланысы туралы ғылым.Металтану ғылыми негіздерін Д.К.Чернов қалаған,ол болаттағы фазалықауысымдардың критикалық температурасын және олардың болаттағы көміртегі мөлшеріменбайланысын орнатқан.Осымен металтануда маңызды темір көміртекті қорытпалардың күй диаграммасыныңнегіздері қаланды.Металды зерттеуге үлкен үлес Д.И.Менделеевтің периодты заңының ашылуы болды.Металтанудың дамуына үлкен әсер еткен Н.С. Курнаков, А.М. Бочвар, А.А. Бочвар, А.А.Байков, С.С.Штейнберг, Н.Г.Гудцов, Г.В. Курдюмов еңбектері. Шет ел ғалымдары ішіндеметалтану дамуына зор үлесті Ле Шателье, Аустен, Осмонд, Юм-Розери, Кортрелл жәнет.б.қосты.Соңғы онжылдықта металтану қарқынды дамуда. Бұл космосты зерттеу, электроника,атом энергетиканың дамуына жаңа материалдардың қажеттілігінен туды. Ол үшінөнеркәсіптік материалдар санына периодтық жүйе элементтерінің барлық элементтерініңқосылуы керек болды.Жақын оңжылдықта теориялық металтану дамуының негізгі бағыттары техникалықтаза металдар қасиетінен ерекшеленетін таза және өте таза металдар өндіру әдістерін жасауболып табылады.
1. Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. М., 2001.
2. Бабошкина, СВ., Тяжелые металлы в природных и техногенных ландшафтах Алтая / С.В.Бабошкина, А.В. Пузанов, И.В. Горба-чев // Природа. 2007. №3.
3. Безуглая Э.Ю., Расторгуева Г.П., Смирнова И.В. Чем дышит промышленный город. Л.: Гидрометеоиздат, 2004
4. Быков А.А., Ревич Б.А. Оценка риска загрязнения окружающей среды мышьяком для здоровья детей в России//Медицина труда и промышленная экология. 2001. № 5.
5. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова./ М.:Наука, 1985
6. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия
7. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение.// Химия в сельском хозяйстве, 1995, №4
8. Просянникова О.И., Анохин В.С. Тяжелые металлы в почве и урожае.// Агрохимический вестник, 1999, N 4
9. Федоров А.С., Шахов С.М. Влияние ТМ на показатели биологической активности почв// Тезисы докл. II съезда О-ва почвоведов., РАН.. СПб., 1996, Кн. 1
10. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах./ Под ред. Зырина Н.Г., Садовниковой Л.К., М.:МГУ, 1985
2. Бабошкина, СВ., Тяжелые металлы в природных и техногенных ландшафтах Алтая / С.В.Бабошкина, А.В. Пузанов, И.В. Горба-чев // Природа. 2007. №3.
3. Безуглая Э.Ю., Расторгуева Г.П., Смирнова И.В. Чем дышит промышленный город. Л.: Гидрометеоиздат, 2004
4. Быков А.А., Ревич Б.А. Оценка риска загрязнения окружающей среды мышьяком для здоровья детей в России//Медицина труда и промышленная экология. 2001. № 5.
5. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова./ М.:Наука, 1985
6. Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия
7. Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение.// Химия в сельском хозяйстве, 1995, №4
8. Просянникова О.И., Анохин В.С. Тяжелые металлы в почве и урожае.// Агрохимический вестник, 1999, N 4
9. Федоров А.С., Шахов С.М. Влияние ТМ на показатели биологической активности почв// Тезисы докл. II съезда О-ва почвоведов., РАН.. СПб., 1996, Кн. 1
10. Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах./ Под ред. Зырина Н.Г., Садовниковой Л.К., М.:МГУ, 1985
Кіріспе
Жаңа техника салалары атомдық реактивтік ,Электрондық, космостың пайда болуына байланысты металдық материялға деген талап көп салалы және үздіксіз өсуде.Көбінесе бұл талаптарды қанағаттандыру үшін қиын балқитын және сирек кездесетін металдарды және олардың құймалары мен қоспаларын пайдалануға тура келеді.Заманауи техниканың талаптарына өмірге қиын балқитын және сирек кездесетін металдардың жаңа саласын дүниеге акелді.Сонымен қатар бұл салада құймалар мен қиын балқитын және сирек кездесетін метал құймаларын ,физикалық құрамын зерттейтін теорияның негізгі зерттеуі қарастырылған.Қиын балқитын және сирек кездесетін металдарды зерттеу және тәжірибе жұмысы металтану бөлімі жөнінде білім көлемін бірден үлкейтеді.Ғылыми техника ревалюциясы жылдары металтану ілімі көлемді болды.
Металтану-металдардың және қорытпалардың электронды құрылымы,құрылымыныңметалдың құрамымен, физикалық, химиялық,технологиялық және т.б. қасиеттермен өзарабайланысы туралы ғылым.Металтану ғылыми негіздерін Д.К.Чернов қалаған,ол болаттағы фазалықауысымдардың критикалық температурасын және олардың болаттағы көміртегі мөлшеріменбайланысын орнатқан.Осымен металтануда маңызды темір көміртекті қорытпалардың күй диаграммасыныңнегіздері қаланды.Металды зерттеуге үлкен үлес Д.И.Менделеевтің периодты заңының ашылуы болды.Металтанудың дамуына үлкен әсер еткен Н.С. Курнаков, А.М. Бочвар, А.А. Бочвар, А.А.Байков, С.С.Штейнберг, Н.Г.Гудцов, Г.В. Курдюмов еңбектері. Шет ел ғалымдары ішіндеметалтану дамуына зор үлесті Ле Шателье, Аустен, Осмонд, Юм-Розери, Кортрелл жәнет.б.қосты.Соңғы онжылдықта металтану қарқынды дамуда. Бұл космосты зерттеу, электроника,атом энергетиканың дамуына жаңа материалдардың қажеттілігінен туды. Ол үшінөнеркәсіптік материалдар санына периодтық жүйе элементтерінің барлық элементтерініңқосылуы керек болды.Жақын оңжылдықта теориялық металтану дамуының негізгі бағыттары техникалықтаза металдар қасиетінен ерекшеленетін таза және өте таза металдар өндіру әдістерін жасауболып табылады.
Қысылтаяң жағдайларда (өте төмен және өте жоғары температура мен қысым)металдарды зерттеуге үлкен көңіл бөлінеді.
Осы уақытқа дейін машина құрылысының негізгі материалды базасы болат пен шойынөндіретін қара металлургия болып табылады. Бұл материалдар көп жақсы қасиеттерге иежәне ең алдымен машина бөлшектерінің жоғары конструкциялы беріктігін қамтамасыз етеді.Бірақ бұл классикалық материалдар үлкен тығыздық,төмен коррозиялы тұрақтылық сияқтыкемшіліктерге ие. Болат пен шойыннан жасалған өнімдердің жылдық өндірісінің 20%коррозиядан шығыны болып табылады. Сондықтан, ғылыми зерттеулер мәліметтерібойынша 20-40 жылдан соң барлық дамыған елдер титан,алюминий, магний базасындағыметалл қорытпаларды жапай қолдануға көшеді.Бұл жеңіл және берік қорытпалар машиналар мен станоктарды 2-3 есе жеңілдетеді,жөндеуге шығынды 10 есе азайтады.Машина құрылысында көптеген әр түрлі материалдар қолдағанымен, негізгіконструкциялы материал металдар болып табылады.
Металтану ғылымының мақсаты элементтердің бағалық сипаттамасын ескере отырып материалдың негізін, легірлеуші элементтерді, өңдеу тәсілдерін таңдауда және қажетті құрылым мен қасиеттерді алу үшін белгілі көлемде білім алуды, іскерлікті және дағдыны игеру жатады
1.Жалпы мәлімет
1.1.Ашылу тарихы
Күшәла немесе Күшән [1] (Мышьяк, ), As - элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы химиялық элемент.
Атомдық нөмірі 33. As деген таңбамен белгіленеді. Қарапайым зат болып сынғыш металл болып келеді. Оның аты ерте кезде орыс тілінде тышқан өлтіруге қарсы қолданғандықтан оны Мышьяк деп атап кетті. Оны 1789 жылы А. Л. Лавуазье ашқан. Мышьякқа бай орындар ол - Грузия, Орта Азия, сонымен бірге Қазақстанда , АҚШ, Швеция, Норвегия, Жапония, Канада, Ресейде. Мышьяктың қосылыстары және дара түрінде улы болып келеді. Онымен улынған адам басы аурып, іші өтіп, жүйке жүйесі қозады
Мышьяк - адам пайдаланатын ең көне элементтердің бірі болып атабылады. Мышьяк сульфидтері As2S3 және As4S4, аурипигмент("арсеник") деп аталатын және реальгар, римдіктер мен гректерге таныс болды. Бұл заттар улы. Мышьяк табиғатта бос күйінде кездесетін элементтерінің бірі болып табылады. Оны қосылыстарынан салыстырмалы оңай бөліп алуға болады. Сондықтан алғаш рет кім қарапайым мышьякты бос күйінде алғанын тарих білмейді. Көбісі алғаш ашушы рөлді алхимик Ұлы Альбертке қосып жазады. Парацельстің еңбектерінде арсениктің бастап жұмыртқа сүйегімен реакцияның нәтижесінде мышьяк алу жазылған. Көптеген ғылым тарихшылары металл мышьяк едәуір бұрын алынды деп болжайды, бірақ ол ісынап өкілі болып саналған. Яғни бұл мышьяк сульфиді сынап минералына өте ұқсас болуымен түсіндіруге болады. Және одан бөліп алу сынапты бөліп алу кезіндегідей жеңіл. Қарапайым мышьяк орта ғасырларда Еуропа мен Азия белгілі болды. Қытайлар оны кендерден алған. Мышьяк -- улы зат. Еуропалықтар мышьякпен улану барысында өлімді диагностикалай алмады, ал қытайлықтар мұны жасай алды. Бірақ бұл талдау әдісі осы кезге дейін жетпеді, жұмбақ күйінде қалды. Еуропалықтар мышьякпен улану кезіндегі өлімді анықтауды үйренді, мұны алғаш рет Д.Марше жасады. Бұл реакция қазіргі уақыттада пайдаланылады.
1.2.Кен орындары
Мышьяктың басты өнеркәсіптік минералы - арсенопирит FeAsS. Ірі мыс-мышьякты кен орындары Грузия, Орта Азия мен Қазақстанда, АҚШ,Швеция, Норвегия және Жапонияда бар, мышьяк-кобальтты -- Канадада, мышьяк-қалайы -- Боливия және Англияда бар. Сонымен қатар, белгілі алтын-мышьяк кен орындары АҚШ және Францияда. Ресейде мышьяк бар көптеген кен орындары Якутия, Уралда, Сібірде, Жіберді және Чукоткада орналасқан.
Мышьяк кейде қалайы кендерде кездеседі. Орта ғасырларда қытай әдебиетінде қайтыс болған адам өмірі былайша сипатталған, қалайы ыдыстардан ішілген су немесе шараптардан қаза болған, қалайы құрамында мышьяк болғандықтан. Ұзақ уақыт бойы адамдар мышьякты және оның оксидін бір зат ретінде қабылдап, түсінбеушілік болды. Бұл түсінбеушілік Г.Брандтом и А.Лавуазье бұл әр түрлі заттар және мышьяк - дербес химиялық элемент екені туралы дәлелі бойынша жойылды. Мышьяк оксиді ұзақ уақыт бойы кеміргіштерді жою үшін қолданылды. Осыдан элементтің орыс атауы шықты. Ол мышь-тышқан және яд- у сөздерінен шығады.
Табиғат татаралуы
Мышьяк -- қабынған элемент. Жер қыртысында 1,7::10-4% салмағы бойынша құрамда. Теңіз суында 0,003 мгл. Бұл элемент кейде табиғатта таза күйінде кездеседі, минералдың металдық сұр қауыз немесе ұсақ түйіршіктерден тұратын тығыз массадағы түрі бар. Шамамен 200ге жуық мышьяк құрамды минералдар белгілі. Шағын концентрацияда қорғасын, мыс және күміс кендерімен бірге жүреді. Мышьяктың сульфид түріндегі екі табиғи минерал өте кең таралған(бинарлық қосылыстар күкіртпен): қызғылт-қызыл мөлдір реальгар AsS және ақшыл сары аурипигмент As2S3. Мышьяк алу үшін өнеркәсіптік мәні бар минерал - арсенопирит (мышьяковый колчедан) FeAsS немесе FeS2::FeAs2 (46 % As), сондай-ақ мышьяк колчеданын өңдейді -- леллингит (FeAs2) (72,8 % As), скородит FeAsO4 (27 -- 36 % As). Мышьяктың басым көпшілігі мышьякқұрамды алтын, қорғасын-мырыш, мысколчеданды және басқа да кеңдерді өңдеу кезінде бірге өндіріледі.
Изотоптар
33 изотоп және кем дегенде 10 қозған күйлерінде ядролық изомерлер белгілі. Осы изотоптардан тек 75As және табиғи мышьяк ғана тұрақты тұрады. Ең ұзақ жасайтын радиоактивті изотоп 73As жартылай ыдырау кезеңі 80,3 күн бар.
2. Мышьяктың қасиеттері
2.1.Физикалық қасиеті
Мышьяк бірнеше аллотропикалық түрлендіруге ие. Әдеттегі шарттарда металдық немесе сұр Мышьяк (As) айрықша орнықты - күкіртболатты сынғыш кристалдық масса; жаңа сынықта маталдық жылтыр бар, As2O3 жұқа қабықшасымен жабылғандықтан ауада тез күңгірттенеді. Сұр Мышьяктың кристалдық торы ромбы тәріздес (а = 4,123Å, бұрышы α = 54°10', х == 0,226), қабатталған. Тығыздығы 5,72 гсм3 (20 °C кезінде), салыстырмалы электрлік қарсылық 35·10-8ом·м, немесе 35·10-6 ом·см, электрқарсылықтың температуралық коэффициенті 3,9·10-3 (0°-100 °C), Бриннель бойынша қаттылығы 1470 Мнм2, немесе 147 кгсмм2 (3-4 Moocа бойынша); немесе Мышьяк диамагнитті. Атмосфералық қысымда Мышьяк жүзбей 615 °C кезінде айналым жасайды, α-As үштік нүктесі 816 °C және 36 aт.қысымда жатыр. Мышьяктың буы 800 °C дейін As4 молекулаларынан құралады, 1700 °C жоғары тек As2ден құралады. Мышьяктың жоғары бетінде салқындатылған сұйық ауамен буының конденсациялануынан сары Мышьяк құрылады - мөлдір, жұмсақ, 1,97 гсм3 тығыздықпен, қасиеті жағнынан ақ фосфорға ұқсайды. Жарық әсерінен немесе аз қыздырудан ол сұр Мышьякқа ауысады. Сонымен қатар шыны тәрізді-аморфты түрлендіруі белгілі: қара Мышьяк және қоңыр Мышьяк, 270 °C жоғары қыздыру кезінде сұр мышьякқа ауысады.
2.2.Химиялық қасиеті
Мышьяк атомының сыртқы электрондары конфигурациясы 3d104s24p3. Мышьяктың тотығу деңгейлері +5, +3 и -3. Сұр Мышьяк фосорға қарағанда айтарықтай химиялық белсенділігі аз. 400 °C жоғары ауада қыздыру кезінде мышьяк жанады, As2O3 түзеледі. Галогендермен Мышьяк тікелей байланысады; әдеттегі жағдайда AsF5 - газ; AsF3, AsCl3, AsBr3 - түссіз жеңіл ұшқыш сұйықтық; AsI3 және As2I4 - қызыл кристаллдар. Мышьякты күкіртпен қыздыру кезінде сульфидтер алынды: As4S4 сарғылт-қызыл және As2S3 ақшыл сары. Солғын сары As2S5 сульфиді H2S-ті мышьяк қышқылы(немесе тұзы) ерітіндісі мұз салқындатқышымен жіберген кезде тұнады: 2H3AsO4 + 5H2S = As2S5 + 8H2O; 500 °C шамасында As2S3 және күкіртке ажыратылады. Мышьяктың барлық сульфидтері суда және сұйытылған қышқылда ерімейді. Күшті тотықтырғыштар (HNO3 + HCl, HCl + KClO3 қоспасы) оларды H3AsO4 және H2SO4 қоспасына ауыстырады. As2S3 сульфиді аммонийдің сульфиді және полисульфидінде және сілітілік металдарда жеңіл ериді, және қышқыл тұздарды құрайды - тиомышьякты H3AsS3және тиомышьяктық H3AsS4. Оттегімен Мышьяк оксидтер түзеді: As2O3 (III) Мышьяк оксиді - мышьякты ангидрид және As2O5(V) Мышьяк оксиді - мышьяктық ангидрид. Олардың ішінде біріншісі оттегінің Мышьякқа әсерінен немесе оның сульфидтерінен түзіледі, мысалы 2As2S3 + 9O2 = 2As2O3 + 6SO2. As2O3 буы түссіз шынытәрізді массаға конденсияланады, уақыт өте мөлдір емес H3AsS3қ кристалды текше пішінге айналады, тығыздығы 3,865 гсм3. Будың тығызыдығы As4O6 формуласына сәйкестенеді; 1800 °C жоғары бу As2O3тен құралады. 100г судан 2,1 г As2O3 ( 25 °C-те) ериді.Мышьяктың (III) оксиді - амфотерлік біріктіру, қышқыл қасиерттерін қайта иемденеді. Белгілі тұздары (арсенит), ортомышьякты H3AsO3 және метамышьякты HAsO2 қышқылдарына сай қышқылдар алынбады. Сілтілік металл және аммоний суларында тек арсенит қана ериді. As2O3 және арсениттер қайта қалпына келтірушілер болып табылады(мысалы, As2O3 + 2I2 + 5H2O = 4HI + 2H3AsO4), бірақ қышқылдатушы да (мысалы, As2O3 + 3C = 2As + ЗСО) болып табылады. Мышьяктың (V) оксиді мышьяк қышқылын H3AsO4 (200 °C шамасында) қыздыру арқылы алады. Ол түссіз, 500 °C шамасында As2O3 и O2 бөлінеді. Мышьяк қышқылын концентрацияланған HNO3-тің As немесе As2O3 әсерінен алады. Мышьякты қышқыл тұздары (арсенаттар) суда ерімейді, сілітілік металдар және аммоний тұздарынан басқа.
2.3.Механикалық қасиеті
3. Легірлеуші элементтің Мышьяктың қасиетіне әсері
4. Мышьякты өндіру және қолдану
Алынуы
Материалдық мышьяктың алыну тәсілінің ашылуын ортағасырлық алхимик Ұлы АЛьбертке жазады. Алайда, одан әлдеқайда бұрын грек және араб алхимиктері мышьякты ақ мышьякты әртүрлі органикалық заттармен қыздыра отырып, бос күйінде ала алды.
Мышьяк алудың көптеген тәсілдері бар: табиғи мышьякты сублимациялау, мышьякты колчеданды термиялық ыдырату арқылы, мышьякты ангидридті қалпына келтіру және басқалары.
Қазіргі уақытта металл мышьяк алу үшін көбінесе құндақ пештерде ауа қатыстырмай арсенопиритті қыздырады. Бұл ретте конденсацияланатын және темір трубада қатты мышьяк айналатын жұп, пештерде жүретін мышьяк босатылады және бұл ерекше керамикалық қабылдау. Пештерде қалдықтарды ауаны қатыстырып қыздырады, және содан кейін мышьяк As2O3тотығады. Металл мышьяк өте шамалы мөлшерде алынады және мышьякқұрамды кендердің басты бөлігі ақ мышьякта өңделеді, яғни мышьяктың үшоксиді -- мышьяк ангидриді Аѕ2О3.
Негізгі алу тәсілі - кейін көмір оксидімен сульфидті кендерді күйдіру:
.
Мышьякты өндірісте мышьякты колчеданнан қыздыру арқылы алады:
FeAsS = FeS + As
Немесе As2O3 көмірмен қайта қалпына келтіру арқылы. Қос процесс те отқа төзімді ретортада жүргізіледі. Мышьякты ангидрид мышьякты кендерді тотықтырып қыздыру арқылы алады. Нәтижесінде As2O3 алынады. As2O3 шикілей 500-600 °C кезінде айналдырады. Тазаланған As2O3 Мышьяк өндіру үшін қажет және оның препаратарын.
Қолдану
Мышьяк қорғасын қорытпаларын қоспалау үшін пайдаланылады,бытыра дайындауға қажет, сондықтан құю кезінде бөлшек мұнаралық әдіспен капли қорытпаның мышьяк қорғасынмен күшке қатаң сфералық нысаны, және сонымен қатар, беріктігі және қаттылығынан қорғасын еселеп өсуде.
Мышьяк ерекше таза (99,9999 %) пайдаланылады синтезі үшін бірқатар пайдалы және маңызды жартылай өткізгіш материалдар -- арсенидов (мысалы, арсенида) және басқа да жартылай өткізгіш материалдардың кристалдық тормен үлгідегі мырыш обманки.
Мышьяктың қолданылуы. Мышьяктың(0,2-1,0% массада) аз ғана қосылысы қорғасынға енгізеді, мылтық бытырасын өңдеу үшін қолданылады. Сурьманың бөлшектік ауыстырушысы ретінде Мышьяк баббиттермен және типографиялық қорытпалардың құрамына кіреді.
Таза Мышьяк улы емес, бірақ оның барлық байланыстары, суда еритін немесе асқазан сөгінде еритін ерітінділері, өте улы; әсіресе мышьякты сутегі. Өндірістте қолданатын Мышьяктың байланыстарынан мышьякты ангидрид анағұрлым улағыш. Мышьяк қоспасы түсті металлдардың барлық дерлік сульфидті кендерін құрамында, сондай-ақ темір (күкіртті) колчедан. Сол себепті олардың қышқылдық күйдіруінде күкіртті ангидрид SO2 қапталған, As2O3 түзеледі; оның көп бөлігі түтінді каналдарында конденсацияланады, бірақ олардың жетіспеуінен бөлінген газ кенкүйдіруші пештерде As2O3 айтарлықтай көлемін жинайды. Таза Мышьяк улы емес болса да, бірақ ауада сақтау барысында As2O3 улы екпіні пайда болады. Желдеткіштің болмау салдарынан техникалық күкіртті немесе тұзды қышқылдарымен металдарды өңделіп(темір, мырыш), мышьякты сутек пайда болады.
5 . Легірлеуші элементтің қорытпаның синтезі теориясынан сипаттамасы
5.1.Күй диаграмма критерийлері
Физика − химиялық талдаудың негізгі мақсаты құрам - қасиет тәуелділігін құрастыру болып табылады, ол жалпы графикалық түрде Н.С. Курнаков заңдарында көрсетілген. Бұл тәуелділіктер тек шамамен сұлба түрінде берілген, сондықтан тәжірибеде дәлелдене бермейді. Өйткені, кейбір факторлар қатары ескерілмейді. Мысалы, түйіршік пішіні мен өлшемі, фазалардың өзара орланасуы, күйі және т.б. Дегенмен, физика−химиялық талдау және Н.С. Курнаковтың заңдары жаңа қорытпалар алуда, фазалық айналуларды зерттеуде кең қолданылады.
Қорытпалар теориясының синтезінде Б.Б. Гуляевтың құрастырған күй диаграммаларын қолданып Негізгі металл - легірленген элемент, қорытпалардың қасиеттерін болжау арқылы қажетті қасиеттерді қамтамасыз етеді.
Со
Ср
Сэ
Сс
С
Тс
Тэ
Т
То
О
a
b
c
e
f
g
d
h
а
Т
С
a
b
c
d
О
f
б
Т
С
a
b
c
d
О
в
а) эвтетикалық күй диаграммасы;
б) төмен бағытталған перитектикалық күй диаграммасы (кемімелі);
в) Жоғары бағытталған перитектикалық күй диаграммасы (өспелі).
5.1 - сурет. Әр түрлі күй диаграммаларының критикалық нүктелері
Бұл есептiң шешiмi өлшемсiз параметрлер мен критерийлердің арасындағы тәуелдiлiкке негiзделедi, олар құрылымдары күрт өзгеруі кезінде күй диаграммаларымен және қорытпалардың шекті қасиеттерімен анықталады. Өтеплі параметрлерге күй диаграммаларының нүктелері мен сызықтары жатады:
- шекті ерігіштік сызығы;
- эвтектика, перитектика және монотектиканың концетрациялары;
- негізгі металдың балқу температурасы;
- эвтектикалық перитектикалық, монотектикалық (нонвариантты горизонталь) айналулардың температурасы;
- эвтектикалық горизонтальдың тереңдігі (негізгі компоненттің және эвтектиканың балқу температураларының айырмашылығы);
- перитектикалық айналудың түрлері - жоғарғы бағытталған (өспелісі) және төмен бағытталған (кемімелі) перитектикалар.
Легірлеуші элементтердің ерекше концетрациялары (сұйық және қатты күйінде ең жоғарғы ерігіштік, эвтектиканың, перитектиканың және монотектиканың концентрациялары) қорытпалардың негізгі эпайдалану және технологиялық қасиеттерін анықтайды.
Оларға келесі қасиеттер жатады:
- беріктік (деформацияға және қирауға қарсыласуы);
- илемділік (илемді деформацияға қабілеттілігі);
- термиялық өңдеумен беріктенуге икемділігі;
- ыстыққа сынғыштық (кристаллдану кезіндегі сызаттар);
- құю және кристалдану кезіндегі кеуектілікке икемділігі;
- сұйық аққыштық - балқыған металдың құйма пішінінің ішкі қуыстарын толығымен толтырып, құймалардың нобайларын келтіру.Қорытпалар синтезі теориясында критерилерді есептеу үшін қолданалады. Алынған қорытпалардың технологиялық және пайдалану қаситерін болжауға болады.
5.1.1.Ерігіштік немесе беріктену критерийі
Ерігіштік немесе беріктену критерийі α = cd перитектика, монотектика немесе эвтектика температураларында негізгі фазада легірлеуші элементердің (ЛЭ) шекті ерігіштігін көрсетеді.
Аталған қорытпаның беріктік қасиеттерінің критеринің физикалық мағынасы легірлеуші элементтердің құрамына байланысты болуында. Қорытпалардың беріктігінің өсуі легірлеуші элементтер құрамының қатты ерітінділер аймағында нақты байқалады. Ол легірлеуші компоненттің өзбетінше бөлінген морт фазаның бөлінуіне дейін байқалады. Эвтектикадан кейінгі силуминдерде кремний күйінде - өздігінше морт фаза легірлеуші компонент ретінде, Al-Fe қорытпаларында FeAl3 эвтектикадан кейінгі болаттарда цементит күйінде, содан кейін беріктік күрт төмендейді.
Шекті ерігіштік - атомдық пайызбен өлшенетін қорытпаның негізгі компоненті жаңа фаза түзбей легірлеуші элементтердің қай мөлшерін өз торында ұстай алатынын көрсетеді. Басқаша айтқанда, α критерийі қатты ерітіндінің максимальді легірленуін және таңдалған қоспанының қатты ерітіндіні беріктендіру мүмкіндігін көрсетеді. Жуықтап айтқанда қатты ерітінділерүшін легірлеу мен беріктендіру арасында келесі тәуелділіктер байқалады:
σв = АxС - орын басу қатты ерітінділері;
σв = ВxC0,5 - ену қатты ерітінділері;
А және В - негізгі компоненттердің табиғатына тәуелді коэффициенттер.
С - атомдық пайызбен көрсетілген легірлеуші қоспаның концентрациясы.
1)
2) 5.2-сурет. α критерийін анықтау сұлбасы
3)
ҚОРЫТЫНДЫ: α критерийінің шамасы көп болған сайын, онда легірлеуші қоспаның қатты ерітініндімен беріктену мүмкіндігіде көп болады. Сонымен қатар қатты ерітінділер үшін беріктендіру шамасы келесі факторларға тәуелді :
- қатты ерітінді түріне - орын басу, ену;
- негізгі және легірлеуші элементтердің атомдарының өлшемі;
- кристалдық тор түріде ;
- валенттілктерінің айырмашылығы;
- серпімділік модулінің шамалары және т.б.
Қорытпаның негізі мен легірлеуші элементтердің сипаттамаларының айырмашылығы көп болуы керек.
5.1.2.Термиялық өңдеу критерийі
γ = cf:hg термиялық өңдеу критерийі, шынықтыру, босату ескіру нәтижесінде қорытпаның беріктенуін және эвтектикалық пен бөлме температураларында, легірлеуші элементтердің ерігіштік айырмашылығын сипаттау мүмкіндігін көрсетеді (5.3 -сурет).
5.3. -сурет. Термиялық өңдеу критерийлерінің сұлбасы:
а - ескірген; б - шынықтырылған
5.4- сурет .Түрлі күйдегі Al-Cu қорытпаларының микроқұрылымы
Қатты күйде ерігіштік байқалмаған кезде (қисық сызық 1) cf және gh кесінділер өзара тең (қатты ерітінді аймағы жоқ күй диаграммасы), критерийдің шамасы γ = 1 б. Бұл жағдайда термиялық өңдеумен беріктендіру мүмкін емес, себебі қаныққан қатты ерітінді алуға болмайды.Сонымен қатар, қисық сызық 3 шекті ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Жаңа техника салалары атомдық реактивтік ,Электрондық, космостың пайда болуына байланысты металдық материялға деген талап көп салалы және үздіксіз өсуде.Көбінесе бұл талаптарды қанағаттандыру үшін қиын балқитын және сирек кездесетін металдарды және олардың құймалары мен қоспаларын пайдалануға тура келеді.Заманауи техниканың талаптарына өмірге қиын балқитын және сирек кездесетін металдардың жаңа саласын дүниеге акелді.Сонымен қатар бұл салада құймалар мен қиын балқитын және сирек кездесетін метал құймаларын ,физикалық құрамын зерттейтін теорияның негізгі зерттеуі қарастырылған.Қиын балқитын және сирек кездесетін металдарды зерттеу және тәжірибе жұмысы металтану бөлімі жөнінде білім көлемін бірден үлкейтеді.Ғылыми техника ревалюциясы жылдары металтану ілімі көлемді болды.
Металтану-металдардың және қорытпалардың электронды құрылымы,құрылымыныңметалдың құрамымен, физикалық, химиялық,технологиялық және т.б. қасиеттермен өзарабайланысы туралы ғылым.Металтану ғылыми негіздерін Д.К.Чернов қалаған,ол болаттағы фазалықауысымдардың критикалық температурасын және олардың болаттағы көміртегі мөлшеріменбайланысын орнатқан.Осымен металтануда маңызды темір көміртекті қорытпалардың күй диаграммасыныңнегіздері қаланды.Металды зерттеуге үлкен үлес Д.И.Менделеевтің периодты заңының ашылуы болды.Металтанудың дамуына үлкен әсер еткен Н.С. Курнаков, А.М. Бочвар, А.А. Бочвар, А.А.Байков, С.С.Штейнберг, Н.Г.Гудцов, Г.В. Курдюмов еңбектері. Шет ел ғалымдары ішіндеметалтану дамуына зор үлесті Ле Шателье, Аустен, Осмонд, Юм-Розери, Кортрелл жәнет.б.қосты.Соңғы онжылдықта металтану қарқынды дамуда. Бұл космосты зерттеу, электроника,атом энергетиканың дамуына жаңа материалдардың қажеттілігінен туды. Ол үшінөнеркәсіптік материалдар санына периодтық жүйе элементтерінің барлық элементтерініңқосылуы керек болды.Жақын оңжылдықта теориялық металтану дамуының негізгі бағыттары техникалықтаза металдар қасиетінен ерекшеленетін таза және өте таза металдар өндіру әдістерін жасауболып табылады.
Қысылтаяң жағдайларда (өте төмен және өте жоғары температура мен қысым)металдарды зерттеуге үлкен көңіл бөлінеді.
Осы уақытқа дейін машина құрылысының негізгі материалды базасы болат пен шойынөндіретін қара металлургия болып табылады. Бұл материалдар көп жақсы қасиеттерге иежәне ең алдымен машина бөлшектерінің жоғары конструкциялы беріктігін қамтамасыз етеді.Бірақ бұл классикалық материалдар үлкен тығыздық,төмен коррозиялы тұрақтылық сияқтыкемшіліктерге ие. Болат пен шойыннан жасалған өнімдердің жылдық өндірісінің 20%коррозиядан шығыны болып табылады. Сондықтан, ғылыми зерттеулер мәліметтерібойынша 20-40 жылдан соң барлық дамыған елдер титан,алюминий, магний базасындағыметалл қорытпаларды жапай қолдануға көшеді.Бұл жеңіл және берік қорытпалар машиналар мен станоктарды 2-3 есе жеңілдетеді,жөндеуге шығынды 10 есе азайтады.Машина құрылысында көптеген әр түрлі материалдар қолдағанымен, негізгіконструкциялы материал металдар болып табылады.
Металтану ғылымының мақсаты элементтердің бағалық сипаттамасын ескере отырып материалдың негізін, легірлеуші элементтерді, өңдеу тәсілдерін таңдауда және қажетті құрылым мен қасиеттерді алу үшін белгілі көлемде білім алуды, іскерлікті және дағдыны игеру жатады
1.Жалпы мәлімет
1.1.Ашылу тарихы
Күшәла немесе Күшән [1] (Мышьяк, ), As - элементтердің периодтық жүйесінің V тобындағы химиялық элемент.
Атомдық нөмірі 33. As деген таңбамен белгіленеді. Қарапайым зат болып сынғыш металл болып келеді. Оның аты ерте кезде орыс тілінде тышқан өлтіруге қарсы қолданғандықтан оны Мышьяк деп атап кетті. Оны 1789 жылы А. Л. Лавуазье ашқан. Мышьякқа бай орындар ол - Грузия, Орта Азия, сонымен бірге Қазақстанда , АҚШ, Швеция, Норвегия, Жапония, Канада, Ресейде. Мышьяктың қосылыстары және дара түрінде улы болып келеді. Онымен улынған адам басы аурып, іші өтіп, жүйке жүйесі қозады
Мышьяк - адам пайдаланатын ең көне элементтердің бірі болып атабылады. Мышьяк сульфидтері As2S3 және As4S4, аурипигмент("арсеник") деп аталатын және реальгар, римдіктер мен гректерге таныс болды. Бұл заттар улы. Мышьяк табиғатта бос күйінде кездесетін элементтерінің бірі болып табылады. Оны қосылыстарынан салыстырмалы оңай бөліп алуға болады. Сондықтан алғаш рет кім қарапайым мышьякты бос күйінде алғанын тарих білмейді. Көбісі алғаш ашушы рөлді алхимик Ұлы Альбертке қосып жазады. Парацельстің еңбектерінде арсениктің бастап жұмыртқа сүйегімен реакцияның нәтижесінде мышьяк алу жазылған. Көптеген ғылым тарихшылары металл мышьяк едәуір бұрын алынды деп болжайды, бірақ ол ісынап өкілі болып саналған. Яғни бұл мышьяк сульфиді сынап минералына өте ұқсас болуымен түсіндіруге болады. Және одан бөліп алу сынапты бөліп алу кезіндегідей жеңіл. Қарапайым мышьяк орта ғасырларда Еуропа мен Азия белгілі болды. Қытайлар оны кендерден алған. Мышьяк -- улы зат. Еуропалықтар мышьякпен улану барысында өлімді диагностикалай алмады, ал қытайлықтар мұны жасай алды. Бірақ бұл талдау әдісі осы кезге дейін жетпеді, жұмбақ күйінде қалды. Еуропалықтар мышьякпен улану кезіндегі өлімді анықтауды үйренді, мұны алғаш рет Д.Марше жасады. Бұл реакция қазіргі уақыттада пайдаланылады.
1.2.Кен орындары
Мышьяктың басты өнеркәсіптік минералы - арсенопирит FeAsS. Ірі мыс-мышьякты кен орындары Грузия, Орта Азия мен Қазақстанда, АҚШ,Швеция, Норвегия және Жапонияда бар, мышьяк-кобальтты -- Канадада, мышьяк-қалайы -- Боливия және Англияда бар. Сонымен қатар, белгілі алтын-мышьяк кен орындары АҚШ және Францияда. Ресейде мышьяк бар көптеген кен орындары Якутия, Уралда, Сібірде, Жіберді және Чукоткада орналасқан.
Мышьяк кейде қалайы кендерде кездеседі. Орта ғасырларда қытай әдебиетінде қайтыс болған адам өмірі былайша сипатталған, қалайы ыдыстардан ішілген су немесе шараптардан қаза болған, қалайы құрамында мышьяк болғандықтан. Ұзақ уақыт бойы адамдар мышьякты және оның оксидін бір зат ретінде қабылдап, түсінбеушілік болды. Бұл түсінбеушілік Г.Брандтом и А.Лавуазье бұл әр түрлі заттар және мышьяк - дербес химиялық элемент екені туралы дәлелі бойынша жойылды. Мышьяк оксиді ұзақ уақыт бойы кеміргіштерді жою үшін қолданылды. Осыдан элементтің орыс атауы шықты. Ол мышь-тышқан және яд- у сөздерінен шығады.
Табиғат татаралуы
Мышьяк -- қабынған элемент. Жер қыртысында 1,7::10-4% салмағы бойынша құрамда. Теңіз суында 0,003 мгл. Бұл элемент кейде табиғатта таза күйінде кездеседі, минералдың металдық сұр қауыз немесе ұсақ түйіршіктерден тұратын тығыз массадағы түрі бар. Шамамен 200ге жуық мышьяк құрамды минералдар белгілі. Шағын концентрацияда қорғасын, мыс және күміс кендерімен бірге жүреді. Мышьяктың сульфид түріндегі екі табиғи минерал өте кең таралған(бинарлық қосылыстар күкіртпен): қызғылт-қызыл мөлдір реальгар AsS және ақшыл сары аурипигмент As2S3. Мышьяк алу үшін өнеркәсіптік мәні бар минерал - арсенопирит (мышьяковый колчедан) FeAsS немесе FeS2::FeAs2 (46 % As), сондай-ақ мышьяк колчеданын өңдейді -- леллингит (FeAs2) (72,8 % As), скородит FeAsO4 (27 -- 36 % As). Мышьяктың басым көпшілігі мышьякқұрамды алтын, қорғасын-мырыш, мысколчеданды және басқа да кеңдерді өңдеу кезінде бірге өндіріледі.
Изотоптар
33 изотоп және кем дегенде 10 қозған күйлерінде ядролық изомерлер белгілі. Осы изотоптардан тек 75As және табиғи мышьяк ғана тұрақты тұрады. Ең ұзақ жасайтын радиоактивті изотоп 73As жартылай ыдырау кезеңі 80,3 күн бар.
2. Мышьяктың қасиеттері
2.1.Физикалық қасиеті
Мышьяк бірнеше аллотропикалық түрлендіруге ие. Әдеттегі шарттарда металдық немесе сұр Мышьяк (As) айрықша орнықты - күкіртболатты сынғыш кристалдық масса; жаңа сынықта маталдық жылтыр бар, As2O3 жұқа қабықшасымен жабылғандықтан ауада тез күңгірттенеді. Сұр Мышьяктың кристалдық торы ромбы тәріздес (а = 4,123Å, бұрышы α = 54°10', х == 0,226), қабатталған. Тығыздығы 5,72 гсм3 (20 °C кезінде), салыстырмалы электрлік қарсылық 35·10-8ом·м, немесе 35·10-6 ом·см, электрқарсылықтың температуралық коэффициенті 3,9·10-3 (0°-100 °C), Бриннель бойынша қаттылығы 1470 Мнм2, немесе 147 кгсмм2 (3-4 Moocа бойынша); немесе Мышьяк диамагнитті. Атмосфералық қысымда Мышьяк жүзбей 615 °C кезінде айналым жасайды, α-As үштік нүктесі 816 °C және 36 aт.қысымда жатыр. Мышьяктың буы 800 °C дейін As4 молекулаларынан құралады, 1700 °C жоғары тек As2ден құралады. Мышьяктың жоғары бетінде салқындатылған сұйық ауамен буының конденсациялануынан сары Мышьяк құрылады - мөлдір, жұмсақ, 1,97 гсм3 тығыздықпен, қасиеті жағнынан ақ фосфорға ұқсайды. Жарық әсерінен немесе аз қыздырудан ол сұр Мышьякқа ауысады. Сонымен қатар шыны тәрізді-аморфты түрлендіруі белгілі: қара Мышьяк және қоңыр Мышьяк, 270 °C жоғары қыздыру кезінде сұр мышьякқа ауысады.
2.2.Химиялық қасиеті
Мышьяк атомының сыртқы электрондары конфигурациясы 3d104s24p3. Мышьяктың тотығу деңгейлері +5, +3 и -3. Сұр Мышьяк фосорға қарағанда айтарықтай химиялық белсенділігі аз. 400 °C жоғары ауада қыздыру кезінде мышьяк жанады, As2O3 түзеледі. Галогендермен Мышьяк тікелей байланысады; әдеттегі жағдайда AsF5 - газ; AsF3, AsCl3, AsBr3 - түссіз жеңіл ұшқыш сұйықтық; AsI3 және As2I4 - қызыл кристаллдар. Мышьякты күкіртпен қыздыру кезінде сульфидтер алынды: As4S4 сарғылт-қызыл және As2S3 ақшыл сары. Солғын сары As2S5 сульфиді H2S-ті мышьяк қышқылы(немесе тұзы) ерітіндісі мұз салқындатқышымен жіберген кезде тұнады: 2H3AsO4 + 5H2S = As2S5 + 8H2O; 500 °C шамасында As2S3 және күкіртке ажыратылады. Мышьяктың барлық сульфидтері суда және сұйытылған қышқылда ерімейді. Күшті тотықтырғыштар (HNO3 + HCl, HCl + KClO3 қоспасы) оларды H3AsO4 және H2SO4 қоспасына ауыстырады. As2S3 сульфиді аммонийдің сульфиді және полисульфидінде және сілітілік металдарда жеңіл ериді, және қышқыл тұздарды құрайды - тиомышьякты H3AsS3және тиомышьяктық H3AsS4. Оттегімен Мышьяк оксидтер түзеді: As2O3 (III) Мышьяк оксиді - мышьякты ангидрид және As2O5(V) Мышьяк оксиді - мышьяктық ангидрид. Олардың ішінде біріншісі оттегінің Мышьякқа әсерінен немесе оның сульфидтерінен түзіледі, мысалы 2As2S3 + 9O2 = 2As2O3 + 6SO2. As2O3 буы түссіз шынытәрізді массаға конденсияланады, уақыт өте мөлдір емес H3AsS3қ кристалды текше пішінге айналады, тығыздығы 3,865 гсм3. Будың тығызыдығы As4O6 формуласына сәйкестенеді; 1800 °C жоғары бу As2O3тен құралады. 100г судан 2,1 г As2O3 ( 25 °C-те) ериді.Мышьяктың (III) оксиді - амфотерлік біріктіру, қышқыл қасиерттерін қайта иемденеді. Белгілі тұздары (арсенит), ортомышьякты H3AsO3 және метамышьякты HAsO2 қышқылдарына сай қышқылдар алынбады. Сілтілік металл және аммоний суларында тек арсенит қана ериді. As2O3 және арсениттер қайта қалпына келтірушілер болып табылады(мысалы, As2O3 + 2I2 + 5H2O = 4HI + 2H3AsO4), бірақ қышқылдатушы да (мысалы, As2O3 + 3C = 2As + ЗСО) болып табылады. Мышьяктың (V) оксиді мышьяк қышқылын H3AsO4 (200 °C шамасында) қыздыру арқылы алады. Ол түссіз, 500 °C шамасында As2O3 и O2 бөлінеді. Мышьяк қышқылын концентрацияланған HNO3-тің As немесе As2O3 әсерінен алады. Мышьякты қышқыл тұздары (арсенаттар) суда ерімейді, сілітілік металдар және аммоний тұздарынан басқа.
2.3.Механикалық қасиеті
3. Легірлеуші элементтің Мышьяктың қасиетіне әсері
4. Мышьякты өндіру және қолдану
Алынуы
Материалдық мышьяктың алыну тәсілінің ашылуын ортағасырлық алхимик Ұлы АЛьбертке жазады. Алайда, одан әлдеқайда бұрын грек және араб алхимиктері мышьякты ақ мышьякты әртүрлі органикалық заттармен қыздыра отырып, бос күйінде ала алды.
Мышьяк алудың көптеген тәсілдері бар: табиғи мышьякты сублимациялау, мышьякты колчеданды термиялық ыдырату арқылы, мышьякты ангидридті қалпына келтіру және басқалары.
Қазіргі уақытта металл мышьяк алу үшін көбінесе құндақ пештерде ауа қатыстырмай арсенопиритті қыздырады. Бұл ретте конденсацияланатын және темір трубада қатты мышьяк айналатын жұп, пештерде жүретін мышьяк босатылады және бұл ерекше керамикалық қабылдау. Пештерде қалдықтарды ауаны қатыстырып қыздырады, және содан кейін мышьяк As2O3тотығады. Металл мышьяк өте шамалы мөлшерде алынады және мышьякқұрамды кендердің басты бөлігі ақ мышьякта өңделеді, яғни мышьяктың үшоксиді -- мышьяк ангидриді Аѕ2О3.
Негізгі алу тәсілі - кейін көмір оксидімен сульфидті кендерді күйдіру:
.
Мышьякты өндірісте мышьякты колчеданнан қыздыру арқылы алады:
FeAsS = FeS + As
Немесе As2O3 көмірмен қайта қалпына келтіру арқылы. Қос процесс те отқа төзімді ретортада жүргізіледі. Мышьякты ангидрид мышьякты кендерді тотықтырып қыздыру арқылы алады. Нәтижесінде As2O3 алынады. As2O3 шикілей 500-600 °C кезінде айналдырады. Тазаланған As2O3 Мышьяк өндіру үшін қажет және оның препаратарын.
Қолдану
Мышьяк қорғасын қорытпаларын қоспалау үшін пайдаланылады,бытыра дайындауға қажет, сондықтан құю кезінде бөлшек мұнаралық әдіспен капли қорытпаның мышьяк қорғасынмен күшке қатаң сфералық нысаны, және сонымен қатар, беріктігі және қаттылығынан қорғасын еселеп өсуде.
Мышьяк ерекше таза (99,9999 %) пайдаланылады синтезі үшін бірқатар пайдалы және маңызды жартылай өткізгіш материалдар -- арсенидов (мысалы, арсенида) және басқа да жартылай өткізгіш материалдардың кристалдық тормен үлгідегі мырыш обманки.
Мышьяктың қолданылуы. Мышьяктың(0,2-1,0% массада) аз ғана қосылысы қорғасынға енгізеді, мылтық бытырасын өңдеу үшін қолданылады. Сурьманың бөлшектік ауыстырушысы ретінде Мышьяк баббиттермен және типографиялық қорытпалардың құрамына кіреді.
Таза Мышьяк улы емес, бірақ оның барлық байланыстары, суда еритін немесе асқазан сөгінде еритін ерітінділері, өте улы; әсіресе мышьякты сутегі. Өндірістте қолданатын Мышьяктың байланыстарынан мышьякты ангидрид анағұрлым улағыш. Мышьяк қоспасы түсті металлдардың барлық дерлік сульфидті кендерін құрамында, сондай-ақ темір (күкіртті) колчедан. Сол себепті олардың қышқылдық күйдіруінде күкіртті ангидрид SO2 қапталған, As2O3 түзеледі; оның көп бөлігі түтінді каналдарында конденсацияланады, бірақ олардың жетіспеуінен бөлінген газ кенкүйдіруші пештерде As2O3 айтарлықтай көлемін жинайды. Таза Мышьяк улы емес болса да, бірақ ауада сақтау барысында As2O3 улы екпіні пайда болады. Желдеткіштің болмау салдарынан техникалық күкіртті немесе тұзды қышқылдарымен металдарды өңделіп(темір, мырыш), мышьякты сутек пайда болады.
5 . Легірлеуші элементтің қорытпаның синтезі теориясынан сипаттамасы
5.1.Күй диаграмма критерийлері
Физика − химиялық талдаудың негізгі мақсаты құрам - қасиет тәуелділігін құрастыру болып табылады, ол жалпы графикалық түрде Н.С. Курнаков заңдарында көрсетілген. Бұл тәуелділіктер тек шамамен сұлба түрінде берілген, сондықтан тәжірибеде дәлелдене бермейді. Өйткені, кейбір факторлар қатары ескерілмейді. Мысалы, түйіршік пішіні мен өлшемі, фазалардың өзара орланасуы, күйі және т.б. Дегенмен, физика−химиялық талдау және Н.С. Курнаковтың заңдары жаңа қорытпалар алуда, фазалық айналуларды зерттеуде кең қолданылады.
Қорытпалар теориясының синтезінде Б.Б. Гуляевтың құрастырған күй диаграммаларын қолданып Негізгі металл - легірленген элемент, қорытпалардың қасиеттерін болжау арқылы қажетті қасиеттерді қамтамасыз етеді.
Со
Ср
Сэ
Сс
С
Тс
Тэ
Т
То
О
a
b
c
e
f
g
d
h
а
Т
С
a
b
c
d
О
f
б
Т
С
a
b
c
d
О
в
а) эвтетикалық күй диаграммасы;
б) төмен бағытталған перитектикалық күй диаграммасы (кемімелі);
в) Жоғары бағытталған перитектикалық күй диаграммасы (өспелі).
5.1 - сурет. Әр түрлі күй диаграммаларының критикалық нүктелері
Бұл есептiң шешiмi өлшемсiз параметрлер мен критерийлердің арасындағы тәуелдiлiкке негiзделедi, олар құрылымдары күрт өзгеруі кезінде күй диаграммаларымен және қорытпалардың шекті қасиеттерімен анықталады. Өтеплі параметрлерге күй диаграммаларының нүктелері мен сызықтары жатады:
- шекті ерігіштік сызығы;
- эвтектика, перитектика және монотектиканың концетрациялары;
- негізгі металдың балқу температурасы;
- эвтектикалық перитектикалық, монотектикалық (нонвариантты горизонталь) айналулардың температурасы;
- эвтектикалық горизонтальдың тереңдігі (негізгі компоненттің және эвтектиканың балқу температураларының айырмашылығы);
- перитектикалық айналудың түрлері - жоғарғы бағытталған (өспелісі) және төмен бағытталған (кемімелі) перитектикалар.
Легірлеуші элементтердің ерекше концетрациялары (сұйық және қатты күйінде ең жоғарғы ерігіштік, эвтектиканың, перитектиканың және монотектиканың концентрациялары) қорытпалардың негізгі эпайдалану және технологиялық қасиеттерін анықтайды.
Оларға келесі қасиеттер жатады:
- беріктік (деформацияға және қирауға қарсыласуы);
- илемділік (илемді деформацияға қабілеттілігі);
- термиялық өңдеумен беріктенуге икемділігі;
- ыстыққа сынғыштық (кристаллдану кезіндегі сызаттар);
- құю және кристалдану кезіндегі кеуектілікке икемділігі;
- сұйық аққыштық - балқыған металдың құйма пішінінің ішкі қуыстарын толығымен толтырып, құймалардың нобайларын келтіру.Қорытпалар синтезі теориясында критерилерді есептеу үшін қолданалады. Алынған қорытпалардың технологиялық және пайдалану қаситерін болжауға болады.
5.1.1.Ерігіштік немесе беріктену критерийі
Ерігіштік немесе беріктену критерийі α = cd перитектика, монотектика немесе эвтектика температураларында негізгі фазада легірлеуші элементердің (ЛЭ) шекті ерігіштігін көрсетеді.
Аталған қорытпаның беріктік қасиеттерінің критеринің физикалық мағынасы легірлеуші элементтердің құрамына байланысты болуында. Қорытпалардың беріктігінің өсуі легірлеуші элементтер құрамының қатты ерітінділер аймағында нақты байқалады. Ол легірлеуші компоненттің өзбетінше бөлінген морт фазаның бөлінуіне дейін байқалады. Эвтектикадан кейінгі силуминдерде кремний күйінде - өздігінше морт фаза легірлеуші компонент ретінде, Al-Fe қорытпаларында FeAl3 эвтектикадан кейінгі болаттарда цементит күйінде, содан кейін беріктік күрт төмендейді.
Шекті ерігіштік - атомдық пайызбен өлшенетін қорытпаның негізгі компоненті жаңа фаза түзбей легірлеуші элементтердің қай мөлшерін өз торында ұстай алатынын көрсетеді. Басқаша айтқанда, α критерийі қатты ерітіндінің максимальді легірленуін және таңдалған қоспанының қатты ерітіндіні беріктендіру мүмкіндігін көрсетеді. Жуықтап айтқанда қатты ерітінділерүшін легірлеу мен беріктендіру арасында келесі тәуелділіктер байқалады:
σв = АxС - орын басу қатты ерітінділері;
σв = ВxC0,5 - ену қатты ерітінділері;
А және В - негізгі компоненттердің табиғатына тәуелді коэффициенттер.
С - атомдық пайызбен көрсетілген легірлеуші қоспаның концентрациясы.
1)
2) 5.2-сурет. α критерийін анықтау сұлбасы
3)
ҚОРЫТЫНДЫ: α критерийінің шамасы көп болған сайын, онда легірлеуші қоспаның қатты ерітініндімен беріктену мүмкіндігіде көп болады. Сонымен қатар қатты ерітінділер үшін беріктендіру шамасы келесі факторларға тәуелді :
- қатты ерітінді түріне - орын басу, ену;
- негізгі және легірлеуші элементтердің атомдарының өлшемі;
- кристалдық тор түріде ;
- валенттілктерінің айырмашылығы;
- серпімділік модулінің шамалары және т.б.
Қорытпаның негізі мен легірлеуші элементтердің сипаттамаларының айырмашылығы көп болуы керек.
5.1.2.Термиялық өңдеу критерийі
γ = cf:hg термиялық өңдеу критерийі, шынықтыру, босату ескіру нәтижесінде қорытпаның беріктенуін және эвтектикалық пен бөлме температураларында, легірлеуші элементтердің ерігіштік айырмашылығын сипаттау мүмкіндігін көрсетеді (5.3 -сурет).
5.3. -сурет. Термиялық өңдеу критерийлерінің сұлбасы:
а - ескірген; б - шынықтырылған
5.4- сурет .Түрлі күйдегі Al-Cu қорытпаларының микроқұрылымы
Қатты күйде ерігіштік байқалмаған кезде (қисық сызық 1) cf және gh кесінділер өзара тең (қатты ерітінді аймағы жоқ күй диаграммасы), критерийдің шамасы γ = 1 б. Бұл жағдайда термиялық өңдеумен беріктендіру мүмкін емес, себебі қаныққан қатты ерітінді алуға болмайды.Сонымен қатар, қисық сызық 3 шекті ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz