Реферат: Технологічні процеси одержання чорних і кольорових металів
Конструкційні вуглецеві сталі містять до0,65%вуглецю. їх маркують залежно від якості таким чином:
- звичайної якості-Ст0,Ст1 ...Ст6,де літери Ст означають сталь, цифри-умовний порядковий номер;
- якісні- 08, 10, 15, 25, 30, 35...65(числа вказують середній вміст вуглецю в сотих долях відсотка),45Г,60Г,65 Г(літера вказує на підвищений вміст марганцю).
Залежно від ступеня розкислення, після позначення марки сталі додають літери: кп-кипляча, пс-напівспокійна, сп-спокійна.
Інструментальні вуглецеві сталі містять 0,65-1,35% вуглецю, їх маркують також залежно від якості таким чином:
- якісні-У7,У8...У13-літера У означає, що це вуглецева інструментальна сталь, число показує вміст вуглецю в десятих частках відсотка;
- високоякісні-У8А, У10А...У13А (літера А означає, що сталь високої якості). Інструментальні сталі використовують для виготовлення різальних і вимірювальних інструментів, штампів, пресформ тощо.
Леговані сталі маркують за допомогою великих літер і цифр. Легуючі елементи позначають літерами:С -кремній, X-хром, М-молібден,Г -марганець, Н-нікель, В-вольфрам, Ф-ванадій,К -кобальт, Т-титан, Ю-алюміній, Д-мідь.
Цифри перед літерами означають процентний вміст вуглецю (дві цифри-в сотих частках, одна-в десятих). При вмісті вуглецю більше1%цифру не ставлять. Цифри після літер-середній вміст легуючих елементів (у відсотках). Якщо цифру після літери не проставляють, вміст легуючого елементу - 1-1,5%.
Деякі сталі спеціального призначення мають особливе маркування, наприклад:
Р-швидкорізальна сталь, Ш-шарикопідшипникова та ін.
Найбільш поширені леговані сталі такі: а) конструкційні -15Х, 20Х, 40Х, 45Х; б) інструментальні - ХВГ, 9ХС, ХВ5; в) швидкорізальні - Р12, Р9, Р18, Р6МЗ, Р6С5; г) жаростійкі -Х8СМ; д) жароміцні - Х23Н18, Х23Р20С2; е) нержавіючі - 2X13.
Використання легованих сталей дає можливість зменшити матеріаломісткість машин, конструкцій, збільшити їх довговічність. Проте такі сталі є дорогими, оскільки складніший є процес їх одержання. Тому найефективніше використовувати низьколеговані сталі. Використання їх забезпечує зниження витрат металу на18-20%.
3. Одержання алюмінію
Серед усіх кольорових металів, що виробляються в Україні, алюміній займає перше місце.
Алюміній- метал сріблясто-білого кольору, температура його плавлення 660°С, густина2,7г/см3 . Це корозієстійкий метал з високими тепло- та електропровідністю. У земній корі його близько8%.Майже всі гірські породи містять сполуки алюмінію. Він дуже хімічно активний, а тому у вільному стані в природі не зустрічається. Міцність і твердість алюмінію порівняно невисокі. Алюміній володіє високою пластичністю і добре піддається обробці тиском уже в холодному стані. Алюміній добре зварюється. На основі алюмінію можна виготовляти різні сплави.
Сферами найширшого використання алюмінію та його сплавів є електротехніка, ракето- та літакобудування, космічна техніка, харчова промисловість, хімічна, а також будівництво, транспорт, машинобудування та інші галузі. Практично немає жодної галузі, де б не використовували цей метал.
Сировиною для одержання алюмінію є боксити, нефеліни, каоліни, алуніти. Це руди, що містять не менше10% оксиду алюмінію (глинозему). Найефективнішою рудою є боксит. Він містить глинозему до50-60%.Цю руду Україна купує. В Україні є значні запаси каолінів. А тому у нас при виробництві алюмінію широко їх використовують. Перед використанням руди подрібнюють і встановлюють їх хімічний склад.
Технологічний процес одержання алюмінію поділений на три наступні стадії.
1. Одержання глинозему.
Глинозем із руд можна одержувати декількома способами-лужним (сухим, мокрим, електролітичним), кислотним та електротермічним. Найпоширенішим є мокрий лужний спосіб (спосіб Байєра). Він найдешевший і найбільш економний.
При цьому способі руду обробляють лугом- NaOHпри температурі 250-300°С і тиску2,5-3,0МПа в автоклавах. За таких умов утворюється алюмінат натрію - NaA102 . Розчин далі кристалізують і одержують кристалічний гідрооксид алюмінію, а з нього при нагріві (кальцинуванні) одержують глинозем.
2. Одержання алюмінію з глинозему.
Глинозем - А12 О3 - стійка хімічна сполука з температурою плавлення 2050°С і температурою кипіння 2980°С. Одержують алюміній із глинозему шляхом електролізу. Як електроліт використовують спеціальний кріоліт Na3 AlF6 (фторид алюмінію і натрію). При використанні водних розчинів солей на катоді першим буде розряджатися водень, а не алюміній. Процес електролізу відбувається в електролізних ваннах (рис.5).Зовні ванна 4 стальна, із середини викладена шамотною цеглою 3. Подина 5 і стіни 2 складені з вуглецевих блоків, куди підведені катодні шини 6. Аноди 1 виготовлені з вуглецевої маси і самовипалюються. У міру згоряння вони опускаються і нарощуються напіврідкою анодною масою.
Рис.5. Схема одержання алюмінію з глинозему
Спочатку ванну прогрівають. Поступово завантажують кріоліт і після його розплавлення засипають глинозем (10-12% від маси кріоліту), маса якого періодично поповнюється новими порціями. Температура електролізу 930-950°С. Кріоліт і глинозем дисоціюють. При дисоціації глинозему утворюються іони алюмінію і кисню. Іони алюмінію прямують до катода і там розряджаються, іони кисню прямують до анода і спалюють вуглець, утворюючи оксиди вуглецю:
А12 03 →А13+ +АlOз3 ;
на катоді: