- •Конспект лекций для подготовки по направлению
- •220700 Автоматизация технологических процессов и производств
- •1. Введение
- •2.2. Горение оксида углерода(II) и водорода
- •2.4. Горение твердого углерода
- •3. Диссоциация и образование химических соединений
- •Рассмотрим вопрос на примере диссоциации оксида Ме(II) по реакции
- •В качестве примера рассмотрим влияние плавления Ме и МеО на упругость диссоциации МеО.
- •3.3. Диссоциация оксидов и сульфидов, образующих растворы
- •Из выражения (18) находим , проводим преобразования полученной зависимости с учетом закона Генри и ее анализ.
- •3.4. Механизм и кинетика диссоциации соединений
- •4.1. Окисление твердых сульфидов Термодинамика процесса
- •Кинетика окисления твердых сульфидов
- •4.2. Взаимодействие сульфидов с оксидами
- •5. Процессы восстановления оксидов металлов
- •5.1. Газовое восстановление свободных оксидов нелетучих металлов
- •5.2. Газовое восстановление оксида летучего металла
- •5.3. Газовое восстановление оксида металла из расплава
- •6. Металлургические расплавы
- •7. Потери цветных металлов со шлаками
- •7.1. Электрохимические потери
- •7.2. Механические потери цветных металлов со шлаками
- •8. Процессы, основанные на ликвации, испарении и конденсации
- •8.1. Ликвационные процессы
- •8.2. Процессы, основанные на испарении и конденсации
- •9. Выщелачивание
- •10.1. Основы экстракционных процессов
- •10.2. Основы ионообменных процессов
- •10.3. Выделение металлов из растворов в виде труднорастворимых соединений
- •10.4. Выделение металлов из водных растворов водородом.
- •10.5. Выделение металлов цементацией
- •10.6. Основы процессов кристаллизации из растворов
- •11. Электролиз водных растворов
- •Рекомендательный библиографический список
- •Содержание
Кафедра металлургии цветных металлов
ТЕОРИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
(объем курса 34 часа)
Конспект лекций для подготовки по направлению
220700 Автоматизация технологических процессов и производств
квалификации (степени) выпускника: БАКАЛАВР
Составитель доц.Сизякова Е.В.
Санкт-Петербург
2010
1. Введение
Металлургия как отрасль промышленного производства и область науки. Сырье для производства металлов и сортовых сплавов и сущность металлургической технологии его переработки. Понятие о металлургическом процессе. В основе любого металлургического процесса лежит принцип перевода обрабатываемого материала в гетерогенную систему, состоящую из двух и более фаз, которые должны отличаться друг от друга составом и физическими свойствами. При этом одна из фаз должна обогащаться извлекаемым металлом и обедняться примесями, а другая, наоборот, обедняться основными металлами. Различие некоторых физических свойств получающихся фаз (агрегатного состояния, плотности, взаимной плохой растворимости и т.д.) обеспечивает хорошее их разделение простейшими приемами (отстаивание, фильтрация и т.д.).
Из общего числа химических элементов таблицы Д.И.Менделеева к металлам относят около 90, а промышленная их номенклатура насчитывает порядка 75 наименований. Промышленная классификация металлов. Разнообразие металлов и источников сырья для их получения требует для их производства применения большого числа металлургических процессов. Условно все металлургические процессы можно разделить на две группы: пирометаллургические, проводимые при температурах более 500оС, и гидрометаллургические (примерный интервал температур 10-300оС).Есть еще электрометаллургические процессы, при которых на электродах протекают электрохимические окислительные и восстановительные реакции. Эти процессы могут быть и пирометаллургическими (электролиз в расплавленных средах) и гидрометаллургическими (электролиз в водных растворах).
Привести примеры некоторых пиро- и гидрометаллургических процессов.
Назначение курса теории металлургических процессов и краткая характеристика его разделов.
2. СОСТАВ И СВОЙСТВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ
ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
2.1. Общая характеристика и роль газовой фазы
в пирометаллургических процессах
Газовая фаза имеет место практически во всех пирометаллургических процессах. Ее источники: воздух, который во многих случаях вводят в технологические процессы в виде дутья, а также воздух, поступающий в рабочее пространство металлургических печей в виде подсосов; газообразные продукты, выделяющиеся при термическом воздействии на шихту; газообразные продукты, образующиеся при горении топлива, при окислительных и восстановительных процессах, протекающих с участием сырьевых материалов. Основными составляющими газовой фазы в большинстве металлургических процессов являются: N2, O2, CO, CO2, H2O, H2, SO2, SO3. В ряде случаев в ней могут быть и другие газы (CH4, Cl, HCl и пр.).
Основными свойствами газовой фазы, определяющими возможное ее взаимодействие с другими фазами (твердыми и жидкими), а также между составляющими самой газовой фазы, являются ее состав, температура и давление. При наличии в газовой фазе свободного кислорода она имеет окислительный характер. При отсутствии кислорода в газовой фазе и наличии в ней СО, Н2, СН4 газовая фаза носит восстановительный характер. Ели в газовой фазе мало содержание и кислорода и газов восстановителей, а ее основу составляет азот, то такая газовая фаза является нейтральной.