012c9a60-a149-11e4-8a1d-f6d299da70ee+МУ по дисц Осн.Ме

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО ДИСЦИПЛИНЫ
«ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИИ»
для специальности 5В072000 – «Химическая технология
неорганических веществ»
Семей
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
2012
Содержание
1 Глоссарий
2 Лекции
3 Практические и лабораторные занятия
4 Курсовая работа и дипломный проект
5 Самостоятельная работа студента
Страница2 из 28
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница3 из 28
1 ГЛОССАРИЙ
Раздел глоссарий создается при необходимости (не обязательный)
2 ЛЕКЦИИ
Структура лекционного занятия:
Лекция 1 Основы металлургического производства.
Содержание лекционного занятия:
1. Современное металлургическое производство и его продукция.
2. Материалы для производства металлов и сплавов
3. Выплавка чугуна.
Основы металлургического производства
Современное металлургическое производство и его продукция
Современное металлургическое производство представляет собой комплекс
различных производств, базирующихся на месторождениях руд и
коксующихся углей, энергетических комплексах. Оно включает:
– шахты и карьеры по добыче руд и каменных углей;
– горно-обогатительные комбинаты, где обогащают руды, подготавливая их к
плавке;
– коксохимические заводы (подготовка углей, их коксование и извлечение из
них полезных химических продуктов);
– энергетические цехи для получения сжатого воздуха (для дутья доменных
печей), кислорода, очистки металлургических газов;
– доменные цехи для выплавки чугуна и ферросплавов или цехи для
производства железорудных металлизованных окатышей;
– заводы для производства ферросплавов;
–
сталеплавильные
цехи
(конвертерные,
мартеновские,
электросталеплавильные);
– прокатные цехи (слиток в сортовой прокат).
Материалы для производства металлов и сплавов
Для производства чугуна, стали и цветных металлов используют руду,
флюсы, топливо, огнеупорные материалы.
Промышленная руда – горная порода, из которой целесообразно извлекать
металлы и их соединения (содержание металла в руде должно быть не менее
30…60 % для железа, 3..5% для меди, 0,005…0,02 % для молибдена).
Руда состоит из минералов, содержащих металл или его соединения, и
пустой породы.
Флюсы – материалы, загружаемые в плавильную печь для образования
легкоплавкого соединения с пустой породой руды или концентратом и золой
топлива. Такое соединение называется шлаком.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница4 из 28
Топливо – в металлургических печах используется кокс, природный газ,
мазут, доменный (колошниковый) газ.
Кокс получают сухой перегонкой при температуре 1000 0С (без доступа
воздуха) каменного угля коксующихся сортов. В коксе содержится 80…88 %
углерода, 8…12 % золы, 2…5 % влаги. Куски кокса должны иметь размеры
25…60 мм. Это прочное неспекающееся топливо, служит не только горючим
для нагрева, но и химическим реагентом для восстановления железа из руды.
Огнеупорные материалы применяют для изготовления внутреннего
облицовочного слоя (футеровки) металлургических печей и ковшей для
расплавленного металла.
По химическим свойствам огнеупорные материалы разделяют на группы:
кислые (кварцевый песок, динасовый кирпич), основные (магнезитовый
кирпич, магнезитохромитовый кирпич), нейтральные (шамотный кирпич).
Выплавка чугуна.
Чугун выплавляют в печах шахтного типа – доменных печах.
Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в
восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды оксидом углерода,
водородом и тв¨рдым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива.
При выплавке чугуна решаются задачи:
Восстановление железа из окислов руды, науглероживание его и удаление в
виде жидкого чугуна определённого химического состава.
Оплавление пустой породы руды, образование шлака, растворение в нём
золы кокса и удаление его из печи.
Устройство и работа доменной печи.
Доменная печь (рис. 1.1) имеет стальной кожух, выложенный огнеупорным
шамотным кирпичом. Рабочее пространство печи включает колошник 6,
шахту 5, распар 4, заплечики 3, горн 1, лещадь 15.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница5 из 28
Рис. 1.1. Устройство доменной печи
В верхней части колошника находится засыпной аппарат 8, через
который в печь загружают шихту. Шихту подают в вагонетки 9 подъемника,
которые передвигаются по мосту 12 к засыпному аппарату и, опрокидываясь,
высыпают шихту в приемную воронку 7 распределителя шихты. При
опускании малого конуса 10 шихта попадает в чашу 11, а при опускании
большого конуса 13 – в доменную печь, что предотвращает выход газов из
доменной печи в атмосферу.
При работе печи шихтовые материалы, проплавляясь, опускаются, а через
загрузочное устройство подают новые порции шихты, чтобы весь полезный
объ¨м был заполнен.
Полезный объем печи – объем, занимаемый шихтой от лещади до нижней
кромки большого конуса засыпного аппарата при его опускании.
Полезная высота доменной печи (Н) достигает 35 м, а полезный объем –
2000…5000 м3.
В верхней части горна находятся фурменные устройства 14, через которые в
печь поступает нагретый воздух, необходимый для горения топлива. Воздух
поступает из воздухонагревателя, внутри которого имеются камера сгорания
и насадка из огнеупорного кирпича, в которой имеются вертикальные
каналы. В камеру сгорания к горелке подается очищенный доменный газ,
который, сгорая, образует горячие газы. Проходя через насадку, газы
нагревают ее и удаляются через дымовую трубу. Через насадку пропускается
воздух, он нагревается до температуры 1000…1200 0С и поступает к
фурменному устройству, а оттуда через фурмы 2 – в рабочее пространство
печи. После охлаждения насадок нагреватели переключаются.
Вопросы для самоконтроля:
1. Основная продукция чёрной и цветной металлургии?
2. Устройство и работа доменной печи?
3. Основной продукт доменной плавки?
Рекомендуемая литература:
8.1 Основная литература
8.1.1 Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
8.1.2 Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
8.2.2 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница6 из 28
Лекция 3. Процессы прямого получения железа из руд. Производство
стали.
Содержание лекционного занятия:
1. Процессы прямого получения железа.
2. Получение губчатого железа в шахтных печах.
3. Восстановление железа в кипящем слое.
Под процессами прямого получения железа понимают такие
химические, электрохимические или химико-термические процессы, которые
дают возможность получать непосредственно из руды, минуя доменную
печь, металлическое железо в виде губки, крицы или жидкого металла.
Такие процессы ведутся, не расходуя металлургический кокс, флюсы,
электроэнергию (на подготовку сжатого воздуха), а также позволяют
получить очень чистый металл.
Методы прямого получения железа известны давно. Опробовано более 70
различных способов, но лишь немногие осуществлены и притом в
небольшом промышленном масштабе.
В последние годы интерес к этой проблеме вырос, что связано, помимо
замены кокса другим топливом, с развитием способов глубокого обогащения
руд, обеспечивающих не только высокого содержания железа в концентратах
(70…72%), но и почти полное освобождение его от серы и фосфора.
Получение губчатого железа в шахтных печах.
Схема процесса представлена на рисунке
Рис. Схема установки для прямого восстановления железа из руд и
получения металлизованных окатышей
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница7 из 28
Восстановление железа в кипящем слое.
Мелкозернистую руду или концентрат помещают на решётку, через которую
подают водород или другой восстановительный газ под давлением 1,5 МПа.
Получение губчатого железа в капсулах-тиглях.
Используют карбидокремниевые капсулы диаметром 500 мм и высотой 1500
мм. Шихта загружается концентрическими слоями. Внутренняя часть
капсулы заполнена восстановителем – измельч¨нным тв¨рдым топливом и
известняком (10…15%) для удаления серы. Второй слой – восстанавливаемая
измельч¨нная руда или концентрат, окалина, затем еще один
концентрический слой – восстановителя и известняка.
Способы выплавки стали
Чугун переделывается в сталь в различных по принципу действия
металлургических агрегатах: мартеновских печах, кислородных конвертерах,
электрических печах.
Производство стали в мартеновских печах
Мартеновский процесс (1864-1865, Франция). В период до семидесятых
годов являлся основным способом производства стали. Способ
характеризуется
сравнительно
небольшой
производительностью,
возможностью использования вторичного металла – стального скрапа.
Вместимость печи составляет 200…900 т. Способ позволяет получать
качественную сталь.
Мартеновская печь (рис.2.2.) по устройству и принципу работы является
пламенной отражательной регенеративной печью. В плавильном
пространстве сжигается газообразное
топливо или мазут. Высокая температура для получения стали в
расплавленном состоянии обеспечивается регенерацией тепла печных газов.
Продолжительность плавки составляет 3…6 часов, для крупных печей
– до 12 часов. Готовую плавку выпускают через отверстие, расположенное в
задней стенке на нижнем уровне пода. Отверстие плотно забивают
малоспекающимися огнеупорными материалами, которые при выпуске
плавки выбивают. Печи работают непрерывно, до остановки на капитальный
ремонт – 400…600 плавок.
Наибольшее количество стали производят скрап-рудным процессом в
мартеновских печах с основной футеровкой.
В печь загружают железную руду и известняк, а после подогрева подают
скрап. После разогрева скрапа в печь заливают жидкий чугун. В период
плавления за счет оксидов руды и скрапа интенсивно окисляются примеси
чугуна: кремний, фосфор, марганец и, частично, углерод. Оксиды образуют
шлак с высоким содержанием оксидов железа и марганца (железистый шлак).
После этого проводят период «кипения» ванны: в печь загружают железную
руду и продувают ванну подаваемым по трубам 3 кислородом. В это время
отключают подачу в печь топлива и воздуха и удаляют шлак.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница8 из 28
Основными технико-экономическими показателями производства стали в
мартеновских печах являются:
производительность печи – съ¨м стали с 1м2 площади пода в сутки (т/м2 в
сутки), в среднем составляет 10 т/м2; р
расход топлива на 1т выплавляемой стали, в среднем составляет 80 кг/т.
С укрупнением печей увеличивается их экономическая эффективность.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что нужно понимать под процессами прямого получения железа?
2. Способы выплавки стали?
3. Производство стали в мартеновских печах?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
2. Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
3. Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М.,
1973.
2 Дополнительная литература
1. Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
3. Гидрометаллургия, пер. с англ., М., 1978;
4. Самсонов Г. В., Перминов В. П., Магниетермия, М., 1971;
Алюминотермия, М., 1978;
Лекция 4 Пирометаллургия
Содержание лекционного занятия:
1. Пирометаллургия.
2. Виды пирометаллургических процессов
Пирометаллургия (от греч. pýr — огонь и металлургия), совокупность
металлургических процессов, протекающих при высоких температурах.
Пирометаллургия — основная и старейшая область металлургии. С древних
времён до конца 19 в. производство металлов базировалось почти
исключительно на пирометаллургических процессах. На рубеже 19 и 20 вв.
промышленное значение приобрела др. крупная ветвь металлургии —
гидрометаллургия, однако пирометаллургия продолжает сохранять
главенствующее положение как по масштабам производства, так и по
многообразию процессов. В начале 20 в. наряду с пламенными способами
нагрева в металлургии начали применяться различные виды электрического
нагрева (дуговой, индукционный и др.); примерно в это же время в
промышленность был внедрён электролиз расплавленных химических
соединений (производство алюминия и др. цветных металлов). Во 2-й
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница9 из 28
половине 20 в. получили распространение плазменная плавка металлов (см.
Плазменная металлургия), зонная плавка и электроннолучевая плавка.
По технологическим признакам выделяют следующие виды
пирометаллургических процессов: обжиг, плавка, конвертирование,
рафинирование, дистилляция. Обжиг характеризуется тем, что материал
сохраняет твёрдое состояние при изменении состава и некотором укрупнении
частиц; проводится в кипящего слоя печах (эффективный процесс, широко
применяемый в цветной металлургии), многоподовых печах (например,
производство меди, ферромолибдена), трубчатых печах (магнетизирующий
обжиг железных концентратов), на агломерационных машинах (см.
Агломерация), в муфельных печах (металлургия редких металлов). Плавка
характеризуется полным расплавлением шихты и разделением расплава
обычно на 2 слоя (металл и шлак или металл и штейн); проводится в
шахтных печах (например, доменное производство, производство свинца,
никеля, меди), отражательных печах (мартеновское производство,
отражательная плавка медных концентратов), электропечах (производство
стали, ферросплавов, меди, никеля), циклонных камерах (переработка медноцинкового сырья) и др. агрегатах. В особую группу плавок выделяют так
называемые металлотермические процессы (см. Металлотермия),
основанные на реакциях восстановления металлов из их соединений
химически более активными металлами (реакции протекают с выделением
значительного количества тепла). Конвертирование, которое можно
рассматривать как разновидность плавки, заключается в продувке воздухом
или кислородом расплавленных материалов (чугун, штейн) с присадкой
флюсов и небольшого количества сырья (лом, богатые концентраты);
конвертирование основано на использовании тепла экзотермических реакций
и осуществляется в конвертерах (конвертерное производство, производство
меди, никеля). Рафинирование — обработка расплавленных черновых
металлов с помощью присадок (солей, щелочей, металлов), наведением
специальных шлаков, окислением примесей, вакуумированием расплава
и т.д. (иногда рафинирование проводят в процессе кристаллизации жидкого
металла); агрегатами для рафинирования могут служить отражательные печи
(производство меди, цинка, золота), котлы (производство свинца, олова).
Дистилляция заключается в переводе восстанавливаемого металла в
парообразное состояние с последующей конденсацией; осуществляется в
ретортных печах (производство цинка), шахтных печах (производство
свинца, цинка, олова), печах с кипящим слоем (производство титана).
Вопросы для самоконтроля:
1. Что представляет собой пирометаллургия?
2. Какие виды пирометаллургических процессов знаете?
3.Обьясните процесс рафинирования?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница10 из 28
1. Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
2. Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М.,
1973.
2 Дополнительная литература
1. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973;
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение // М.:
Машиностроение - 1980 - 493с.
3. Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М.
Дальского, М.: Машиностроение - 1985 -448с.
Лекция 5 Гидрометаллургия
Содержание лекционного занятия:
1. Гидрометаллургия
2. Основные переделы гидрометаллургии
3. Применение гидрометаллургии
Гидрометаллургия, извлечение металлов из сырья с использованием
химической реакций в водных раствора. Сырьем м. б. руды, рудные или
химические концентраты (продукты механического обогащения или
химической переработки руд), отходы др. производств или самих
гидрометаллургических процессов.
Гидрометаллургические методы пригодны для извлечения металлов из
сырья с низкими концентрациями металла и не поддающегося переработке
традиционными методами, поэтому роль этих методов в условиях
происходящего обеднения и ухудшения качества рудного сырья постоянно
возрастает. К достоинствам гидрометаллургии относится также возможность
разделения близких по свойствам металлов (Zn и Hf, Ni и Та, смесей РЗЭ и
др.), упрощение переработки по сравнению с пирометаллургией. Применение
гидрометаллургических методов во многих случаях существенно снижает
загрязнение окружающей среды вредными отходами. Так, все большее
значение приобретает прямая переработка сульфидных концентратов Си, Ni,
Zn, Pb и др. металлов без их обжига (обжиг приводит к выделению SO2,
который при выбросе в атмосферу загрязняет окружающую среду, а при
улавливании приводит к заметному удорожанию переработки).
Собственно гидрометаллургическим процессам обычно предшествует
механический передел включающий операции дробления, измельчения,
классификации, механические обогащения - флотации, гравитационным
обогащения, отсадки, разделения в тяжелых суспензиях (см. Обогащение
полезных ископаемых), а для некоторых руд - радиометрическое обогащение
и др. Задача этого передела - удаление как можно большей массы минералов
пустой породы.
Гидрометаллургия включает также три следующих основных передела:
переведение ценных металлов в раствор, переработку растворов и выделение
из очищенных растворов металлов или нерастворимых соединений. Вначале
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница11 из 28
из сырья селективно извлекают в раствор ценные металлы (см.
Выщелачивание). Для очистки и концентрирования растворов применяют
жидкостную экстракцию и ионообменную сорбцию, реже - мембранные
методы, ионную флотацию и др.
Для выделения металлов из растворов применяют восстановление
(напримен, водородом) при обычном давлении или в автоклаве, цементацию
с использованием более активных металлов и электролитическое
восстановление. Металлы, которые не могут быть выделены из водных
растворов (например, Al, Mo, W, U), осаждают в виде оксидов, гидроксидов,
фторидов хлоридов, комплексных фторидов и др. Далее эти соединения
восстанавливают
до
металлов
различными
методами,
включая
пирометаллургические (см. Металлотермия)и электрохимические
В гидрометаллургических технологических схемах используют также
такие
механические
процессы,
как
декантация,
фильтрация,
гидроциклонирование и центрифугирование. Для интенсификации
разделения жидкой и твердой фаз применяют синтетические флокулянты.
Гидрометаллургия часто связана также с применением термических
процессов: сушки, прокаливания осадков, обжига концентратов и др. Все
более широкое применение находят совмещенные операции, например,
измельчения и выщелачивания, выщелачивания и ионообменной сорбции.
Гидрометаллургические операции могут сочетаться также с процессами
газовой металлургии, например получением хлоридов или фторидов. Так,
образовавшиеся при переработке рудных концентратов хлориды Zr и Hf
могут
растворяться
в
воде
и
перерабатываться
далее
гидрометаллургическими
методами.
Полученные
по
обычной
гидрометаллургической технологии соединения W м. б. превращены в WF 6,
используемый далее для получения металла.
Один из недостатков гидрометаллургии -относительно большой расход
воды на единицу продукции. Например, на 1 т урановой руды только при
получении химического концентрата образуется 0,3-5,0 т сбросных
растворов. Важное значение в преодолении этого недостатка имеют
разработка и внедрение процессов водооборота и в конечном итоге переход
на полностью бессточную технологическую схему.
Гидрометаллургию применяют для получения цветных (Al, Cu, Ni, Co,
Zn и др.), редких (Be, РЗЭ, Ti, Zr, Hf, Nb, Та, Mo, W и др.), природных
радиоактивных (U, Th), искусственных радиоактивных (Np, Pu и др.),
благородных (Ag, Au, Pt и платиновые металлы) металлов.
Биогидрометаллургия основана на применении автотрофных бактерий
(гл. обр. тионовых) для выщелачивания U, Си и др. металлов из сульфидных
минералов или в присутвии сульфидных минералов, а также для удаления
примесей сульфидных минералов (пирита, арсенопирита и др.) из
серебряных и золотых руд или из каменного угля и др. материалов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что представляет собой гидрометаллургия?
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница12 из 28
2. Для выделения металлов из растворов что применяют?
3.Достоинства и недостатки гидрометаллургии?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Плакеин И. Н., Юхтанов Д. М., Гидрометаллургия, М., 1989;
2. Зеликман А. Н., Вольдеман Г. М., Белявская Л. В., Теория
гидрометаллургических процессов, М., 1983;
2 Дополнительная литература
1. Гидрометаллургия, пер. с англ., М., 1978;
Лекция 6 Металлотермия
Содержание лекционного занятия:
1. Металлотермия
2. Механизм металлотермического восстановления
3. Магниетермия
Металлотермия, процессы получения металлов, основанные на
восстановлении их оксидов и галогенидов другими, более активными
металлами; протекают с выделением тепла. С помощью М. получают такие
металлы, как, напр., Ti, U, РЗЭ, Nb, Та, безуглеродистые сплавы,
отличающиеся высокой чистотой (гл. обр. по углероду). Высокая чистота
конечных продуктов металлотермич. восстановления обусловливает, напр.,
высокую пластичность полученных металлов, т. к. содержание мн. примесей
в них, в первую очередь примесей внедрения, на очень низком уровне.
Металлотермич. процессы инициируются теплом. Исходным соед. для М. в
осн. служат оксиды, хлориды и фториды. Хлориды и фториды обычно
используют в тех случаях, когда содержание кислорода в получаемом
металле (напр., Ti) должно быть ограничено либо разделение металлич. и
шлаковой оксидной фаз затруднено из-за высокой хим. активности
восстановленных металлов (РЗЭ). Осн. требования к исходному соед. высокое тепловыделение при восстановлении, простота и полнота отделения
исходного соед. от получаемого металла.
Механизм металлотермич. восстановления изучен недостаточно.
Гетерог. р-ции М. протекают, как правило, между жидкой и твердой (напр.,
алюминотермич. восстановление оксидов) или жидкой и паровой фазами
(магниетермич. восстановление TiCl4). Часто реагенты находятся в двух
агрегатных состояниях; напр., Са при кальциетермии реагирует как в
жидком, так и в парообразном состоянии.
Среди металлотермич. процессов наиб. распространена алюминотермия.
Этим методом получают сплавы большинства технически важных металлов
(Nb, Ti, W, Zr, РЗЭ, Сг, Ва, Са, V, Та, Sr), к-рые используют для легирования
сталей, чугунов и цветных металлов и как исходные материалы для произ-ва
самих металлов. Процессы первой группы проводят внепечным методом.
Перемешанную шихту загружают в горн и поджигают запалом из стружки
Mg. Плавку проводят как с выпуском металла, так и без (плавка на "блок").
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница13 из 28
Средняя продолжительность такого процесса (на 4-6 т шихты) 15-20 мин.
Степень извлечения металла ок. 70-80%. Шлак и металл разделяют либо
механически после остывания, либо путем раздельного выпуска. Внепечным
методом получают легковосстанавливаемые металлы (V, Nb и др.), а также
лигатуры, содержащие относительно трудновосстанавливаемые металлы.
Процессы второй группы проводят также в горне. Дополнит. тепло,
необходимое гл. обр. для компенсации потерь на нагрев стенок горна,
получают путем введения термитных добавок-смесей порошка Аl с оксидами
металлов (напр., NiO), при взаимод. к-рых выделяется большое кол-во тепла.
Процессы третьей группы проводят в электропечах, гл. обр. в дуговых
сталеплавильного типа. Так, напр., лигатуры, содержащие РЗЭ, выплавляют в
наклоняющейся дуговой печи. Печь разогревают до 1700-1750 °С, зажигают
дугу и загружают шихту. После плавления шихты и выдержки расплав
сливают в изложницу, из к-рой после отстоя и кристаллизации шлака
производят выпуск лигатуры.
Магниетермия получила свое развитие в связи с произ-вом U путем
восстановления магнием UF4, а также в связи с организацией пром. произ-ва
Ti. Восстановление очищенного ТiСl4 проводят в инертной атмосфере в
герметичных ретортных печах с электрич. и др. видами нагрева.
Производительность совр. печей ок. 4 т за один рабочий цикл. В реторту
подают расплавл. Mg спец. дозатором, а затем после достижения 740-780 °СТiСl4; периодически производят слив MgCl2 через спец. отверстия в ниж.
части реторты. Процесс оканчивают, когда израсходовано 60-70% Mg;
остальной восстановитель располагается в порах образовавшейся титановой
губки, что затрудняет его контакт с ТiСl4. Реакц. масса содержит 50-70%
титановой губки, 30-35% Mg и 15-20% MgCl2; ее разделяют вакуумной
сепарацией, нагревая до 1100 °С. Отгоняющиеся Mg и MgCl 2 собирают в
конденсаторе, представляющем собой также реторту, устанавливаемую
сверху и охлаждаемую водой. После охлаждения титановую губку
извлекают, а верх. реторту (конденсатор) догружают Mg и используют для
след. восстановления (т. наз. оборотная реторта). Магниетермия
перспективна также для получения Zr, Nb и др. металлов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что представляет собой металлотермия?
2.?
3. Как проводят кальциетермическое получение металлов?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2. Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение 986 - 384с.
2 Дополнительная литература
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница14 из 28
1. Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М. Дальского, М.:
Машиностроение - 1985 -448с.
Лекция 7 Порошковая металлургия
Содержание лекционного занятия:
1. Порошковая металлургия
2. Методы порошковой металлургии. Получение.
3. Технология порошковой металлургии
4. Применение порошковой металлургии
Порошковая металлургия, технология получения металлических
порошков и изготовления изделий из них, а также из композиций металлов с
неметаллами. В обычной металлургии металлические изделия получают,
обрабатывая металлы такими методами, как литье, ковка, штампование и
прессование. В порошковой же металлургии изделия производят из
порошков с размерами частиц от 0,1 мкм до 0,5 мм путем формования
холодным прессованием и последующей высокотемпературной обработки
(спекания). Порошковая металлургия экономична в отношении материалов и,
как и традиционные методы металлообработки, позволяет получать детали с
нужными механическими, электрическими и магнитными свойствами.
Продукция порошковой металлургии используется в различных отраслях
промышленности, в том числе в авиакосмической, электронной и на
транспорте.
Методы порошковой металлургии начали разрабатываться в 20 в. для
металлов, не допускающих обработки обычными методами. Так, например,
вольфрам невозможно плавить и обрабатывать обычными методами литья,
поскольку очень высока его температура плавления (3410° C). Поэтому,
например, вольфрамовую нить для электрических ламп накаливания
вытягивают из вольфрамовых штапиков, полученных прессованием и
спеканием вольфрамового порошка. Порошки карбидов вольфрама, тантала и
титана смешиваются с порошкообразными кобальтом и никелем, затем
формуются холодным прессованием и спекаются. В результате получаются
твердые металлокерамические материалы (цементированные карбиды),
пригодные для обработки металлов резанием и для бурения горных пород.
Самосмазывающиеся бронзовые подшипники могут быть изготовлены
только методами порошковой металлургии. Поры бронзы заполняются
смазочным маслом, которое поступает на рабочую поверхность подшипника
под действием капиллярных сил, как по фитилю. Промышленными методами
порошковой металлургии обрабатываются также железо, сталь, олово, медь,
алюминий, никель, тантал, сплавы бронзы и латуни.
Технология. Металлические порошки получают восстановлением металлов
из их окислов или солей, электролитическим осаждением, распылением
струи расплавленного металла, термической диссоциацией и механическим
дроблением. Наиболее распространен способ восстановления металлов
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница15 из 28
(железа, меди или вольфрама) из соответствующих окислов с последующим
электрорафинированием. Механическим дроблением получают порошки (с
частицами нужной крупности и формы) хрома, марганца, железа и бериллия
Технологический процесс изготовления изделий из металлических порошков
состоит из следующих операций: подготовка смеси для формования,
формование заготовок или изделий и их спекание. Формование заготовок или
изделий осуществляется путем холодного прессования под большим
давлением (30–1000 МПа) в металлических формах. Спекание изделий из
однородных металлических порошков производится при температуре,
составляющей 70–90% температуры плавления металла.
Применение. Круг изделий, изготавливаемых методами порошковой
металлургии, весьма широк и непрерывно расширяется. К ним относятся
зубчатые колеса, рычаги, кулачки и поршни для автомобилестроения,
машиностроения, энергетики, промышленности средств связи, строительной,
горнодобывающей и авиакосмической промышленности. Из ленты,
полученной холодной прокаткой никелевого порошка, изготавливают
монеты (например, канадский пятицентовик). Порошок железа используется
в качестве носителя для тонера в ксероксах, а также в качестве одного из
ингредиентов изделий из зерновых продуктов и хлеба повышенной
питательности. Алюминиевый порошок служит компонентом ячеистого
бетона, красок и пигментов, твердого ракетного топлива.
Получение. Порошки, используемые в П.м., состоят из частиц размером
0,01-500 мкм. Получают порошки металлов (или их соед.) мех. и физ.-хим.
методами. К мех. методам относят измельчение твердых металлов или их
соед. и диспергирование жидких металлов или сплавов. Твердые тела
измельчают (см. Измельчение)в мельницах с мелющими телами (барабанные
вращающиеся, вибрационные, планетарные мельницы), ударного действия
(вихревые, струйные, центробежные) и с вращающимися частями
(аттриторы, дисковые, кавитационные, молотковые, роторные). При
измельчении в мельницах хрупких материалов частицы порошка имеют
осколочную форму, при измельчении пластичных материалов-чешуйчатую.
Измельченные порошки характеризуются наклепом (изменением структуры
и св-в, вызванным пластич. деформацией) и, как правило, подвергаются
отжигу.
Вопросы для самоконтроля:
1.Различие между порошковой и обычной металлургией?
2. Когда начали разрабатываться методы порошковой металлургии?
3.Области применения порошковой металлургии?
Рекомендуемая литература:
8.1 Основная литература
8.1.1 Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М., 1982
8.1. Теплухин Г.Н. Порошковые материалы. Л., 1984
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница16 из 28
8.1.3 Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов,
М., 1973.
8.1.4 Анциферов В.Н. и др. Порошковая металлургия и напыленные
покрытия. М., 1987;
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
8.2.2 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
Лекция 8 Производство цветных металлов.
Содержание лекционного занятия:
1. Производство меди.
2. Производство алюминия.
3. Производство магния
4. Производство титана
Производство меди.
Медь получают главным образом пирометаллургическим способом,
сущность которого состоит в производстве меди из медных руд,
включающем ее обогащение, обжиг, плавку на полупродукт – штейн,
выплавку из штейна черновой меди и ее очистку от примесей
(рафинирование).
Для производства меди применяют медные руды, содержащие 1 – 6%
Cu, а также отходы меди и ее сплавов. В рудах медь обычно находится в виде
сернистых соединений (CuFeS2, Cu2S, CuS) или гидрокарбонатов CuCO3,
Cu(OH)2, 2CuCO3 · Cu(OH)2. Перед плавкой медные руды обогащают и
получают концентрат. Для уменьшения содержания серы в концентрате его
подвергают окислительному обжигу при температуре 750-8000 С.
Полученный концентрат переплавляют в отражательных или электрических
печах. При температуре 1250-13000 С восстанавливаются оксид меди (CuO) и
высшие оксиды железа. Образующийся оксид меди, Cu2O реагируя с FeS,
дает Cu2S. Сульфиды меди и железа сплавляются и образуют штейн, а
расплавленные силикаты железа растворяют другие оксиды и образуют
шлак. После этого расплавленный медный штейн заливают в конвертеры и
продувают воздухом для окисления сульфидов меди и железа и получения
черновой меди. Черновая медь содержит 98,4-99,4% Cu и небольшое
количество примесей. Эту медь разливают в изложницы.
После огневого рафинирования получают медь чистотой 9999,5%. Из нее отливают чушки для выплавки сплавов меди (бронзы и латуни)
или плиты для электролитического рафинирования.
Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от
примесей меди (99,5% Cu). Электролиз ведут в ваннах, покрытых изнутри
винипластом или свинцом. Аноды делают из меди огневого рафинирования,
а катоды – из листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница17 из 28
CuSO4 (10-16%) и H2SO4 (10-16%). При пропускании постоянного тока анод
растворяется, медь переходит в раствор, а на катодах разряжаются ионы меди
Cu2+ +2e- → Cu
Производство алюминия.
Сущность процесса производства алюминия заключается в получении
безводного, свободного от примесей оксида алюминия (глинозема) с
последующим получением металлического алюминия путем электролиза
растворенного глинозема в криолите.
Основное сырье для производства алюминия – алюминиевые руды:
бокситы, нефелины, алуниты, каолины. Наибольшее значение имеют
бокситы. Алюминий в них содержится в виде минералов – гидроксидов
Al (OH )3
Al 2O3 и каолинита
AlO(OH ) , корунда
Al 2O3 * 2SiO2 * 2H 2O . Алюминий получают электролизом глинозема –
оксида алюминия Al 2O3 в расплавленном криолите Na3 AlF6 с
добавлением фтористых алюминия и натрия AlF3 , NaF . Производство
алюминия включает получение безводного, свободного от примесей
алюминия (глинозема); получение криолита из плавикового шпата;
Электролиз глинозема в расплавленном криолите.
Глинозем получают из бокситов путем их обработки щелочью:
Al2O3 * nH 2O  2 NaOH  2 NaAlO2  (n 1)H 2O .
Полученный алюминат натрия
NaAlO2
подвергают гидролизу:
NaAlO2  2H 2O  NaOH  Al (OH )3 
В результате в осадок выпадают кристаллы гидроксида алюминия
Al (OH )3 . Гидроксид алюминия обезвоживают во вращающихся печах при
температуре 115012000 C и получают обезвоженный глинозем
Al 2O3 .
Для производства криолита сначала из плавикового шпата получают
фтористый водород, а затем плавиковую кислоту. В раствор плавиковой
кислоты вводят Al (OH )3 , в результате чего образуется вторалюминиевая
кислота, которую нейтрализуют содой и получают криолит, выпадающий в
осадок:
2H3 AlF6  3Na2CO3  2Na3 AlF6  3CO2  3H 2O .
Его отфильтровывают и просушивают в сушильных барабанах.
Al O
2 3 проводят в электролизере, в котором
Электролиз глинозема
имеется ванна из углеродистого материала. В ванне слоем 250-300 мм
находится расплавленный алюминий, служащий катодом, и жидкий криолит.
Производство магния
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница18 из 28
Для производства магния наибольшее распространение получил
электролитический способ, сущность которого заключается в получении
чистых безводных солей магния (хлористого магния), электролизе этих солей
в расплавленном состоянии и рафинировании металлического магния.
Основным сырьем для получения магния являются карналлит
(MgCl2*KCL*6H2O), магнезит (MgCO3), доломит (СаСОз • MgC03),
бишофит (MgCl2*6H2O). Наибольшее количество магния получают из
карналлита. Сначала карналлит обогащают и обезвоживают. Безводный
карналлит (MgCl2• КС1) используют для приготовления электролита. 4.
Производство титана
Титан получают магнийтермическим способом, сущность которого состоит в
обогащении титановых руд, выплавке из них титанового шлака с
последующим получением из него четыреххлористого титана и
восстановлении из последнего металлического титана магнием.
Сырьем для получения титана являются титаномагнетитовые руды, из
которых выделяют ильменитовый концентрат, содержащий 40—45% TiO2,
~30% FeO, 20% Fe2O3 и 5—7% пустой породы. Название этот концентрат
получил по наличию в нем минерала ильменита Feo*TiO2.
Ильменитовый концентрат плавят в смеси с древесным углем,
антрацитом в рудно-термических печах, где оксиды железа и титана
восстанавливаются. Образующееся железо науглероживается, и получается
чугун, а низшие оксиды титана переходят в шлак. Чугун и шлак разливают
отдельно в изложницы. Основной продукт этого процесса—титановый шлак
содержит 80— 90% TiO2, 2—5% FeO и примеси SiO2, Al2O3, CaO и др.
Побочный продукт этого
процесса — чугун
используют в
металлургическом производстве.
Полученный титановый шлак подвергают хлорированию в
специальных печах. В нижней части печи располагают угольную насадку,
нагревающуюся при пропускании через нее электрического тока. В печь
подают брикеты титанового шлака, а через фурмы внутрь печи—хлор. При
температуре 800— 1250° С в присутствии углерода образуется
четыреххлористый титан, а также хлориды CaCI2, MgCl2 и др.
Ti02+2C+2Cl2=TiCl4+2CO.
Четыреххлористый титан отделяется и очищается от остальных
хлоридов благодаря различию температуры кипения этих хлоридов методом
ректификации в специальных установках.
Вопросы для самоконтроля:
1. Медь получают главным образом пирометаллургическим способом,
сущность?
2. Для какой цели проводят электролитическое рафинирование?
3. Что является основным сырьем для получения магния и титана?
Рекомендуемая литература:
8.1 Основная литература
8.1.1 Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница19 из 28
8.1.2 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
8.1.3 Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение 1986 - 384с.
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
8.2.2 Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение // М.:
Машиностроение - 1980 - 493с.
Лекция 9 Основы технологии черных металлов
Содержание лекционного занятия:
1. Производство черных металлов из железной руды
2. Технолого - экономические основы производства чугуна.
3. Доменный процесс.
Производство черных металлов из железной руды — сложный
технологический процесс, который может быть условно разделен на две
стадии. На первой стадии получают чугун, а на второй — его
перерабатывают в сталь.
Учитывая, что учащиеся уже знакомы с основами металлургических
процессов из средней школы, ниже рассмотрим лишь основные положения
технологии чугуна и стали.
Производство чугуна Чугуном называют сплав железа с углеродом (2... 6,67
%), кроме них в состав сплава могут входить кремний, марганец, сера,
фосфор и др. Исходными материалами для производства чугуна являются
железные руды, топливо и флюсы. Наиболее часто применяемые железные
руды: красный (Fe2O3), магнитный (Fe3O4), бурый (Fe2O3-nH2O), шпатовый
(РеСОз) железняки, содержащие 30...70 % железа и пустую породу из
различных природных химических соединений (SiO2, А12О3 и др.) и вредные
примеси (серы, фосфора). Топливом служит кокс — продукт сухой
перегонки (без доступа воздуха) коксующихся каменных углей. Флюсы
(плавни) — известняки, доломиты, кварц, песчаники применяют для
понижения температуры плавления пустой породы и перевода ее и золы
топлива в шлак. Основным способом производства чугуна из руд в
настоящее время является доменный процесс, заключающийся в
восстановлении железа из руд (оксидов) при высокой температуре и
отделении его от пустой породы руды.
2.1.Технолого - экономические основы производства чугуна.
Чугун - сплав железа с углеродом(2-6)%, содержащий вредные примеси
серы, фосфора, кремния.
Различают чугуны белые (передельные) - сырье для передела в сталь,
серые (литейные) и специальные (ферромарганец - Mn - до 70%,
ферросилициум - Sn - до 12%) - используются для раскисления стали. Чугун
получают в результате доменного процесса. Исходным сырьем служат
железная руда (магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк),
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница20 из 28
кокс, флюсы. Подготовленные специальным образом к доменному процессу,
эти компоненты называются шихтой. Подготовка сырья к доменному
процессу обусловлена во многом экономической, а не технологической
необходимостью.
2.1.1 Технологические мероприятия подготовки шихты. Железную
руду после добычи измельчают и подвергают богащению, т.е. отделяют
пустую породу от основной. Различают следующие способы обогащения:
- магнитный, основанный на ферромагнитных свойствах основной
породы магнитного железняка.
-флотационный, основанный на различной смачиваемости основной и
пустой породы водой, в которую добавлено поверхностно-активное
вещество(например пенообразователи).
- гравитационный, основанный на различной скорости осаждения
основной породы и пустой в воде из-за различия в плотностях.
После обогащения руду подвергают агломерации, т.е. обжигу в
присутствии коксовой пыли (коксик). В ходе агломерации из руды удаляется
большая часть вредных примесей (в виде газообразных и летучих оксидов) и
частичное восстановление железа.
Кокс - продукт пиролиза (нагрев без доступа воздуха) коксующихся
углей, в ходе которого из толщи угля удаляются органические и
неорганические соединения, причем в угле образуются поры, что
обеспечивает развитую поверхность, необходимую для интенсивного
протекания доменного процесса. Образующиеся в ходе коксования коксовые
газы являются смесью ценных химических соединений и в дальнейшем
используются после разделения. Кокс для использования в доменном
процессе дробят на куски 40 - 60 мм в поперечнике.
Флюсы необходимы для удаления вредных примесей. Последние,
реагируя с флюсами в ходе доменного процесса, превращаются в
нерастворимый в расплавленном чугуне шлак. Флюсы представляют собой
минералы - известняк(CaCO3) и доломит(CaCO3*MgCO3) - которые после
добычи дробятся на соответствующие куски.
Доменный процесс.
Суть доменного процесса заключается в ступенчатом восстановлении
железа из его оксидов (основа железной руды), удалении вредных примесей с
помощью флюсов и насыщении железа углеродом. Доменный процесс
проводят в доменной печи, относящейся к печам шахтного типа высотой до
30м и диаметром ~ 3м. Печь состоит из 5-ти частей, выложена изнутри
огнеупорным кирпичем и обшита в нижней части стальным листом; имеется
система водяного охлаждения.
Кокс в кислороде воздуха сгорает с выделением большого количества
тепла; образующийся углекислый газ (СО2) реагирует при высоких
температурах с коксом (С), давая угарный газ (СО). Последний является
хорошим восстановителем и ступенчато превращает оксид железа (руду) в
Редакция №3 от ______
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Страница21 из 28
губчатое железо, которое, насыщаясь углеродом, плавится и стекает в горн в
виде чугуна.
1-колошник – служит для порционной загрузки шихты и очистки от пыли доменных газов.
2-шахта - в ней происходят основные процессы восстановления железа из его оксидов.
3-распар – самая широкая часть печи, в которой самая высокая температура и происходят процессы окончательного восстановления железа и насыщения его
углеродом
4 -заплечики – в них находятся расположенные по окружности фурмы, через которые
вдуваются раскаленные воздух, природный газ и водяные пары.
5-горн - в нем скапливаются расплавленные чугун (внизу) и шлак (вверху), которые
периодически выпускаются через летки (нижнюю и верхнюю).
В нижней части шахты и распаре температура настолько высокая, что
происходит и прямое восстановление железа углеродом кокса.
С + О2
СО2 + Q
CO
Fe2O3
CO
Fe3O4
CO2
СО2 + С
CO
FeO
-CO2
СО
Fe
-CO2
+С, -СО
2.1.2 Мероприятия, связанные с экономией кокса, как топлива.
1.Обогащение железной руды. Кокс не тратится на нагрев пустой
породы; уменьшаются транспортные затраты.
2.Вдувание природного газа. Газ, будучи дешевле, сгорает с
выделением тепла.
3.Утилизация тепла. Вдуваемые в доменную печь газовые потоки
нагреваются в специальных печах – кауперах, за счет тепла и теплотворной
способности доменных газов, которые сжигаются в печах - кауперах.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница22 из 28
2.1.3 Мероприятия, связанные с экономией кокса, как восстановителя.
1.Агломерация железной руды. Частичное восстановление железа
происходит за счет дешевого коксика – отхода коксового производства.
Кроме того, уменьшается потребность во флюсах, что повышает съем
чугуна с единицы объема печи.
2.Вдувание природного газа – сгорая, газ образует СО2 – источник
основного восстановителя – СО.
2.2. Технологические основы производства стали.
Сталь – железо, с содержанием углерода до 2%, содержащее мало
вредных примесей (P, S, Si) c возможным наличием легирующих добавок. В
качестве легирующих добавок используются различные элементы,
изменяющие свойства стали.
Вопросы для самоконтроля:
1. Технологический процесс производства черных металлов?
2. Технологические мероприятия подготовки шихты?
3. Мероприятия, связанные с экономией кокса, как восстановителя?
Рекомендуемая литература:
8.1 Основная литература
8.1.1 Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
8.1.2 Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
8.1.3 Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов,
М., 1973.
8.1.4 Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение 1986 - 384с.
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
8.2.2 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
8.2.3 Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М.
Дальского, М.: Машиностроение - 1985 -448с.
3 ПРАКТИЧЕСКИЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Структура практического (семинарского) занятия:
Практического (семинарского) занятие 1. Выплавка чугуна. Устройство
и работа доменной печи. Продукты доменной плавки.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Современное металлургическое производство и его продукция.
2. Материалы для производства металлов и сплавов
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница23 из 28
3. Выплавка чугуна.
Цель занятия: Получить представление о металлургическом
производстве. Ознакомиться с устройством и работой доменной печи
Контрольные вопросы:
1. Основная продукция чёрной и цветной металлургии?
2. Устройство и работа доменной печи?
3. Основной продукт доменной плавки?
Методические рекомендации
1. Рекомендовано готовить конспекты по теме
2. Изучить детально устройство
3. Знать хорошо тему
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1 Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
2 Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
8.2 Дополнительная литература
1 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
Практического (семинарского) занятие 3. Производство стали в
мартеновских печах.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Процессы прямого получения железа.
2. Получение губчатого железа в шахтных печах.
3. Восстановление железа в кипящем слое.
Цель занятия:Ознакомление с основными способами процессов
получения железа
Контрольные вопросы:
1. Что нужно понимать под процессами прямого получения железа?
2. Способы выплавки стали?
3. Производство стали в мартеновских печах?
Методические рекомендации
1. Подготовить тему, составить конспект
2. По предложенным вопросам для самопроверки разобрать тему
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
2. Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
3. Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М.,
1973.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница24 из 28
2 Дополнительная литература
1. Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
3. Гидрометаллургия, пер. с англ., М., 1978;
4. Самсонов Г. В., Перминов В. П., Магниетермия, М., 1971;
Алюминотермия, М., 1978;
Практического (семинарского) занятие 4. Виды пирометаллургических
процессов.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Пирометаллургия.
2. Виды пирометаллургических процессов
Цель занятия: Понять пирометаллургические процессы получения металлов
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой пирометаллургия?
2. Какие виды пирометаллургических процессов знаете?
3.Обьясните процесс рафинирования?
Методические рекомендации
1. Ознакомиться с темой, сделав короткий конспект
2. Рассмотреть все возможные области применения пирометаллургии
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
2. Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М.,
1973.
2 Дополнительная литература
1. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973;
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение // М.:
Машиностроение - 1980 - 493с.
3. Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М.
Дальского, М.: Машиностроение - 1985 -448с.
Практического (семинарского) занятие 5. Технологическая схема
гидрометаллургии.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Гидрометаллургия
2. Основные переделы гидрометаллургии
3. Применение гидрометаллургии
Цель занятия: Ознакомиться с процессом и гидрометаллургии
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой гидрометаллургия?
2. Для выделения металлов из растворов что применяют?
3.Достоинства и недостатки гидрометаллургии?
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница25 из 28
Методические рекомендации
1. Рассмотреть технологическую схему согласно предложенной иллюстрации
2. Сделать короткий конспект
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1. Плакеин И. Н., Юхтанов Д. М., Гидрометаллургия, М., 1989;
2. Зеликман А. Н., Вольдеман Г. М., Белявская Л. В., Теория
гидрометаллургических процессов, М., 1983;
2 Дополнительная литература
1. Гидрометаллургия, пер. с англ., М., 1978;
Практического (семинарского) занятие 6. Алюминотермические
процессы.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Металлотермия
2. Механизм металлотермического восстановления
3. Магниетермия
Цель занятия: Ознакомиться с методами металлотермии
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой металлотермия?
2.Что представляет собой алюминотермия?
3. Как проводят кальциетермическое получение металлов?
Методические рекомендации
1. Рассмотреть процессы алюминотермии и магниетермии.
2. Сделать короткий конспект
Рекомендуемая литература:
1.Основная литература
1. Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2. Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение 986 - 384с.
2 Дополнительная литература
1. Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М. Дальского, М.:
Машиностроение - 1985 -448с.
Практического (семинарского) занятие 7. Технологический процесс
порошковой металлургии.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Порошковая металлургия
2. Методы порошковой металлургии. Получение.
3. Технология порошковой металлургии
4. Применение порошковой металлургии
Цель занятия: Ознакомление со способом получения металлов в виде
порошка и дальнейшая обработка до заготовок для изделии
Контрольные вопросы:
1.Различие между порошковой и обычной металлургией?
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница26 из 28
2. Когда начали разрабатываться методы порошковой металлургии?
3.Области применения порошковой металлургии?
Методические рекомендации
1. Изучая материал провести отличительный анализ между обычной и
порошковой мераллургией
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1 Либенсон Г.А. Производство спеченных изделий. М., 1982
2.Теплухин Г.Н. Порошковые материалы. Л., 1984
3 Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов, М.,
1973.
4 Анциферов В.Н. и др. Порошковая металлургия и напыленные покрытия.
М., 1987;
2 Дополнительная литература
1 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
2 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
Практического (семинарского) занятие 8. Производство цветных
металлов.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Производство меди.
2. Производство алюминия.
3. Производство магния
4. Производство титана
Цель занятия: Провести анализ производства цветных металлов
Контрольные вопросы:
1. Медь получают главным образом пирометаллургическим способом,
сущность?
2. Для какой цели проводят электролитическое рафинирование?
3. Что является основным сырьем для получения магния и титана?
Методические рекомендации
1. Хорошо ознакомиться с сырьем для выделения меди, магния титана
2. Сделать короткий конспект
3. Поработать над предложенными вопросами для самоконтроля
Рекомендуемая литература:
8.1 Основная литература
8.1.1 Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
8.1.2 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
8.1.3 Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение 1986 - 384с.
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница27 из 28
1973;
8.2.2 Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение // М.:
Машиностроение - 1980 - 493с.
Практического (семинарского) занятие 9. Технологическая система
производства черных металлов.
Содержание практического (семинарского) занятия:
1. Производство черных металлов из железной руды
2. Технолого - экономические основы производства чугуна.
3. Доменный процесс.
Цель занятия: Ознакомиться с производством черных металлов
Контрольные вопросы:
1. Технологический процесс производства черных металлов?
2. Технологические мероприятия подготовки шихты?
3. Мероприятия, связанные с экономией кокса, как восстановителя?
Методические рекомендации
1. Хорошо познакомиться с мероприятиями, связанными с экономией
кокса, как топлива
2. Выполнить короткое задание с технологическими мероприятиями
подготовки шихты.
Рекомендуемая литература:
8.1 Основная литература
8.1.1 Гуляев А.П. Металловедение // М.: Металлургия - 1986 - 544с.
8.1.2 Есин О. А., Гельд П. В., Физическая химия пирометаллургических
процессов, 2 изд., ч. 1—2, Свердловск, 1962— 1966;
8.1.3 Ванюков А. В., Зайцев В. Я., Теория пирометаллургических процессов,
М., 1973.
8.1.4 Материаловедение под ред. Б.Н. Арзамасова // М.: Машиностроение 1986 - 384с.
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Вольский А. Н., Сергиевская Е. М., Теория металлургических
процессов, М., 1968;
8.2.2 Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М.,
1973;
8.2.3 Технология конструкционных материалов. // Под ред. А.М.
Дальского, М.: Машиностроение - 1985 -448с.
УМКД 042-06.01.20.246/03-2012
Редакция №3 от ______
Страница28 из 28