Demir dışı metaller dört gruba ayrılır:

1) ağır metaller (Cu, Ni, Zn, Pb, Sn);

2) hafif metaller (Al, Mg, Be, Li);

3) soy metaller (Au, Ag, Pt ve doğal uyduları Ro, Ir, Os);

4) nadir metaller:

Refrakter (Mo,W,V,Ti,Nb,Ta,Zr,Cr);

Akciğerler (Sc,St,Ru);

Radyoaktif (U, Th, Ra);

Nadir toprak

Makine mühendisliğinde en yaygın olarak kullanılanlar, saf halde ve birçok alaşımın parçası olarak kullanılan Cu, Al, Mg, Ti, Zn, Ni, Pb ve Sn'dir. Demir dışı metaller, modern makine mühendisliğinin gelişimi için çok önemlidir ve yeni teknolojinin geliştirilmesinde ilerleme sağlar. Ancak oldukça pahalıdırlar ve mümkün olduğunda demir içeren veya metalik olmayan malzemelerle değiştirilirler. Metalurjide üretim hacimleri açısından dikkate alınan tüm demir dışı metaller arasında en önemlileri Cu, Al, Mg ve Ti'dir.

Demir dışı metallerin üretim yöntemleri çok çeşitlidir. Birçok metal, seçici indirgeme veya oksidatif eritme kullanılarak pirometalurjik yöntemlerle üretilir; genellikle cevherlerde bulunan kükürt bir ısı kaynağı ve kimyasal reaktif olarak kullanılır. Ayrıca, kullanıyorlar elektroliz Bu yöntem, metal içeren ham maddelerin bir elektrolit içerisinde ayrışmasına ve ardından metalin katot üzerinde birikmesine dayanmaktadır. Elektroliz sulu bir çözeltiden değil, eriyikten gerçekleştirilir. Bunun nedeni, hidrojenin katot üzerindeki çözeltide daha pozitif bir iyon olarak birikmesi ve saf metalin izole edilmesinin imkansız olmasıdır; yalnızca bileşikleri (oksit hidratlar) oluşur. Ekipman, katot ve anot cihazına sahip bir elektrolizördür. Bir katot cihazı, erimiş metal ve bir elektrolit (alüminyum üretimi için kriyolit Na3 AlF 6, magnezyum üretimi için magnezyum klorür MgCl, vb.) içeren bir refrakter malzeme banyosudur. Katot, alüminyum durumunda olduğu gibi erimiş metal veya magnezyum durumunda olduğu gibi çelik plakalardır. Anot genellikle bir karbon çubuk veya plakadır. Elektroliz işlemi sırasında metal iyonları katotta boşaltılır ve biriktirilir. Bazen, üretilen metaller için indirgeyici ajanlar olarak oksijene karşı yüksek afiniteye sahip diğer metallerin kullanıldığı metalotermik işlemler kullanılır.

Metalotermi– metal bileşiklerinin (klorürler veya oksitler) diğer metallerle indirgenmesi. Titanyum üretiminde kullanılır. Titanyum cürufu (yüksek fırın üretiminin bir ürünü) klorlanır: TiO 2 +2C+2Cl 2 =TiCl 4 +2CO. Titanyum klorür, yoğunlaştırma ve filtrasyon ünitelerinde farklı kaynama sıcaklıkları nedeniyle diğer yan ürünlerden arıtılır, daha sonra reaktörlerde indirgenir: 2Mg+TiCl 4 =Ti= 2MgCl 2.

Titanyum ve magnezyum genellikle aynı tesiste üretilir çünkü... Titanyum üretiminde bir yan ürün olan MgCl2, magnezyum üretimi için hammadde görevi görür ve titanyum üretiminde magnezyum ve klor kullanılır.

Kimyasal-termal, siyanürleme ve klorür süblimasyonu gibi yöntemler de kullanılmaktadır.

6.1 Bakır üretim sırası

Bakır üretimi için pirometalurjik yöntem kullanılır, çünkü değerli olanlar da dahil olmak üzere diğer metallerin bakırla birlikte cevherlerden çıkarılmasına izin verir. Bakır üretimi aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir (Şekil 7):

1. Eritme için, esas olarak kükürt bileşikleri (CuFeS 2 , Cu 2 S, CuS) ve ayrıca bakır atığı formunda% 1-6 Cu içeren bakır cevherleri kullanılır.

2. Zenginleştirme için, Cu içeriği ~% 10 - 35 olan bir konsantre elde etmeyi mümkün kılan flotasyon yöntemi kullanılır.

Flotasyon– sıvı bir ortamda dağılmış mineral parçacıklarının iki faz (sıvı - gaz, sıvı - sıvı vb.) arasındaki arayüze seçici olarak yapışmasına dayanan bir zenginleştirme işlemi.

3. Cevherdeki (konsantre) kükürt içeriğini azaltmak için T = 750 - 800 0 C'de oksidatif kavurma yapılır. Oksijen varlığında sülfitler oksitlenir ve kükürt içeriği neredeyse 2 kat azalır. H2SO4 üretmek için SO2 (kükürt dioksit) formundaki egzoz gazları kullanılır. Cu içeriği %8 - 25 olan düşük tenörlü cevherler için kavurma yapılır. Cu içeriği %25-35 olan zengin cevherler kavrulmadan ergitilir.

4. T = 1250 - 1300 0 C'deki özel fırınlarda konsantre eritilir, bu sırada erimiş kütle uygun kimyasal reaksiyonlar nedeniyle iki kısma ayrılır: Cu2Si ve FeS sülfürlerden oluşan mat ve cüruf oksitler ve silikatlardan oluşur.

Mat– demir dışı metallerin (Cu, Ni, Pb, vb.) üretiminin bir ara ürünü, bu elementlerin sülfürlerinin FeS ile bir alaşımıdır.

5. Eritme ürünü fırından% 20 - 60 Fe ve% 20 - 25 S içeren bir alaşım - mat formunda salınır. Erimiş halde (T pl = 950 - 1050 0 C) mat girer dönüştürücüler.

6. Dönüştürücülerde, erimiş bakır matı hava ile üflenerek (dönüştürülerek) Cu ve Fe sülfürler oksitlenerek Cu ve Fe oksitler oluşturulur. Demir oksitler cüruftan uzaklaştırılır ve üflemenin ilk aşamasında esas olarak yalnızca bakır sülfürler (beyaz mat).

7. Temizlemenin ikinci aşamasında, bakır sülfürün oksidasyonu ve kükürtün SO2'ye dönüşümü nedeniyle dönüştürücüde kabarcıklı bakır oluşur. Blister bakır %98,4 – 99,4 Cu (MK1), %0,01 – 0,04 Fe ve %0,02 – 0,1 S ve diğer yabancı maddeleri (Ni, Sn, Sb, Au, Ag) içerir. Bu bakır bir kepçe aracılığıyla kalıplara, domuzlara veya levhalara dökülür. Zararlı yabancı maddeleri gidermek için kabarcıklı bakır rafine edilir.

8. Blister bakırı yabancı maddelerden arındırmak için ateş ve elektrolitik yöntemlerle çift rafinasyon kullanılır.

9. Ateşle rafinasyon, erimiş kabarcıklı bakırdan hava üfleyerek oksijene karşı yüksek afiniteye sahip yabancı maddeleri uzaklaştırmak için kullanılır. S, Fe, Ni, As, Sb, Zn oksitlenerek cürufa dönüştürülür. Daha sonra erimiş bakıra batırılmış ahşabın kuru damıtma teknolojisi kullanılarak gazlar uzaklaştırılır ve kalan Cu2O azaltılır. Sonuç olarak% 99,0 - 99,5 saflıkta bakır elde edilir. Domuz şeklindeki bu bakır, bakır alaşımlarının (pirinç, bronz) üretiminde ve elektrolitik rafinasyon için plaka şeklinde kullanılır.

10. Safsızlıklardan arındırılmış bakır (en az %99,95 Cu) elde etmek için elektrolitik rafinasyon yapılır. Elektroliz, elektrolitin sulu bir CuS04 (%10 - 16) ve H2S04 (%10 - 16) çözeltisi olduğu banyolarda gerçekleştirilir. Anotlar ateşle rafine edilmiş bakırdan, katotlar ise saf (elektrolitik) bakır levhalardan yapılır. Anot sabit bir akımda çözünür ve bakır iyonları çözeltiden geçerek katot üzerinde biriktirilir. Yabancı maddeler (Sb, As, Bi, Au, Ag) banyonun tabanında biriktirilir ve boşaltıldıktan sonra bu metalleri çıkarmak için işlenir. Katotlar elektrikli fırınlarda eritilir.

Birçok demir dışı metal ve bunların alaşımları bir dizi değerli özelliğe sahiptir: iyi süneklik, tokluk, yüksek elektrik ve termal iletkenlik, korozyon direnci ve diğer avantajlar. Bu nitelikleri sayesinde demir dışı metaller ve bunların alaşımları yapı malzemeleri arasında önemli bir yer tutar.

Demir dışı metal ve alaşımların üretimi

Demir ve alaşımlarına (dökme demir ve çelik) demir metalleri denir. Asil metaller (altın, gümüş, platin) dahil olmak üzere diğer tüm metaller demir dışı kategorisine aittir.

Demir dışı metallerin çeşitliliği, bunların üretimi için farklı yöntemlerin kullanılmasına yol açmıştır.

Demirli metaller gibi demir dışı metaller de cevher konsantresinden - önceden zenginleştirilmiş cevherden elde edilir. Ancak burada zenginleştirme süreci daha karmaşıktır, çünkü birçok cevher polimetaliktir ve çok sayıda değerli element ve zararlı safsızlık içerir. Örneğin cevherlerdeki ortalama bakır içeriği yalnızca %1-2'dir.

Demir dışı metallerin elde edilmesinin zorluğu bakır örneğiyle açıkça görülmektedir.

Bakır çıkarma cevherlerden iki şekilde üretilir: hidrometalurjik ve pirometalurjik. Daha geniş uygulama kabul edilmiş pirometalurjik yöntem, aşağıdaki işlemleri içerir:

• - konsantre üretmek için cevher zenginleştirme;
• - konsantre kavurma;
• - mat bakır alaşımının eritilmesi;
• - kabarcıklı bakır üretimi;
• - rafine etme.

Zenginleştirmeden sonra cevher konsantreleri, kavurma kükürtün kısmen (%50'ye kadar) uzaklaştırılması için. Kavrulmuş cevher daha ileri işlemler için gönderilir ve elde edilen kükürt dioksit S02, sülfürik asit üretmek için kullanılır.

Mat eritme, yankılanan alev fırınlarında ve elektrikli fırınlarda gerçekleştirilir. Çalışma alanlarında sıcaklık 1600 °C'ye ulaşır. Sıvı eritme ürünleri yavaş yavaş fırın tepsisinde birikir: esas olarak bakır ve demir sülfitlerin yanı sıra az miktarda yabancı maddeden oluşan cüruf ve mat alaşım. Mat biriktikçe potaya bırakılır. Erimiş halde mat, dönüştürücüye (Şekil 29) beslenir. kabarcıklı bakıra işleniyor. Demir oksitlerin içinden hava üflenirken cüruf oluşturmak için matın yüzeyine kuvars kumu yüklenir. Ortaya çıkan cüruf boşaltılır ve bakırın çıkarılması için geri dönüşüme yönelik reverber fırınlara gönderilir. Geriye kalan mat beyaza döner ve esas olarak bakır sülfürlerden oluşur. Beyaz matın bakır içeriği yaklaşık %80'dir. Daha sonra erimiş beyaz mat hava ile üflenir ve elde edilir. kabarcıklı bakır,% 2'ye kadar demir, kükürt, çinko, nikel, kurşun vb. yabancı maddeleri içerir. Külçelere dökülür ve rafine edilmek üzere gönderilir.

Pirinç. 29.

• 1 - hava üfleme tüyleri; 2 çizgili kasa; 3 - vites iletimi;
• 4 - jant; 5 - mat dökmek için boyun; 6 - akı yüklemek için delik;
• 7 - hava kanalı; 8 - destek silindirleri; 9 - şanzımanlı elektrik motoru

Rafine etme Blister bakır, ateş ve elektrolitik yöntemlerle üretilir.

Yangınla rafinasyonda, kabarcıklı bakır ateşli fırınlara yüklenir ve eritildikten sonra bakırın ve içinde çözünen yabancı maddelerin oksitlenmesi için hava ile üflenir. Ortaya çıkan safsızlık oksitleri bakırda çözünmez ve cürufa atılır. Daha sonra metal deoksidize edilir ve çözünmüş gazları çıkarmak için doğal gazla karıştırılır.

Ateşle rafinasyondan sonra eriyik %99,5-99,7 oranında bakır içerir. Elde edilen bakır, elektrolitik arıtma için külçelere veya anot plakalarına dökülür.

Elektroliz bakır, kurşun levha, asfalt gibi aside dayanıklı malzemelerle kaplı banyolarda gerçekleştirilir; seramik levhalar. Elektrolit, sülfürik asitte %15'lik bir bakır sülfat çözeltisidir. Blister bakırın anot plakaları ve saf elektrolitik bakırın ince tabakaları olan katotlar elektrolite batırılır. Doğru akım açıldığında anotların metali çözülür ve katot üzerinde metalik bakır birikir. Elektrolitik bakır, daha yüksek bir yabancı madde saflığına sahiptir ve %99,98'e kadar Cu içerir.

Bakır katot, eritme fırınlarında eritilir, külçelere dökülür ve levhalar, borular ve tellerin yanı sıra bakır alaşımlarının - pirinç ve bronzların eritilmesi için yuvarlanmak üzere gönderilir.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek kolaydır. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlandığı tarih http://www.allbest.ru/

Yayınlandığı tarih http://www.allbest.ru/

Güvenlik soruları“Demir dışı metallerin üretim teknolojisi” dersindeki sınav için

1. Cevherlerden ortak indirgeme yoluyla alaşım elde etmenin özü

döküm alüminyum magnezyum alaşımı

Çelik üretiminin hammaddeleri pik demir ve çelik hurdasıdır. Dökme demiri çeliğe dönüştürme işlemi, karbonun ve yabancı maddelerin bir kısmının uzaklaştırılması (yakılması) ile ilgilidir. Çelik aynı zamanda yüksek fırın işlemini atlayarak demirin cevherden doğrudan indirgenmesiyle de elde edilir.

Çelik yaygın olarak kullanılan bir yapı malzemesidir. Doping yaparak ve özel işleme(termal, kimyasal-termal, termomekanik vb.) çeliğe, modern teknolojinin en çeşitli gereksinimlerini karşılayan istenen özellikler verilebilmektedir.

Çelik yüksek mukavemet ve sertliğe, yeterli sünekliğe ve tokluğa sahiptir. Kesme ve basınçla işlenebilir ve dökülebilir.

Teknolojinin gelişmesi, çeliğin kalitesi ve özelliklerine yönelik yeni talepler doğurmaktadır, bu nedenle üretimine yönelik teknolojik süreçler sürekli olarak iyileştirilmekte, yeni kaliteler geliştirilmekte ve tanıtılmaktadır.

Çeliklerin tek bir dünya sınıflandırması yoktur. Tipik olarak çelik, üretim yöntemine, kimyasal bileşimine, amacına, kalitesine, deoksidasyon derecesine, yapısına ve çelik ürünleri oluşturma yöntemine göre sınıflandırılır.

Üretim yöntemine göre çelik, açık ocaklı, konvertörlü (oksijen dönüştürücü, Bessemer, Thomas), elektrikli çelik ve zenginleştirilmiş cevherden (pelet) doğrudan indirgeme yoluyla üretilen çelik olarak ayrılmaktadır. Bir zamanlar en yaygın olanı olan açık ocak üretim yöntemi artık birincil önemini kaybetmiş ve yerini üretim teknolojisi açısından daha basit ve daha ekonomik olan oksijen dönüştürücü yönteme bırakmaktadır. En yüksek kalitede çelik üretilmesine olanak tanıyan elektrikli eritme yöntemleri de tercih edilmektedir.

Kimyasal bileşimlerine göre çelik, karbon ve alaşıma ayrılır.

Karbon çeliği, manganez (% 0,8'e kadar), silikon (% 0,5'e kadar), kükürt (% 0,06'ya kadar), fosfor (% 0,07'ye kadar) gibi kaçınılmaz safsızlıklara sahip bir demir-karbon alaşımıdır (% 0,02-2,14 C) ve çok küçük miktarlarda (yüzdenin binde biri) bulunan gazlar (oksijen, hidrojen, nitrojen). Demir ve karbon çeliğin yapısını ve özelliklerini belirleyen ana bileşenlerdir.

Manganez, silikon, kükürt ve fosfor kalıcı veya sıradan yabancı maddelerdir. Manganez ve silikon, çelik eritme teknolojisinin koşullarına göre gereklidir - bunlar, onu deoksidize etmek için eriyiğe eklenir. Zararlı yabancı maddeler - kükürt ve fosfor - cevherlerden ve fırın gazlarından çeliğe girer ve metalurjik işleme aşamasında tamamen giderilemez.

Oksijen, hidrojen ve nitrojen de çelikte sürekli olarak bulunur ve gizli zararlı yabancı maddeler olarak sınıflandırılır.

Karbon içeriğine bağlı olarak karbon çelikleri düşük karbonlu (%0,25 C'ye kadar), orta karbonlu (%0,25-0,60 C) ve yüksek karbonlu (%0,60 C'nin üzerinde) olarak ayrılır.

Alaşımlı çelikler, demir, karbon, sıradan ve gizli safsızlıklara ek olarak alaşım elementleri içeren çeliklerdir: krom, nikel, molibden, tungsten ve çeliğe gerekli özellikleri vermek için özel olarak eklenen diğer elementler. Silikon içeriği% 0,5'i ve manganez -% 1'i aşarsa çelik de alaşımlı olarak kabul edilir. Alaşımlı çelikler, alaşım sistemine bağlı olarak manganez, krom, krom-nikel vb. olarak ayrılır.

Alaşım elementlerinin içeriğine bağlı olarak çelikler, düşük alaşımlı (%2,5'e kadar alaşım elementlerinin toplam içeriği), orta alaşımlı (%2,5-10) ve yüksek alaşımlı (%10'dan fazla) olarak ayrılır. Alaşım elementlerinin toplam içeriği %50'yi aşarsa; demir bazın üzerinde hakimse, böyle bir malzemeye alaşım denir. Örneğin, belirli bir sıcaklık doğrusal genleşme katsayısına sahip alaşımlar, ısıya dayanıklı alaşımlar ve diğerleri.

Amaçlarına göre çelikler yapısal, enstrümantal ve özel amaçlı (özel özelliklere sahip) olarak sınıflandırılır.

Yapısal çelikler makine mühendisliği ve inşaatta makine parçaları, yapısal elemanlar ve yapıların imalatında kullanılır. Amaca ve gerekli özelliklere bağlı olarak, çeşitli yapısal çelik kalitelerindeki karbon içeriği 0,05 (sac) ila %1 (rulman) arasında değişir. Çeliklerin seçildikleri en önemli özellikleri mekanik özellikleri ve sertleşebilmeleridir.

Yapısal çelikler arasında sertleştirilmiş, temperlenmiş, yüksek mukavemetli, otomatik, yaprak yaylı, rulman ve diğerleri bulunur.

Takım çelikleri kesici ve ölçü takımlarının, soğuk ve sıcak deformasyon kalıplarının imalatında kullanılır. Takım çelikleri için temel gereksinim yüksek sertliktir ve bu nedenle yüksek karbon içeriğiyle karakterize edilirler (çalışma sırasında önemli dinamik yüklere maruz kalan sıcak şekillendirilmiş takımlara yönelik çelikler hariç). Takım çeliği kalitesini seçerken öncelikle ısı direnci (kırmızı direnç) dikkate alınır; çeliğin yapısını ve özelliklerini uzun süre koruyabilmesidir. yüksek sıcaklıklarçalışma sırasında aletin ısınması sonucu. Isı direnci yaratıldı özel sistem takım çeliklerinin alaşımlanması ve özel ısıl işlem modlarının kullanılması.

Özel amaçlı çelikler ve alaşımlar iki gruba ayrılır: özel kimyasal özelliklere sahip olanlar ve özel fiziksel özelliklere sahip olanlar.

Özel kimyasal özelliklere (korozyona dayanıklı, ısıya dayanıklı, ısıya dayanıklı) sahip çelikler ve alaşımlar, agresif ortamlarda ve yüksek sıcaklıklarda çalışmak üzere tasarlanmıştır.

Özel fiziksel özelliklere sahip çelikler ve alaşımlar (manyetik, belirli bir doğrusal genleşme sıcaklık katsayısına sahip vb.) esas olarak alet yapımında, elektrik mühendisliğinde, radyo mühendisliğinde ve elektronik endüstrilerinde kullanılır.

2. metalotermik yöntemle alaşım üretmenin özü

Çeşitli araştırmacılar, halojenür tuzlarının (klorürler, florürler) yanı sıra lantanit oksitlerin alkali metaller, alüminyum, magnezyum ve alkalin toprak metalleriyle indirgenmesini inceledi.

Lantanit halojenürlerin ve yaygın indirgeyici metallerin oluşum ısılarından ve serbest enerjilerinden, sodyum ve kalsiyumun klorürler için uygun indirgeyici maddeler ve kalsiyumun florürler için uygun indirgeyici maddeler olduğu sonucuna varılabilir. Ancak klorürleri sodyumla indirgerken, cüruftan kolayca ayrılabilen külçe formunda nadir toprak metalleri elde etmek mümkün olmadı.

Halojenürlerin magnezyum ve alüminyum ile indirgenmesi sırasında, nadir toprak elementlerinin indirgeyici maddelerle alaşımları elde edilir ve alaşımın verimi yeterince yüksek değildir. Magnezyum, lantanitlerin erime noktasının üzerindeki sıcaklıklarda vakumlu damıtma yoluyla nadir toprak metalinden ayrılabilir, ancak alüminyum bu yöntemle tamamen uzaklaştırılamaz.

Verim, külçe ergitme ve metal saflığı açısından en iyi sonuçlar halojenürlerin kalsiyum ile indirgenmesiyle elde edilir.

Bu yöntem, indirgenmesi yalnızca düşük halojenürlere ilerleyen samaryum, europium ve iterbiyum hariç tüm lantanitleri elde etmek için kullanılabilir. Samaryum, europium ve iterbiyum elde etmek için, bu metallerin eş zamanlı vakum süblimasyonuyla oksitlerinin lantanla indirgenmesine yönelik bir yöntem geliştirildi.

3. Elektroliz yoluyla alaşım üretmenin özü

Elektroliz, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde bir elektrolitin çözeltisi veya eriyiğinde meydana gelen bir dizi işlemdir. Elektroliz, elektrokimyanın en önemli alanlarından biridir.

Elektroliz, demir dışı metallerin metalurjisinde ve birçok kimya endüstrisinde yaygınlaşmıştır. Alüminyum, çinko ve magnezyum gibi metaller esas olarak elektroliz yoluyla üretilir. Ek olarak, elektroliz bakır, nikel, kurşunun rafine edilmesi (saflaştırılması) ve ayrıca hidrojen, oksijen, klor ve bir dizi başka kimyasalın üretilmesi için kullanılır.

Elektrolizin özü, bir elektrolitik banyodan doğru akım geçtiğinde bir maddenin parçacıklarının elektrolitten ayrılması ve bunların banyoya batırılmış elektrotlar üzerinde birikmesi (elektroekstraksiyon) veya maddelerin bir elektrottan elektrolit yoluyla diğerine aktarılmasıdır (elektrolitik). rafine etme). Her iki durumda da proseslerin amacı, yabancı maddelerle kirlenmemiş, mümkün olan en saf maddeleri elde etmektir.

Elektrolit iyon içeriyorsa farklı metaller katotta ilk önce daha düşük negatif normal potansiyele sahip iyonlar (bakır, gümüş, kurşun, nikel) salınır; alkalin toprak metalleri ayrılması en zor olanlardır. Ek olarak, sulu çözeltilerde her zaman negatif normal potansiyele sahip tüm metallerden daha erken salınacak olan hidrojen iyonları vardır, bu nedenle ikincisinin elektrolizi sırasında enerjinin önemli bir kısmı veya hatta çoğu enerjinin salınması için harcanır. hidrojen.

Özel önlemlerle hidrojen oluşumunu belirli sınırlar dahilinde önlemek mümkündür, ancak normal potansiyeli 1 V'den düşük olan metaller (örneğin magnezyum, alüminyum, alkalin toprak metalleri) sulu bir çözeltiden elektroliz yoluyla elde edilemez. çözüm. Bu metallerin erimiş tuzlarının ayrıştırılmasıyla elde edilirler.

Tabloda belirtilen maddelerin normal elektrot potansiyelleri. 1, elektroliz işleminin başladığı minimum düzeydedir; pratikte, sürecin gelişimi için büyük potansiyel değerler gereklidir.

Elektroliz sırasında elektrotun gerçek potansiyeli ile normal potansiyeli arasındaki farka aşırı gerilim denir. Elektroliz sırasında enerji kayıplarını arttırır.

4. Metallerin doğrudan füzyonu yoluyla alaşım üretme sürecinin özü.

Erime, bir metalin katı halden erimiş bir sıvıya geçişinin fiziksel sürecidir. Erime, dengenin üzerindeki bir sıcaklıkta, yani aşırı ısınma sırasında meydana gelen, kristalleşmenin tersi bir işlemdir. O zamandan beri sıvı metal katılardan daha fazla iç enerjiye sahiptir; kristalleşme sırasında ısı açığa çıkar; Q ısısı ile kristalleşme sıcaklığı Tk arasında belirli bir bağlantı vardır. Metalleri eritirken aşırı ısınma derecesi birkaç dereceyi geçmez. Sıvı halde, bir maddenin atomları termal hareket nedeniyle rastgele hareket eder; bir sıvıda, içlerinde küçük hacimli atom grupları vardır; atomların düzeni, bir kristal kafesteki düzenlemeye benzer. Bu gruplar kararsızdır, sıvı içinde çözünüp yeniden ortaya çıkarlar. Sıvı aşırı soğutulduğunda bazı büyük gruplar kararlı hale gelir ve büyüyebilir. Bu kararlı atom gruplarına kristalizasyon merkezleri (çekirdekler) adı verilir. Erime işleminin gerçekleştirilmesi için denge sıcaklığının üzerinde bir miktar aşırı ısınmanın, yani termodinamik potansiyelin olması gerekir. Denge sıcaklığının üzerinde sıvı metal daha kararlıdır ve daha küçük bir serbest enerji kaynağına sahiptir. Bu sıcaklığın altında katı metal daha kararlıdır. Denge sıcaklığında özgür enerjiler Sıvı ve katı haller aynıdır, bu nedenle bu sıcaklıkta her iki faz da (sıvı ve katı) aynı anda ve dahası süresiz olarak bir arada var olabilir. Denge sıcaklığı, sıklıkla karşılaştırılan erime sıcaklığı Tmelt'e çok yakındır. Soğutulduğunda, sıvıdan katı duruma geçişe bir kristal kafesin oluşumu, yani kristalleşme eşlik eder. Kristalleşmeyi sağlamak için sıvı metalin erime noktasının altındaki bir sıcaklığa kadar aşırı soğutulması gerekir.

Erime noktasına yakın sıcaklıktaki sıvılara eriyik adı verilir. Eriyikler metalik, iyonik, yarı iletken, organik ve yüksek polimerdir. Eriyikleri hangi kimyasal bileşiklerin oluşturduğuna bağlı olarak tuz, oksit, oksit-silikat ve diğer eriyikler ayırt edilir.

Çoğu eriyik izokahedral parçacıklar içerir.

Eritme işlemi sırasında eriyiklerdeki kimyasal bağlar değişikliğe uğrar. Yarı iletkenlerde metalik iletkenlik oluşumu gözlenir; bazı halojenürlerde iyonik iletkenlik yerine moleküler bileşime sahip bir eriyik oluşması nedeniyle elektriksel iletkenlikte bir azalma meydana gelir. Sıcaklık seviyesi aynı zamanda eriyiklerdeki bağlanma tipini de etkiler.

Ortalama koordinasyon sayısı ve atomlar arası mesafeler de eriyiklerin özellikleridir. Metallerin ergitilmesi sırasında koordinasyon sayısı yaklaşık %10-15 oranında azalır. Aynı zamanda atomlar arası mesafeler aynı kalır. Yarı iletkenler eridiğinde koordinasyon sayıları 1,5 kat artar ve atomlar arasındaki mesafe de artar. Çok bileşenli eriyikler, orijinal katı fazların yapısıyla ilgili olan dengesiz, yarı kararlı durumlarla karakterize edilir.

5. Dökümün amacı ve dövme döküm alaşımları

Deforme olabilen alaşımlar. Bu alüminyum alaşımları su verme yoluyla sertleştirilebilir. yaşlanma - doğal (oda sıcaklığında) veya yapay (yüksek sıcaklıklarda). Sertleşmenin bir sonucu olarak, alüminyumda aşırı doymuş bir katı alaşım elementleri çözeltisi oluşur. yaşlanma sırasında, bölgeler, yarı kararlı fazlar ve kararlı metaller arası bileşikler şeklinde fazla miktarda çözünmüş element salınır. Bazı alüminyum alaşımları, özellikle krom, manganez, zirkonyum ve demir içerenler sıvı halden sertleştirilebilmektedir; bu durumda aşırı doymuş bir katı çözeltideki elementlerin konsantrasyonu, katı hal için maksimum denge değerini önemli ölçüde aşabilir.

Deforme olabilen alüminyum alaşımlarının ilave sertleştirilmesi, yarı mamul ürünlerin soğuk işlenmesi veya gerilmesiyle sağlanır. Bu işlem, termal olarak sertleşmeyen alaşımların mekanik özelliklerini iyileştirmek için kullanılırken, mukavemet özellikleri ve özellikle akma mukavemeti artar ve süneklik azalır. Termal olarak sertleşebilen alüminyum alaşımları için soğuk sertleştirme, sertleştirmeden sonra yaşlanmadan önce veya yaşlandırmadan sonra gerçekleştirilir; bunun sonucunda aynı kırılma tokluğu korunurken mukavemet özellikleri artar. Dövme alüminyum alaşımlarından yarı mamul ürünler, doğrudan su soğutmalı sürekli döküm yoluyla üretilen külçelerden yapılır.

Deforme olabilen alüminyum alaşımları boyutlarına göre düşük (300 MPa'dan az), orta (300-480 MPa) ve yüksek (480 MPa'nın üzerinde) mukavemetli alaşımlara ayrılır. İlki A1 - Mn'yi, magnalyumların çoğunu, Al-Mg-Si'yi içerir. Folyo yapımında kullanılırlar teneke kutular, mantarlar, süt şişeleri, elektrik kabloları, pencere çerçeveleri, kapı kenarları vb. Orta mukavemetli alaşımlar - duralumin, dövme Al-Cu-Mg ve Al-Cu-Mg-Si, ısıya dayanıklı dövme Al-Cu-Mg-Fe-Ni, kriyojenik ve ısıya dayanıklı kaynaklanabilir Al-Cu -Mn alaşımları yoğunluğu azaltılmış Al-Li-Mg. Bu alaşımlar baz yapımında kullanılır. Destekleyici yapı elemanları (oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda ve kriyojenik teknolojide çalışan), içten yanmalı motor elemanları, gaz türbinli motorlar vb. Yüksek mukavemetli alaşımlar Al-Zn-Mg-Cu, Al-Cu -- Mg-Li ve Ağır yüklü yapılarda kullanılan Al-Cu-Li.

Toz ve granüler alüminyum alaşımları, sıvı Al'in havaya veya inert bir atmosfere püskürtülmesiyle üretilir. özel kurulumlar, ultra yüksek soğutma hızları sağlar (saniyede yüzbinlerce - milyonlarca derece). Toz alaşımların parçacık boyutu 5-500 mikron, granüler - 1-2 mm'dir.

En yaygın kullanılan toz alüminyum alaşımları SAP (sinterlenmiş alüminyum tozu) ve SAS'tır (sinterlenmiş alüminyum alaşımı). SAP'de güçlendirme fazı, oksitleyici bir atmosferde değirmenlerde öğütme sırasında oluşan en küçük Al203 parçacıklarıdır. Bu malzeme yüksek termal ve korozyon direnci ile karakterize edilir. 660°C'ye kadar (erime sıcaklığı A1) ve hatta biraz daha yüksek sıcaklıklarda gücünü korur. SAS %25-30 Si ve %5-7 Ni içerir. Güçlendirme fazı, intermetalik bileşiklerin ve Al 2 O 3'ün en küçük parçacıklarıdır. Bu alaşım, diğer birçok alüminyum alaşımından daha düşük bir doğrusal genleşme sıcaklık katsayısına [(11.5-13.5)*10-6 K-1] sahiptir.

Toz ve taneli alaşımların üretiminde soğutma hızının çok yüksek olması nedeniyle aşırı doymuş katı çözeltiler olan malzemeler oluşturmak mümkündür. Bunlar arasında yüksek mukavemetli Al-Zn-Mg-Cu alaşımları, ısıya dayanıklı Al-Fe-Ce alaşımları, düşük yoğunluklu Al-Mg-Li alaşımları ve sünek Al-Cr-Zr alaşımları yer alır. Toz ve taneli alaşımların özellikleri, özellikle süneklik, daha sonra iyileşir. vakumla gaz giderme. Toz halindeki alüminyum alaşımlarından ve alaşımlarından yapılan kütükler, basınç işlemiyle yarı mamul ürünlerin elde edildiği briket formundadır. Toz alaşımlar, alet yapımında, 250-500°C aralığında çalışan hafif yüklü yapıların, oda sıcaklığında çalışan yüksek yüklü yapıların parça ve montajlarının imalatında kullanılır.

Yüksek modüllü deforme olabilen Al-Be-Mg alaşımları iki fazlı heterojen sistemlerdir. Esneklik modülü açısından endüstriyel ürünlere göre üstündürler. hafif alaşımlar 2-3 kez; yoğunlukları 2,0-2,4 g/cm3, elastik modül 45,000-220,000 MPa, bağıl. uzama %15-10. Bu tür alaşımlar ayrıca daha yüksek ısı kapasitesi ve termal iletkenlik. daha yüksek yorulma mukavemeti (benzersiz akustik dayanıklılık dahil), yorulma çatlaklarının daha düşük büyüme hızı. Öncelikle kullanılırlar. Ürünün ağırlığının% 40'a kadar azaltılmasını sağlayan, yük taşıyan yapıların ince sert elemanlarının üretimi için.

Alüminyum alaşımlarından basınç işlemiyle ürünler üretilirken, alaşım yapısındaki tane boyutunun 10 mikrondan küçük olması ve bu yapının erime sıcaklığının yarısını aşan bir sıcaklıkta değişmesi durumunda ortaya çıkan bu alaşımların süper plastikliğinden yararlanmak mümkündür. nokta. Çok sayıda alüminyum alaşımı alaşımı süper plastisite etkisine sahiptir ve endüstriyel olarak kullanılır. Özelliklerine göre üç grup döküm alaşımı vardır: yüksek mukavemetli ve orta mukavemetli; ısıya dayanıklı (200-400°C'ye kadar çalışma için); korozyona dayanıklı (kullanım için) deniz suyu). Yüksek mukavemetli ve orta mukavemetli alaşımlar, gazlara ve sıvılara karşı düşük geçirgenliğe sahiptir (sıvı sızıntısı olmadan 15-25 MPa'ya kadar basınçlara dayanabilir); hemen hemen her konfigürasyon ve boyuttaki dökümler herkes tarafından yapılır mevcut yöntemler döküm Silüminlerin yapısını iyileştirmek ve özelliklerini geliştirmek için, dökümden önce eriyiklerine küçük miktarlarda Na (tuz formunda) eklenir. Ortaya çıkan gözeneklilik, otoklavlarda basınç altında kristalleştirme yoluyla bastırılır.

Al-Cu-Mg-Ni ve Al-Cu-Ni-Mn, döküm alaşımları arasında en yüksek ısı direncine sahiptir; Dökme pistonlar onlardan yapılır.

6. Alüminyum alaşımlarının işaretlenmesi

Endüstriyel alüminyum alaşımlarının bileşimi GOST 4784-97, GOST 1583-93, GOST 114-78 vb. Tarafından düzenlenmektedir.

Deforme olabilen alüminyum alaşımlarını işaretlemek için karışık alfabetik ve alfanümerik işaretler kullanılır. Örnekler tabloda verilmiştir:

Alüminyum türü (alüminyum alaşımı)	İşaretleme
Alüminyum, saf, alaşımsız	A999, A995, A99, A97, A95, A85, A8, A7, A7E, A6, A5, A5E, A0, AD0, AD1, AD00
Düşük magnezyum içerikli (%0,8'e kadar) işlenmiş alüminyum alaşımları	D1, V65, D18, D1P, AD31, AD
Yüksek magnezyum içerikli (%1,8'e kadar) işlenmiş alüminyum alaşımları	D12, D16, AMg1, D16P
Düşük bakır içerikli (%1,5'e kadar) dökme alüminyum alaşımları	AL5, AL32, AL2, AL4, AL4-1, AL9, AL9-1, AL34, AK9 (AL4V), AK7 (AL9V), AL5-1
Yüksek bakır içeriğine (%1,5'ten fazla) sahip dökme alüminyum alaşımları	AL3, AL6, AK5M2 (AL3V), AK7M2 (AL14V), AL7, AL19, AK5M7 (AL10V), AL33 (VAL1)
Yüksek silikon içerikli dökme alüminyum alaşımları	AL1, AL21, AL25, AL30, AK21M2.5N2.5, AK18, KS-740
Yüksek magnezyum içeriğine sahip işlenmiş alüminyum alaşımları	AMg2, AMg3, AMg4, AMg5, AMg5p, AMg6
Yüksek magnezyum içeriğine sahip dökme alüminyum alaşımları	AL8, AL27, AL27-1, AL13, AL22, AL23, AL23-1, AL28
Yüksek çinko içerikli dövme alüminyum alaşımları	B95, 1915 ve 1925
Yüksek çinko içerikli dökme alüminyum alaşımları	AL11, AK4M4, AK4M2TS6

7. Alüminyum alaşımlarının eritilmesinin özellikleri

Alüminyum alaşımlarının hazırlanması.

Alüminyum alaşımları eritildiğinde, hidrojenle doyurulduğunda (hidrojen içeriği 0,5-0 cm2 dpa 100 g metale ulaşabilir) ve diğer metalik olmayan katkılarla kolayca oksitlenir.

Ana oksitleyici maddeler oksijen ve su buharıdır. Sıcaklığa, kısmi oksijen ve su buharı basıncına ve ayrıca oksidasyon sırasındaki etkileşimin kinetik koşullarına bağlı olarak, alüminyum oksit (Al203) ve altoksitler (Al2O ve AlO) oluşur.

Normal erime koşulları altında, termodinamik olarak stabil faz, alüminyum içinde çözünmeyen ve düşük erime noktalı bileşikler oluşturmayan alüminyum oksit g - Al203'tür.

Alüminyum oksitlere ek olarak eriyikler şunları içerebilir: magnezyum oksit (MgO), magnezyum spinel MgAl204, alüminyum nitrürleri, magnezyum, titanyum (AlN, Mg3N3, TlN0, alüminyum karbürler (Al2C), alüminyum ve titanyum borürler (AlB2. TlB3) vb.

Çoğu alaşım elementi (Cu, Si, Mn) alüminyumun oksidasyon sürecini etkilemez; alkali ve toprak alkali metaller (K, Na, Li, Ba, Ca, Sr, Mg) ve çinko, gevşek oksit filmlerin oluşumu nedeniyle alüminyumun oksidasyonunu arttırır.

Yükleme malzemelerinin yükleme sırası: pik alüminyum, hacimli atıklar, dökümhanelerden ve mekanik atölyelerden kaynaklanan atıklar (harçlar, düşük kaliteli dökümler, briket talaşları vb.), yeniden eritme, alaşımlar (saf metaller). Yükün bileşenleri sıvı metale yaklaşık C: 730 (daha yüksek değil) sıcaklıkta eklenir - talaşlar ve küçük hurda; 740-750 - bakır, 700-740 - silikon, 700-740 - alaşımlar; çinko, eriyiğin sonuna doğru magnezyumdan önce yüklenir. Dökme alüminyum alaşımlarının ısıtma sıcaklığı 800-830 o C'yi geçmemelidir.

Zorunlu bir işlem, metalik olmayan kalıntıların ve çözünmüş hidrojenin uzaklaştırılmasıdır.

Hidrojenin ana kaynakları su buharı, yük malzemeleri üzerindeki oksit filmleri, alaşım elementleri ve alaşımlardır. Maksimum erime hızı ve dökümden önce fırında minimum maruz kalma süresi, saflığının artmasına yardımcı olur.

Kompaktlıktaki bir azalma ve şarj malzemelerinin spesifik yüzeyindeki bir artış, alüminyum alaşımlarının metalik olmayan kalıntılar ve hidrojen ile kirlenme derecesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Silikon içeren alüminyum alaşımları eritilirken alaşımların demirle kirlenmesini önleyecek önlemler alınmalıdır. Eritmeden önce fırının (pota) önceki eritme işleminden kaynaklanan cüruf kalıntılarından temizlenmesi gerekir. Dökme demir pota ve eritme aleti eriyik izlerinden temizlenir ve koruyucu boya ile boyanır.

Magnezyum, bakır ve manganez içeren alüminyum alaşımları eritilirken önce pik alüminyum ve silümin, ardından alaşımlar ve pik atığı fırına yüklenir. Magnezyum, renkli bir çan kullanılarak 720-730 o C'de rafine edildikten sonra eklenir, ardından alaşımlar modifiye edilir ve dökülür.

Yüksek magnezyum içeriğine sahip karmaşık alaşımlı alüminyum alaşımlarının eritilmesi, izin verilen minimum demir ve silikon safsızlıkları içeriği nedeniyle yalnızca grafit potalarda gerçekleştirilir.

Kullanılan eritme ve döküm aleti grafit veya titanyumdan yapılmış olmalıdır.

Dönüş alaşımlarını hazırlamak için kullanıldığında kendi üretimi erime sırası şu şekilde olmalıdır: saf alüminyum ve Al - Be alaşımının eritilmesi; 670-700 o C'de giriş, kendi üretiminin geri dönüşü. Dönüşün eritilmesinden sonra, yükün geri kalan bileşenlerinin yüklenme sırası ve erime modları, saf metallerle hazırlanırken olduğu gibi aynı kalır. Alaşımların aşırı ısınma sıcaklığı 750 o C'yi geçmemelidir.

8. Alüminyum eriyiğinin rafine edilmesi

Yüksek saflıkta alüminyum endüstriyel ölçeküç katmanlı bir yöntem kullanılarak elektrolitik rafinasyonla elde edilir. Bu işlem alüminyumun rafine edilmesi için elektrolizörlerde gerçekleştirilir. Rafinasyon için bir dizi elektrolizör, kural olarak, tasarım olarak alüminyum elektroliz mahfazasına benzer şekilde tek bir mahfazaya yerleştirilir.

Elektrolitik arıtmanın ana hammaddesi teknik saflıkta erimiş alüminyumdur, bu nedenle elektrolitik arıtma gövdeleri elektroliz atölyesinin bir parçasıdır. Bunlara genellikle rafinaj departmanı denir.

Alüminyumun üç katmanlı bir yöntem kullanılarak elektrolitik rafine edilmesi, alüminyumun, alaşımının bakır ile elektroliz işleminde anotta elektrokimyasal çözünme ve katotta indirgeme yeteneğine dayanmaktadır: anotta Al-Ze>Al 3+ ; katotta Al 3+ +3e>Al.

Elektroliz sonucunda anot alaşımında daha fazla elektropozitif element (demir, silikon, bakır vb.) birikir. Daha fazla elektronegatif element (sodyum, baryum, kalsiyum vb.), salınım potansiyelleri alüminyum potansiyelinden daha yüksek olduğundan katotta salınmadan elektrolite geçer.

Bu işlemin koşullarını oluşturmak için yoğunluğu 3,2-3,5 g/cm3 olan %30-40 Cu içeren anodik bir alüminyum alaşımı hazırlanır ve elektrolizör şaftının alt kısmına yerleştirilir. Katot, elektroliz işleminin sıcaklığında 2,3 g/cm3 yoğunluğa sahip olan rafine alüminyumdur. Anot alaşımı ile katot metali arasında kriyolit, baryum klorür ve sodyum klorürden oluşan, yoğunluğu 2,7 g/cm3 olan bir elektrolit tabakası vardır.

Şu anda, 100 kA'ya kadar akıma sahip yüksek saflıkta alüminyum üretimi için elektrolizörler kullanılmaktadır (Şekil 136). Rafinasyon sırasında katot ve anodik akım yoğunluklarının değeri, elektrolizörlerin gücüne bağlı olarak 0,5-0,7 A/cm2'dir.

Rafinaj elektrolizörleri, tabanı olan dikdörtgen kaynaklı bir metal kasaya monte edilir. Dış tarafta, profilli çelikten yapılmış dikey ve yatay “kaburgalar” sağlamlığı arttırmak için gövdeye kaynaklanmıştır. Kasanın alt seviyeye kadar astarlanması, alüminyum üretimine yönelik tencere astarına benzer; Muhafazanın yan duvarları yalıtkan malzemelerle kaplanmıştır: rafinasyon sırasında kullanılan elektrolitin etkisine dayanıklı asbest levha, şamot ve manyezit tuğlalar. Elektrolizörün bir tarafına, ocak seviyesinde bir kanalla banyo şaftına bağlanan manyezit tuğlayla kaplı bir yükleme cebi monte edilmiştir.

Çalışmaya başlamadan önce, banyo şaftı ısıtılır ve bloklar arası dikişler, gaz veya gazın yanmasından kaynaklanan ısı ile ateşlenir. sıvı yakıt ateşleme bölgesine nozullarla beslenir. Ocağın ve şaftın yan duvarlarının ısıtılması tüm yüzey üzerinde eşit şekilde gerçekleştirilmelidir, çünkü yerel aşırı ısınma, ocak bloklarında ve yan kaplamada çatlakların oluşmasına yol açabilir.

Rafinasyon elektrolizörü aşağıdaki sırayla başlatılır. Önceden ısıtılmış grafit katotlar, alüminyum bir çubuk aracılığıyla katot baralarına bağlanan temizlenmiş ocak üzerine monte edilir. Daha sonra anot alaşımı bir cepten ocağa dökülür ve elektrolizör elektrik devresine bağlanır. Bundan sonra banyoya elektrolit dökülür ve aynı anda katot cihazı kaldırılır. Elektrolizörü devreye bağlarken, katotlar arasındaki akım dağılımının düzgünlüğünü kontrol ettiğinizden emin olun; Bir ihlal tespit edildiğinde katotlar genellikle değiştirilir. Elektroliz işlemi için normal koşullar yaratmak amacıyla katotlar elektrolitten gerekli yüksekliğe yükseltilir.

Elektrolizör işleminin başlangıcında katot alüminyum tabakası oluşturmak için yüksek kaliteli ham alüminyum kullanılır ve bu alüminyum en az 100 mm'lik bir tabaka oluşana kadar banyoya dökülür.

9. Alüminyum alaşımlarının modifikasyonu

Değişiklik. Makro taneleri ve çeşitli aşamaları rafine etmek ve onlara uygun bir şekil vermek için alüminyum alaşımları değiştirilir. Ötektik altı ve ötektik silüminler, ötektik silikon kristallerini öğütmek için modifiye edilir. Bunu yapmak için, cüruftan arındırılmış metal yüzeye NaF ve NaCl tuzları formunda %0,05...0,1 sodyum veya stronsiyum ekleyin. Metalde meydana gelen reaksiyonların bir sonucu olarak, değiştirici bir etki yaratan sodyum açığa çıkar:

6NaF + Al = Na3AlF6 + 3Na.

Bu işlemi hızlandırmak için metalin karıştırılması gerekir. Modifikasyon etkisi 20...30 dakika sürer ve bu süre zarfında metalin kalıplara dökülmesi gerekir. Stronsiyumun değiştirici etkisi 2...3 saat sürer.

Stronsiyum, %10 Sr içeren bir alüminyum-stronsiyum alaşımı formunda sunulur. Hiperötektik silüminler, birincil silikon kristallerini öğütmek için modifiye edilir. Fosfor, Cu-P ligatürü (% 10 P), kırmızı fosforun potasyum florozirkonat ve potasyum klorür ile karışımı ve ayrıca organofosforlu maddelerin bir karışımı formunda bir değiştirici olarak kullanılır. Cu-P ligatür formundaki fosfor ile modifikasyonun yüksek sıcaklık (880...920°C) ve uzun süre maruz kalma (20...30 dakika) gerektirdiğine dikkat edilmelidir.

Akıların ve değiştiricilerin rafine edilmesi işlevlerini yerine getiren evrensel akılarlar yaygınlaştı. KS1, NaCl ve Na3AlF6'ya ek olarak bu akışlar %25'in üzerinde NaF içerir ve bu akışta değiştirici bir etki sağlar.

Gaz giderme ve modifiye edici katkı maddelerinin tüketimi, kullanım yöntemine bağlıdır. Dolayısıyla VAZ'a göre toz heksakloroetan tüketimi% 0,2'dir ve tablet şeklinde kullanıldığında tüketim eriyik kütlesinin% 0,05'ini geçmez. Preslenmiş formdaki değiştirici maddeler de toz haline getirilmiş olanlardan daha küçük miktarlarda tüketilir (%0,1'e karşılık %1). Bu, tableti yerleştirirken dökülmenin olmamasıyla açıklanır ve ayrıca tabletin kademeli olarak ayrışması, toz halindeki bir maddenin emilmesinde tipik olan, reaksiyona girmemiş reaktifin metal yüzeye salınması olasılığını ortadan kaldırır.

Son yıllarda %26'ya kadar Si içeren alüminyum alaşımları için değiştiriciler geliştirilmiştir. Bunlar bakır fosfor ve lityum hidrat karışımları, A1--(%10...50%) Sr, Al--Ti-B vb. alaşımlardır.

10. Alüminyum alaşımlarından şekilli döküm üretimi için teknolojinin özellikleri

Soğuk döküm

Soğuk döküm dökme demir, çelik veya diğer alaşımlardan yapılmış kalıplara şekilli döküm yapılması işlemidir. Soğuk döküm yönteminin kum dökümüne göre çok sayıda avantajı vardır: metal kalıp, kalıba dökülen alaşıma bağlı olarak çok sayıda dökmeye (birkaç yüzden onbinlere kadar) dayanabilir.

Soğuk dökümler, kum döküme göre daha yüksek boyutsal doğruluğa ve daha iyi yüzey kalitesine sahiptir ve daha az işleme payı gerektirir. Metalin yapısı daha ince tanelidir, bunun sonucunda mekanik özellikleri artar; ayrıca kalıp kumu ihtiyacı ortadan kaldırılıyor, üretimin teknik ve ekonomik göstergeleri ile sıhhi ve hijyenik çalışma koşulları iyileşiyor. Soğuk dökümün dezavantajları da vardır. Bunlar arasında kalıbın imalat maliyetinin yüksek olması, hızlı akışkanlık kaybı nedeniyle kalıpların metalle doldurulmasının azalmasına yol açabilen kalıbın artan ısıl iletkenliği, dökme demir dökümlerde sık sık yüzey soğuğu (ledeburit sementit oluşumu) yer alır. bunların mekanik işlenmesi.

Soğuk kalıpta döküm yaparken çelik, dökme demir, bakır, alüminyum, magnezyum ve diğer alaşımlardan şekilli dökümler yapılır.

Soğuk kalıpların tasarımları son derece çeşitlidir. Basit dökümlere yönelik soğuk kalıp, kum kalıplara döküm yaparken üst ve alt şişelere karşılık gelen iki parçadan oluşur. Karmaşık dökümler için kalıp birkaç ayrılabilir parçadan yapılır; her biri oyuncu kadrosunun bir parçasını oluşturuyor; Kalıpların ayırma yüzeyi dökümün tasarımına göre belirlenir.

Dökümün iç boşluğunu elde etmek için kum ve metal çubuklar kullanılır. Düşük erime noktalı alaşımlardan yapılan dökümler için ağırlıklı olarak metal çubuklar kullanılır ve dökme demir ve çelik dökümler için kum çubuklar kullanılır.

Alüminyum pistonlar metal çubukla dökülür. Soğutma gövdesi üç parçadan (1, 2 ve 3) oluşur. Geçit sistemi (4) konektörün düzleminde bulunur. Dökümün iç boşluğu metal bir çubuktan oluşur. Metal çubuğun dökümden çıkarılması olasılığını sağlamak için çıkarılabilir hale getirilmiştir (birkaç parçadan). Şekil 1, üç parçadan oluşan bir metal çubuğu göstermektedir. Alaşım dökülüp katılaştıktan sonra, önce merkezi koni şeklindeki kısım (1) ve ardından yan kısımlar (2 ve 3) çıkarılır.

Alüminyum piston yapmak için kalıp.

Otomatik bir tesiste pistonu kalıba dökme teknolojisinin şeması: 1 - alüminyum alaşımlarının külçelerini yüklemek için konveyör; 2 - yükleme platformu; 3 - eritme ünitesi; 4 - dozaj cihazı; 5 - altılı döküm makinesi metal formlar; 6 - mekanik kol; 7 - yeniden yükleme cihazı; 8 -- freze makinesi yollukları kesmek için; 9 - balçık; 10 - tavlama fırını konveyörü; 11 - tavlama fırını; 12 - pistonları havayla atölye sıcaklığına kadar soğutmak için konveyör; 13 - Brinell presine piston beslemek için slayt; 14 -- Brinell presi; 15 - depolama için sığınağa piston sağlamak için slayt; 16 -- sığınak; 17-19 -- yollukları ve atıkları yükleme platformuna beslemek için konveyörler.

11. Magnezyum alaşımlarının bileşimi ve özellikleri

Magnezyum ve magnezyum alaşımları

Yerli standartlarda (GOST) dökme ve dövme magnezyum alaşımları aşağıdaki şekilde belirlenmiştir:

ML - magnezyum döküm alaşımları (GOST 2856); MA - magnezyum dövme alaşımları (GOST 14957); pch - artan saflık; genel amaçlıdır.

Dökme magnezyum alaşımları döküm yöntemine bağlı olarak bölünür: kum kalıpları, soğuk kalıplar, enjeksiyon kalıplama vb.

Dövme magnezyum alaşımları şu şekilde sınıflandırılır: presleme, dövme, damgalama, sıcak ve soğuk haddeleme için alaşımlar.

Ayrıca dökme ve dövme magnezyum alaşımları normal ve yüksek sıcaklıklardaki dayanım, korozyon direnci ve yoğunluğa göre sınıflandırılır.

Mukavemet seviyesine ve bir dizi diğer temel özelliğe (ısı direnci, yoğunluk) bağlı olarak, magnezyum dövme alaşımları 4'e ve döküm alaşımları 3 gruba ayrılır.

İzin verilen maksimum çalışma sıcaklıklarına ve çalışma sürelerine göre magnezyum alaşımları aşağıdaki gibi ayrılır:

	Döküm alaşımı kaliteleri	Dövme alaşımların dereceleri
	Uzun süreli 150°C'ye kadar, kısa süreli 200°C'ye kadar	ML3, ML4, ML4pch, ML5, ML5pch, ML5on, ML6, ML8	MA1, MA2, MA2-1, MA5, MA2-1pch, MA15, MA19, MA20
	Uzun süreli 200°C'ye kadar, kısa süreli 250°C'ye kadar
	Uzun süreli 200-300°C'ye kadar, kısa süreli 300-400°C'ye kadar	ML9, ML10, ML11, ML19
	125°С'ye kadar uzun süreli
	60°C'ye kadar uzun süreli

Magnezyum alaşımları tüm iklim ve atmosfer koşullarındaki korozyon direncine göre 3 ana gruba ayrılabilir:

Kaynaklanabilirlik derecesine göre magnezyum alaşımları sınıflandırılabilir:

Amerika Birleşik Devletleri'nde ve diğer bazı ülkelerde magnezyum alaşımları, Amerikan Test ve Malzeme Derneği (ASTM) tarafından geliştirilen ve kimyasal bileşim ve teslimat durumuna ilişkin temel verileri içeren bir sistem kullanılarak belirlenir. Alaşım tanımlamaları, iki ana alaşım elementini temsil eden iki harfle başlar. Harfler, element içeriğine göre azalan sırada veya miktarları eşitse alfabetik olarak düzenlenir. Harflerin ardından elementlerin içeriğini tam yüzdelik olarak gösteren sayılar gelir. Sonraki harfler (A, B, C), küçük alaşım elementleri veya safsızlıkların içeriği açısından alaşımın modifikasyonunu yansıtır. Alaşımın saflığı C'den A'ya artar, yani. A en saf olanıdır. "X" sembolü, alaşımın yeni olduğunu ve henüz standartlaştırılmadığını gösterir; sözde "geçici olarak standartlaştırılmış alaşım", örneğin AZ81XA.

12. Magnezyum alaşımlarının eritilmesinin özellikleri

Magnezyum alaşımlarının eritilmesinde kullanılır pota fırınları 200-450 kg kapasiteli çıkarılabilir veya sabit pota veya yüksek kapasiteli yankılanma fırınları ile. Bu durumda, tüm şarjın eritilmesinden sonra alaşım, rafine edildiği pota bekletme fırınlarına dökülür.

Az miktarda toprak akısı ve toplam magnezyum miktarının yaklaşık yarısı, yüzeyi de akı ile kaplanmış ısıtılmış bir potaya veya fırına yüklenir. Magnezyumun ilk kısmı eritildikten sonra kalan magnezyum miktarı yavaş yavaş yüklenir. Daha sonra, tüm magnezyum eridiğinde, 680-700 °C sıcaklıkta önceden ince öğütülmüş bir alüminyum-manganez alaşımı alaşıma eklenir.

Manganez, 850 °C sıcaklıkta magnezyum alaşımlarına metalik manganez veya manganez klorür O'nun VIZ akısı ile karışımı formunda eklenir. Geri dönüş daha sonra yavaş yavaş potaya yüklenir. Tüm eritme işlemi sırasında alaşımın yüzeyi bir VIZ akı tabakası ile kaplanmalıdır.

Çinko, erime sonunda 700-720 °C erime sıcaklığında çökelir. Aynı sıcaklıkta, alaşıma magnezyum-berilyum veya manganez-alüminyum-berilyum alaşımları formunda veya sodyum floroberilat NaBeF4 formunda berilyum eklenir. Berilyum içeren ligatürler, rafine edilmeden önce alaşıma dahil edilir ve rafine etme sırasında sodyum floroberillat eklenir.

Bazı yeni magnezyum alaşımlarının bir bileşeni olan seryum, aşağıdaki bileşime sahip olan mischmetalin bir parçasıdır (%): 45-55 seryum, 20'ye kadar lantan, 15 demir, geri kalanı birinci grubun nadir toprak elementleridir. Yük hesaplanırken tüm nadir toprak elementlerinin toplam içeriği dikkate alınır. Alaşım yüzeyinden 70-100 mm derinliğe daldırılan demir ağ camı kullanılarak rafine edildikten sonra eriyiğe Misch metal eklenir.

Zirkonyum, alaşıma 850-900 °C sıcaklıkta sodyum florozirkonat Na2ZrFe formunda eklenir.

Bir magnezyum alaşımına, örneğin %4-5 Zn, %0,6-1,1 Zr içeren yeni ısıya dayanıklı döküm alaşımı ML12'ye önemli miktarda zirkonyum eklenmesi gerekiyorsa, geri kalanı magnezyumdur, cüruf alaşımı olarak adlandırılan bileşiğin kullanılması gereklidir. Cüruf bağını hazırlamak için aşağıdaki bileşimin bir karışımını kullanın, %: 50 potasyum florozirkonat; 25 karnalit; 25 magnezyum. Cüruf bağı aynı anda iki potada hazırlanır. Karnalit bir potada eritilir ve 750-800 °C sıcaklıkta kaynama durdurulduktan sonra, homojen bir erimiş kütle elde edilinceye kadar potasyum florozirkonat karıştırılır. Daha sonra başka bir potada eritilmiş ve 680-750 ° C'ye ısıtılan magnezyum bu karışımın içine dökülür. Ortaya çıkan cüruf ligatürü %25-50 zirkonyum içerir.

Herhangi bir magnezyum alaşımını eritmenin son aşaması, yapıyı değiştirmenin yanı sıra rafine etmek amacıyla sıvı halde işlenmesidir. Magnezyum alaşımının rafine edilmesi, tüm alaşım katkılarının eklenmesi ve erime sıcaklığının 700-720 °C'ye getirilmesinden sonra gerçekleştirilir. Yalnızca bir magnezyum alaşımının sodyum floroberillat ile işlenmesi durumunda alaşımın rafinasyon öncesindeki ısıtma sıcaklığı 750-760 °C'ye yükselir. Tipik olarak rafine etme, alaşımın bir demir kaşık veya oluklu kaşıkla 3-6 dakika karıştırılmasıyla gerçekleştirilir; bu durumda eriyiğin yüzeyine öğütülmüş VIZ akı serpilir. Karıştırma, alaşımın üst katmanlarından başlar, ardından kaşık, potanın yüksekliğinin yaklaşık 1/2'si kadar dibe ulaşmadan yavaş yavaş aşağı indirilir. Alaşımın yüzeyi parlak, ayna benzeri bir görünüm kazandığında rafinajın tamamlanmış olduğu kabul edilir. Rafinasyonun sonunda, akı alaşımın yüzeyinden temizlenir ve alaşım yüzeyi tekrar öğütülmüş VIZ akısının taze bir kısmının eşit bir tabakası ile kaplanır. Daha sonra ML4, ML5 ve ML6 alaşımları dışındaki magnezyum alaşımları 750-780 °C'ye ısıtılır ve 10-15 dakika bu sıcaklıkta tutulur.

ML4, ML5 ve ML6 kalitelerindeki magnezyum alaşımları döküm öncesinde modifikasyona tabidir. Alaşım yüzeyinden modifikasyon sırasında oluşan kirletici maddeler uzaklaştırıldıktan ve eriyik yüzeyi taze bir miktar flux ile doldurulduktan sonra bu alaşımlar tutulur, sıcaklık 650-700 ° C'ye düşürülür, ardından kalıplar dökülür .

Eritme sırasında sıvı alaşımın yüzeyinin durumu dikkatle izlenir. Alaşım yanmaya başlarsa, pnömatik akı püskürtücü kullanılarak toz halindeki akı ile kaplanmalıdır.

13. Magnezyum eriyiklerinin rafine edilmesi ve modifikasyonu

Flux altında rafinasyon, eriyiğin 700...720°C sıcaklıkta 5...6 dakika boyunca aşağı ve yukarı hareket eden karıştırıcıyla karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Bu durumda, metal yüzeye kuru ezilmiş akı kısımları eklenir. Erimiş akı, metalin içerdiği istenmeyen yabancı maddeleri sarar ve metalin daha sonra maruz kalması sırasında bunları potanın dibine biriktirir. Metalin yüzeyi parlak, ayna benzeri bir görünüm kazandığında rafinasyon tamamlanmış sayılır. Bundan sonra taze akı uygulanır ve metal 750...800°C'de 10... 15 dakika süreyle altında tutulur. Daha sonra sıcaklık 700 °C'ye düşürülür ve metal fırından çıkarılır.

Magnezyum alaşımlarının rafine edilmesi için 720...740°C'de argonla üfleme veya ağ ve granüler filtrelerden filtreleme de kullanılır. Granül filtre malzemeleri (manyezit, grafit, diğer maddelerle karıştırılmış kok) en fazlasını sağlar komple temizlik eritmek. Çelik örgü filtreler Kirliliği yaklaşık beş kat azaltın. Hidrojeni stabil hidritlere bağlamak için bazen dökümden önce eriyiğe %0,1'e kadar Ca eklenir.

Soruları yanıtlarken örnekler ve resimler verilmesi tavsiye edilir.

Edebiyat

1.B.V. Zakharov. V.N. Berseneva “Metallerin ısıl işlemine yönelik ilerici teknolojik süreçler ve ekipmanlar” M. “Yüksek Okul” 1988

2.V.M. Zuev “Metallerin ısıl işlemi” M. Yüksekokul 1986

3. B.A. Kuzmin “Metal ve yapı malzemeleri teknolojisi” M. “Makine Mühendisliği” 1981

4.V.M. Nikiforov “Metal ve yapı malzemeleri teknolojisi” M. “Yüksek Okul” 1968

Allbest'te yayınlandı

Benzer belgeler

Deforme olabilen alüminyum alaşımlarının ülke ekonomisinde uygulanması. Deforme olabilen alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması. Deforme olabilen alüminyum alaşımlarının özellikleri. Deforme olabilen alüminyum alaşımlarının üretimi için teknoloji.

kurs çalışması, eklendi 02/05/2007


Alüminyumun mekanik özellikleri, işlenmesi ve katkıları. Dövme alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması ve dijital markalanması. Al–Si, Al–Cu, Al–Mg sisteminin dökme alüminyum alaşımlarının özellikleri. Yeni ultra hafif alaşımların teknolojik özellikleri.

sunum, 29.09.2013 eklendi


Alaşımların temel döküm özelliklerinin incelenmesi, hatasız dökümlerin üretilmesi için bir yöntemin incelenmesi ve parçaların basınç altında dökümü için teknolojinin tanımlanması. Bir haddehanenin yerleşim planının ve çalışma mekanizmasının incelenmesi. Çeşitli metal ve alaşımların kaynaklanabilirliğinin analizi.

test, 20.01.2012 eklendi


Bakır alaşımlarının kimyasal ve fiziksel özellikleri. Dövme ve dökme pirinçlerin özellikleri - çinko ilaveli alaşımlar. Bronz türleri, başta metaller (kalay, alüminyum, berilyum, kurşun, kadmiyum) olmak üzere farklı kimyasal elementlere sahip bakır alaşımlarıdır.

Özet, 03/10/2011 eklendi


Bakır alaşımlarının özellikleri, bakırın alaşım elementleri ve ara alaşımlar - alaşımlarla alaşımlanmasıyla üretimi. Bakır alaşımlarının basınçla işlenmesi, döküm alaşımlarının özellikleri ve kapsamı. Safsızlıkların ve katkı maddelerinin bakırın özellikleri üzerindeki etkisi.

kurs çalışması, eklendi 29.09.2011


Döküm alaşımlarının özelliklerinin teknolojik faktörlere bağımlılığı. Alaşımların temel özellikleri: akışkanlık ve büzülme. Teknolojik numuneler için döküm kalıbı. Akışkanlığın, doğrusal ve hacimsel büzülmenin erime sıcaklığına bağımlılığının grafikleri.

laboratuvar çalışması, 23.05.2014 eklendi


Yapısal malzemelerin mekanik özelliklerinin gerilim açısından test edilerek belirlenmesi. Metallerin ve alaşımların kalitesini, yapısını ve özelliklerini incelemek, sertliklerini belirlemek için yöntemler. Deforme olabilen alüminyum alaşımlarının ısıl işlemi.

öğretici, 29.01.2011 eklendi


Metal ve alaşımların amacı ve ısıl işlemlerinin çeşitleri. Çeliğin tavlanması ve normalleştirilmesi teknolojisi ve amacı. Fiş kaynaklı bağlantılar soğuk ve difüzyon kaynak yöntemleri. Metal ve alaşımların basınçla işlenmesi, makine mühendisliğindeki önemi.

test, 24.08.2011 eklendi


Genel bilgi Boru hatları hakkında. Teknolojik boru hatları. Proses boru hatlarının imalatı ve kurulumunun karmaşıklığı. Demir dışı metallerden ve bunların alaşımlarından yapılmış borular ve boru hattı parçaları, konfigürasyonları, teknik özellikler,uygulama alanları.

kurs çalışması, eklendi 09/19/2008


Yaygın alüminyum alaşımlarının kaynağında kullanılan temel kaynak malzemeleri. Alüminyum alaşımlarının argon arkı kaynağı için donatım. Sarf malzemesi olmayan bir elektrotla argon arkı kaynağının şeması. DC elektrik kaynak jeneratörleri.

Demir dışı metalurji, ağır sanayinin inşaat malzemeleri üreten bir dalıdır. Madencilik, metallerin zenginleştirilmesi, demir dışı malzemelerin yeniden dağıtımı, alaşım üretimi, haddelenmiş ürünler, ikincil hammaddelerin işlenmesi ve elmas madenciliğini içerir. Eski SSCB 7 milyon ton demir dışı metal üretti.

Bilimsel ve teknolojik ilerlemenin gelişmesi, dayanıklı, sünek, korozyona dayanıklı, hafif yapı malzemelerinin (alüminyum ve titanyum bazlı alaşımlar) üretiminde artış yapılmasını gerektirir. Havacılıkta, roket endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar. uzay teknolojileri, gemi yapımında, kimya endüstrisi için ekipman üretiminde.

Bakır makine mühendisliği ve elektrometalurjide hem saf formda hem de alaşım formunda yaygın olarak kullanılır - kalaylı (bronz), alüminyumlu (duralumin), çinkolu (pirinç), nikelli (kupronikel).

Yol göstermek pil, kablo üretiminde ve nükleer endüstride kullanılır.

Çinko ve nikel demir metalurjisinde kullanılır.

Kalay teneke ve rulman üretiminde kullanılır.

Asil metaller yüksek sünekliğe sahiptir ve platinin erime noktası yüksektir. Bu nedenle mücevher ve ekipman imalatında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Gümüş tuzları olmadan film ve fotoğraf filmi üretmek mümkün değildir. Demir dışı metaller, fiziksel özelliklerine ve amaçlarına göre aşağıdakilere ayrılabilir: 4 grup.

Demir dışı metallerin sınıflandırılması:

Temel

ağır– bakır, kurşun, çinko, kalay, nikel

akciğerler– alüminyum, titanyum, magnezyum

küçük– arsenik, cıva, antimon, kobalt

Alaşım maddeleri – molibden, vanadyum, tungsten, silikon

Soylu– altın, gümüş, platin

Nadir ve dağınık– galyum, selenyum, tellür, uranyum, zirkonyum, germanyum

Demir dışı metalurji endüstrileri:

kurşun-çinko ağır metal metalurjisi

nikel-kobalt

kalay

alüminyum

hafif metallerin titanyum-magnezyum metalurjisi

Demir dışı metaller mükemmel fiziksel özelliklere sahiptir: elektriksel iletkenlik, dövülebilirlik, eriyebilirlik, alaşım oluşturma yeteneği ve ısı kapasitesi.

Teknolojik sürecin aşamalarına bağlı olarak demir dışı metalurji şu şekilde ayrılır:

Cevher hammaddelerinin çıkarılması ve zenginleştirilmesi (GOK - madencilik ve işleme tesisleri). Bir ton demir dışı metal üretmek için ortalama 100 ton cevher gerektiğinden, madencilik ve işleme tesisleri hammadde kaynaklarına dayalıdır.

Parçacık metalurjisi. Zenginleştirilmiş cevherler işleme tabi tutulur. Bakır ve çinkoya ilişkin üretim hammaddeye dayanmaktadır. Enerji kaynakları alüminyum, çinko, titanyum ve magnezyumla ilgili üretimi içerir. Tüketicinin kalayla ilgili üretimi var.

Alaşımların işlenmesi, haddelenmesi ve üretimi. İşletmeler tüketicinin sitesine dayanır.

Rusya'da birçok demir dışı metal türü vardır. Demir dışı metal cevherlerinin %70'i açık ocak madenciliği yoluyla çıkarılmaktadır.

Özellikler Demir dışı metal cevherleri aşağıdakilerden oluşur:

a) onların içinde karmaşık kompozisyon(çok bileşenli)

b) cevherdeki yararlı bileşenlerin düşük içeriğinde - yalnızca % birkaç, hatta bazen %'nin çok küçük bir kısmı:

bakır – %1-5

çinko – %4-6

kurşun – %1,5

kalay – %0,01-0,7

1 ton bakır konsantresi elde etmek için 100 ton cevher, 1 ton nikel konsantresi – 200 ton, kalay konsantresi – 300 ton kullanılır.

Tüm cevherler madencilik ve işleme tesislerinde ve metalurjik işlemede önceden zenginleştirilir. Konsantreler burada üretilir:

bakır – %75

çinko – %42-62

kalay – %40-70

Önemli malzeme tüketimi nedeniyle demir dışı metalurji, hammadde temellerine odaklanmıştır. Demir dışı ve nadir metallerin cevherleri çok bileşenli bir bileşime sahip olduğundan, o zaman pratik önemi Kapsamlı bir hammadde kullanımına sahiptir. Hammaddelerin entegre kullanımı ve endüstriyel atıkların geri dönüştürülmesi, demir dışı metalurjiyi diğer endüstrilerle birleştirir. Bu temelde bütün endüstriyel komplekslerörneğin Urallar. Demir dışı metalurji ve temel kimyanın birleşimi özellikle ilgi çekicidir. Kükürt dioksit gazları sanayide kullanıldığında çinko ve bakır elde edilir.

Yerleştirme faktörleri:

İşlenmemiş içerikler– bakır, nikel, kurşun

yakıt ve enerji– titanyum, magnezyum, alüminyum

tüketici– kalay

Ağır metallerin metalurjisi (bakır, nikel, çinko, kalay, kurşun).

Ağır metal cevherleri, birim cevher başına düşük metal içeriği ile karakterize edilir.

Bakır endüstrisi.

Bakır endüstrisi, ham metalin rafine edilmesi dışında, konsantredeki düşük dereceler nedeniyle hammadde alanlarıyla sınırlıdır. Ana cevher türleri:

bakır piritler- Urallarda yoğunlaştı. Krasno Uralsk (Sverdlovsk bölgesi), Revda (Sverdlovsk bölgesi), Gai (çok yüksek metal içeriği - %4), Sibay, Baymak.

bakır-nikel. Talnakhskoye (kuzey Krasnoyarsk Bölgesi). Norilsk Kombinesi buna dayanıyor

bakırlı kumtaşları. Gelecek vaat eden bir yatak, Gara şehrinin kuzeyindeki Chita bölgesindeki Udokanskoye'dir.

Ek hammadde olarak bakır-nikel ve polimetalik cevherler kullanılır (bunlardan mat formda bakır elde edilir).

Bakır üretimi aşağıdakilere ayrılmıştır: 2 döngü:

kabarcıklı bakır üretimi (mat)

rafine bakır üretimi (elektrolizle saflaştırma)

Bakır izabe tesisleri şu konumlarda bulunur:

Urallar: Krasno-Uralsk, Kirovograd, Revda, Mednogorsk, Karabaş.

Elektrolit tesisleri:

Kyshtym, Verkhnyaya Pyshma.

Urallarda endüstriyel atıkların kimyasal amaçlarla geri dönüşümü yaygın olarak geliştirilmiştir: Krasno-Uralsk, Revda. Çinko ve bakırın kavrulması sonucu kükürt dioksit gazları elde edilir. Sülfür dioksit gazlarına dayanarak, Kola Yarımadası'nın ithal apatitlerinden fosfatlı gübrelerin üretildiği sülfürik asit elde edilir.

Norilsk'te Tanah yatağı temelinde bakır ve nikel üretiliyor.

Kazakistan. Dzhezkazgan, Kounrad, Sayak (Dzhezkazgan bölgesi), Bozshakul (Pavlodar bölgesinde).

Bakır izabe tesisleri – Balkhash, Dzhezkazgan. Glubokoe (Doğu Kazakistan bölgesi) şehrinde bulunan Irtyshsky, polimetalik ve bakır-nikel cevherlerini kullanıyor.

Özbekistan. Almalyk – bakır izabe tesisi + yatak.

Nikel-kobalt endüstrisi (nikel üretimi).

Cevherin düşük metal içeriği nedeniyle hammadde kaynaklarıyla yakından bağlantılıdır. Rusya'da - iki tür cevher:

sülfür(bakır-nikel) – Kola Yarımadası (Nikel), Norilsk

oksitlenmiş Urallarda cevher

İşletmeler:

Ural - Rezh (Yekaterinburg'un kuzeyi), Verkhniy Ufaley (Chelyabinsk'in kuzeyi), Orsk

Norilsk

Monchegorsk, “Severonickel” (Sobelevskoe yatağındaki cevherler kullanılır) - Murmansk bölgesi

Kurşun-çinko endüstrisi.

Polimetalik cevherleri kullanır. Genellikle cevherle sınırlıdır. Kurşun-çinko konsantreleri yüksek oranda yararlı bileşen içeriğine sahiptir (%62'ye kadar) ve bu nedenle taşınabilirler, dolayısıyla bakır endüstrisinin aksine zenginleştirme ve metalurjik işleme birbirinden ayrılır. Bu nedenle Çelyabinsk'teki çinko üretimi Doğu Sibirya ve Uzak Doğu'dan ithal edilen konsantrelere dayanmaktadır.

Kurşun-çinko endüstrisi, atıkların kimyasal amaçlarla bertaraf edilmesiyle öne çıkıyor. Bir çinko sülfat çözeltisinin elektrolizi ile, çinko konsantrelerinin kavrulmasıyla elde edilen kükürt dioksit gazlarından da üretilebilen sülfürik asit elde edilir. Mevduat:

Sadonskoye (Kuzey Osetya)

Salair (Kemerovo bölgesi)

Nerchinsky yatakları (Chita bölgesi)

Dalnegorskoye (Primorsky Bölgesi)

İşletmeler:

Vladikavkaz'daki Sadonskoye işletmesindeki yerel yatakta kurşun ve çinkonun ortak üretimi

İthal konsantrelerden çinko üretimi - Chelyabinsk (ucuz elektrik - eyalet bölge elektrik santrali), Belovo (Salair yatağına dayalı). Konsantredeki %62'ye kadar yüksek çinko içeriği nedeniyle uzun mesafeli taşıma mümkündür. Hammaddeler Nerchinskoye sahasından ithal ediliyor

Metal kurşun üretimi – Dalnegorsk (Primorsky Bölgesi)

Kazakistan. Mevduat:

Zaryanovskoye ( V-K bölgesi)

Leninogorskoe (E-K bölgesi)

Tekeli (Taldı-Kurgan bölgesi)

Achisay (Çimkent bölgesi)

İşletmeler:

Kurşun ve çinkonun ortak üretimi – Leninogorsk (V-K bölgesi), Ust-Kamenogorsk (V-K bölgesi)

Kurşun üretimi – Çimkent

Ukrayna.İthal Sadonsky konsantrelerinden çinko üretimi - Konstantinovka. Donbass - elektrik

Kırgızistan. Aktyuz – polimetalik cevherlerin madenciliği ve zenginleştirilmesi

Tacikistan. Kansai - cevher madenciliği ve zenginleştirme

Kalay madenciliği endüstrisi.

Mevduat:

Sherlovskaya Dağı (Chita bölgesi)

Khabcheranga (Chita bölgesi)

ESE-Khaya - nehir havzasında. Lena (Saha Cumhuriyeti)

Işınlama (Yahudi Özerk Bölgesi)

Solneçni (Komsomolsk-on-Amur)

Kavalerovo (Khrustalnoe) – Primorsky Krayı

Kalay madenciliği endüstrisi teknolojik sürecin aşamalarına bölünmüştür. Metalurjik işleme, hammadde kaynaklarıyla ilişkili değildir. O odaklanır bitmiş ürünlerin tüketim alanları: Moskova, Podolsk, Kolchugino (Vladimir bölgesinin kuzeyi), St. Petersburg veya konumu konsantre yolları boyunca: Novosibirsk. Bunun nedeni, hammaddelerin çıkarılmasının küçük yataklar üzerine dağılmış olması ve konsantrelerin yüksek oranda taşınabilir olmasıdır (konsantre içeriği %70'e kadardır).

Hafif metallerin metalurjisi (alüminyum, titanyum, magnezyum).

Alüminyum endüstrisi.

Alüminyum üretimi ikiye ayrılıyor iki döngü :

alümina (alüminyum oksit) elde edilmesi. Aynı zamanda soda ve çimento da üretiliyor, yani kimya endüstrisi yapı malzemeleri üretimi ile birleşiyor. Alümina üretimi malzeme yoğun bir üretim olduğundan hammaddeye yönelmektedir.

D.I. Mendeleev'in tablosunun yaklaşık 70 unsuru demir dışı metallerdir ve bunlar olmadan endüstrilerin gelişimi düşünülemez. Demir dışı metaller hem özellikleri hem de üretim yöntemleri bakımından büyük farklılıklar gösterir. Dolayısıyla galyum ve sezyumun erime noktaları sırasıyla 29,8 ve 28,5 °C'dir, yani elde eritilebilirler ve tungsten 3400 °C sıcaklıkta erir. Yoğunluğu 0,53 g/cm3 olan lityum, benzinde veya kerosende batmaz ve tantalın yoğunluğu 26,6 g/cm3'tür. Demir dışı metallerin üretimi için hem sulu çözeltiler hem de erimiş tuzlar olmak üzere pirometalurji, hidrometalurji ve elektroliz kullanılır.

Tüm demir dışı metaller 5 gruba ayrılır:

1. Ağır demir dışı metaller, yoğunluğu 7 g/cm3'ü aşan metallerdir. Tipik temsilciler: bakır (8,94 g/cm3), nikel (8,92 g/cm3), kurşun (11,34 g/cm3), çinko (7,14 g/cm3), kalay (7,3 g/cm3), vb.

2. Hafif demir dışı metaller - alüminyum (2,7 g/cm3), magnezyum (1,74 g/cm3), kalsiyum (1,55 g/cm3), baryum (3,75 g/cm3), sodyum (0,97 g/cm3), potasyum ( 0,86 g/cm3), vb.

3. Asil metaller - altın, gümüş, platin ve platin grubu metaller.

4. Nadir metaller, Clarke değeri 10-10 olan metallerdir (Elementlerin Clarkları, elementlerin ortalama kimyasal element içeriğinin sayısal tahminleridir. yer kabuğu, hidrosfer, atmosfer. A.E. Fersman tarafından Amerikalı jeokimyacı F.W. Clark onuruna tanıtılmıştır). Bu metal grubunun tipik temsilcileri: titanyum, indiyum, renyum, galyum, tungsten, lityum, molibden vb.

5. Yarı iletken metaller: selenyum, arsenik, antimon, germanyum vb.

Yukarıdaki bölümün şartlı olduğu unutulmamalıdır. Örneğin titanyum ve lityum hafif metaller olarak sınıflandırılabilir ve neredeyse tüm yarı iletken metaller nadir olarak sınıflandırılabilir.

2.1. Bakır üretimi / Knorozov, 1974 - s. 69/

Bakır- en önemli metallerden biri, Periyodik Tablonun I. grubuna aittir; seri numarası 29; atom kütlesi – 63.546; yoğunluk – 8,92 g/cm3. erime noktası – 1083 °C; kaynama noktası – 2595 °C. Elektriksel iletkenlik açısından yalnızca gümüşten biraz daha düşüktür ve tüm bakırın %40...50'sini tüketen elektrik ve radyo mühendisliğindeki ana iletken malzemedir. Makine mühendisliğinin neredeyse tüm kullanım alanları bakır alaşımları- pirinç ve bronz. Alaşım elementi olarak bakır, birçok alüminyum ve diğer alaşımlarda bulunur.

Kapitalist ülkelerde dünya bakır üretimi, yaklaşık 2 milyon tonu ikincil bakır dahil olmak üzere yaklaşık 6-7 milyon tondur. SSCB'de bakır eritme, her beş yıllık dönemde %30...40 oranında arttı.

Bakır cevherleri. Bakır doğada esas olarak sülfür cevherlerinde (rezervlerin% 85...95'i) kükürt bileşikleri CuS (kovellit), Cu2S (kalkosit) formunda, daha az sıklıkla Cu20 oksit bileşikleri (kuprit) formunda bulunur. ), karbondioksit bileşikleri CuCO3 Cu(OH)2 - malakit 2CuCO3 · Cu(OH)2 - azurit ve doğal bakır metali (çok nadir). Oksit ve karbondioksit bileşiklerinin zenginleştirilmesi zordur ve hidrometalurjik olarak işlenir.

Sülfür cevherleri, tüm bakırın yaklaşık %80'inin elde edildiği SSCB'de büyük endüstriyel öneme sahiptir. En yaygın sülfür cevherleri bakır pirit, bakır cilası vb.'dir.

Tüm bakır cevherleri fakirdir ve genellikle %1...2, bazen %1'den az bakır içerir. Atık kaya genellikle kum taşları, kil, kireçtaşı, demir sülfürler vb.'den oluşur. Birçok cevher karmaşıktır - polimetaliktir ve bakır, nikel, çinko, kurşun ve diğer değerli elementlerin yanı sıra oksitler ve bileşikler formunda içerir. .

Birincil bakırın yaklaşık %90'ı pirometalurjik işlemlerle elde edilir; hidrometalurjik yöntemle yaklaşık %10.

Hidrometalurjik yöntem bakırın süzülerek çıkarılmasından (örneğin zayıf sülfürik asit çözeltileri ile) ve daha sonra bakır metalinin çözeltiden ayrılmasından oluşur. Düşük tenörlü oksitlenmiş cevherlerin işlenmesinde kullanılan bu yöntem endüstrimizde yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Pirometalurjik yöntem bakır cevherlerinden bakırın eritilmesiyle elde edilmesinden ibarettir. Cevherin zenginleştirilmesini, kavrulmasını, ara ürüne eritilmesini, mat, siyah bakırın mattan eritilmesini, rafine edilmesini, yani safsızlıklardan arındırılmasını içerir (Şekil 2.1).

Pirinç. 2.1. Pirometalurjik bakır üretiminin basitleştirilmiş diyagramı

Flotasyon yöntemi en yaygın olarak bakır cevherlerinin zenginleştirilmesinde kullanılır. Flotasyon, metal içeren partiküllerin ve gang partiküllerinin su ile farklı şekilde ıslatılmasına dayanmaktadır (Şekil 2.2).

Pirinç. 2.2. Flotasyon şeması:

A - devre şeması mekanik yüzdürme makinesi (isteğe bağlı);

b – parçacıkların yüzen diyagramı; 1 - bıçaklı karıştırıcı; 2 – bölüm;

3 - mineralize köpüğün diyagramı; 4 – kuyrukları çıkarmak için delik

(atık kaya); I – karıştırma ve havalandırma bölgesi.

Bakır cevheri zenginleştirme. Düşük dereceli bakır cevherleri, %10...35 bakır içeren bir konsantre elde edilecek şekilde zenginleştirilir. Karmaşık cevherleri zenginleştirirken onlardan diğer değerli elementleri çıkarmak mümkündür.

Kağıt hamuru, su, ince öğütülmüş cevher (0,05...0,5 mm) ve suyla ıslanmayan metal içeren parçacıkların yüzeyinde filmler oluşturan özel reaktiflerden oluşan bir süspansiyondan oluşan yüzdürme makinesi banyosuna beslenir. Kuvvetli karıştırma ve havalandırma sonucunda bu parçacıkların etrafında hava kabarcıkları oluşur. Yüzerler, metal içeren parçacıkları yanlarında çıkarırlar ve banyonun yüzeyinde bir köpük tabakası oluştururlar. Suyla ıslatılan atık kaya parçacıkları yüzmez ve banyonun dibine çöker.

Cevher parçacıkları köpükten süzülür, kurutulur ve %10...35 bakır içeren bir cevher konsantresi elde edilir. Karmaşık cevherleri işlerken, çeşitli metallerin metal içeren parçacıklarını sırayla ayıran seçici yüzdürme kullanılır. Bu amaçla uygun flotasyon reaktifleri seçilir.

Yanıyor. Bakır açısından yeterince zengin olan cevher konsantreleri, ön ateşleme olmadan "ham" olarak mat olarak eritilir, bu da bakır kayıplarını azaltır (ergitme sırasında cürufta, kavurma sırasında tozla sürüklenme); ana dezavantaj: Ham konsantrelerin eritilmesi sırasında atmosferi kirleten kükürt dioksit SO2 kullanılmaz. Yağsız konsantrelerin kavrulması, sülfürik asit üretmek için kullanılan SO2 formundaki fazla sülfürü ortadan kaldırır. Eritme sırasında bakır açısından zengin bir mat elde edilir; eritme fırınlarının verimliliği 1,5...2 kat artar.

Pişirme dikey çok ocaklı silindirik fırınlarda (çap 6,5...7,5 m, yükseklik 9...11 m) gerçekleştirilir; burada kırılan malzemeler mekanik tırmıklar tarafından üstteki birinci ocaktan aşağıda bulunan ikinci ocağına kademeli olarak hareket ettirilir. , sonra üçüncüye vb. Gerekli sıcaklık (850 °C), kükürtün (CuS, Cu2S, vb.) yanmasıyla sağlanır. Ortaya çıkan kükürt dioksit SO2, sülfürik asit üretmek üzere gönderilir.

Fırınların verimliliği düşüktür - günde 300 tona kadar şarj, tozlu bakırın geri dönüşü olmayan kaybı yaklaşık% 0,5'tir.

Yeni, ilerici bir yöntem akışkan yataklı ateşlemedir (Şekil 2.3).

Bu yöntemin özü, ince öğütülmüş sülfit parçacıklarının, fırının tabanındaki deliklerden giren hava oksijeni tarafından 600...700 °C'de oksitlenmesidir. Hava basıncı altında, pişirilen malzemenin parçacıkları asılı kalır, sürekli hareket eder ve "kaynayan" ("akışkan") bir katman oluşturur. Ateşlenen malzeme fırının eşiğinin üzerinden "akar". Egzoz kükürt dioksit gazları tozdan arındırılarak sülfürik asit üretimine gönderilir. Bu ateşlemeyle oksidasyonun yoğunluğu keskin bir şekilde artar; verimlilik çok ocaklı fırınlara göre birkaç kat daha yüksektir.

Mat için erime. Konsantre matın eritilmesi çoğunlukla toz haline getirilmiş, sıvı veya gaz yakıtla çalışan yanma fırınlarında gerçekleştirilir. Bu tür fırınlar 40 m'ye kadar uzunluğa, 10 m'ye kadar genişliğe, 250 m2'ye kadar ocak alanına sahiptir ve 100 ton veya daha fazla erimiş malzemeyi barındırabilir. Fırınların çalışma alanında 1500...1600 °C sıcaklık gelişir.

Eritme sırasında, fırının tabanında erimiş mat yavaş yavaş birikir - esas olarak bakır sülfür Cu2S ve demir sülfür FeS'den oluşan bir alaşım. Genellikle %20...60 Cu, %10...60 Fe ve %20...25 S içerir. Erimiş halde (sıcaklık -950...1050 °C) mat, kabarcıklı bakıra işlenir.

Konsantreler ayrıca elektrikli fırınlarda, şaft fırınlarında ve diğer yöntemlerle eritilir. Elektrikli fırınlarda teknik olarak gelişmiş eritme (akımın bir cüruf tabakasındaki elektrotlar arasında geçmesi) yüksek enerji tüketimi nedeniyle sınırlı uygulama alanı bulmuştur. Yüksek bakır ve kükürt içeriğine sahip bakır parça cevherleri sıklıkla dikey hava üflemeli şaft fırınlarında bakır-kükürt eritme işlemine tabi tutulur. Yük, cevher (veya briket), kok ve diğer malzemelerden oluşur. %8...15 Cu ile eritilmiş yağsız mat, tekrar tekrar eritilerek %25...4 Cu'ya kadar zenginleştirilir ve fazla demir giderilir. Bu eritme işlemi ekonomik açıdan faydalıdır çünkü cevherdeki elementel kükürtün %90'a kadarı fırın gazlarından geri kazanılır.

kabarcıklı bakır 100 tona kadar eritme kütlesine sahip ana astarlı (manyezit) yatay silindirik dönüştürücülerde (Şekil 2.4) erimiş matın hava ile üflenmesiyle eritilir. Dönüştürücü, destek silindirleri üzerine monte edilir ve istenilen konuma döndürülebilir. Hava üfleme, konvertör boyunca yer alan 40-50 tüyerden sağlanır.

Erimiş mat, dönüştürücünün boynundan dökülür. Bu durumda dönüştürücü, hava tüyerlerinin taşmaması için döndürülür. Kum - flux - üfleme sırasında oluşan demir oksitlerin cüruflanması için bir boyun veya özel bir pnömatik cihaz aracılığıyla matın yüzeyine yüklenir. Daha sonra hava üfleme çalıştırılır ve tüyerler erime seviyesinin altına düştüğünde konvertör çalışma konumuna getirilir. Mat yoğunluğu (5g/cm3) önemli ölçüde daha azdır özgül ağırlık bakır (8,9 g/cm3). Bu nedenle eritme işlemi sırasında birkaç kez mat eklenir: eritilmiş bakır için tasarlanan dönüştürücü kapasitesinin tamamı kullanılıncaya kadar. Hava üfleme 30 saate kadar devam eder. Blister bakırın mattan eritilmesi işlemi iki döneme ayrılır.

İlk periyotta FeS, reaksiyona göre hava patlaması oksijeni ile oksitlenir.

2FeS + ZO2 = 2FeO + 2SO2 + Q.

Ortaya çıkan demir oksit FeO, silika Si02 akışıyla cüruflanır:

2FeO + SiO2 = SiO2 ∙2FeO + Q.

Gerektiğinde, ortaya çıkan demir cürufu boyundan boşaltılır (konvertörü çevirerek), yeni mat kısımları eklenir, eritken eklenir ve üflemeye devam edilir. İlk dönemin sonunda demir neredeyse tamamen uzaklaştırılır. Mat esas olarak Cu 2 S'den oluşur ve %80'e kadar bakır içerir.

Cüruf %3'e kadar Cu içerir ve mat için eritmede kullanılır.

İkinci dönemde reaksiyonların oluşması için uygun koşullar yaratılır.

2Cu2S + ZO2 = 2Cu20 + 2S02 +Q;

Cu 2 S + 2Cu 2 Ö = 6Cu + SO 2 - Q,

bakırın azalmasına neden olur.

Konvertörde eritilmesi sonucunda kabarcıklı bakır elde edilir. %1,5...2 yabancı madde (demir, nikel, kurşun vb.) içerir ve teknik ihtiyaçlar için kullanılamaz. Bakır kokusu konvertörden boyun yoluyla salınır, döküm makinelerine külçe (süngü) veya levhalar halinde dökülür ve rafine edilmek üzere gönderilir.

Bakırın rafine edilmesi - safsızlıklardan arındırılması - ateş ve elektrolitik yöntemler kullanılarak gerçekleştirilir.

Ateşli rafinasyon, 400 tona kadar kapasiteye sahip ateşli fırınlarda gerçekleştirilmektedir. Bunun özü, çinko, kalay ve diğer yabancı maddelerin bakırın kendisinden daha kolay oksitlenmesi ve oksit şeklinde uzaklaştırılabilmesidir. Rafinasyon işlemi iki dönemden oluşur: oksidatif ve indirgeme.

İÇİNDE oksidatif Bu süre zarfında yabancı maddeler bakırın erimesi sırasında kısmen oksitlenir. Tamamen erimeden sonra, oksidasyonu hızlandırmak için bakır havayla üflenir ve sıvı metale batırılmış çelik borulardan beslenir. Bazı yabancı maddelerin (SbO 2, PbO, ZnO, vb.) oksitleri fırın gazları ile kolayca süblimleştirilir ve uzaklaştırılır. Safsızlıkların diğer kısmı cürufa dönüşen oksitler oluşturur (FeO, Al 2 O 3, Si0 2). Altın ve gümüş oksitlenmez ve bakırın içinde çözünmüş halde kalır.

Bu eritme döneminde 4Cu + O 2 = 2Cu 2 O reaksiyonuna göre bakır oksidasyonu da meydana gelir.

görev onarıcı periyot bakırın deoksidasyonudur, yani. Cu 2 0'un indirgenmesinin yanı sıra metalin gazının alınması. Bunu gerçekleştirmek için oksidasyon cürufu tamamen uzaklaştırılır. Banyo yüzeyine metali oksidasyondan koruyan bir kömür tabakası dökülür. Daha sonra sözde bakır alayı gerçekleştirilir. Önce ıslak, ardından kuru direkler erimiş metale batırılır. Ahşabın kuru damıtılması sonucunda su buharı ve gaz halindeki hidrokarbonlar açığa çıkar; metali kuvvetli bir şekilde karıştırarak içinde çözünmüş gazların uzaklaştırılmasına yardımcı olur (yoğunluk için alay).

Gaz halindeki hidrokarbonlar, örneğin 4Cu20 + CH4 = 8Cu + C02 + 2H20 reaksiyonuyla bakırın oksitini giderir (işlenebilirlik açısından alay). Rafine bakır %0,3...0,6 Sb ve diğer zararlı yabancı maddeleri, bazen %0,1'e kadar (Au + Ag) içerir.

Bitmiş bakır fırından çıkarılır ve haddeleme için külçelere veya daha sonra elektrolitik rafinasyon için anot plakalarına dökülür. Ateşle rafine edildikten sonra bakırın saflığı% 99,5 ... 99,7'dir.

Elektrolitik arıtma en saf, en kaliteli bakırı sağlar. Elektroliz, içi kurşun levha veya vinil plastikle kaplı, betonarme ve ahşaptan yapılmış banyolarda gerçekleştirilir. Elektrolit, 60...65 ° C'ye ısıtılmış bir bakır sülfat (CuSO 4) ve sülfürik asit çözeltisidir. Anotlar, rafine bakırdan dökülmüş 1x1 m ölçülerinde, 40...50 mm kalınlığında plakalardır. Katot olarak elektrolitik bakırdan yapılmış ince levhalar (0,5...0,7 mm) kullanılır.

Anotlar ve katotlar banyoya dönüşümlü olarak yerleştirilir; Bir banyoya 50 adede kadar anot yerleştirilir. Elektroliz, 2...3 V voltajda ve 100...150 A/m2 akım yoğunluğunda gerçekleştirilir.

Doğru akım geçtiğinde anotlar yavaş yavaş çözülür ve bakır, Cu2+ katyonları halinde çözeltiye girer. Katotlarda Cu 2+ +2e → Cu katyonları boşaltılır ve metalik bakır açığa çıkar.

Anot plakaları 20…30 günde çözünür. Katotlar 10...15 günde 70...140 kg'lık bir kütleye çıkarılır ve daha sonra banyodan çıkarılır ve yenileriyle değiştirilir.

Katottaki elektroliz sırasında hidrojen açığa çıkar ve bakır içinde çözülür, bu da metalin kırılganlaşmasına neden olur. Daha sonra katot bakırı izabe fırınlarında eritilir ve levha, tel vb. üretmek için külçelere dökülür. Bu, hidrojeni uzaklaştırır. 1 ton katot bakır başına elektrik tüketimi 200...400 kWh'dir. Elektrolitik bakırın saflığı %99,95'tir. Kirliliğin bir kısmı, altın, gümüş ve diğer bazı metallerin çıkarıldığı çamur şeklinde banyonun dibine çöker.

2.2. Alüminyum üretimi / Solntsev, MiTKM, s.

Yoğunluğu 5 g/cm'den az olan hafif metaller grubu Al, Mg, Ti, Be, Ca, B, Zn, K vb.'yi içerir. Bunlardan endüstriyel olarak en çok kullanılanları alüminyum, magnezyum ve titanyumdur.

Alüminyum yerkabuğunda en çok bulunan metaldir. Çoğunlukla oksijen ve silikon alüminosilikatlı bileşikler formunda bulunur. Alüminyum elde etmek için alümina AI2O3 bakımından zengin cevherler kullanılır. Çoğu zaman, %: Al2O3 40-60, Fe203 15-30, SiO2 5-15, TiO2 2-4 ve hidrat nemi 10-15 içeren boksit kullanılır.

Alüminyum üretiminin teknolojik süreci üç aşamadan oluşur: alüminyum cevherlerinden alüminanın çıkarılması, birincil alüminyum üretmek için erimiş alüminanın elektrolizi ve rafine edilmesi. Alümina ekstraksiyonu genellikle iki versiyonda kullanılan alkali yöntem kullanılarak gerçekleştirilir: ıslak (Bayer yöntemi) ve kuru.

Şu tarihte: ıslak yöntem boksit kurutulur, ezilir ve konsantre alkali ile hermetik otoklavlara yüklenir, burada 150...250 °C sıcaklıkta ve 3 MPa'ya kadar basınçta 2-3 saat tutulur. Bu durumda alüminyum hidroksit ile sodyum hidroksit arasındaki reaksiyon meydana gelir:

AI203 + ZN20 + 2NaOH=Na20AI203 + 4H20.

Sıcak hamur formundaki bir sodyum alüminat Na20 · A120 çözeltisi daha ileri işlemlere gider. Alkalilerde çözünmeyen demir oksitler, titanyum ve diğer yabancı maddeler çamur halinde çökelir.

Silika ayrıca alkali ile etkileşime girer ve sodyum silikat oluşturur: SiO2 + 2NaOH = Na20 SiO2 + 4H20, bu da sodyum alüminat ile etkileşime girerek çökelir ve çözünmeyen Na2O AI2032SiO2 bileşiğini oluşturur. 2H20.

Filtreleme ve suyla seyreltme işleminden sonra kağıt hamuru, alüminyum hidroksitin alüminat çözeltisinden çökeldiği bir çökeltme tankına boşaltılır:

Na20AI203 + 4H20 = 2NaOH + 2A1(OH)3.

Alüminyum hidroksit, borulu döner fırınlarda 1200 °C'ye kadar sıcaklıklarda filtrelenir ve kalsine edilir. Sonuç alüminadır:

2A1(OH)3 = AI203 + ZN20.

Kuru alkali yöntem veya sinterleme yöntemi, suda çözünür sodyum alüminat içeren bir kek oluşumuna yol açan bir boksit, soda ve kireç karışımının 1200...1300 °C sıcaklıklarda birlikte kalsinasyonundan oluşur:

AI203 + Na2C03 =Na20 · AI203 + C02.

Kireç, suda çözünmeyen kalsiyum silikat CaO SiO2 oluşturmak için tüketilir. Sodyum alüminat kekten süzülür sıcak su ve ortaya çıkan çözelti karbondioksitle arındırılır:

Na20AI203 + ZN20 + C02 = 2A1(OH)3 + Na2C03.

Çökelti, önceki yöntemde olduğu gibi alümina elde etmek için yıkanır ve kalsine edilir.

Alüminyum, erimiş Na3AlF6 kriyolit içinde çözünmüş alüminanın elektrolizi ile üretilir. Bu yöntem 1886'da eş zamanlı olarak ABD'de C. Hall ve Fransa'da P. Héroux tarafından önerildi ve neredeyse hiç değişmeden hala kullanılıyor. Kriyolit, hidroflorik asit HF'nin alüminyum hidroksit ile reaksiyona sokulması ve ardından soda ile nötrleştirilmesi yoluyla elde edilir: 6HF + A1(OH)3 =H3AlF6 + 3H20;

H3 AIF 6 + ZNa 2 CO 3 = 2Na 3 AlF 6 + ZN 2 O + CO 2 -

Elektroliz, diyagramı Şekil 2'de gösterilen bir alüminyum elektrolizör banyosunda gerçekleştirilir. 2.5.

Pirinç. 2.5. Alüminyum üretimi için elektrolizörün şeması:

1 - katot karbon blokları; 2 - refrakter astar; 3 - çelik kasa; 4 - kömür plakaları; 5 - sıvı alüminyum; 6 - lastikli metal çubuklar; 7 - karbon anotu; 8 - alümina; 9 - sıvı elektrolit; 10 - sertleşmiş elektrolit kabuğu; 11 - katot akımı besleme barası; 12 - temel

Küvet dikdörtgen çelik bir kasaya sahiptir ve duvarı ve tabanı termal olarak yalıtılmış kömür bloklarından yapılmıştır. şamot tuğlaları. Banyonun kömür gövdesinin elektrolizörün katodu olarak görev yapması sayesinde ocak kaplamasının içine çelik katot çubukları yerleştirilmiştir. Anotlar, eriyiğe daldırılmış, kendi kendine pişen, dikey olarak konumlandırılmış karbon elektrotlardır. Elektroliz sırasında anotlar yavaş yavaş yanar ve aşağı doğru hareket eder. Yandıkça üstte sıvı bir anot kütlesi oluştururlar; ısıtıldığında uçucu maddeler buradan uzaklaştırılır ve koklaşma meydana gelir. Elektrolit şu dereceye kadar ısınır: çalışma sıcaklığı 930-950°C. Elektroliz işlemi sırasında tüketilen alümina periyodik olarak yukarıdan banyoya yüklenir. Havanın soğuması nedeniyle yüzeyde bir elektrolit kabuğu oluşur. Banyonun yan yüzeyinde, astarı tahribattan koruyan ve banyoyu termal olarak yalıtan sertleştirici bir elektrolit tabakası (temizleme) oluşturulur. Yüksek sıcaklıklarda, elektrolit içinde çözünmüş alümina AI 2 O 3 iyonlara ayrışır: A1 2 O 3. = 2A1 3+ + O 2- Na kömür ocağının katot olan yüzeyinde iyonlar metale indirgenir: 2Al 3+ +6e=2al

Elektrolitteki alümina içeriği azaldıkça periyodik olarak elektroliz banyosuna yüklenir. Sıvı alüminyum elektrolizörün tabanında birikir ve vakumlu kepçeler kullanılarak periyodik olarak uzaklaştırılır.

Karbon anotta oksijen iyonları boşaltılır: 3O 2- 6e= 3/2O 2 anotu oksitleyerek CO ve CO 2'yi oluşturur ve bunlar uzaklaştırılır havalandırma cihazları. Elektroliz banyoları 100-200 banyoluk bir seri halinde seri olarak bağlanır.

Bir elektroliz banyosunda elde edilen birincil alüminyum, Si, Fe, metalik olmayan kalıntılar (AI2O3, C) ve ayrıca başta hidrojen olmak üzere gazların safsızlıkları ile kirlenir. Alüminyumu saflaştırmak için klorlama veya elektrolitik olarak rafine edilir.

Daha saf alüminyum, elektrolitin susuz klorür ve florür tuzları olduğu elektrolitik rafinasyonla elde edilir. Erimiş bir elektrolitte alüminyum anodik çözünmeye ve elektrolize tabi tutulur. Elektrolitik rafinasyon, elektrik, kimya ve gıda endüstrileri tarafından tüketilen %99,996'ya varan saflıkta alüminyum üretir. Bölgesel eritme ile daha da saf alüminyum (%99,9999) elde edilebilir. Bu yöntem elektrolizden daha pahalıdır, verimliliği azdır ve imalat için kullanılır.

Yarı iletkenlerin üretimi gibi özel saflığın gerekli olduğu uygulamalarda küçük miktarlarda metal.