Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Произв. Оксида аллюм. Из глинозёма электрохим. СпособомСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Вследствие высокой прочности оксид алюминия не восстанавливается водородом и металлами. Углерод начинает восстанавливать его только при 2500ºС, но при этой температуре образуется карбид алюминия. Поэтому оксид алюминия можно восстановить только на катоде и в отсутствие ионов, имеющих меньшие потенциалы разряда по сравнению с алюминием. Ввиду высокой температуры плавления 2050ºС электролитическому восстановлению подвергаются только его растворы. Из большого количества изученных растворителей наиболее подходящим оказался расплавленный криолитNa3AlF6 (3NaF∙AlF3). Это вещество: 1)хорошо растворяет оксид алюминия в расплаве; 2) не содержит ионов, более электроположительных, чем Al3+; 3)имеет сравнительно высокую электрическую проводимость. Теоретически смесь, содержащая 10% Al2O3 и 90% Na3AlF6, плавится при температуре 962ºС. В производственных условиях исходная смесь (шихта) содержит 8-10% Al2O3 и 90-92% Na3AlF6. Температура плавления шихты находится в приделах 980-1000ºС. Для повышения электрической проводимости и компенсации диссоциировавшего AlF3 в составе криолита в электролит добавляют AlF3 и фториды кальция и магния. Электролиз реализуется на инертных электродах из углеродистых материалов. При растворении Al2O3 происходит диссоциация оксида алюминия на ионы: Al2O3 → Al3+ + AlO33- вплоть до ионов Al3+ и O2-, которые, возможно частично соединяются в ионы AlO2- и AlO+. На угольном катоде, в первую очередь, происходит разряд ионов алюминия Al3+ с нормальным потенциалом -1,66 В (на электродах разряжаются в первую очередь ионы, обладающие наименьшим потенциалом разряда): Al3+ +3e = Al0 Выделившийся на катоде алюминий имеет более высокую плотность На угольном аноде наиболее вероятен разряд ионов AlO2- и AlO33-: 2AlO33- - 6e = Al2O3 + 1,5O2 2AlO2- - 2e = Al2O3 + 0,5O2 На аноде кислород реагирует с углеродом (сжигает анод) с образованием оксида углерода (IV). Производство алюминия можно считать совмещённым электрохимическим и электротермическим процессом, так как электролизёр работает и как электрохимическая печь. Расплавление электролита и поддерживание необходимой температуры обеспечивается электронагревом, т. е. часть энергии электрического тока превращается в необходимую для процесса теплоту. Электрохимическое производство алюминия осуществляется на алюминиевых заводах, расположенных большей частью вблизи крупных электростанций, производящих большое количество дешёвой электрической энергии В промышленности применяют электролизёры с обожжёнными или самообжигающимися анодами. Электролизёр состоит из катодного и анодного устройств. Катодное устройство представляет собой металлический кожух прямоугольной формы с огнеупорной изоляцией 1, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом 2 и поверх его угольными блоками 3. Нижние (подовые) блоки являются одновременно токоподводами 9 (к которым подводится ток, с помощью медного токопровода) для расплавленного алюминия, играющего роль катода. Электролизёр снабжён: 1) системой газоулавливания; 2) системой дожигания оксида углерода (II); 3) устройством для непрерывной подачи глинозёма; 4) системой откачивания металлического алюминия. Анодное устройство состоит из угольных анодов, частично погружённых в расплавленный электролит, и запрессованных в них токопроводов 9. Так как материал анода участвует в процессах электролиза, то они непрерывно обгорают, что приводит к изменению расстояния между электродами и к нарушению режима процесса. Для устранения этого явления применяют непрерывные аноды различной конструкции. В электролизёрах используют аноды двух типов: самообжигающиеся и предварительно обожжённые. В современных электролизёрах высокой мощности применяют предварительно обожжённые аноды, которые состоят из блоков, наращиваемых сверху по мере их обгорания. Токопроводы впрессованы с боку в готовые блоки. Плотность криолита, алюминия и глинозёма в твёрдом состоянии равны, соответственно: 2,95; 2,70 и 3,90 т/м3. При температуре электролиза плотность расплавленного алюминия составляет 2,3 т/м3, а электролита – около 2.0 т/м3. Вследствие разности плотностей жидкий алюминий отделяется от криолито-глинозёмного расплава и собирается на дне ванны. В процессе электролиза в результате охлаждения ванны наружным воздухом на поверхности расплава образуется твёрдый слой электролита (горнисаж), который утепляет ванну и тем самым снижает расход энергии. Для извлечения из ванны расплавленного алюминия используются вакуумные ковши или сифоны, засасывающая труба которых вводится в жидкий алюминий через слой горнисажа. Глинозём непрерывно подаётся в электролизёр пневматического штокового устройства, позволяющего пробивать корку горнисажа и дозировать глинозём. Из верхнего пространства ванны – электролизёра, снабжённого вентиляционной установкой оттягиваются анодные газы (CO2, CO, HF), пыль глинозёма и криолита. Токсичные газы перед выбросом в атмосферу очищаются, соединения фтора улавливаются.
ПОДГОТОВКА (ОБОГАЩЕНИЕ) ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ. !!!Железные руды перед выплавлением железа подвергаются специальной обработке с целью их обогащения, т. е. повышения содержания железа. Основными операциями подготовки являются: а) измельчение - включает операции дробления, тонкого измельчения и классификации методом грохочения; б) обогащение руды включает операции отмывания пустой породы, флотации, гравитационной и магнитной сепарации. Наиболее широко применяется метод магнитной сепарации. Магнитная сепарация заключается в том, что тонкоизмельченную руду помещают в магнитное поле, где магнитные частицы руды отделяются от пустой породы. Магнитное обогащение можно непосредственно использовать только для так называемых сильномагнитных, магнетитовы х и титаномагнетитовых руд. Для других руд – средне - и слабомагнитных – перед обогащением производят магнетизирующий обжиг. в) окускование рудной мелочи. Полученный методом обогащения рудный концентрат является мелкодисперсным по своей структуре, и поэтому подвергается операции окускования. В чёрной металлургии используется два способа окускования: агломерация и окомкование (окатывание). Агломерация - процесс спекания рудного концентрата (мелкодисперсной руды) в крупные пористые куски. Мелкоизмельчённую руду перемешивают с мелочью кокса, мелкоизмельчёнными флюсами и увлажняют. Затем полученную смесь загружают в машины для спекания. В результате агломерации: количество железа возрастает до 60%, удаляется до 95% серы и значительное количество оксида кремния. Окомкованием называется способ окускования тонко измельчённого рудного концентрата (шихты) путём превращения его в комки (окатыши) с последующим упрочняющим отжигом. Окомкование концентрата осуществляется в грануляторах барабанного типа. Содержание железа в окатышах составляет 80-90%. Топливо обеспечивает: а) создание в печи высоких температур, необходимых для протекания реакций восстановления оксидов железа; б) образование оксида углерода (II) и водорода, которые являются газообразными восстановителями железа из оксидов; В качестве т оплива используется каменноугольный кокс, содержащий 80-86% углерода. Кокс должен обладать высокой прочностью, сопротивлением к истиранию, не спекаться в условиях доменного процесса и содержать минимальные количества золы, серы и фосфора Флюсы. Для перевода компонентов пустой породы - тугоплавких оксидов кремния, алюминия и кальция в лёгкоплавкий шлак, не смешивающийся с чугуном, используют флюсы: известнякCaCO3 или доломит MgCO3. На заводах флюсы вводят в доменную печь главным образом в виде офлюсованного агломерата и офлюсованных окатышей. Марганцевые руды, содержащие оксиды марганца (MnO2 и Mn2O3) или карбонат марганца (MnCO3), используются при вплавлении литейного и передельного чугунов (содержание марганца до 1%). 38. ШЛАКООБРАЗОВАНИЕ. ПРОДУКТЫ ДОМЕННОГО ПРОИЗВ. РЕГРНЕРАТОРЫ(КАУПЕРЫ) Образование шлака. При доменной плавке одновременно с образованием чугуна при температуре около 1000ºС образуется шлак в виде различных силикатов, алюминатов и алюмосиликатов кальция, образовавшихся за счёт взаимодействия основных (оксиды кальция, магния, марганца и железа) амфотерных и кислотных оксидов (оксидов алюминия и кремния). При температуре 1250-1350ºС шлаки плавятся и накапливаются в горне над расплавленным чугуном. РЕГЕНЕРАТОРЫ.Эффективность доменной печи существенно повышается при использовании горячего дутья. Воздух, необходимый для окисления углерода предварительно нагревается до температуры, которая может достигать 1000ºC, под избыточным давлением (1,5-3 МПа) Иногда воздух перед вводом в печь обогащают кислородом до 25% по объёму и увлажняют.Нагревание осуществляется в кауперах, каждый из которых ненамного уступает в размерах самой доменной печи (Рис. 8.4): Рис. 8.4. Схема доменного производства Каупер – аппарат цилиндрической формы диаметром 6-9 метров и высотой до 45 метров, выложен огнеупорным кирпичом. Внутренне пространство каупера разделено на две части: камеру сгорания (4) и камеру с насадкой (5) из огнеупорного кирпича в виде решётки со сквозными каналами. Режим работы каупера 1) Газ, отводимый с верхнего конца доменной печи, содержит оксид углерода и другие газы, способные гореть. Этот газ по широким наклонным газоходам подводится к нижней части каупера, где, пройдя через пылевой фильтр, сжигается в камере горения. 2) Продукты горения поднимаются вверх, нагревая кирпичную насадку. 3) Когда насадка достаточно нагрета (1200-1300ºС), перекрывают подачу топлива и газа в камеру горения и включают воздуходувки, которые гонят воздух в фурмы доменной печи. Для каждой доменной печи обычно предусматривают четыре каупера: два нагреваются, а два других подают горячее дутье. Потоки газа и воздуха периодически переключаются так, что непрерывно поддерживается заданная температура дутья.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; просмотров: 285; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.66.132 (0.011 с.) |