Ядерные реакторы
РБМК 1000
Математика
Курсовые
Альтернативная энергетика
ВВЭР
Информатика
Черчение

Теплоэнергетика

Реактор БН
Сопромат
Электротехника
Ядерная физика
Ядерное оружие
Графика
Карта

Лабораторные работы по сопромату

Производство цветных металлов

Производство меди

Медь в природе находится в виде сернистых соединений 3_files/image008.gif, оксидов 3_files/image009.gif, гидрокарбонатов 3_files/image010.gif, углекислых соединений 3_files/image011.gifв составе сульфидных руд и самородной металлической меди.

Наиболее распространенные руды – медный колчедан и медный блеск, содержащие 1…2 % меди.

90 % первичной меди получают пирометаллургическим способом, 10 % - гидрометаллургическим.

Гидрометаллургический способ – получение меди путём её выщелачивания слабым раствором серной кислоты и последующего выделения металлической меди из раствора.

Получение меди пирометаллургическим способом состоит из обогащения, обжига, плавки на штейн, продувки в конвертере, рафинирования.

Обогащение медных руд производится методом флотации и окислительного обжига.

Метод флотации основан на использовании различной смачиваемости медьсодержащих частиц и пустой породы. Позволяет получать медный концентрат, содержащий 10…35 % меди.

Медные руды и концентраты, содержащие большие количества серы, подвергаются окислительному обжигу. В процессе нагрева концентрата или руды до 700…800 0C в присутствии кислорода воздуха сульфиды окисляются и содержание серы снижается почти вдвое против исходного. Обжигают только бедные (с содержанием меди 8…25 %) концентраты, а богатые (25…35 % меди) плавят без обжига.

После обжига руда и медный концентрат подвергаются плавке на штейн, представляющий собой сплав, содержащий сульфиды меди и железа 3_files/image012.gif. Штейн содержит 20…50 % меди, 20…40 % железа, 22…25 % серы, около 8 % кислорода и примеси никеля, цинка, свинца, золота, серебра. Чаще всего плавка производится в пламенных отражательных печах. Температура в зоне плавки 1450 0C.

Полученный медный штейн, с целью окисления сульфидов и железа, подвергают продувке сжатым воздухом в горизонтальных конвертерах с боковым дутьём. Образующиеся окислы переводят в шлак, а серу – в 3_files/image013.gif3_files/image014.gif. Тепло в конвертере выделяется за счёт протекания химических реакций без подачи топлива. Температура в конвертере составляет 1200…1300?C. Таким образом, в конвертере получают черновую медь, содержащую 98,4…99,4 % меди, 0,01…0,04 % железа, 0,02…0,1 % серы и небольшое количество никеля, олова, сурьмы, серебра, золота. Эту медь сливают в ковш и разливают в стальные изложницы или на разливочной машине.

Черновую медь рафинируют для удаления вредных примесей, проводят огневое, а затем электролитическое рафинирование.

Сущность огневого рафинирования черновой меди заключается в окислении примесей, имеющих большее сродство к кислороду, чем медь, удалении их с газами и переводе в шлак. После огневого рафинирования получают медь чистотой 99…99,5%. Её разливают в изложницы и получают чушки для дальнейшей выплавки сплавов (бронзы и латуни) или слитки для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование проводят для получения чистой от примесей меди (99,95% 3_files/image015.gif).

Электролиз проводят в ваннах, где анод изготавливают из меди огневого рафинирования, а катод – из тонких листов чистой меди. Электролитом служит водный раствор 3_files/image016.gif(10…16%) и 3_files/image017.gif(10…16%).

При пропускании постоянного тока анод растворяется, медь переходит в раствор, а на катодах разряжаются ионы меди, осаждаясь на них слоем чистой меди.

Примеси осаждаются на дно ванны в виде шлака, который идёт на переработку с целью извлечения металлов.

Катоды выгружают через 5…12 дней, когда их масса достигнет 60…90 кг. Их тщательно промывают, а затем переплавляют в электропечах.

Медь по чистоте подразделяется на марки: М0 (99,95% Cu), М1 (99,9%), М2(99,7%), М3 (99,5%), М4 (99%).

Производство магния

Для получения магния наибольшее распространение получил электролитический способ, сущность которого заключается в получении чистых безводных солей магния, электролизе этих солей в расплавленном состоянии и рафинировании металлического магния.

Основным сырьем для получения магния являются: карналлит, магнезит, доломит, бишофит. Наибольшее количество магния получают из карналлита. Сначала карналлит обогащают и обезвоживают. Безводный карналлит используют для приготовления электролита.

Электролиз осуществляют в электролизере, футерованном шамотным кирпичом. Анодами служат графитовые пластины, а катодами – стальные пластины. Электролизер заполняют расплавленным электролитом состава 10 % 3_files/image018.gif, 45 % 3_files/image019.gif, 30 % 3_files/image020.gif, 15 % 3_files/image021.gif, с небольшими добавками 3_files/image022.gifи 3_files/image023.gif. Такой состав электролита необходим для понижения температуры его плавления (720 0С). Для электролитического разложения хлористого магния через электролит пропускают ток. В результате образуются ионы хлора, которые движутся к аноду. Ионы магния движутся к катоду и после разряда выделяются на поверхности, образуя капельки жидкого чернового магния. Магний имеет меньшую плотность, чем электролит, поэтому он всплывает на поверхность, откуда его периодически удаляют вакуумным ковшом.

Черновой магний содержит 5 % примесей, поэтому его рафинируют переплавкой с флюсами. Для этого черновой магний и флюс, состоящий из 3_files/image024.gif, нагревают в печи до температуры 700…750 0С и перемешивают. При этом неметаллические примеси переходят в шлак. Затем печь охлаждают до температуры 670 0С и магний разливают в изложницы на чушки.

Определение температуры размягчения битума

Температура размягчения битума является условной характеристикой перехода битума из полутвердого в текучее состояние. Чем выше температура размягчения, тем больше прочность пленки битума.

Для определения температуры размягчения используют прибор "кольцо - шар" (рис. 28).

 Предварительно расплавленный битум заливают с некоторым избытком в два латунных кольца с внутренним диаметром 17,7 мм. После охлаждения избыток битума срезают нагретым ножом вровень с краями колец. Кольца с битумом устанавливают в отверстия среднего диска прибора, помещают прибор в химический стакан, наполненный водой. На каждое кольцо пинцетом устанавливается стальной шарик (диаметром 9,5 мм, массой 3,5 г). Если температура размягчения 80...110 °С, то стакан заполняют смесью воды и глицерина, если более 110 °С - то глицерином.

Жидкость в стакане подогревают на электроплитке так, чтобы скорость подъема температуры составляла 5 °С в минуту. Температура, при которой битум под действием шарика коснется нижнего контрольного диска подставки прибора, соответствует температуре размягчения битума.

За показатель температуры размягчения принимают среднее арифметическое по результатам 2-х определений.

8.3.3. Определение растяжимости битума

Показателем растяжимости является абсолютное удлинение стандартного образца "восьмерки" (рис. 29 а) до момента его разрыва. Для определения растяжимости применяют прибор дуктилометр (рис. 29 б).

Расплавленный и обезвоженный битум наливают в три предварительно смазанные техническим вазелином формы - "восьмерки". Охлаждают битум в формах 30...40 мин до окружающей температуры не ниже + 18°С. После этого излишек битума срезают нагретым ножом вровень с краями форм. Образцы  помещают затем в ванну дуктилометра с водой, имеющей температуру 25 °С. Высота воды над слоем битума должна составлять 25 мм. Через час выдержки в воде образцы устанавливают в проушины дуктилометра, включают двигатель дуктилометра и производят растяжение битума со скоростью 5 см/мин. Образцы растягивают до наступления разрыва битума. В момент разрыва снимают отсчет по линейке в сантиметрах. Показатель растяжимости  определяют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов-"восьмерок".


Показатель растяжимости битума влияет на устойчивость битума к старению и его когезионную прочность.

  Приборы, инструменты,  материалы:  представительная проба нетяного вязкого битума, ручной пенетрометр, металлическая чашка цилиндрической формы для заливки обезвоженного и расплавленного битума, секундомер, прибор "Кольцо и шар", два латунных кольца, спиртовой термометр на 100 °С, электроплитка с закрытой спиралью, дуктилометр, три латунные формы-"восьмерки", две металлические пластинки.

Аттестационные вопросы

Что представляют собой битумы?

Как подразделяются битумы по назначению?

По каким показателям определяют марку битума в

производственных условиях?

Для каких целей используют битум в строительстве?

Опишите  методику определения глубины проникания иглы

 (пенетрации) при определении условной вязкости битума.

6. Как определяется температура размягчения битума на

приборе "кольцо - шар"?

7. Что является показателем растяжимости битума и его определение?


Инженерная графика

 

Начертательная геометрия
Теория цепей
Сопромат
Лабораторные работы
Электротехника
Математика