Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі Семей қаласының Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті Жаратылыстық және математика физика факультеті Химия және география кафедрасы СӨЖ Тақырыбы: Металлдар өндірісі Орындаған: Рамазан Қ.Н Тексерген: Сапакова А.К Семей 2015 ж
Жоспар: Металлургия Қара металлургия Шойын өндірісі Болат өндірісі Қазақстандағы қара металлургия. Түсті металлургия Ауыр металдар Жеңіл металдар Бағалы және сирек кездесетін металдар
Металлургия Кеннен металды жасанды балқыту, ол металдар құймалар және олардан бұйымдар алудың барлық процестерін қамтитын ғылым және техниканың өнеркәсіптік саласы.
Қара металлургияда темір негізіндегі құймалар шойын, болат, ферроқұймалар (дүние жүзі бойынша өндірілетін металдардың 90 процентке жуығы қара металдар үлесіне тиесілі ) өндіріледі. Түсті металлургияға қалған металдар мен олардың негізіндегі құймалар жатады. Түсті металдар термині шартты, өйткені бұл топтағы барлық металдардан алтын мен мыстың ғана ашық түсі бар. Қазіргі уақытта түсті металлургияда сирек элементтер болып табылатын 30-дан астам металл және олардың жүздеген құймалары өндіріледі.
Металлургия Металлургия Түсті Түсті Қара Қара Сирек Сирек металдар металдар Құ Құймалар ймалар Радиоактивті Жеңіл Шойын Ферро құймалар Болат Асыл Асыл металдар металдар Сирек жер Қиын балқитын Шашыраңқы
Шойын өндірісі Шойынды арнайы домна пештерінде өндіреді. Домнаның жоғарғы бөлігінен шикізатты жәе қосымша материалдарды көрікке салады да, ыстық ауамен үрлейді. Домна пешінде келесі химиялық процестер жүреді. Негізгі: Кокс көміртек (IV) оксидіне жанады, бұл кезде темірді балқытуға және реакция жүруіне қажетті жылу бөлінеді: C + =C ΔH0 = -394 кд/жмоль Көміртек (IV) оксиді кокспен көміртек (II) оксидіне дейін тотықсызданады: СО2 + С = 2СО Н0 = 174 кдж/моль Кен құрамындағы темір (III) оксиді көміртек (II) оксидімен тотықсызданады: Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 Н0 = - 30кДж/моль
Қосалқы: Қосымша темір кеніндегі басқа элементтердің оксидтері тотықсызданады: MnO2 + 2CO = Mn + 2CO2 SiO2 + 2CO = Si + 2CO2 P2O5 + 5CO = 2P + 5CO2 Кен құрамындағы қиын балқитын қоспа (SiO2) қож түрінде бөлініп шығады: СаО + SiO2 = СаSiО3 Кальций оксиді әктас немесе доломит айырылғанда түзіледі: Өндірістің өзі үздіксіз, бірақ шикізатты салу және СаСО Н0 = 178 кдж/моль 3 = СаО + СО2 шойынды шығарып алу мезгіл мезгіл орындалады. Мұндай әдіспен алынған шойынның құрамында 2,5% С, 0,3 5% Si, 1% Mn, 0.1 S%, 0.5 P%, кейде басқа қосымшалар да болады. шойын әр түрлі салада көп қолданылады. Оны қайта өндейтін, құйылатын легирленген шойын деп бөледі. Шойынның ең басты кемшілігі морт сынғыштығы, сондықтан оны болатқа қайта өндейді.
Болат өндірісі Болат өндіретін негізгі шикізатқа шойын және металл сынықтары, қосымша оттекпен байытылған ака, кейбір қоспалар жатады. Негізгі процеске шойын құрамындағы қосымша элементтерді тотықтыру жатады: C, Si, Mn, P, S және т.б. Түзілген темір (II) оксиді де, қоспаларды тотықсыздандыруға қатысады. Кремний және фосфор кальций оксидімен қож түзеді: СаО + SiO2 = СаSiО3 3СаО + Р2О5= Са3(РО4)2 Темір (II) оксидін бөліп алу үшін басқа металдарды (мысалы, марганец) қосады: FeO + Mn = MnO + Fe MnO қожға айналады: MnO + SiO2 = MnSiO3
Шойынды болатқа өндеудің бірнеше технологиялық әдістері бар. Көп таралғаны оттек конвертор және мартен әдісі. Мартен әдісі қазіргі кезде көп қолданылмайды. Тиімді әдістерге конвертор және электролиздік әдістер жатады. Болат ең маңызды материал. Болат бұл аспанмен таласқан мұнаралар мен аспалы көпірлер, пойызға арналған рельстер, қуатты әскери кемелер мен артиллерия.
Қазақстандағы қара металлургия. Қазақстанда қара металлургия Ұлы Отан соғысы жылдарында пайда болды, ал соғыстан кейінгі жылдары республика өнеркәсібінің жетекші саласына айналды. Қазіргі минералды шикізаттың көп түрлерін өндіріп, өндейтін ірі кәсіпорындар бар, олар: Соколов Сарыбай темір кені өнеркәсібі, Лисаковск кен байыту комбинаты, Теміртаудағы метталлургия зауыты жатады. Қазақстанның қара металлургия өнеркәсіптері ТМД-да алдыңғы қатарда және осы саланың дүниежүзілік даму деңгейіне сәйкес келеді. Елімізден сыртқа 35 проценттен артық прокат және 50 процент ферроқұйма шығарылады. Ферроқұймалы өнеркәсіп Ақсу және Ақтөбе ферроқұйма зауыттарында жолға қойылған. Біріншісі ферросилиций, екіншісі феррохром шығарылады.
Түсті металлургия Дүние жүзінде 70-тен астам түсті металл балқытылады. Оларды 14 сала өндіреді. Олардың барлығы қосылып түсті металлургияны құрайды. Түсті металдардың көп бөлігі аз уақыттан бері ғана пайдаланыла бастады. Ғылыми-техникалық революцияның нәтижесінде кеңінен қоданысқа түсті. Реактивті ұшақтар, ғарыш кемелерін, атом реакторларын жасау үшін ерекше қасиеттері бар, мүлдем жаңа конструкциялық материалдар қажет. Ондай қасиеттер тек түсті металдарда ғана бар.
Қорғасын, никель және қалайы коррозияға ұшырамайды, титан ыстыққа төзімді келеді, ал күміс, мыс және алюминий жоғары электрөткізгіштігімен ерекшеленеді. Сондықтан олардың қолдану аясы өте ауқымды: медициналық аспаптар мен материалдардан бастап күрделі электроника мен ядролық техника осы металдардан жасалады. Көптеген түсті металдардан сапасы жөнінен бастапқы материалдардан да асып түсетін қорытпалар жасалады. Мыстың қалайымен (қола), мырышпен (жез), никельмен (мельхиор), алюминиймен (дюралюминий).
Ауыр металдар Ауыр металдар кендерінің құрамы өте көп болып келеді. Оларды тиімді пайдалану үшін шикізатты кешенді өңдейтін комбинаттар құрылған. Шымкенте 14 түрлі өнім алады. Ауыр металдарға күкірт ілесіп жүреді. Оның кендегі мөлшері 40%-ға дейін жетеді ( Шығыс Қазақстандағы Николаев кеніші) Балқыту кезінде улы күкірт газ пайда болады. Газды бөліп алып оны күкірт қышқылына айалдырады. Бұның қоршаған ортаға
Ауыр металдардың тағы бір ерекшелігі құрамында пайдалы компоенттердің аз болуы. Сондықтан балқыту зауыттары шикізат көзіне таяу орналасады. Бұл оларды орналастырудың негізгі принципі.ондай кендерді байыту үшін, әр компоненттен біртіндеп ала отырып көп кезеңде флотация қолданады. Концентратты арнаулы пештерде балқытып тазартылмаған металл алады. Она шақпақтап ( зиянды қоспалардан тазартып) таза шақпақталған металл алады. Біздің елімізде ауыр түсті металдарды мыс және қорғасын мырыш ( полиметалл) өндіріс салалары шығарады. Қазіргі кезде елімізде мыс негізінен Жезқазған мен Балқаштың кен-металлургиялық комбинаттарында өндіріледі. Бұл кәсіпорында мыс алудың барлық сатылары бар. Полиметалл өндірісінің басты ауданы-кенді Алтай. Мұнда 3 ірі орталық бар-зырян, Риддер және Өскемен.
Жеңіл металдар Ауыр металдарға қарағанда жеңіл металдар кендерінді пайдалы компоненттер көп болады. Бұлтасымалдауға қолайлы шикізат. Бірақ оны өңдеуде орасан көп мөлшерде электр қуаты қажет. Мысалы, 1т алюминий мен магнийге 15мың квт/сағ электр қуаты жұмсалады, титанға - 40 мың квт/сағ энергия қажет. Сондықтан жеңіл металдар шағаратын зауыттар арзан энергия көздеріне жақын орналасады. Бұл - оларды
Біздің елімізде жеңіл металдарды алюминий мен титан магний өнеркәміптері өндіреді. Жеңілдігі мен жоғары электр өткізгіштігіне байланысты ол шаруашылықта кеңінен қолданылады. Алюминий өндіру 2 кезеңнен тұрады. Бірінші кезең бокситтен алюминий оксиді алу- материалды көп қажет ететіндіктен (1 т дайын өнімге 5 т кен)әдетте шикізат көзіне жақын орналасады. Сондықтан алюмиий оксиді зауыты Павлодарда салынған. Павлодар алюмиий зауыты (ПАЗ)- әлемдегі ірі зауыттардың бірі. Екінші қуатты көп қажет ететін кезең алюминий оксидінен алюминий алу. Павлодар Ақсу МАЭС-інің арзан электр қуатына бағытталып алюминий зауыты салынған.
Бағалы және сирек кездесетін металдар Алтынды Батыстан басқа елдің барлық бөлігінде өңдіреді. Оны жеке кендер мен ауыр металдармен серіктес ретінде алып, Өскемен мен Балқашта шақпақтайды. Барлық күмісті серіктес ретінде алады. Оның 2/3 бөлігін Жезқазағн кен орыны береді. Қазақстанның барлық зауыттары сирек кездесетін металдарды өндіреді. Бұлардың барлығын да ілеспе түрінде алады. Сонымен қатар Өскемедегі Үлбі металлургиялық зауты сияқты арнаулы мамаданған кәсіпорындар да бар. Олар тантал ме бериллий қорытпаларын «атом металы ретінде шығарады.»
Пайдаланған әдебиеттер: Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.-Т.2. Қайырбеков Ж.Қ, Әубәкіров Е.А. Ж.К. Мылтықбаева. Жалпы химиялық технология. Алматы. 2009. Тойбаев Ы.Қ., Жұбанов Қ.А., Садықов Ү.Ә. Химиялық технология негіздері. Алматы. 2011.
Тест «Силикатты материалдар өндірісі» 1 Силикатты өнімдер жіктеледі? А) силикатты Ә) қоспалар Б) алюмосиликатты құймалар В) силикатты емес Г)керамикалы Д) жартылай силикатты Е) дұрыс жауап а,ә пунктерінде Ж)дұрыс жауап жоқ 2 Силикатты өндірістерді және материалдарды химиялық құрамына, алу жағдайына, қасиеттеріне және қолданылуына байланысты нешеге бөлінеді? А) 2 Ә)4 Б) 5 В)3 Г)2
3 Керамикалық өнімдердің барлығына ортақ процесс? А) шикізатты күйдіру Ә) тұндыру Б)нәтижесінде пісіру В)бастапқы материалдар қоспасын қалыпқа келтіру Г)илеу Д) балқыту Е)еріту Ж)дұрыс жауап жоқ 4 Пісіру дәрежесіне байланысты әртүрлі өнімдер алынады, бірінші топ қа? А) кірпіш, фаянс, кафель Ә) фарфор Б) ) терракота, гончар өнімдері В) шынылар Г) керамика Д) әр түрлі отқа төзімді өнімдер (шамот, дипас және т.б.) Е) гипс Ж) дұрыс жауап жоқ
5 Силикатты кірпіш қандай шикізаттардан тұрады? А)құм Ә)керамика Б) ізбес В)су Г)топырақ Д) шыны Е) дұрыс жауап а, ә пунктерінде Ж)дұрыс жауап жоқ 6 Пісіру дәрежесіне байланысты әр түрлі өнімдер алынады, екінші топ қа? А)фарфор Ә)терракота Б) кафель В) қышқылға төзімді химиялық тратуарлы Г)гончар өнімдері Д) облицовотты плиткалар Е) кірпіш Ж)фаянс
7 Кремний диоксидін сақар және қорғасын (II) оксидімен қосып балқытса қандай өнім алынады? А) шыны Ә)кірпіш Б)керамика В)хрусталь Г) құм 8 Сазбалшық пен әктасты күйдіру арқылы алатын өнім? А)шыны Ә)хрусталь Б)цемент В)кірпіш Г)керамика 9 Табиғи силикаттар: А)Дала шпаты Ә)Слюда Б)Сазбалшық В)Изумруд Г)Кварц Д)Барлық жауап дұрыс
10 Силикатты өндіріс деп... А)Әр түрлі түсті метал өндіретін өндіріс саласы Ә)Азот қышқылы өндірісі Б)Силикат материалдарын өндіретін өндіріс саласы В)Цемент өндірісі Г)Ауыл шаруашылық өндірісі 11 Пісіру дәрежесіне байланысты алынатын өнімдер? А) Кірпіш, фаянс Ә) Кафель Б) Гончар өнімдері және әр түрлі отқа төзімді өнімдер В) Терракота Г) Барлық жауап дұрыс 12 Химиялық құрамы және алу жағдайы, қасиеті және силикатты заттарды және материалдарды қолдануына байланысты үш топқа бөледі: А)шынылы Ә) қара және түсті Б) керамикалық В) байланыстырушы Г)ізбесті Д) цементті Е) дұрыс жауап г,д пунктерінде Ж)барлығы дұрыс
13 Активтігі жоғары инетті галогендермен әрекеттесетін элемент? А)C Ә)S Б)N В)Si Г)P 14 Бұрғылар, тегістегіш заттар, отқа, қышқылға төзімді заттар алу үшін не қолданылады? А)кремний Ә)кремний фториді Б)карборунд В) силицид Г)кремнизем 15Металдардың силицидтері? А) термотұрақты Ә) ылғалға тұрақты Б) химиялық енжарлық В) берік Г) барлық жауап дұрыс
16 Силикатты өнеркәсіптің неше түрі бар? А) 3 Ә) 4 Б) 2 В) 5 Г) 6 17 Шынылардың негізгі түрлері? А) әкті натрийлі шыны Ә) бір силикатты шыны Б) Ситалдар В) кірпіштер Г)ыдыс аяқтар Д)кварцтар Е) цемент 18 Шынының белгілі бір балқу температурасы жоқ, қыздырғанда қанша температурадан бастап біртіңдеп балқи бастайды? А) C Ә) C Б) C В) C Г) C 19 Семей силикат зауытында түсті силикат кірпіші өндірісі бар. Олар: А) сары және қызыл түсті Ә) қара және қызыл түсті Б) ақ және қара түсті В) қызыл және қара түсті Г) дұрыс жауап жоқ
20. Кейбір ұнтақтәріздер, силикаттарды, алюминосиликаттарды және басқа минералды заттарды күйдіргеннен кейін, бірітіргіштік қасиеттері бар ( су қатысында қатты, мықты массаға айналады) өнімдер алынады. Оларды қалай атайды? А)отқа төзімді материалдар Ә) қышқылғ төзімді бұйымдар Б) санитарлы- гигиеналық техника заттары В) біріктіргіш заттар Г) байланыстырушы заттар