zagadnienia z tmi


Zagadnienia do TMI

1.W jakim celu stosowane jest prażenie rud metali(przykłady)?

Prażenie stosowane jest w przeróbce wstępnej rud, ma na celu wzbogacenie rudy poprzez zastąpienie związków wyższych związkami niższymi - bardziej prostymi.

MeCO3 ? MeO + CO2

2.W jaki sposób wytwarza się koks do celów hutniczych?

Węgiel rozdrabnia się na granulki do 5 mm i miesza jego różne gatunki w odpowiednich proporcjach , następnie nawilża (8-9% wilgoci) i zasypuje w postaci sprasowanej do komór pieca koksowniczego. Komory koksownicze są umieszczone na przemian z komorami grzewczymi. Do wytwarzania koksu używa się węgla tłustego tzw. koksowniczego. Węgiel koksowniczy umieszczony w baterii jest poddawany suchej destylacji w temperaturze powoli wzrastającej do 1200C . Czas procesu koksowania wynosi 12-24h. Po skończonym procesie cały ładunek jest wypychany z komory i niezwłocznie gaszony na rampie za pomocą wody.

3.Jaką role pełni koks w wielkim piecu?

Podczas wytapiania surówki w wielkim piecu koks dostarcza ciepło i redukuje tlenki żelaza.

4. Do czego służą stożki pirometryczne Segera?

Stożki Segera umożliwiają okreœlenie temperatury mięknięcia dla materiałów ognioodpornych

5.Narysować schemat wielkiego pieca i opisać go.

Gar- cylindryczna dolna częœć służąca jako zbiornik stopionego metalu i żużla.

Otwory na dysze - wpuszcza się przez nie powietrze niezbędne do spalania się koksu

spód - częœć stożkowa , w której odbywa się właœciwy proces redukcji rudy.

Przestron - najszersza częœć pieca , w której zaczyna się topnienie wsadu

gardziel - górna częœć pieca , na której zamontowane jest urządzenie zasypowe.

6.Z jakich etapów składa się proces œwieżenia surówki w konwertorze Thomasa?

Okresy:

Iskrowy - trwa około 4 minuty, utleniają się krzem i mangan , temp 1250-1350C

Płomienny - trwa około 9 minut, wypala się węgiel

FeO + C = CO + FE

Dymny - trwa ok 12minut, wypala się fosfor , temp 1600C

2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe

P2O5 +3Feo = (FeO)3P2O5

(FeO)3P2O5+ 4CaO= (CaO)4P2O5 + 3FeO

7.Czym różni się proces Bessemera od LD?

W procesie LD intensywne utlenianie węgla i fosforu występuje już od początku procesu. W procesie Bessemera węgiel utlenia się dopiero po krzemie i manganie , a zawartoœć fosforanu w rudzie powinna być minimalna. W procesie LD można użyć złomu (jako surowiec i jako czynnik chłodzący) natomiast w procesie Bessemera nie używa się go. W procesie Bessemera punkt dmuchu umiejscowiony jest na dnie konwertora ,a w procesie LD powietrze wtłacza się od góry przez specjalną lance tlenową.

8.Czym różnią się następujące materiały: surówka wielkopiecowa, staliwo, stal, żeliwo?

-Surówka wielkopiecowa jest produktem procesu odbywającego się w wielkim piecu. Surówka wielkopiecowa jest w zasadzie ciekłym żelazem surowym ( z pewnymi domieszkami). Specjalne rodzaje surówek stosuje się do odlewu np. stali,żeliwa.

Staliwo, to stop żelaza z węglem w postaci lanej (czyli odlana w formy odlewnicze), nie poddany obróbce plastycznej. W odmianach użytkowych zawartoœć węgla nie przekracza 1,5%, suma typowych domieszek również nie przekracza 1%. Właœciwoœci mechaniczne staliwa są nieco niższe niż własnoœci stali o takim samym składzie po obróbce plastycznej. Wynika to z charakterystycznych dla odlewów: gruboziarnistoœci i pustek międzykrystalicznych. Staliwo ma natomiast znacznie lepsze właœciwoœci mechaniczne od żeliwa, w szczególnoœci - jest plastycznie obrabialne, a odmiany o zawartoœci węgla poniżej 0,25% są również dobrze spawalne.

-Żeliwo to stop odlewniczy żelaza z węglem , krzemem, manganem , fosforanem, siarką i innymi składnikami zawierającymi od 2% do 3,6% węgla. Żeliwo dzięki wysokiej zawartoœci węgla posiada wysoką odpornoœć na korozję.

Stal, stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartoœci węgla nieprzekraczającej 2,06%, co odpowiada granicznej rozpuszczalnoœci węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartoœć węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęœciej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartoœciach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

9.Na czym polega œwieżenie surówki żelaza metodą LD?

Œwieżenie metodą LD polega na utlenianiu domieszek i żelaza zarówno na skutek bezpoœredniego oddziaływania wdmuchiwanego tlenu ( od góry) przenikającego przez metal , jak i za pomocą żużla. Wysoka temperatura od samego początku procesu i obecnoœć wapniowo-żelazowego żużla powoduje , że intensywne utlenianie fosforu i węgla rozpoczyna się od początku przedmuchiwania surówki. Do chłodzenia dodaje się złomu i rudy żelaza. W wyniku otrzymaje się ciekła stal o obniżonej zawartoœci azotu , fosforu i siarki. Gazy wychodzące z konwertora są gorące

(1600-1700C) oraz w znacznym stopniu zapylone.

10.Napisać reakcje poœrednie i bezpoœrednie zachodzące w wielkim piecu:

Poœrednie: Bezpoœrednie:

3Fe2O3 + CO => 2 Fe3O4 + CO2 Fe2O3 + 3C => 2FE + 3CO

Fe3O4 + CO => 3FeO + CO2 Fe3O4 + 4C => 3Fe + 4CO

FeO + CO => Fe + CO2 FeO + C => Fe + CO

11.W metalurgii jakich metali stosuje się flotacje?

Flotacje stosuje się w metalurgii cynku, aluminium i miedzi.

Celem Flotacji jest wzbogacenie rud metalu (nieżelaznych).Flotacja wykorzystuje różnicę w zwilżaniu przez wodę różnych substancji. Przez flotownik przepuszcza się powietrze, a z góry zasypuje sproszkowaną rudę. Skała płonna jest zwilżana przez wodę i zbiera się na dnie, skąd jest cyklicznie usuwana. Niezwilżona ruda wypływa na powierzchnię i tworzy pianę, która jest kierowana do dalszej przeróbki.

12.Na czym polega metoda Bayera?

Metodą tą wytwarza się obecnie ponad 85% œwiatowej produkcji aluminium , nadaje się ona jednak do przetwarzania boksytów o małej zawartoœci krzemionki. Odpowiednio rozdrobniony w młynach boksyt ponownie mieli się w młynach z dodatkiem NaOH. Gęstwa , która wypływa powinna mieć odpowiedni stosunek moli Al2O3 i NaOH.

AL(OH)3 + NaOH ? NaAlO2 + 2H2O ? Ługowanie boksytów

Uzyskana gęstwa przechodzi do warunków , w których następuje gwałtowne ochłodzenia wskutek spadku ciœnienia i intensywnego parowania , w dalszym etapie przechodzi do zgęszczaczy, a następnie do pras filtracyjnych w celu rozdzielenia glinianu sodowego od nierozpuszczalnego osadu zwanego czerwonym szlamem (glinokrzemian sodowy + inne związki)

NaAlO2 + 2H2O ? NaOH + Al(OH)3 ? Hydroliza

Czysty wodorotlenek glinowy poddaje się kalcynacji tj wypalaniu w piecach obrotowych w temp 1200C. Następuje odwodnienie AL(OH)3 i powstaje czysty Al2O3

2Al(OH)3 ? Al2O3 + 3H2O

Boksyt mielony + NAOH ? gęstwa do wirnika ? zgęszczacze ? prasy filtracyjne

13.Dlaczego nie opłaca się w metodzie Bayera przerabiać rud zawierających dużo krzemionki?

Przy dużej zawartoœci krzemionki metoda ta jest nieekonomiczna , gdyż występują znaczne straty tlenku glinowego i alkanów w odpadzie. Glinian krzemowy reaguje z glinianem sodowym i jako glinokrzemian sodowy wytrąca się w postaci osadu.

14.Na czym polega elektroliza cynku oraz jakie właœciwoœci fizyczne cynku wykorzystuje się w procesach hutniczych?

Oczyszczony dostatecznie roztwór siarczanu cynkowego wlewa się w sposób ciągły do wanien elektrolitycznych , w elektrolizerach są zawieszone katody z blachy aluminiowej i nierozpuszczalne anody ołowiane. Pod wpływem przepływu prądu elektrycznego jony cynku zdążają do katody i w zetknięciu się z nią zobojętniają się.

Właœciwoœci fizyczne : łatwo redukowalny, niskotopliwy

15.Co to jest kamień międziowy i na czym polega jego dalsza przeróbka , napisać reakcje zachodzące w procesie œwieżenia miedzi.

Kamień miedziowy jest to wyprażany i przetapiany koncentrat siarkowy o okreœlonej zawartoœci miedzi. Dalsza przeróbka polega na œwieżeniu w konwertorach pionowych i elektrolitycznym rafinowaniu.

2Cu2S + 3O2 => 2Cu2O + 2SO4

2Cu2O + Cu2S => 6Cu +SO2

16.Schemat rafinacji miedzi.

Składa się z dwóch procesów:

*rafinacja ogniowa miedzi - utlenienie miedzi i domieszek , utlenione domieszki tworzą żużel , usuwanie CuO , Cu2O i SO2 poprzez „żerdziowanie”

*rafinacja elektrolityczna - pod wpływem prądu elektrycznego kationy miedzi dążą do katody

17.W jakim celu prowadzi się prażenie cynku?

Prażenie cynku ma na celu uzyskiwanie jak najmniejszej zawartoœci siarczków i siarczanów cynku , gdyż nie są one redukowane w dalszych procesach i powodują straty cynku.

2ZnS +3O2 ? 2ZnO + 2SO2 ZnSO4 ? ZnO + SO2 + 1/2O2

18.Co to jest mufla?

Mufla to zamknięta , szczelna komora z materiału ogniotrwałego , ogrzewana z zewnątrz , bez dostępu powietrza . Mufli używa się do redukcji rud, obróbki cieplnej metali i stopów.

19.Jak wykonuje się cynk rafinowany?

Istnieją dwie metody rafinacji ciekłego cynku:

-Segregacja - polega na przetrzymywaniu ciekłego cynku przez pewien czas w temperaturze wyższej od temperatury topnienia. Kąpiel rozdziela się na trzy warstwy:

1.Dolną - ołów z niewielką zawartoœcią cynku

2.Œrednią - związki cynku z żelazem

3.Górną - cynk z domieszką do 1% ołowiu

-Rektyfikacja w kolumnach rektyfikacyjnych - .

Metoda rektyfikacji opiera się na zjawisku różnicy temperaturowej wrzenia cynku i znajdujących się w nich domieszek, odbywa się ona w dwóch kolumnach. Kolumna złożona jest ze skrzynek karborundowych szczelnie do siebie przylegających. Na dnie każdej skrzynki znajdują się otwory przelewowe, ustawione tak aby ciekły metal przelewał się jak najdłuższą drogą. Dolna ogrzewana częœć kolumny nazywa się odparnikiem, górna deflegmatorem. Surowy cynk jest dostarczany z pieca mieszalnika i spływa do najniższej skrzynki deflegmatora w pierwszej kolumnie, następnie œcieka do niżej położonych skrzynek odparnika, gdzie panuje wysoka temperatura. Wskutek tego cynk i kadm parują a ich pary unoszą się do strumienia œciekającego metalu i przechodzą do deflegmatora, gdzie skrapla się ołów i częœć cynku. Ta frakcja œcieka do pieca segregacyjnego, w którym cynk oddziela się od ołowiu i zostaje ponownie przepompowany do pieca mieszalnika zasilającego kolumnę ołowiu. Nie skroplone w deflegmatorze pary cynku i kadmu przechodzą z kolumny ołowiu, do kondensatora w którym się skraplają, po czym spływają do kolumny kadmu w której temperatura jest niższa co powoduje ulotnienie kadmu. W dolnej częœci zbiera się ciekły cynk o czystoœci 99,99% skąd przechodzi do odbieralnika.

20.Metoda zagęszczania proszków:

-zagęszczanie bez przyłożenia ciœnienia (podczas spiekania)

-zagęszczanie wibracyjne

-odlewanie proszków ( zawiesiny proszków)

-wyciskanie -prasowanie -prasowanie hydrostatyczne

-napylanie proszkami za pomocą palników

21.Czym różnią się flotacja selektywna od kolektywnej?

Flotacja selektywna polega na kolejnym wyflotowaniu z rudy dwu lub większej iloœci materiałów użytecznych.

Flotacja kolektywna - otrzymuje się jeden koncentrat, reszta to odpad.

22.Elektroliza tlenku glinu

Elektroliza odbywa się w wannie między wykładzinowymi płytami węglowymi służącymi jako katody a zanurzoną w kąpieli wykonaną z gęstwy anodą.

Skład elektrolotu: 8-10% Al2O3 ; 4-8% AlF3 ; 2-7% CaF2 ; reszta Na3AlF6

Na dnie wydziela się ciekłe aluminium . Na anodzie wydziela się tlen, który łaczy się z węglem anody na CO i CO2 uchodzące z wanny. Aluminium opada na dno bo ma większy ciężar właœciwy niż elektrolit.

23. Ługowanie rud

Etap na drodze otrzymywania metalu w procesie hydrometalurgicznym. Polega na „ wypłukiwaniu” danej substancji z fazy stałej za pomocą cieczy. Otrzymuje się tym sposobem np. cynk i aluminium (wypłukuje się kwasem siarkowym)

Odnoœnie miedzi.

24.Kiedy nie stosuje się brykietowania koncentratu?

Nie stosuje się brykietowania koncentratu w procesie fluidyzacyjnym.

25.Schemat pieca fluidyzacyjnego (zawiesinowego)

26.Rudy, co się z nich otrzymuje?

Rudy są to związki chemiczne przeważnie typu tlenki ,węglany, siarczki, siarczany, krzemiany ,w stanie czystym lub w postaci mieszaniny tworząc tzw. minerały. Rudy są zwykle obciążone dodatkiem różnych przerostów skalnych ( skała płonna). Stosują odpowiednie procesy z rud można otrzymać ( prawie) czysty metal.

27.Odpornoœć na żużle ( kwaœne, zasadowe) ? cecha materiałów ogniotrwałych

W zależnoœci od zachowania się względem żużli , dzielimy materiały ogniotrwałe na:

*Kwaœne - podst. składnik SiO2 lub Al2O3 - są one atakowane przez żużle zasadowe ,a odporne na działanie kwaœnych

*Zasadowe - podst. składnik CaO lub MgO - są one atakowane przez żużle kwaœne , a odporne na działanie zasadowych.

*Neutralne - podst. składnik Cr2O3, Zr2O3, SiC lub C - całkowita lub częœciowa odpornoœć na żużle kwaœne i zasadowe

28.Materiały ogniotrwałe

Materiały ogniotrwałe to materiały , które w wysokich temperaturach zachowują swój kształt, wytrzymałoœć i odpornoœć na działanie ciekłych metali, gazów i żużli. Materiały pochodzenia tlenkowego. Właœciwoœci: odpornoœć ( temp mięknięcia), ogniotrwałoœć pod obciążeniem, odpornoœć na zmiany temperatury, odpornoœć na wpływy chemiczne ( żużle), trwałoœć kształtu i objętoœci.

29.Rekuperatory w nagrzewnicy Cowpera

Rekuperatory to wymienniki ciepła działające w sposób ciągły. Gorące spaliny oraz nagrzewane medium gazowe przepływają jednoczeœnie oddzielnymi kanałami , a wymiana ciepła odbywa się poprzez œcianki oddzielające ich strumienie.

30. Metody wytwarzania proszków metali.

Mechaniczne : rozdrabianie, rozpylanie, granulkowanie

Fizykochemiczne: redukcja, elektroliza, karbonylkowa, korozja międzykrystaliczna

31.Różnice w budowie elektrolizerów do rafinacji oraz otrzymywanie miedzi.

32.Na czym polega proces wytwarzania cynku w muflach?

Tlenek cynku znajdujący się w mufli łatwo się redukuje , następuje natychmiastowa destylacja.

ZnO + C ? ZN + C

Mufla nie pozwala na utlenienie par cynku. Skroplony cynk gromadzi się w nadstawce, a lotny oziębia się w tzw balonie tworząc pył.

33.Czy wyroby proszkowe jednoskładnikowe można spiekać z fazą ciekła i dlaczego?

Nie można , bo spiekanie z fazą ciekła możliwe jest tylko dla składów wieloskładnikowych.

34. Czym różni się spiekanie pod ciœnieniem od prasowania na gorąco?

Spiekanie pod ciœnieniem - ciœnienie nie jest wysokie, długi czas , wysoka temperatura

Prasowanie na gorąco - ciœnienie wysokie, krótki czas, niższa temperatura

35. Jakie metale można otrzymać z następujących rud?

Boksyt ? aluminium, Malachit ? miedŸ, Syderyt ? żelazo , Chalkozyn ? miedŸ ,

galman ? cynk, hematyt ? żelazo, kupryt ? miedŸ , Chalkopiryt ? miedŸ ,

Magnetyt ? żelazo , blenda cynkowa ? cynk

36. Które z materiałów ogniotrwałych są odporne na działanie żużli kwaœnych?

a) krzemionkowe ? TAK b) szamotowe ? TAK

c) szamotowo-krzemienkowe ? TAK d) magnezytowe ? NIE

e) magnezytowo-forsterytowe ? NIE f) magnezytowo-chromitowe ? NIE

g) dolomitowe ? NIE h) chromitowe ? TAK

i) węglowe ? TAK j) szamotowo-grafitowe ? TAK

k) forsterytowe ? NIE

38 Proces cementacji.

Cementacja jest samorzutnym procesem typu redoks w trakcie, którego jony metalu bardziej szlachetnego osadzają się na powierzchni metalu mniej szlachetnego, a metal mniej szlachetny ulega roztwarzaniu. Prostota prowadzenia procesu jak i niski koszt ekonomiczny powodują, że reakcja ta z dawien dawna jest z powodzeniem stosowana w procesach przemysłowego odzysku metali szlachetnych z kąpieli przemysłowych i œcieków (np. odzysk Ag), jak również oczyszczania różnego rodzaju elektrolitów służących do uzyskiwania czystych metali na drodze elektrolitycznej (np. Zn). Z uwagi na to, że polski rudy miedzi zawierają znaczne iloœci srebra, które w procesach ługowania przechodzą do roztworów w postaci jonów, odzysk srebra w procesie cementacji jest szczególnie uzasadniony. Ponadto nawet œladowe zawartoœci srebra w czystej elektrorafinowanej miedzi niekorzystnie wpływają na różne właœciwoœci produktu finalnego (np. właœciwoœci mechaniczne), utrudniając w dalszym etapie obróbkę metalu (np. proces ciągnięcia drutów miedzianych).


Wyszukiwarka