Các phương pháp luyện kim
Quá trình luyện kim là quá trình chế tạo ra kim loại từ quặng có sẵn trong tự nhiên, chúng bao gồm ba bước:
– Chuẩn bị xử lý quặng làm cho quặng giàu, đáp ứng tốt các quá trình sản xuất tiếp theo,
– Chế tạo vật liệu thô bằng cách tách các kim loại khỏi các hợp chất trong các khoáng của quặng và loại bỏ các hợp chất của các kim loại khác,
– Tinh luyện vật liệu thô để đạt kim loại có độ sạch mong muốn và tách các tạp chất khác ra khỏi kim loại.
Việc chọn các phương pháp chế tạo ra vật liệu thô và tinh luyện chúng tuỳ thuộc vào loại quặng, thành phần và hàm lượng của kim loại chứa trong quặng, cũng như các kim loại quí, có giá trị trong nó, như thu Au, Ag… trong quặng đồng, Co trong quặng niken.
Về cơ bản, có ba phương pháp chế tạo kim loại từ quặng là: hoả luyện, thuỷ luyện và điện luyện. Ngoài ra, có sự khác biệt trong công nghệ tách kim loại khỏi quặng: các nguyên tố có ái lực với ôxy thấp như Fe, Ni, Cu, Co có thể hoàn nguyên bằng C hoặc H, còn các kim loại có ái lực hoá học cao với ôxy như Al, Ti, Mg thì công nghệ sản xuất trở nên phức tạp hơn nhiều. Phương pháp hoả luyện đã tồn tại từ rất lâu và luôn là phương pháp được sử dụng nhiều nhất. Các kim loại quan trọng như Pb, Co, Fe, Cu, Ni, Ti chủ yếu hoặc hoàn toàn được sản xuất bằng phương pháp hoả luyện. Chúng ta chỉ đề cập đến công nghệ sản xuất gang, thép và nhôm, đồng.

 

Sản xuất gang lò cao
Nguyên lý chung các công đoạn sản xuất gang và thép như sau:
– Sản xuất gang thép dùng công nghệ luyện gang lò cao, đây là công nghệ cơ bản, ngày càng được hoàn thiện và đạt được tính ổn định rất cao. Hiện tại, lò cao vẫn là thiết bị cung cấp gang (dạng thỏi hay lỏng) cho các công nghệ luyện thép và là phối liệu chủ yếu để sản xuất các mác gang đúc khác nhau.
– Sản xuất thép từ quặng sắt theo phương pháp hoàn nguyên lỏng.
– Sản xuất thép từ quặng sắt theo phương pháp hoàn nguyên trực tiếp.

 

1

 

   lenh-phac-thao-solidworks    Vẽ mẫu điêu khắc 3D  
Tài liệu học vận hành máy CNC Đào tạo thiết kế cơ khí 3D Dạy lập trình gia công Mastercam Đào tạo thiết kế vẽ mẫu điêu khắc Bộ 4 DVD eEbook ngành xây dựng

Dây chuyền công nghệ luyện – đúc – cán là dây chuyền công nghệ luyện gang lò cao, sản xuất thép (bằng phương pháp lò thổi đỉnh ôxy và lò điện hồ quang) và cán theo sơ đồ sau:

 

2

Luyện thép
Thép là hợp kim trên cơ sở sắt có chứa ≤ 2% C, ngoài ra còn chứa lượng nhỏ các nguyên tố như Si, Mn, P và S. Như vậy, so với gang, thép chứa các nguyên tố Si, Mn, P và S thấp hơn nhiều. Vì thế thép có độ bền, tính dẻo dai, khả năng biến dạng tốt nhưng lại có nhiệt độ chảy cao hơn.
Thành phần (%) của gang lò cao và thép thường dao động như sau

 

3

Quá trình hoá lý trong luyện thép. Trong quá trình chế tạo thép, trong phối liệu thường có gang lò cao (70 – 100% gang lỏng lò cao trong quá trình luyện thép lò thổi LD, tới 30 – 40% gang lỏng trong quá trình luyện thép lò điện hồ quang… trừ trường hợp nấu lại các mác thép từ các phối liệu thép cùng loại). Do đó, có thể nói: quá trình kuyện thép là quá trình chuyển biến hợp kim trên cơ sở sắt có chứa các nguyên tố C, S, Mn, P và S từ giới hạn cao đến giới hạn thấp.
Muốn thực hiện quá trình này, phải đốt cháy các nguyên tố đã nêu nhờ các phản ứng ôxy hoá. Nguồn cung cấp ôxy chủ ếu cho lò Mactanh là khí lò, cho lò LD là ôxy, cho lò điện hồ quang là quặng sắt. Sản phẩm trung gian của các chất ôxy hoá là FeO. Quá trình ôxy hoá các nguyên tố đã nêu được diễn tả bằng các phương trình sau:
Si + 2 FeO = 2 Fe + SiO2 + Q1
Mn + FeO = Fe + MnO + Q2
Các ôxyt SiO2 và MnO tạo ra sẽ liên kết với nhau trong xỉ.
C + FeO = Fe + CO – Q3
Khí CO sẽ thoát ra ngoài khí quyển.
2 P + 5 FeO + 4 CaO = 5 Fe + 4CaO.P2O5 + Q4
Lượng 4CaO.P2O5 tạo ra được giữ trong xỉ.
Quá trình khử P theo phương trình đã nêu được thực hiện trong xỉ với điều kiện là :
– Lượng FeO trong xỉ nhiều,
– Độ bazơ R của xỉ cao,
– Nhiệt độ của xỉ thấp.
S trong gang, thép thường tồn tại ở dạng FeS. Trong các lò luyện thép bazơ, chúng thường được khử bằng xỉ nhờ phản ứng:

FeS + CaO = CaS + FeO – Q
Như vậy điều kiện để khử S là:
– Lượng FeO trong xỉ thấp,
– Độ bazơ trong xỉ cao,
– Nhiệt độ của xỉ cao.
Lượng CaS tạo ra sẽ được giữ lại trong xỉ.
Trong quá trình luyện thép, cần thiết phải cung cấp ôxy để ôxy hoá các tạp chất, sau quá trình này, ôxy vẫn tồn tại trong thép dưới dạng FeO. Cuối quá trình luyện cần thiết phải khử chúng bằng phương pháp khử ôxy trực tiếp (trực tiếp đưa chất khử có ái lực hoá học với ôxy mạnh hơn sắt với ôxy như FeSi, FeMn, CaSi…) hoặc khử gián tiếp trên xỉ nhờ xỉ trắng hoặc xỉ đất đèn.

 

Nấu gang
Để chế tạo các mác gang khác nhau, cần thiết phải nấu gang trên các thiết bị khác nhau: lò đứng, lò điện (hồ quang và cảm ứng), hoặc nấu liên hợp lò đứng (giải quyết vấn đề kinh tế và năng suất) với lò điện hồ quang hoặc cảm ứng (giải quyết vấn đề chất lượng: thành phần và nhiệt độ gang lỏng).
Gần 80% gang đúc được nấu trong lò đứng dùng nhiên liệu rắn (cốc đúc).
Gang chất lượng cao được nấu trong lò điện.
Cấu tạo lò đứng .
Quá trình hoá lý.
Môi trường khí trong lò đứng có tính ôxy hoá yếu ở vùng thân lò và mạnh dần lên qua vùng hoàn nguyên tới vùng ôxy hoá, đặc biệt ở vùng mắt gió khi khí lò chứa 21% O2.
Do tác động giữa khí lò có tính ôxy hoá với vật liệu rắn ở vùng thân lò và lỏng từ vùng nóng chảy trở xuống mà xảy ra các quá trình ôxy hoá các nguyên tố trong gang.
Vì % Fe trong gang rất lớn nên phản ứng đầu tiên được thực hiện là:
Fe + CO2 = FeO + CO
hoặc Fe + ½ O2 = FeO
Nhờ FeO, phản ứng ôxy hoá các nguyên tố khác sẽ được thực hiện:
C + FeO = CO + Fe
Si + 2 FeO = SiO2 + 2 Fe
Mn + FeO = MnO + Fe
Mặt khác, sự tiếp xúc giữa than (là vật liệu chứa cacbon và nhiều S) nên có sự thấm C và S từ than vào gang lỏng. Vì vậy, thành phần của chúng sẽ thay đổi.
Sự thay đổi thành phần của gang.
Như đã phân tích, sự thay đổi thành phần của gang trong lò đứng axit trung bình như sau:
Sự thay đổi của các nguyên tố (%) Si Mn S
Khi chạy lò bằng gió nguội -10 -20 +50
Khi chạy bằng gió nóng ≈0 -15 +30
(Chú ý: dấu – là cháy hao, dấu + là tăng lên)

 

1

Quá trình nấu gang lò đứng

Lò đứng bình thường được xây dựng bằng gạch samôt nên chạy lò bằng xỉ axit hoặc trung tính nên % P không thay đổi khi nấu. Hàm lượng cacbon có xu hướng đạt thành phần cùng tinh nên tuỳ theo phối liệu chứa nhiều hay ít C mà chúng có thể cháy (ôxy hoá) hoặc tăng lên (thấm C từ than)

Luyện đồng
Lượng đồng chiếm 0,01% trọng lượng vỏ quả đất. Chúng thường tồn tại ỏ dạng quặng và bao gồm các loại khoáng chủ yếu sau:
– Khoáng sulfur: là khoáng chủ yếu, chiếm tới 80% trọng lượng quặng. Các khoáng này có dạng CuFeS2 (chứa 34,6% đồng), Cu3FeS3 (chứa 55,6% đồng), Cu2S (chứa 79,9% đồng) và CuS (chứa 68,5% đồng).
– Khoáng cacbônat: CuCO3.Cu(OH)2, 2CuCO3.Cu(OH)2, Cu2O, CuO.
– Khoáng silicat: CuSiO3.2H2O.
– Đồng tự nhiên.
Sơ đồ công nghệ quá trình luyện đồng bao gồm
Quá trình sản xuất đồng thô: bao gồm các quá trình tuyển làm giàu quặng, luyện ra stên đồng và chế tạo kim loại đồng.
Quá trình tinh luyện đồng: phương pháp hoả tinh luyện và điện phân.

2

 Luyện nhôm
Lượng nhôm trong vỏ trái đất chiếm tới 8,13%, chỉ đứng sau ôxy và silic.
Do hoạt tính hoá học cao, nhôm chỉ tồn tại ở dạng liên kết hoá học. Có nhiều loại khoáng khác nhau nhưng nhiều nhất và có ý nghĩa kỹ thuật nhất là bôxit.
Các dạng bôxit cơ bản là:
– Hyđrôxyt nhôm AlOOH, Al(OH)3.
– Các ôxyt nhôm ngậm nước và không ngậm nước Al2O3.3H2O,
Al2O3.2H2O.
Thành phần của bôxit chứa 35 – 60% Al2O3, 250
/00 SiO2, 2–400
/00 Fe2O3,
TiO2 ở dạng vết.
Sơ đồ công nghệ sản xuất nhôm như sau

2

Trong quá trình sản xuất ôxyt nhôm, có hai phương pháp sản xuất chính là phương pháp kiềm Bayer và phương pháp thiêu kết. Ở đây chúng ta nêu lên phương pháp kiềm Bayer.

2

       

Incoming search terms:

  • ti trọng kim loại
  • công nghệ luyện kim
  • dô an luyên thep lo cam ung axit
  • Luy?n kim

Còn nhiều bài nữa!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*
*
Website