49.Металдарды қысыммен өңдеуде неліктен оны алдын ала қыздырады?

Қысыммен өңдеу кезінде дайындамаға сыртқы белсенді күштер әсер етеді. Сыртқы күштердің ішкі күшеюмен теңестірілуі, ондай қарқынды күшеюді күштену деп атайды. Пластикалық деформацияланудың орнығуы, металдардың пластикалық деформациялануына кедергісін жоғарылатады. Аққыштық шегі болып деформациялану мінездемесіне кедергісін айтады. Сонымен қатар қажеттісін белгілеп қою, деформациялануға кедергісі пластикалық металдардың жоғарғы деңгейдегі факторларымен анықталады. Металдардың пластикалық деформациясының мінездемесі металл температурасымен анықталады. Егер оның температурасы кристаллизацияланудан төмен болса, онда қысыммен өңдеу суық болады, ал жоғарғысы ыстық.

Металдарды қысыммен өндеу (орыс. Обработка металлов давлением) — дайындаманы илемді деформациялап, дайын тетіктердің өлшемдеріне, түріне жақын өлшемдер мен түр беру. Қысыммен өңдеу кезінде тағайындалу бойынша екі түрге бөлуге болады:1) дайындаманы көлбеу бойынша өңдеу оған; прокаталау, пресстеу, айналдыру жатқызылады. 2) дайындаманы белгілі бір формаға әкелу, оған; соғу және штампылау жатады.

Прокатка – металлды қысыммен өңдеу түрі, дайындама үйкеліс күшімен прокатты станоктағы айналып тұратын екі валок арасындағы саңылаудан еңіп, көлденең қимасының ауданы азайып, пластикалық деформацияға ұщырайтын процесс. Прокаткалық өңдеуге 90 % балқытылған болатпен түсті металдың көп бөлігі ұшырайды. Прокатканың үш негізгі әдісі бар: бойлық(а), көлденең(б), көлденең-винтті(в).

.Бойлық прокаткада деформация әртүрлі бағытқа айналып тұрған екі валка арасында болады. Дайындама үйкеліс күші арқылы екі валка арасындағы саңылауға еңіп, валка осіне перпендикуляр бағытта жылжиды. Бұл әдіспен жайылма өнімнің 9о пайызы жасалады-сортты прокат, лента, полоскалар, листтар.

Айналдыру - жаңқаны алып тастау арқылы пішіндері айналмалы бұйымдарды өңдеуге арналған.

Соғу (ковка) – формасын өзгерту үшін және 2 аспапқа дайындама 1 размерінің Ғ күшіне бірізді әсер етуі есебінен.

50.Металдың құйма қасиеті

Металдар – электр тоғы мен жылуды жақсы өткізетін, пластикалық қасиеті жоғары, жылтыр заттар. Мұндай қасиеттердің болуы металдардың ішкі құрылымымен байланысты.Металдардың (сынаптан басқа) кристалдық тор көздерінде металл атомдары орналасқан. Олар бір-бірімен металдық байланыспен байланысады. Металдардың иондану энергиясы аз болғандықтан олардың валенттік электрондары оңай бөлініп, бүкіл кристалдың бойында еркін қозғала алады. Сондықтан олардың жиынтығын электрон газы деп те атайды. Су ерітінділеріндегі реакциялар үшін металдың активтілігі оның активті қатардағы орнына байланысты.Металдардың құрылысы. Металдар қатты күйінде анық байқалатын кристалдық құрылыста болады. Металдың бет қабатын мұқият жалтыратып содан соң белсенді химиялық заттармен улай отырып микроскоппен қарағанда оның құрылысының кристалды екенің көруге болады. Кристалды дененің негізгі ерекшеліктері атомдардың молекулалардың немесе иондардың кеңістікте белгілі бір орында орналасуы болып табылады.Металдардың қаттылығы, температураға төзімділігі күнделікті тәжірибеде шешуші рөл атқарады. Егер шыны хроммен кесілсе, ал цезийді адам тырнағымен-ақ кесе алады. Кейбір металдар жұмсақ (күміс, алтын, т.б.) болғандықтан таза металдардың орнына олардың бір-бірімен құймалары қолданылады. Ең алғаш алынған құймалардың бірі – қола. Темір мен оның құймалары (шойын, болат) қара металдар, ал қалғандары түсті металдар; алтын, күміс, платина химиялық реактивтерге төзімділігіне байланысты асыл металдар; сумен әрекеттесіп сілті түзетін металдарды сілтілік (Lі, Na, K, Rb, Cs), ал жер қыртысының негізін құрайтындарын сілтілік жер металдар; массалық үлесі 0,01%-дан аспайтындарын сирек металдар деп атайды. Өнеркәсіпте металдарды негізінен пирометаллургия, гидрометаллургия және электрметаллургия әдістерімен алады. Металдар электр сымдарын, тұрмысқа қажет бұйымдар (қазан, балға, т.б.) жасауда, т.б. кеңінен қолданылады.

Табиғатта көп кездесетін металдар қатарына жатады:

Al (8,1%) Fe (4,65%) Ca (3,6%) Na (2,64%) K (2,5%)

Mg (2,1%) Tі (0,57%) Mn (0,1%) Ba (0,05%) Sr (0,03%)

Металдар таза күйінде қолданылмайды, өйткені олардың қасиеттері негізгі материалдарға қойылатын талаптарға сай емес. Құймалардың кристалдық құрылысы: Құймалар сұйық күйден қатты күйге көшкен кезде кристалдық тор түзеді. Осы қату кезінде құйма құрамындағы компоненттерінен бір-бірімен әрекеттесуін негізгі үш түрге бөледі механикалық қосылыс, қатты ерітінді және химиялық қосылыс.Механикалық қосылыс. Құйманың бұл түріне бір-бірінде ерімейтін металл қосылыстарын жатқызады. Бұндай қосылыс ретінде, мысалы қорғасын, висмут және кадмий қосылыстарын жатқызуға болады. Құйманың әрбір компоненті өзіне тән кристалдық торын сақтайды және қасиеттері негізінен құрамдық бөліктерінің қатынастарына байланысты. Компоненттерінің өзара әлсіз байланысы бұл құймаларды тез балқығыш жасағанымен қолдану үшін олардың беріктігі жеткілікті.

Қатты ерітінді. Бұл топқа жататын құймалардың элементтері өзара сұйық күйде де, қатты күйде де бір- бірінде ерігіштік көрсетеді. Қатты ерітінді деп негізгі еріткіштің металл торларына еріген заттың атомдары кірген біркелкі кристалдардын тұратын денені айтамыз. Рентгеналогиялық тексерулердің нәтижесі қатты ерітіндінің бір ғана торы болатындығын анықтап отыр. Қатты ерітіндіде бір заттың атомы екінші бір заттың кристалдық торындағы атомдардың орнын басуы мүмкін, ал атом аралық кеңістіктерде металл емес заттар орналасады. Осы қосылыстарға мысал ретінде ортопедиялық стоматолгияда кеңінен қолданылып жүрген хром – никель, хром – кобальт құймалар.

Құйма– металды, металл қорытпаларын, пластмассаларды, шыныны, т.б. заттарды балқытып, қалыпқа құйып жасалатын бұйым немесе дайындама. Құйманы легирленген шойыннан, көміртектік және легирленген болаттан, түсті қорытпалардан (мысалы, алюминий, т.б.) әзірлейді.

51.Болашақта кеңінен қолданылатын құрамында рений бар катализаторлар материалдарын таңдау,қолдану аясын сипаттау. Рений  (Rhenіum), Re — элементтердің периодтық жүйесінің VІІ тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі - 75, атомдық массасы - 186,207. Рений — ақшыл сұр түсті, иілгіш металл; тығыздығы - 21,03 г/см³, балқу температурасы - 3180 ⁰С, қайнау температурасы – 5627 ⁰С, кристалдық торы гексагоналды, тығыз жинақталған. Табиғатта тұрақты 185Re және радиоактивті 185Re (T1/2=1011 жыл) изотоптары бар. Жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0,0007г/т (710-8) құрайды. Ренийдің табиғатта бар екендігін 1871 ж. Д.И. Менделеев болжаған. 1925 ж. колумбит минералын   зерттеу кезінде ағайынды неміс ғалымдары И. және В.Ноддактар мен О.Берг ашты. Рений атауы Германиядағы Рейн өзенінің латынша аталуынан (Rhenus) шыққан. Рений табиғатта молибденитпен бірге кездеседі.Қазақстан ғалымдары Ренийдің жалғыз минералын (Re₃Mo₃Pb₄S₁₆) ашып, оны жезқазғанит деп атады. Тотығу дәрежесі +7-ден —1-ге дейін. Қалыпты темп-рада тұрақты. 300 ⁰С-тан жоғары температурада оттекпен оксидтер (ReO₃, Re₂O₇) түзіп әрекеттеседі; F₂, C_l2-мен, ал 700 — 800 ⁰С-та күкірт буымен реакцияға түседі. Рений азот қышқылында, ыстық күкірт қышқылында және сутек асқын тотығында еріп, күшті қышқыл HReO₄ түзеді. HReO₄ сілтілермен, карбонаттармен  және метал оксидтерімен  әрекеттесіп, суда ерігіштігімен ерекшеленетін перренаттар алынады. Басқа металдармен комбинацияда қышқылдардың жоғары температура мен динамикалық жүктеу әсеріне өте тұрақты қорытпаларды түзеді. Ренийдің платинамен, родий мен вольфраммен қорытпалары 1800-2000С-қа дейін температураларды өлшеу үшін жарамды термопараларды дайындау үшін пайдаланылады .Таза Ренийді — 500 — 800 ⁰С-та тех. металдан алынатын Re₂O₇ немесе ReF₆ қосылыстарын тотықсыздандыру арқылы және молибден кендерінен алады. Ренийдің вольфраммен  қорытпасы  электр шамы мен электр вакуумдық аспаптардың қыздырғыш сымдарын, баяу балқитын қорытпасы ұшақ пен зымыран тетіктерін жасауда және катализатор ретінде қолданылады. Рений әдетте молибденді, мыс, полиметалды және рудалардың басқа типтерінде азғантай қоспа түрінде кездеседі және олардан кешенді қайта өңдеу кезінде жолай алынады. Бұл элементтің құрамына табиғи объектілердің талдауы осы күнге дейін күрделі мәселе болып табылады.

Ренийдің әлемдік табиғи қоры бойынша 1- ші орынды Чили, 2- АҚШ , 3- ші орынды Ресей иеленген. Ренийдің жалпы әлемдік қоры 13000 тонна.Оның 3500 тоннасы молибдендік шикізаттың,ал 9500 тоннасы мыс шикізатының еншісінде.Рений жылына 40-50 тонна жұмсалады деп есептесек,ол тағы 250-300 жылға жетеді.

Ренийді алу технологиясы

Ренийді шикізатты өңдеу алдында өте төмен мақсатты компоненттің (бұл негiзгi жез және молибден сульфид шикiзаты) мөлшерімен алынады.Сульфидтік рений құрамдас мыс және молибдендік шикізат пирометаллургиялық процеске (балқыту,конвертирование,тотықтырып күйдіруге) негізделген. Рений жоғары температура жағдайында жоғары оксид Re₂O₇ түрінде айдатылады,сосын тозаңдату жүйесінде ұсталады.Ренийді жартылай айдау жағдайында молибдениттік концентраттың күйдіру кезінде бір бөлігі огаркада қалады,сосын огарканы аммиак немесе сода ерітіндісі арқылы сілтісіздендіреді:

Ұнтақтық металлургия әдісімен алынған ренийдің ұнтағы метал құймасына айналады.Осылайша , молибдениттік концентраттың өңделуі кезінде күкірт кышқылдық ерітіндіні сулы жүйеде тозаңдату ренийді алу көзі ретінде қызмет етуі мүмкін.Мыс концентратын балқыту кезінде 56-60 % рений газбен айдатылады.Айдатылмаған рений толығымен штейнге өтеді.Конверсиялау кезінде соңғы қалған рений газ арқылы кетіріледі.Егер пештік немесе конвертордық газды күкірт қышқылын өндіруде қолданса,онда рений электрофильтрді күкірт қышқылында жуу кезінде рений қышқылына ауысады.

Катализаторлар

Катализатор– химиялық реакцияның жылдамдығын арттыратын зат .

Pеакцияға қатысып, процесті тиімді жолмен жүргізеді, бірақ реакция соңында бастапқы қалпын сақтап қалады. Катализаторға қойылатын негізгі талап – оның бірлік бетіне (1 м²) немесе салмақ бірлігіне (1 г) есептегендегі жоғары катализдік активтілігі.

Катализаторлар гомогендік катализдің Катализаторлары және гетерогендік катализдің Катализаторлары болып екі топқа бөлінеді. Гомогендік катализдің Катализаторларына протондық, апротондық қышқылдар, негіздер, кейбір металл кешендері жатады; гетерогендік катализдің Катализаторларына металдар, металл оксидтері, сульфидтер жатады. Өнеркәсіпте кең қолданылатын көптеген Катализатор (аммиак синтезіндегі темір Катализатор, тағы басқа) бірнеше сынамалар жүргізу арқылы тәжірибелік жолмен алынады. Қышқылдық-негіздік катализдік реакциялар үшін типтік Катализатор – гомогендік катализде еритін қышқылдар мен негіздер, гетерогенді катализде – қышқылдық (жасанды және табиғи алюмосиликаттар, Al₂O₃, TіO₂, ThO₂, силикагель) және негіздік (CaO, BaO, MgO, Ca(NH₂)₂) қасиеттерге ие қатты денелер бола алады. Катализдік тотығу-тотықсыздану реакциялары үшін кең таралған Катализатор – ауыспалы металдар: Pt, Pd, Nі, Fe, Co және олардың қосылыстары (V₂O₅, MnO₂, MoO₃, Cr₂O₃), сульфидтер (MoS₂, WS₂, CoS), құрамында ауыспалы валентті элементтері (ZnO, CdO, ZnS) жоқ шала өткізгіштер.

Ренийді катализатор ретінде таңдау

Ренийді катализатор ретінде қолдану 1971-1975 жылдары қолға алына бастады.Рений катализаторлары тек таза көміртек молекулаларында ғана емес,азот және күкірт молекулаларында өзгеруі мүмкін.Сутекті қосу және бөліп шығару процесі – бұл рений катализаторы қатысындағы ең басты 3 топ реакциялардың біріншісі.Екіншісі – рений катализаторы көмегімен қиын алынатын органикалық косылыстардың әр түрлі құрылыстарын және әр түрлі құрамдарын алу.Үшіншісі – риформинг процесінде бензин фракциясын жақсарту.Гидрогенизация и дегидрогенизация. Нефтхимиясында қос байланысты үзу (сутек көмегімен) С = С қажет болады: қанық емес әлсіз байланыстар - қарамай тәрізді заттардың туындау себебі.Олар кез келген двигательде ештеңеге әсерсіз екені түсінікті.Құрамында осындай байланыс бар молекулалар жеткілікті дәрежеде күрделі және онда қатысатын сутек жанама реакцияға өтуі мүмкін.Ренийлік катализатор басқа байланыстарға тимей,қос байланыста дәл керек нүктені үзеді,мысалы, С-Cl. Рений спирттердің дегидрогенизация реакциясында үлкен белсенділікке ие,мысалы:

Мұнда ацетон 85% - ды құрайды.Процестің шартына байланысты ренийлік катализаторда спиртті альдегид немесе кетонға ауыстыруға болады.Екі жағдайда да жеткілікті дәрежеде таза өнім алуға болады.Осындай реакциялардың ең жақсы катализаторы ретінде біз ренийдің гептасульфидін Re₂S₇ ала аламыз.Ол өте эффективті. Процестің іріктелуі 100 % - ға жақын.Бұл реакцияларда барлық белгілі катализаторлар активтілігімен, мақсатқа тура бағытталушылығымен ренийге жол береді.Рений гептасульфиді – сутек және күкіртпен жүретін майлы қышқыл реакциясында меркаптандарды алуға болатын жалғыз катализатор.Кейде реакцияда үлкен жоғалтудан ,ренийдің аз мөлшерде қосылуынан ренийқұрамдас катализатордан бас тартуға тура келеді.Мысалыға ,олефиндердің комбинациясы Re₂O₇(катализатор) - Аl₂О₃ (носитель) алуға болады.Бұл өте маңызды реакция: Триолефин атты бұл процесте пропиленнен жоғарғы тазалықтағы этилен және н –бутен алынады.Оксидті – молибденді, оксидті- вольфрамды немесе басқа да катализаторларға қарағанда көмірсутекті молекулаларды қайта құру оксидті- ренийлік катализаторларда өте жақсы өтеді.Бірақ әлі күнге дейін өндірісте вольфрам және молибден катализаторын пайдаланамыз.Себебі қашан Re ₂O₇ катализаторының массасы носитель массасынан 14 % -ға кем емес болғанда, жүзпайыздық іріктеуге қол жеткізіледі.Сондақтан каталитикалық риформинг процесінде таза емес рений арқылы (на носителе Al₂O₃) жұмыс істейді ,яғни, рений платинамен бірге.Платина – өте бағалы металл, бірақ мұнда аз мөлшерде қосылады.Рениийдің де мөлшері платинаға байланысты болады.Мұндай катализаторлар ұзақ уақыт қызмет етеді.Шетелдік нефт өндіретін және нефтхимиялық өндірісте рений- платиналық катализатор өткен онжылдықта пайда болған және “ренийлік қағаздың” себебіне айналды.Әлемдік рынгта ренийдің бағасы тез секірді.Осы катализатордың пайда болуы нефт өндірісінде аса үлкен мәнге ие болды.Соның арқасында алғаш рет бензинді 100- ден жоғары санды октанмен алу жүзеге асты.

Жалпы қорыта айтқанда, ренийді катализатор ретінде таңдаудың негізгі ерекшелігі – оның сілтілермен, карбонаттармен,металл оксидтерімен әрекеттесіп,суда ери алуында, ұзақ уақыт қызмет етуінде.Сонымен қатар, рений жоғары температураға төзімді болып келеді.Рений катализаторларын мұнай өндірісінде,түрлі метал бұйымдарды алуда, т.б. кеңінен қолданады.