Виробництво азотних та калійних добрив.
Азотні добрива – це речовини, що містять азот: аміачна селітра NH4 NO3, сульфат амонію (MH4)2 SO4 , карбамід (сечовина) СО(NH2)2 , безводний аміак.
Азотні добрива виробляють синтетичним шляхом, де вихідним матеріалом являються аміак і азотна кислота.
Технологічний процес виробництва аміачної селітри включає такі операції:
нейтралізація азотної кислоти аміаком;
концентрування розчину нітрату амонію до 98 – 99 %;
гранулювання.
Лекція 10. Технологія чоpної металургії та переробка її промислових відходів
1.Техніко-економічні показники сировинної бази чорної металургії.
2. Збагачення залізних руд.
3. Виплавка чавуну.
4. Виплавка сталі в конверторах.
5. Переробка промислових відходів
Література 4,5,6
1. Техніко-економічні показники сировинної бази чорної металургії.
На сучасному етапі розвитку цивілізації сплави заліза є основним матеріалом для багатьох галузей економіки: машинобудування, будівництва, транспорту, виробництва товарів побутового призначення і т. д. Постачальником цих сплавів є чорна металургія. Основними залізовуглецевими сплавами є чавуни і сталі.
В легкій, харчовій, побутовій галузях використовуються:
- чавун (лиття) - до 6,3 % ;
- прокат чорних металів - до 4,1 % ;
- метизи – до 3,5 %.
Залізо належить до найпоширеніших елементів.
Залізні метеорити містять до 90% заліза; 0,5 % кобальта, 8,5 % нікеля.
Головним мінералом (суміш окислених хімічних елементів) заліза є його кисневі сполуки (оксиди), зосереджені у верхніх шарах Землі:
магнетит (магнітний залізняк) – Fe 3O4;
червоний залізняк, гематит Fe2 O3;
бурий залізняк - Fe2 O n H 2O;
- залізний колчедан, пірит Fe S2.
Родовища залізних руд в Україні зосереджені в Кривому Розі та на Керченському півострові. За запасами заліза посідає одне з перших місць у світі.
Вартість видобутку 1т залізної руди, що містить біля 68% заліза, близько 14 доларів США (дані 90-х років).
Збагачення залізних руд.
Рудами називають гірські породи, які технологічно можливо і економічно доцільно переробляти для вилучення із них металів.
Руди, які містять 50 % і більше якого-небудь металу і які можуть використовуватись для прямої плавки на метал зустрічаються рідко. Бідні руди містять пусту породу – такі мінерали, які не вносять серйозних ускладнень в металургійну переробку і легко відділяються від рудних мінералів або переходять в шлаки. Пряма плавка таких руд є надзвичайно дорогою, а інколи є неможливою. Тому в технології виробництва металів здійснюється їх збагачення.
Збагаченням називається обробка руди, яка не змінює хімічного складу основних мінералів і їх агрегатного стану. Збагаченням відділяють частину пустої породи, в результаті чого отримують концентрат. Концентрат – це збагачена руда. Відділену від руди пусту породу називають хвостами.
В технології в залежності від характеру рудних мінералів застосовують різні способи збагачення.:
- рудорозбірка;
- магнітне збагачення;
- гравітаційне збагачення;
- флотаційне збагачення.
При розборці на конвеєрі відбирають крупні куски богатої руди, або пусту породу. Інколи таку розбору здійснюють при спеціальному освітленні.
Магнітне збагачення.
Магнітне збагачення застосовують до матеріалів, які мають високі магнітні властивості (здатні до намагнічення).
По ступеню притягуваності до магніту розрізняють:
мінерали сильно магнітні;
середньо магнітні;
слабомагнітні;
немагнітні.
Для збагачення залізних руд застосовують магнітні сепаратори. Магнітний сепаратор – апарат, який застосовують для магнітного збагачення. Застосовується сухе і мокре магнітне збагачення (сипарація).
Рис.1 Магнітний сепаратор
Для крупних кусків (120-150 мм) – сухе збагачення. Для дрібних кусків (< 100 мм) – мокре збагачення. Більш ефективна – мокре збагачення.
Гравітаційне збагачення основано на різниці в густині і швидкості падіння зерен мінералів в рідинах і на повітрі. Застосовується проста промивка водою руди для відділення від пустої породи. Висока ефективність досягається в результаті застосування спеціальних машин і концентраційних столів.
Виплавка чавуну.
Виплавка чавуну здійснюється в доменнах – спеціальних печах, діаметр яких 6 -8 м, висота 25- 31 м і більше. Доменна піч працює безперервно на протязі кількох років. Вона виробляє 1,5- 3 тисячі т чавуну на добу. Температура плавлення чавуну 1135 до 1050 0С. Надпотужні доменні печі дають 1 млн т чавуну на рік.
На кожну 1000 т чавуну, що виплавляється при повітряному піддуванні витрачається 1750 т залізної руди, 875 т коксу, 345 т вапняку та 3800 т повітря.. При цьому отримують 400 т шлаку та 5400 т доменного газ (близько 30 % СО).
При цьому отримується чавун, який містить 93-95 % заліза. Шлак використовується для виробництва цементу, бетону та скла.
Виплавка сталі здійснюється в конверторах, мартенівських печах та електропечах. Найбільш продуктивний спосіб виплавки сталі – виплавка в конверторах.
В конвертор завантажується розплавлений чавун, металолом, вапняк і продувається розплав знизу повітрям або киснем. При цьому вуглець, що міститься в чавуні окислюється і виходить з конвертора. Після доведення складу вуглецю до необхідної величини (< 2,14 %) сталь розливають у спеціальні форми, де сталь кристалізуючись, остиває до температури повітря і в подальшому піддається прокатуванню. В Україні виробляється до 50 млн т сталі на рік.