Шикіқұрамдық материалдың ыдырауы және тотықсыздануы

Жұмыстың мақсаты: Домналық балқытуда материалдардың ыдырау және тотықсыздану әдісін есептеуді меңгеру.

Жұмыс жоспары:

1. Теориялық бөлім

2. Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Кілт сөздер: Домна, шикіқұрамдық материалдар, тотықсыздану, көміртек, сутек.

Бақылау сұрақтары:

1. Домна пештерінде өтетін негізгі диссоциация реакцияларын атаңыз.

2. Домна пештерінде қолданылатын негізгі отын түрлерін атаңыз.

3. Тотықсыздану дегенді қалай түсінесіз?

4. Домна өндірісінде тотықсыздандырғыш ретінде не қолданылады?

Глоссарий:

1. Жанама тотықсыздану - тотықтардың газ тектес заттар арқылы тотықсыздануы.

2. Тікелей тотықсыздану - тотықтардың қатты көміртек арқылы тотықсыздануы.

Теориялық бөлім

Бастапқы бөлімде келтірілген тапсырмалар физика, химия пәнінен алған білімді қайта еске түсіреді және ол домналық үрдісті оқып білу барысында қажет болады.

Екінші бөлім тапсырмалары - домна пешінде негізгі химиялық реакция үрдістерінің тепе - теңдік есептеулері.

Пешке тиелген шикіқұрам материалдар жоғары температуралы газдар әсерінен қызады. Кокстан ылғалдылық пен ұшқыш заттар жойылады, карбонаттар ыдырап кетеді, әртүрлі элементтердегі тотықтардың тотықсыздануы жүреді.

Домналық пешке карбонаттар әктас күйінде түседі - СаСО₃, доломит - СаСО₃, МgСО₃, марганец карбонаттары - МnCO₃. Карбонаттардың жалпы ыдырау реакциясы:

МеСО₃ → МеО + СО₂ - Q. (6.1)

Домналық пеште негізінен темір тотығы және Si, Mn, P тотықтары тотықсызданады. СО₂ және Н₂ газдары, қатты көміртек тотысыздандырғыш болып табылады. Газ тектес заттар арқылы тотықсыздануды жанама тотықсыздану деп атайды. 570^○С температурадан жоғары тотықсыздану үш сатыдан тұрады:

көміртек тотығымен:

3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂, (6.2)

Fe₃O₄ + mCO → 3FeO + CO₂ + (m - 1)CO, (6.3)

FeO + nCO → Fe + CO₂ + (n - 1)CO, (6.4)

сутекпен:

3Fe₂O₃ + Н₂ → 2Fe₃O₄ + Н₂О, (6.5)

Fe₃O₄ + kН₂ → 3FeO + Н₂О + (k - 1)Н₂, (6.6)

FeO + jН₂ → Fe + Н₂О + (j - 1)Н₂. (6.7)

Осы теңдіктердегі m, n, k, j температураға тәуелді коэффициенттер, көрсетілген бағыттағы реакция ағысының қажетті тотықсыздандырғыштардың шығынын мінездейді. Оларды тепе - теңдік газ қоспалары диаграммасы арқылы, сәйкес реакция үшін анықтауға болады. Қатты көміртек арқылы тотықсыздануды тікелей тотықсыздану деп атайды.

3Fе₂O₃ + С → 2Fе₃О₄ + СО, (6.8)

Fе₃O₄ + С → 3FеО + СО, (6.9)

FеО + С → Fе + СО. (6.10)

Қатты көміртек арқылы тотықсыздандырғанда газдық фазаны көміртек тотығымен байытады, осыдан кейін ол темір тотығын тотықсыздандыруға қатыса алады.

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

1. 1кг көміртек жағу үшін қанша оттек қажет (м³ және кг)? 1кг кокс (А = 9,2%, ылғалдылық = 5%). Оттек жанады: а) көміртек тотығына дейін в) көміртек дитотығына дейін.

2. 1кг көміртек жағу үшін қанша құрғақ ауа қажет (м³ және кг)? 1кг кокс (А = 9,2%, ылғалдылық = 5%). Оттек жанады: а) көміртек тотығына дейін в) көміртек дитотығына дейін.

3. 1кг көміртек жағу үшін қанша атмосфералық (ылғалдылық = 1%) ауа (м³ және кг) қажет? 1кг кокс (А = 9,2%, ылғалдылық = 5%). Көміртек жанады: а) көміртек тотығына дейін в) көміртек дитотығына дейін.

4. 1кг кокс (А = 9,2%, ылғалдылық = 5%) жанғандағы пайда болған өнімдерді есепте (м³ және кг)? Көміртек атмосфералық ауада жанады (ылғалдылық = 2%): а) көміртек тотығына дейін в) көміртек дитотығына дейін.

5. Зертханалық қондырғыға 0,05м³ / мин құрғақ ауа және 0,012м³ / мин таза оттек түседі. Қоспадағы оттектің мөлшерін есепте (%).

6. Агломераттағы темір мөлшері 54%, FeO - 12%. Fe₂О₃ - тегі оттек мөлшерін есептеңіз.

7. 30г кальцилі әктасты (кальцитового известняка) шынықтырғанда 17,3г қатты қалдық алдық. Әктастың құрамындағы СаО мөлшерін және п.п.п - ны есептеңдер.

8. 1т әктас толық тотыққанда қанша әк пайда болады? СО₂ мөлшері 40% (атомдық массасы Са = 40).

9. 560кг әктас тотыққанда, қанша көмірқышқылы (м³) газдық фазаға өтеді? СаО мөлшері 50% (атомдық массасы Са = 40).

10. Марганец тотықсызданғанда, көміртек тотығынан 44,8м³ СО пайда болды (бөлінді). Марганецтін қанша мөлшері тотықсызданған? (атомдық массасы Мn = 55).

11. Шойын құрамында 1% кремний бар. Кремнийдің тотықсыздануына қанша көміртек шығындалды (1т шойын үшін)? (атомдық массасы Si = 28).

12. Қождан кремний тотығының қанша пайызы тотықсыздануы керек (1т шойын үшін)? Егерде шойындағы кремнидің мөлшері - 1% болса (атомдық массасы Si = 28).

13. Шойында 1% марганец бар. Оның тотықсыздануына тотықтағы көміртектің қанша мөлшері шығындалған (1т шойын үшін)? (атомдық массасы Mn = 55).

14. Жанама тотықсызданған СО 56т темірден тотықтың газдық фазада 44,8м³ көміртек тотығы қалды. СО / СО₂ газдық фазадағы қатынасын табындар.

15. 928т Fe₃О₄ алу үшін көміртек тотығымен Fe₂О₃ қанша тотықсыздану керек?

16. Темір тотығының тікелей тотықсыздануы нәтижесінде 67,2м³ СО пайда болды. FeО - ның қанша мөлшері тотықсызданған?

17. Сутекпен Fe₃О₄ тотықсыздану нәтижесінде 9т пар пайда болды. Қанша темір тотығы тотықсызданған?

18. FeO - дан Fe тікелей тотықсыздануға 7,06т кокс (85% С) қажет. Қанша FeO тотықсызданған?

19. 100л СО₂ кокспен әрекеттескенде газды қоспа пайда болды, 60% СО - дан және 40% СО₂ - ден тұратын. Кокстан қанша көміртек тотыққан?

20. Кенде 64,0% Fe₂О₃ және 21,6% FeO бар. Массасы 20г өлшенді кен тотықсызданғанда СО + Н₂ газ қоспасынан 4,4г СО₂ және 0,9г Н₂О алынды. Темір тотығынан алынған оттектің мөлшерін анықтаныздар. (тотыққа байланысты барлық оттектен %)

21. Ыдысқа кокс қоспасы мен темір кенін салдық, сосын оны азотпен толтырдық О^○С қысым 0,15Мпа жағдайында, ол үшін бізге 0,75л газ қажет болды, содан оны қыздырдық 1000^○C - та. Қанша көміртек тотықты, егерде жүйеде қысым 6 есе өссе? (кокс көлемі мен темір кенінің өзгерісі ескерілмейді)

Мәнжазба тақырыптары:

1. Домна пештері

2. Тікелей және жанама тотықсыздану

3. Домналық пештің шикіқұрам материалдары

4. Карбонаттар

Блиц - тест:

1. Карбонаттың ыдырау реакциясы:

a) МеСО₃ → МеO + СO₂ - Q

b) МеСО₃ → МеO + СO₂ + Q

c) Ме + СО₃ → МеO + СO₂ - Q

d) Ме - СО₃ → МеO + СO₂ - Q

e) Ме · СО₃ → МеO + СO₂ - Q

2. Тікелей тотықсыздану дегеніміз не?

а) Тотықтардың газ тектес заттар арқылы тотықсыздануы

b) Тотықтардың қатты көміртек арқылы тотықсыздануы

c) Тотықтардың сутекпен тотықсыздануы

d) Тотықтардың металдармен тотықсыздануы

e) Тотықтардың қождармен тотықсыздануы

3. Жанама тотықсыздану дегеніміз не?

а) Тотықтардың газ тектес заттар арқылы тотықсыздануы

b) Тотықтардың қатты көміртек арқылы тотықсыздануы

c) Тотықтардың сутекпен тотықсыздануы

d) Тотықтардың металдармен тотықсыздануы

e) Тотықтардың қождармен тотықсыздануы

4. Әктас формасы қалай жазылады?

а) МgСО₃

b) МnCO₃

c) FeCO₃

d) NiCO₃

e) CaCO₃

5. Доломит формасы қалай жазылады?

а) МgСО₃

b) МnCO₃

c) FeCO₃

d) NiCO₃

e) CaCO₃

Практикалық сабақ №7