Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Эйдензон М.А. Металлургия магния и других легких металлов учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

9 Mб

Скачать

☆

1 / 211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

М. А. ЭЙДЕНЗОН

МЕТАЛЛУРГИЯ

МАГНИЯ И ДРУГИХ

ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ

Издание второе, переработанное и дополненное

Допущено Управлением кадров и учебных'заведений Министерства цветной металлургии СССР

в качестве учебного пособия для техникумов цветной металлургии

МОСКВА, «МЕТАЛЛУРГИЯ»

1974

УДК 669.721/.725 669.883/.884 669.891

Н/37

АННОТАЦИЯ

Книга предназначена в качестве учебного пособия для учащихся техникумов цветной металлургии и может быть полезна студентам высших учебных заведе ний, а также производственникам — металлургам по цветным металлам: инже нерам, техникам и мастерам-практикам.

В книге приведены основные свойства магния, бериллия, кальция, строн ция, бария, лития, натрия и калия, указаны области применения этих металлов. Даны сведения о важнейших рудах магния и других легких металлов, об основ ных месторождениях руд, методах их обогащения и подготовки сырья к метал лургическим переделам.

Изложены теоретические основы технологических процессов производства магния, подробно описаны технология получения магния, конструкции аппара тов, методы их пуска, управления технологическими процессами, их механиза ция и автоматизация и способы устранения неполадок в работе аппаратов.

Даны сведения о расчетах материального и энергетического балансов в про изводстве магния. Приведены основные сведения об экономике производства магния, показаны главные направления усовершенствования технологии и аппа ратуры, приведены правила техники безопасности и промышленной санитарии.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ко второму изданию ..........................................................................					6
		Р а зд е л I. Металлургия магния
Г л а в а	I. Общие сведения о магнии		.............................................................		7
	1. Свойства магния и его применение ............................................				7
	2.	Краткий обзор развития металлургии м а г н и я ......................			9
Г л а в а	П.	Магниевые руды и другие сырьевые источники получения
		магния ....................................................................................................			11
	1.	Распространение магния в п р и р о д е ............................................			11
	2.	Характеристика магниевого сырья. Основные месторожде
		ния магниевых руд в СССР	.........................................................		12
Г л а в а	III. Технологические схемы получения магния			электролизом	14
	1.	Технологические схемы, основанные на питании электроли
		зеров обезвоженным или безводным хлоридом магния . . .			14
	2.	Технологические схемы, основанные на питании электроли
		зеров безводным карналлитом ....................................................			20
Г л а в а	IV.	Получение безводного карналлита ............................................			24
	1. Основы теории обезвоживания карналлита ;			..........................	24
	2.	Технология первичного обезвоживания карналлита во вра
		щающейся печи ...................................................................................			27
	3.	Регулирование технологического процесса во вращающейся
	4.	печи ........................................................................................................			31
	4.	Технология первичного обезвоживания карналлита в печи			•
		с «кипящим слоем» ..............................			34
	5.	Регулирование технологического процесса в печи с «кипя			39
		щим слоем» ...........................................................................................			39
	6.	Сравнительная характеристика печей для первичного обез			41
		воживания карналлита......................................................................			41
	7.	Технология окончательного	обезвоживания	карналлита
		в печи С К Н ............................................................................................			42
	8.	Регулирование технологического процесса в печи СКН . . .			46
	9.	Технология окончательного	обезвоживания карналлита в		47
		х л о р а т о р е .................................................................			47
	10.	Регулирование технологического процесса в хлораторе . . .			50
	11.	Сравнительная характеристика аппаратов для		окончатель.
		ного обезвоживания карналлита .....................................................			52
	12.	Характерные отклонения от нормального технологического
		режима и меры их у ст р а н ен и я ....................................................			53
	13.	Материальный бадане рбезвоживация кэрналдита			55

Г л а в а	V.	Основы теории электролиза расплавленного хлорида магния				60
	1.	Основные п о н я т и я ..............................................................................				60
	2.	Состав	и физико-химические свойства электролита . . . .			62
	3.	Выход	по току и по э н е р г и и .........................................................			64
	4.	Напряжение р азл ож ен и я .................................................................				67
	5. Процессы, протекающие в электролизере ...............................					69
Г л а в а	VI. Электролизеры для получения магния ...................................					74
	1. Общая характеристика и принцип работы электролизеров					74
	2.	Конструкция электролизеров.........................................................				76
	3.	Краткие сведения о монтаже электролизеров..........................				85
Г л а в а	VII. Основные технологические показатели электролиза . . .					86
	1.	Баланс напряжения ..........................................................................				86
	2.	Удельный расход энергии.................................................................				87
	3.	Энергетический б а л а н с ......................................................................		, , . . ..........................		89
	4.	Производительность электролизера		, , . . ..........................		92
	5.	Влияние различных факторов на' выход по току			. . . .	93
	6.	Влияние конструкции электролизера на показатели элек				103
		тролиза	....................................................................................................			103
Г л а в а	VIII. Технология электролиза .............................................................					105
	1.	Пуск электролизера ....................................................................				105
	2.	Загрузка сырья, извлечение отработанного электролита и				107
		шлама	....................................................................................................			107
	3.	Извлечение магния ..........................................................................				113
	4.	Регулирование температуры электролита...................................				114
	5. Отсос газов из электролизера ....................................................					115
	6.	Нормы технологического р е ж и м а ................................................				118
	7.	Характерные нарушения нормальной работы электролизе				121
		ров. Способы устранения неполадок ............................................				121
Г л а в а	IX. Основы расчета электролизера для получения магния . . .					123
	1.	Исходные данные для расчета.........................................................				123
	2.	Расчет материального баланса ....................................................				124
	3. Определение основных размеров электролизера......................					126
	4.	Расчет напряжения ..........................................................................				127
	5.	Энергетический баланс электроли зера.......................................				129
Г л а в а	X. Получение технически чистого магния и некоторых магние					133
		вых сплавов ........................................................................................				133
	1.	Примеси в магнии-сырце. Влияние примесей на свойства
		магния	............................................................			133
	2.	Рафинирование м а г н и я ......................................................................				134
	3.	Получение некоторых магниевых с п л а в о в ...............................				136
	4. Разливка магния и сплавов .........................................................					141
	5.	Защита	чушек магния и сплавов от к о р р о зи и ......................			142
	6.	Нормы и показатели технологического реж им а......................				143
	7.	Получение магния и его сплавов высокой чистоты..................				144
Г л а в а	XI. Очистка отходящих газов и сточных в о д ...................................					148
Г л а в а	XII. Основы промышленной санитарии и техники безопасности
		в производстве магния ..................................................................				151
	1. Вентиляция производственных помещений и рабочих мест					152
	2.	Предупреждение ожогов .................................................................				153
	3.	Предупреждение поражения электрическим током . . . .				153
Г л а в а Х Ш .		Основы экономики производства магния электролизом				154
	1.	Основные направлениятехнического		прогресса ....................		155
	2.	Структура и пути снижения себестоимости магния			, . .	160

Г л а в а	XIV. Получение магния силикотермическим способом ..................		164
	1.	Теоретические и экспериментальные основы процесса . . . .	165
	2.	Технология производства.................................................................	167
	3.	Новые варианты с п о с о б а ..................................................................	170
		Р а зд е л II. Металлургиядругих легких металлов	172
Г л а в а	XV. Металлургия лития, натрия и калия ...................................		172
	1.	Свойства и применение лития, натрия и калия ..................	172
	2.	Получение хлорида лития .............................................................	174
	3.	Получение лития ..............................................................................	175
	4.	Получение н а т р и я ...............................................................................	177
	5.	Получение калия ...............................................................................	178
	6.	Основы техники безопасности ......................................	179
Г л а в а	XVI. Металлургия бериллия, кальция, стронция и бария . . . .		180
	1.	Свойства и применение бериллия, кальция, стронция и ба
	2.	рия .............................................................................................................	180
	2.	Получение окиси б ер и л л и я .............................................................	184
	3.	Получение хлорида бериллия ....................................................	186
	4.	Получение фторида бер и л л и я .........................................................	187
	5.	Получение бериллия электролизом................................................	187
	6.	Получение бериллия магниетермическим способом . . . .	188
	7.	Получение безводного хлорида кальция . ...............................	189
	8.	Получение кальция электролизом .................................................	191
	9.	Получение кальция алюминотермическим методом..................	195
	10.	Получение с т р о н ц и я .........................................................................	196
	11.	Получение бария ...............................................................................	197
	12.	Основы техники безопасности ...................................................	199
Приложение		. ■ ..............................................................................................................	100
Список рекомендуемой литературы ’ ......................................................................			200

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Государственным планом развития народного хозяйства СССР

на 1971—1975 годы намечено дальнейшее развитие цветной метал лургии. Общий выпуск продукции цветной металлургии за пяти летку увеличится в 1,4 раза. Весь прирост выпуска продукции должен быть обеспечен за счет повышения производительности труда без увеличения численности трудящихся. Указания и ре шения XXIV съезда КПСС о решительном ускорении техничес кого прогресса и конкретные задания по развитию металлургии магния и других легких металлов стали программой деятель ности работников данной отрасли.

За 10 лет, прошедших после выхода в свет первого издания этой книги, в магниевой промышленности произошли существенные качественные изменения и наметилась тенденция к перестройке старых и созданию новых технологических процессов на основе комплексной механизации и автоматизации. Эти изменения, а также перспективы дальнейшего технического развития магние вой промышленности отражены в настоящем издании.

План книги остался почти без изменений, но содержание ее коренным образом переработано. Изъяты или сильно сокращены главы и параграфы, относящиеся к устаревшим или не применяе мым в СССР методам производства. Наиболее важные главы по теории и практике отдельных технологических переделов произ водства магния расширены или написаны заново. В соответствии с учебной программой для техникумов несколько расширен второй раздел книги. По сравнению с первым изданием больше внимания уделено экономике магниевой промышленности; пара граф 2 главы XIII «Структура и пути снижения себестоимости магния» написан инженером-экономистом Э.^М. Лысенкер.

Настоящее издание книги, помимо своего основного назна чения, может служить дополнением к учебному пособию для ву

зов	(М. А. Эйдензон.	Магний. М., «Металлургия»,	1969, 352
с.с	ил.), в котором	многие подробности развития	технологии

производства магния за последние годы не нашли полного отра жения.

В книге применяются единицы измерения в основном по си стеме СГС и в отдельных случаях других систем. В приложении

дана		таблица перевода этих единиц измерения в систему СИ.
И.	Автор приносит глубокую			благодарность канд. техн. наук
	П.	Вяткину,	научным сотрудникам К. Д. Мужжавлеву,
Г.	В. 'Олюнину, инженерам В.			Д. Язеду, И. М- Хаиту, С. Н. Хол
могорову и другим			товарищам	за ценные советы и необходимые
материалы,				/

Р А З Д Е Л I

МЕТАЛЛУРГИЯ МАГНИЯ

Г Л А В А I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАГНИИ

1.СВОЙСТВА МАГНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Магний — химический элемент главной подгруппы второй группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Его порядковый номер 12, атомная масса 24,312. В свободном со стоянии (простое вещество) магний ч- металл серебристо-белого цвета. Ниже приведены важнейшие физико-химические свойства магния.

Плотность твердого (25° С), г/см3 ............................................

1,738

»жидкого (650° С), г/см3 . ................................... 1,590

Температура плавления, °С ....................................................		650
»	кипения, °С .............................................................	1107
Теплота	плавления, кал/г-атом ............................................	2 100
» '	испарения, к а л /г -атом ................................................	30 500
Удельная теплоемкость (20° С), кал/(г-град) ..................		0,248
Теплопроводность (20° С), кал/(см-с-град) .........................		0,37
Удельное электросопротивление (20° С), Ом-см . . . .		4,5-10'°
Вязкость	(652° С), с П .................................................................	1,228
Электрохимический эквивалент, г/(а-ч). . . . . . . .		0,454

Для магния типичная валентность в соединении +2. Магний обладает высокой химической активностью йо отноше

нию к кислороду, с которым он взаимодействует по реакциям

MgTB4- ~2 Огг — MgOTB,

Mgж + -у Oar = MgOTB,

Mgr -j- -g- C>2r = MgOTB.

С водяным паром магний взаимодействует по реакции

MgTB+ Н2Ог = MgOTB Н2г.

Эта реакция идет с заметной скоростью, начиная с 380° С, и резко ускоряется с повышением температуры. Поэтому тушение горящего магния водой недопустимо.

Магний энергично взаимодействует с хлором, образуя хло рид MgCl2.

На воздухе при комнатной температуре магний медленно окисляется, покрываясь пленкой окиси. При повышении темпе ратуры скорость окисления компактного твердого магния кисло родом увеличивается. В форме порошка или тонкой ленты маг ний легко может быть подожжен и горит ослепительно белым пламенем.-Жидкий магний, если он не защищен от контакта с воз духом, также легко загорается. Однако в слитках или изделиях магний не огнеопасен.

С холодной водой магний практически не реагирует; с кипящей водой он взаимодействует с выделением водорода и образованием студенистого осадка гидроокиси магния. С азотом магний при нагревании образует нитрид; при нагревании в атмосфере хлора, а также в парах брома, иода и серы магний бурно реагирует с ними и воспламеняется.

Магний интенсивно растворяется в разбавленных минераль ных кислотах (кроме хромовой и плавиковой). Сильно концентри рованная серная кислота, а также ее смесь с дымящейся азотной кислотой не растворяют магний на холоду. С растворами щелочей, особенно разбавленными, магний практически не взаимодействует. В водных растворах солей (за исключением фторидов) магний заметно подвергается коррозии; особенно интенсивно он корро дирует в растворах хлоридов.

Магний применяют во многих отраслях народного хозяйства. Как конструкционный материал магний непосредственно не исполь зуют; главная область применения магния в современной технике— производство магниевых сплавов и изделий из них. Сплавы маг ния с другими металлами (алюминием, цинком, марганцем и др.) отличаются от чистого магния более высокой механической проч ностью и химической стойкостью.

Магниевые сплавы хорошо отливаются в песчаные формы и

кокиль,	что дает возможность получить из них сложные отливки,
а также	хорошо поддаются механической обработке,	газовой
и дуговой сварке, обработке давлением.
Важнейшая особенность магниевых сплавов — их невысокая
плотность (1,7— 1,83 г/см3) при относительно высокой		механи

ческой прочности. Они также хорошо воспринимают ударные нагрузки. Благодаря этим свойствам магниевые сплавы широко применяют в самолетостроении. Из них, в частности, изготовляют сложные и высоконагруженные детали двигателей.

Магниевые сплавы немагнитны и не дают искры при ударах и трении. Эти свойства наряду с низкой плотностью и высокой механической прочностью позволяют применять магниевые сплавы для изготовления деталей автомобилей и других средств наземного транспорта, в точном машиностроении, в частности в приборострое нии, в оптической промышленности, в производстве текстильных, типографских и других машин и автоматов, а также в быту.

Благодаря высокой восстановительной способности магний широко применяют в качестве раскислителя и очистителя в про

изводстве стали и отливок из цветных металлов, а также восста новителя при получении трудновосстановимых металлов из их окисей (ванадия, хрома и др.) и галогенидов (титана, циркония, урана и др.).

Магний применяют в качестве анода в гальванических элемен тах и для протекторной защиты от коррозии подземных трубо проводов, корпусов морских судов и других конструкций.

В черной металлургии магний применяют в качестве модифи катора для получения сверхпрочного чугуна с шаровидными вклю чениями графита. Перспективно применение магния для десуль фурации чугуна.

В химической промышленности магний применяют для обез воживания органических соединений и получения магнийорганических соединений, играющих большую роль в органическом синтезе. Способность магния и его сплавов давать при горении яркий свет и развивать высокую температуру используют в воен ной технике для изготовления осветительных и зажигательных бомб.

Соединения магния находят применение в различных отрас лях народного хозяйства. Хлорид и карбонат магния используют

вмагниевой промышленности в качестве исходного сырья. Окись магния MgO (магнезия уста) применяют в качестве наполнителя

врезиновых смесях, для очистки нефтепродуктов, для получе ния магнезиального цемента и в производстве магнезитового огне упорного кирпича. Основной карбонат магния 3MgC03-Mg (ОН)2-

•ЗН20 (магнезия альба) применяют как наполнитель и усили тель в резиновой промышленности и для получения высокока чественных теплоизоляционных материалов. Асбест 2Mg0-2Si02-

•2Н20 используется для изготовления теплоизоляционных сме сей, электроизоляционных и строительных материалов, специаль ных кислотостойких и огнестойких тканей. Перхлорат магния Mg (С104)2 (ангидрон) применяют для осушки газов и в аналити ческой практике. Ряд других соединений магния находит приме нение в медицине и косметике.

2.КРАТКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ МЕТАЛЛУРГИИ МАГНИЯ

Впервые магний в составе амальгамы магния получил в 1808 г. X. Дэви. В 1829 г. А. Бюсси получил чистый магний восстановлением хлорида магния парами иатрия. В шестидесятых годах XIX в. этим способом получали магний в промышленном масштабе на двух заводах — в Англии и США. Электролизом расплавленного хлорида магния впервые магний получил М. Фарадей в 1830 г., а Р. Бунзен в 1852 г. получил этим методом уже значительное для того времени количество магния.

Промышленное производство магния электролитическим способом было начато в Германии в конце XIX столетия, а затем и в других странах. По мере увеличения числа областей применения магния возрастали масштабы его про изводства. Рост производства магния сопровождался усовершенствованием элек тролитического способа и разработкой термических способов его получения. В связи с увеличением выпуска магния и организацией его производства в странах, обладающих разнообразными ресурсами магниевого сырья, были разработаны

1 / 211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ