4.3. Термінологічний словник

Агломерація — процес спікання руд дрібних фракцій, з подрібненим твердим паливом (коксом, вугілля) в агломераційній машині.

Металургія — наука про способи одержання металів з руд та їх перероблення з метою надання потрібних властивостей.

Пірометалургія — сукупність процесів добування та очистки металів і сплавів, які протікають при високих температурах (нап­риклад, виплавка чавуну, сталі, свинцю, міді, цинку та ін.).

Питома витрата палива — показник доменної печі, який характеризує економічність її роботи — визначає кількість палива, витраченого на виплавлення 1 т чавуну.

Порошкова металургія — виробництво порошків та виробів, що спечені з них, а також композицій металів з неметалами. Методи порошкової металургії застосовують для одержання таких матеріалів та виробів, які неможливо виготовити шляхом плавлення або з метою підвищення ефективності використання матеріалів.

Руда — природне мінеральне утворення, яке містить який-небудь метал або кілька металів у таких концентраціях та формах знаходження (крупність, характер сполук та ін.), що забезпечують технічну можливість та економічну доцільність їх добування.

Сплави — металічні, макроскопічно однорідні системи, що утворилися внаслідок твердіння розплавів та складаються з двох або більшої кількості металів (рідше металів та неметалів), з характерними металічними властивостями. В широкому розумінні сплавами називають будь-які однорідні системи, які одержують сплавленням металів, неметалів, оксидів, органічних речовин та ін.

Сталі — це залізовуглецеві (вміст вуглецю до 2 %) сплави з добавками легуючих елементів, таких як Cr, W, Co > та ін., що надають їм цінних техніко-економічних властивостей.

Феросплави — сплави заліза з іншими елементами. Їх виплавляють з комплексних залізних руд в електродугових та доменних печах. Застосовують феросплави для розкислювання та легування сталі, добування деяких кольорових металів, у зварювальному виробництві — при виготовленні електродних покрить.

Флюси — матеріали, які застосовуються в металургійних процесах з метою утворення або регулювання складу шлаку, захисту розплавлених металів від взаємодії з навколишнім середовищем, а також для зв’язування оксидів та сполук шкідливих домішок.

Чавун — сплави заліза з вуглецем, які містять більше 2 % С.

Чорні метали — промислові назви заліза та сплавів на його основі: сталь, чавун і феросплави. Мають найбільш широке застосування як конструкційні матеріали в машинобудуванні, в транспорті та інших галузях народного господарства.

Шихта — суміш сирих матеріалів, а в деяких випадках (наприклад, при виплавці чавуну в доменній печі) і палива, яка підлягає переробці в металургійних, хімічних та інших агрегатах. Шихту завантажують або у вигляді рівномірної суміші, яку підготували заздалегідь поза агрегатом, або порціями чи шарами, які складаються з окремих її складових частин.

4.4. Навчальні завдання

4.4.1. Приклади розв’язання задач

Приклад 1. Скільки титану можна отримати з 1 t тетрахлориду титану, в якому міститься 4 % домішок, якщо вихід в технологічному процесі відновлення магнієм становить 98 %. Скільки потрібно сплатити за одержаний титан, якщо ціна 1 т тетрахлориду титану становить 950 ум. од.

Розв’язання. Технологічний процес відновлення титану відбувається за реакцією: TiCl₄ + 2Mg = 2MgCl₂ + Ti.

Відомо, що маса тетрахлориду титану разом з домішками становить 1 т, тоді вміст чистого тетрахлориду титану m_TiCl4 = 1t · 0,96.

Визначимо теоретичну масу титану, яку можна було отримати:

M_TiCl4 / M_Ti = m_TiCl4 / m_Ti; m_Ti = M_Ti· 1t · 0,96 / M_TiCl4.

Враховуючи, що вихід становить 98 %, знайдемо реальну масу отриманого титану у вигляді алгоритму:

m'_Ti = m_Ti· 98% / 100 % = M_Ti · 1t · 0,96 · 0,98 / M_TiCl4.

Підставимо в отриманий алгоритм значення молярних мас і підрахуємо масу титану та його ціну:

m'_Ti = 47,9·10^-3 kg/mol·1000kg·0,96 · 0,98 / / (189,9·10^-3 kg/mol) = 237,3kg,

а ціна цієї маси титану становить 225,4 ум. од.

Приклад 2. Скільки залізної руди з вмістом гематиту 85 % потрібно взяти для отримання 10 т заліза, якщо вихід в технологічному процесі відновлення воднем становить 97 %.

Розв’язання. Технологічний процес відновлення триоксиду дизаліза (гематиту) воднем здійснюється за таким стехіометричним рівнянням:

Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe + 3H₂O

Для розрахунків за цим рівнянням спочатку необхідно визначити теоретичну масу заліза (тобто таку, яку б отримали за умови, що відновлення проходило б без втрат 3 %). Для цього використаємо співвідношення для визначення виходу продукту:

Y = m_ф / m_т · 100 %,

де m_ф — фактична маса заліза (в нашому випадку 10 t), тоді m_т = = m_т / 0,97.

Знайдемо, а скільки чистого гематиту без домішок потрібно витратити для отримання необхідної маси заліза:

M_Fe2O3 / 2M_Fe = m_Fe2O3 / m_т; m_Fe2O3 = M_Fe2O3 · m_ф / (2M_Fe · 0, 97).

Тепер визначимо, скільки залізної руди разом з домішками необхідно взяти для проведення технологічного процесу:

m_Fe2O3 — 85 %

m_руди = m_Fe2O3 / 0,85 = M_Fe2O3 · m_ф / (2M_Fe · 0,97 · 0,85).

m_руди — 100 %.

Рішення представлено у вигляді алгоритму. Тому для отримання цифрового значення потрібно підставити молярні маси відповідних речовин:

m_руди = 160 · 10^-3 kg / mol · 1000 kg /

/ (2 · 56 · 10^-3 kg / mol · 0,97 · 0,85) = 17,326 t.