- •1(1). Определение металлов. Понятие о кристаллических решетках. Структура металлов в твердом, жидком, парообразном состояниях и в виде плазмы.
- •2(2). Электролиз расплавленных солей
- •2(1). Промышленная классификация металлов в элементарном состоянии. Основные виды металлических сплавов.
- •3(1). Представления о природных минералах
- •4(1). Производство металлических материалов методами пиро- и гидрометаллургии
- •4(2). Электролиз водных растворов
- •3(2). Металлотермия
- •5(1). Классификация металлургических технологий
- •6(1). Применение химической термодинамики и кинетики в теории металлургических процессов
- •6(2). Автоклавное восстановление металлов из растворов газами
- •5(2). Цементация
- •7(1). Гомогенные и гетерогенные металлургические системы
- •8(1). Явление массопереноса. Молекулярная и конвективная диффузия
- •8(2). Характеристика и структура металлургических предприятий интегрированного типа (с полным циклом), мини- и микрозаводов.
- •7(2). Металлургические производственные комплексы. Их место в народном хозяйстве.
- •9(1). Представление об энергии активации
- •10(1). Поверхностные явления
- •10(2). Общая схема доменной плавки
- •9(2). Подготовка железорудного сырья к плавке
- •11(1). Основы теории горения топлива
- •12(1). Металлические и шлаковые расплавы металлургических систем, их характеристики и физико-химические свойства
- •12(2). Кислородно-конвертерный процесс
- •11(2). Внедоменные способы получения железа (бескоксовая металлургия)
- •13(1). Строение жидких металлических и шлаковых расплавов, поведение в них примесей
- •14(1). Диаграмма состояния «железо-углерод»
- •14(2). Электросталеплавильное производство
- •13(2). Мартеновский процесс
- •15(1). Физико-химические процессы, протекающие при кристаллизации металлических расплавов
- •16(1). Термодинамические и кинетические закономерности зарождения твердой фазы в расплаве
- •16(2). Внеагрегатная обработка стали (внепечное рафинирование)
- •15(2). Специальная электрометаллургия
- •17(1). Усадочные явления при кристаллизации металлических расплавов
- •18(1). Дендритная и зональная ликвация. Химическая и физическая неоднородность слитка
- •18(2). Классификация и маркировка стали
- •17(2). Десульфурация, дефосфорация, раскисление и легирование стали
- •19(1). Структурные превращения при охлаждении металлов и сплавов в твердом состоянии. Представления о термической обработке металлов и сплавов.
- •20(1). Общие сведения о железе, чугунах, сталях и сплавах
- •20(2). Разливка стали в изложницы и на машинах непрерывного литья заготовок (мнлз)
- •19(2). Современные способы разливки стали
- •21(1). Основные виды металлопродукции из черных металлов
- •22(2). Обработка металлов давлением
- •21(2). Газы и неметаллические включения в стали
- •23(1). Оценка запасов месторождений железорудного сырья
- •24(1). Характеристика железных руд
- •24(2). Основные тенденции и перспективы развития прокатного производства
- •23(2). Основные тенденции и перспективы развития доменного производства и бескоксовой металлургии
- •25(1). Топливо и флюсы металлургического назначения
- •25(2). Основные тенденции и перспективы развития сталеплавильного производства
3(1). Представления о природных минералах
Минерал – природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах Земли (космических тел), главным образом как составная часть горных пород, руд, метеоритов. Минералы в подавляющем большинстве твердые тела, подчиняющиеся всем законам физики тв. тела; реже встречаются жидкие минералы (напр., самородная ртуть).
Каждый минерал – это природное соединение определенного состава с присущей ему кристаллической структурой. По типу химических соединений минералы подразделяются на простые тела (самородные элементы) и составные (бинарные и прочие).
В природе найдено и изучено ок. 3000 минеральных видов и примерно столько же разновидностей. Ежегодно открывается ок. 30 новых минеральных видов. Наиболее распространены минералы класса силикатов (ок. 25% от общего числа минералов); оксиды и гидроксиды (ок 12%); сульфиды и их аналоги (ок.13%); фосфаты (ок. 18%). Свойства минералов определяют область их применения. На современном этапе развития промышленность использует < 15 % всех известных минералов. Детальное изучение состава и свойств минералов позволяет использовать все новые минеральные виды.
В металлургическом производстве в качестве сырых материалов помимо топлива и флюсов используются руды. Руда – это минеральное вещество или горная порода (т.е. совокупность минералов) из которой при данном уровне развития техники экономически целесообразно извлекать металлы или их соединения. Такая экономическая целесообразность определяется прежде всего содержанием ценных металлов в минеральном веществе, т. е. так называемым браковочным пределом по извлекаемому металлу. Браковочный предел даже для одного и того же металла различен, например, для железа он составляет 20-60, меди 1-3, никеля 0,3-1,0, а для молибдена 0,005-0,02 %.
Величина браковочного передела по содержанию ценного металла зависит главным образом от физических свойств и химического состава горной породы, а также от условий ее добычи. В частности, большое значение имеет характеристика породы по обогатимости. Из некоторых пород полезный металл извлекают более дешевыми и простыми способами. Эти породы относят к легкообогащаемым, и естественно, что перевод такой породы в полезное ископаемое – руду – осуществляют при более низком содержании полезного металла.
По мере развития техники указанные пределы постепенно снижаются и переработке подвергают все более бедные руды.
Руды обычно называются по одному или нескольким металлам, содержащимся в них, например, железные, алюминиевые, марганцевые, медно-никелевые и др.
Железо является распространенным элементом в природе. В земной коре оно находится главным образом в соединениях с кислородом и двуокисью углерода.
На практике приходится иметь дело с магнитной окисью железа Fe3O4 (72,4 % Fe), безводной окисью железа Fe2O3 (70 % Fe) и водной окисью железа Fe2O3mH2O с различным количеством адсорбированной воды (52,3-62,9 % Fe). Соединение железа с двуокисью углерода – это карбонат железа FeСO3 (48,3 % Fe).
Магнитная окись железа в рудах представлена минералом магнетитом. Руду, содержащую в основном магнетит, называют магнитным железняком или магнетитовой рудой. Магнетит характеризуется высокой магнитной восприимчивостью, и поэтому магнитные железняки можно обогащать электромагнитным способом, являющимся одним из наиболее эффективных и распространенных способов обогащения железных руд.
Безводная окись железа представлена в рудах минералом гематитом. Руды, содержащие в основном гематит, относятся к красным железнякам или гематитовым рудам. Красный железняк – это продукт выветривания магнитных железняков, т. е. в значительной степени окисленный магнетит.
Водная окись железа представлена в рудах главным образом минералами лимонитом 2Fe2O33H2O и гетитом Fe2O3H2O. Руды, содержащие в основном эти минералы, называются бурыми железняками. Бурый железняк образуется при выветривании и окислении железных руд других типов. Он наиболее распространен в земной коре, но обычно беден и влажен, к тому же трудно поддается обогащению, поэтому его используют в сравнительно небольшом количестве.Карбонат железа представлен в рудах минералом содеритом. Руды, содержащие в основном содерит, называются шпатовыми железняками.
Кроме указанных соединений железа в рудах присутствуют примеси (также в виде минеральных соединений), которые в зависимости от вида плавки могут быть полезными или вредными.