- •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
6(2). Автоклавное восстановление металлов из растворов газами
Если в системе находится активный катион водорода, то при определенной температуре и высоких давлениях возможно протекание реакции взаимодействия молекулярного водорода с катионом металла соли в растворе. В результате образуется медь (чистая): Cu+2 + H2 = Cu + 2H+
В этом случае одним из электродов является водородный электрод, который образуется при контакте газа водорода с мелкими частицами металла.
Практически этот процесс осуществляют следующим образом. Через раствор соли пропускают газообразный водород и одновременно засыпают мелкодисперсный медный порошок. В результате реакции на поверхности порошка образуется новый слой меди, и частицы порошка укрупняются.
Мелкодисперсная медь может выделяться и на других частицах, находящихся на поверхности пузырька водорода.
В результате такое обработки изменяется кислотность или РН среды, что приводит к ускорению или затормаживанию реакции.
Указанный процесс реализуется при температурах кипения воды порядка 200С и давления до 2000 кН/м2 (при обычных условиях температура кипения воды 100С при давлении 98,1 кН/м2). Поэтому процесс реализуется в толстостенных герметичных сосудах с крышкой – автоклавах, способных выдерживать высокие температуры и давления.
Для восстановления меди, никеля и кобальта взамен водорода используют окись углерода и сернистый газ.
СО + Н2О – 2е СО2 + 2Н+
SO2 + H2O – 2e SO24- + 4H+
Применение указанных газов повышает безопасность процесса за счет исключения чистого водорода и улучшает экономические показатели автоклавного восстановления.
5(2). Цементация
Цементация (осаждение) – способ получения чистых порошкообразных металлов из растворов солей путем осаждения из раствора другим металлическим порошком.
В результате обработки раствора соли порошком другого металла между катионом металла в растворе и металлом порошка создается гальваническая пара. В результате этого из раствора начинает выделяться солеобразующий металл по принципу электролиза, но с гораздо меньшим электрическим потенциалом, чем при электролизе водных солевых растворов.
Классический пример цементации:
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4
Т.е. берут CuSO4 и в него засыпают железный порошок, он тонет, опускается и на поверхности частиц железа начинают выкристаллизовываться частицы меди.
Разность потенциалов для протекания реакции составляет 0,78 Вольта.
Процесс цементации ускоряется при введении в раствор катионов водорода Н+.
Процесс получения металлических порошков методом цементации не следует путать с термической обработкой стали, которая также называется цементация.
Процесс теплообработки стали – это высокотемпературный процесс нагрева твердой стали с твердым углеродом в атмосфере СО-СО2 или в графитовом материале (кокс, порошкообразный графит); в результате такое обработки на поверхности стальной заготовки образуются твердые карбиды, которые упрочняют поверхность стали.