рефераты бесплатно
Рефераты бесплатно, курсовые, дипломы, научные работы, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения,рефераты литература, рефераты биология, рефераты медицина, рефераты право, большая бибилиотека рефератов, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент и многое другое.
ENG
РУС
 
рефераты бесплатно
ВХОДрефераты бесплатно             Регистрация

Технологические процессы в машиностроении  

Технологические процессы в машиностроении

Министерство общего и профессионального образования  Российской Федерации.

Брянский государственный технический университет



















Предмет: Технологические процессы

машиностроительного производства.


Контрольная работа №1.

Вариант 1.





















Студент группы З-04 ТМ1                 Малашенко Д.В.


Преподаватель                                         Давыдов С.В.












Брянск 2005 г.

1.ПРОИЗВОДСТВО ЧУГУНА

1.1Исходные материалы

Железо в чистом виде находят в земной коре редко из-за боль­шой склонности к окислению. Насчитывается около 200 различных минералов, содержащих железо. Ведущие геологи считают, что в зем­ной коре содержится примерно 5 % железа в виде окислов, карбо­натов, сульфидов и других соединений. Наиболее крупные и бога­тые окисленными соединениями железа местные скопления минера­лов называют месторождениями железных руд. Рудами называют горные породы, которые технически возможно и экономически целе­сообразно перерабатывать для извлечения содержащихся  в них металлов.                                                                                                                                                                                                                        К железным рудам относят красный, бурый, магнитный и шпа­товый железняки. Эти руды содержат много рудного вещества или соединений железа, из которого его извлекают, и относительно мало пустой породы, легко отделяющейся при переработке. Пустой поро­дой руды называют такие минералы, которые не вносят серьезных технологических осложнений в металлургическую переработку и легко отделяются от рудных минералов в процессе обогащения (см. ниже) или переходят в шлаки при плавке. В рудах обычно выделяют вредные примеси, которые осложняют металлургические процессы и, загрязняя основной металл, снижают его свойства. В железных рудах к вредным примесям относят серу, мышьяк и фосфор. Основные рудообразующие минералы железа—гематит, лимонит, магнетит.

Красный железняк (гематит) содержит железо главным обра­зом в виде Fе2О3 — безводной окиси железа. Содержание железа в крас­ных железняках составляет 45—65 % при малом содержании вред­ных примесей.

Бурый железняк (лимонит) содержит железо в форме водных окислов типа nFе2О3*mН2О с переменным количеством гидратной влаги. Обычно бурый железняк содержит 25—50 % Fе, но гидратная влага, легко удаляемая при плавке, делает руду пористой и легко поддающейся восстановлению.

Магнитный железняк (магнетит) содержит железо главным обра­зом в виде Fе3О4 (закись-окись железа), обладающей хорошо выра­женными магнитными свойствами. Магнетиты—наиболее богатые железные руды _ содержит 40—70 % железа, но восстанавливаются труднее других руд, так как являются плотными горными породами.

Для производства чугуна, кроме железных руд, требуются и дру­гие материалы. К ним в первую очередь следует отнести флюсы и кокс.

Флюсы вводят в доменную печь для того, чтобы и не допустить «зарастания» рабочего пространства печи и обеспечить плавку пу­стой породы руды и золы топлива при необходимой температуре: не слишком высокой, чтобы не тратить много топлива, и не слишком низкой, при которой окислы железа еще не успевают восстановиться. Количество и характер добавляемых флюсов зависят от количества и химического состава пустой породы и определяются расчетным путем. Так как пустая порода железных руд обычно содержит крем­незем, в качестве флюса в доменных печах часто применяют извест­няк СаСО3, содержащий минимальное количество вредных примесей. Каменноугольный кокс в современном доменном производстве играет двоякую роль. Во-первых, служит топливом и обеспечивает нагрев печного пространства до необходимой температуры, и, во-вторых, обеспечивает восстановление окислов железа (см. ниже). Каменноугольный кокс содержит 82—88 % твердого углерода, 5—10 % золы, однако всегда содержит и серу (0,5—2 %).

1.2Обогащение руд

Обогащением называют предварительную обработку руды, не из­меняющую химического состава основных минералов и их агрегат­ного состояния. Обогащением из руды отделяют часть пустой породы, в результате в оставшейся части, называемой концентратом, содержа­ние рудной массы увеличивается: Отделенную от руды пустую поро­ду, называют хвостами; если она не представляет никакой ценности, при обогащении ее отбрасывают. Обога­щением иногда удается выделить. Из руды несколько концентратов с пре­обладанием в каждом разных метал­лов. Однако не все минералы под­даются обогащению в равной степе­ни, а некоторые пока еще не удается обогащать. В технике в зависимости от характера рудных минералов при­меняют много различных способов обогащения. Наиболее известны и ши­роко применяются рудоразборка, магнитное, гравитационное и фло­тационное обогащение.

Простую рудоразборку применяют очень давно; в некоторых местах еще можно встретить рудоразборку на конвейере: по цвету, блеску или форме кусков (иногда при специальном освещении) отбирают либо крупные куски богатой руды, либо пустую породу.

Магнитное обогащение применяют к минералам, имеющим большую магнитную восприимчивость. Такие минералы отделяют магнитом или электромагнитом от других минералов.

Аппараты, применяемые для магнитного обогащения, называют магнитными сепараторами. Если необходимо обогащение крупных кусков (120—150 мм), используют магнитные сепараторы, работаю­щие в воздушной среде. Для мелких кусков (менее 8 мм) применяют как сухую, так и мокрую магнитную сепарацию. Магнитные сепара­торы, работающие в водной среде, часто дают лучшие результаты. Во вращающемся барабане размещен непод­вижный электромагнит. Куски немагнитного материала, попав на поверхность барабана, падают с него в первой четверти оборота, а магнитные минералы  задерживаются до выхода их из поля маг­нитного сердечника. Материал, упавший в промежутке, обычно подвергают переочистке.

Магнитную сепарацию с успехом применяют для обогащения бедных железных руд, имеющих вкрапления магнетита, а также для очистки или сортировки металлических отходов (стружки, опил­ки, лом).

Гравитационное обогащение основано на различии в плотности и скорости падения зерен минералов в жидкостях и на воздухе. Про­стейший его вид — промывка водой железных: руд для отделения песчано-глинистой пустой породы. Однако большего эффекта можно достичь, применяя отсадочные машины, концентрационные столы и другие аппараты.

Отсадочная машина  — это сосуд с жидкостью, ниже уровня, которой установлено металличе­ское решето; на него и подается пульпа, смесь жидкости и мелких твердых частиц, содержащая обога­щаемую породу. Действием диафраг­мы, а иногда и перемещением ре­шета  в его отверстиях и между кусочков руды создается пульсирую­щий поток воды, изменяющий на­правления 100—4000 раз в минуту с амплитудой 0,5—8 см. При этом зер­на тяжелого минерала оседают на дно решета и, проваливаясь через его от­верстия, собираются в бункере, а куски легкого минерала уносятся го­ризонтальным потоком жидкости. От­садка бывает эффективнее, если раз­меры кусков руды одинаковы. Обыч­но отсадку руды ведут в серии по­следовательно включенных машин с решетками, расположенными каска­дом, что обеспечивает перемещение пульпы из одной машины в дру­гую самотеком. Эти машины успешно применяют при обогащении руд цветных металлов.

 Обогащение флотацией для железных руд пока применяют редко, но чаще  для бедных руд цветных металлов и обязательно для комплексных руд, содержащих несколько металлов, а также суль­фидных руд, содержащих ~ 1 % меди, непосредственно плавить которые очень дорого.

Сущность флотации состоит в избирательном прилипании неко­торых минеральных частиц, взвешенных в водной среде, к поверх­ности пузырьков воздуха, с помощью которых эти минеральные ча­стицы поднимаются на поверхность. Через пульпу пропускают пу­зырьки воздуха. Вследствие различной смачиваемости частицы одних минералов, плохо смачиваемые водой (или другой жидкостью, в кото­рой протекает обогащение), прикрепляются к пузырькам воздуха и, поднимаясь с ними на поверхность, образуют минерализованную пену и тем самым отделяются от других, хорошо смачиваемых мине­ралов, которые тонут и остаются в пульпе.

Для флотационного обогащения необходимо: а) тонко измельчить руду до размеров частиц, меньших 0,1 мм, что дает возможность полу­чить кусочки руды, состоящие из одного минерала, и значительно уменьшить количество сростков нескольких минералов, а также позволяет мелким пузырькам воздуха поднимать на поверхность тяжелые минералы; б) получить в пульпе много мелких пузырьков воздуха и создать условия для образования на поверхности пульпы устойчивой пены.

Для флотации применяют комплекс машин, позволяю­щих быстро и многократно повторять процесс флотации, и разные реагенты, вводи­мые в пульпу, для усиления или подавления отдельных физических свойств ее эле­ментов. Различают следующие флотационные реагенты: вспениватели, делающие пузырьки пены устойчивыми, не лопающимися, препятст­вующие их коалисценции, т. е. объединению мелких пу­зырьков в крупные (сосновое масло и другие вещества, по­лучаемые при перегонке дре­весины и каменного угля); коллекторы (собиратели), уменьшающие смачиваемость определенной группы минералов водой и облегчающие их сцепление с пузырьками воздуха. В качестве коллекторов используют слож­ные органические вещества.

При флотации часто применяют также депрессоры (подаватели), предотвращающие действие коллектора на некоторые минералы. По­давателями служат неорганические электролиты, например цианистый натрий NаСN, известь СаО, которую применяют при флотации медно-цинково-пиритных руд. При так называемой селективной флотации, когда из руды необходимо выделить концентраты нескольких метал­лов, применяют и многие другие химические вещества. Общий расход флотационных реагентов невелик, он составляет 50—300 г на 1 т руды. Для механизации отдельных трудоемких подготовительных и вспомогательных этапов флотационного обогащения используют раз­личные машины, облегчающие эти операции, например для измельче­ния руды (дробилки и мельницы), разделения ее на мелкие и круп­ные фракции (грохоты и классификаторы), аппараты для разделения пульпы на жидкость и твердые частицы (сгустители и фильтры), собственно флотационные машины и многие другие. Рассмотрим лишь один из типов машин, в которых проводится собственно флотация. В машины непрерывно подается пульпа, состоящая из воды, мелких частиц руды и уже внесенных в пульпу необходимых флотационных реагентов. Сверху по трубам  нагнетается воздух, который обеспечивает хорошее перемешивание пульпы благодаря аэролифтным трубам. Циркулирующая пульпа в смеси с пузырьками воздуха собирает в верхней части машины пену, непрерывно удаляемую через боковые пороги, высоту кото­рых можно регулировать накладными планками. Оставшаяся пульпа сливается через отверстие в боковой стенке машины и попадает в ее соседнюю секцию, так как флотационная машина состоит из 4-20 камер (секций).

                                                  1.3 Подготовка материалов к доменной плавке.

Доменная печь  работает нормально, если она за­гружена кусковым материалом оптимального размера. Слишком крупные куски руды и других материалов не успевают за время их опускания в печи прореагировать, и часть материала расходуется бесполезно; слишком мелкие куски плотно прилегают друг к другу, не оставляя необходимых проходов для газов, что вызывает различ­ные затруднения в работе печи. Эксперименты и практический опыт показали, что наиболее удобны для доменной плавки куски разме­ром 30—80 мм в поперечнике. Поэтому добываемые на рудниках куски руды просеивают через так называемые грохоты, и куски более 100 мм в поперечнике подвергают дроблению до необходимых раз­меров. При дроблении материалов и при добыче руды в рудни­ках, наряду с крупными кусками образуется и мелочь, тоже не при­годная к плавке в шахтных печах. Возникает необходимость окускования этих материалов до нужных размеров.

В металлургии наиболее широко применяют агломерацию (спе­кание), проводимую на больших ленточных агломерационных маши­нах непрерывного действия. Исходными материалами для агломерации служат рудная мелочь и колошниковая пыль — отход доменного производства. Эти материалы смешивают с небольшим количеством (8—12 %) мелкого кокса, так называемым кокситом, имеющим в поперечнике менее 3 мм, или каменноуголь­ной мелочью. Часто в шихту добавляют мелкий, недостаточно спек­шийся агломерат.

 Слегка увлажненную (5—6 % влаги) и хорошо перемешанную шихту загружают на колосниковую решетку машины слоем 200— 300 мм и затем поджигают с поверхности под камерой зажигания, расположенной над лентой. Под колосниковой решеткой имеются камеры, в которых создается небольшой вакуум, обеспечивающий просасывание воздуха через слой агломерационной шихты и пере­мещение зоны горения коксита с поверхности шихты в ее нижние слои. В зоне горения развивается высокая температура (до 1500 °С), вследствие чего образуется небольшое количество жидкой фазы, которая  склеивает   куски   руды   после   перемещения   зоны   горения и охлаждения материала.

В результате образуется ноздревато-пористый черно-серый про­дукт спекания - агломерат. Производительность крупных агломера­ционных машин достигает 2,5 тыс. т агломерата в сутки.

В последнее десятилетие часто производят так называемый офлю­сованный агломерат, получаемый путем дополнения в агломерацион­ную шихту мелких кусочков флюса (обычно известняка). В процессе агломерации известняк СаСО3 разлагается, выделяя СО2 и участвуя в образовании агломерата. Офлюсованный агломерат еще в боль­шей степени, чем обычный, увеличивает производительность домен­ных печей (на 10—25 %) и уменьшает расход кокса на доменную плавку (на 7—20 %).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


© 2010.