Общие способы получения металлов |
Металлургия
Скачать презентацию |
||
<< Нахождение металлов в природе | Обработка металла >> |
Автор: Бочкова И.А.. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока химии, скачайте бесплатно презентацию «Общие способы получения металлов.pptx» со всеми картинками в zip-архиве размером 6101 КБ.
Скачать презентациюСл | Текст | Сл | Текст |
1 | Общие способы получения металлов. Понятие о металлургии. | 21 | считать металлурга Н. И. Беляева. В 1916 г. он получил первую |
Ленинградская область, Волховский район, МОБУ «Сясьстройская СОШ | легированную электросталь. 03.10.2014. 21. | ||
№2». Автор: учитель химии высшей квалификационной категории | 22 | Устройство электродуговой печи. Свод печи Под печи Механизм | |
Бочкова Ирина Анатольевна. 2013-2014 учебный год. | наклона печи Электроды Расплав Электрическая дуга. 03.10.2014. | ||
2 | Содержание презентации. Схема металлургического производства | 22. | |
Журнал «Национальная металлургия» Журнал «Металлургия | 23 | Дуговая сталеплавильная печь. 03.10.2014. 23. | |
машиностроения» Журнал «Металлург» Журнал «Чёрные металлы» | 24 | Прокатный стан. Комплекс оборудования, в котором происходит | |
Журнал «Экология производства» Журнал «Экология и жизнь» | пластическая деформация металла между вращающимися валками. Это | ||
Телеканал RTG Задачи производственного характера Источники | система машин, выполняющая вспомогательные операции: | ||
информации. 03.10.2014. 2. | транспортирование исходной заготовки со склада к нагревательным | ||
3 | Схема металлургического производства (чёрная металлургия). | печам и к валкам стана, передачу прокатываемого материала от | |
03.10.2014. 3. | одного калибра к другому, кантовку, транспортирование металла | ||
4 | Металлургический комбинат. 03.10.2014. 4. | после прокатки, резку на части, маркировку или клеймение, | |
5 | Значение металлургии. Основа индустрии фундамент | правку, упаковку, передачу на склад готовой продукции и др. | |
машиностроения крупнейшими потребителями являются: | 03.10.2014. 24. | ||
металлообработка, строительная индустрия, железнодорожный | 25 | Виды проката. 03.10.2014. 25. | |
транспорт, военно-промышленный комплекс, топливно-энергетический | 26 | Экологические проблемы металлургии. Современное | |
комплекс, химическая промышленность. 03.10.2014. 5. | сталеплавильное производство характеризуется значительным | ||
6 | Металлургические процессы. - Извлечение металлов из руд и | объемом технологических выбросов. На 1 т выплавленного чугуна | |
использование отходов производства. 03.10.2014. 6. | выделяется 11—13 кг пыли, 190—200 кг оксида углерода, 0,4 кг | ||
7 | Методы восстановления. - Зависят от фазы, в которой проводят | диоксида серы, 0,7 кг углеводородов и др. Концентрация пыли в | |
восстановление (раствор, расплав, твёрдая). 1. | отходящих газах составляет 5—20 г/м3, размер пыли 35 мкм. При | ||
Гидрометаллургическое восстановление – восстановление | литье под действием теплоты жидкого металла из формовочных | ||
химическими восстановителями из водных растворов CuSO4 + Zn = Cu | смесей выделяются бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие | ||
+ ZnSO4. 2. Пирометаллургическое восстановление – восстановление | токсичные вещества. При литье под действием теплоты жидкого | ||
химическими восстановителями при высокой температуре из | металла из формовочных смесей выделяются бензол, фенол, | ||
расплавов или твёрдой фазы FeO + CO = Fe + CO2. 3. | формальдегид, метанол и другие токсичные вещества. 03.10.2014. | ||
Электрогидрометаллургическое восстановление – восстановление | 26. | ||
электрическим током из водных растворов или расплавов 2CuSO4 + | 27 | Общая масса накопленных промышленных отходов составляет | |
2H2O ? 2Cu? + 2H2SO4 + O2? 03.10.2014. 7. | около 30 млрд. т. Только 15 – 30% металлургических отходов | ||
8 | Классификация металлических руд. 03.10.2014. 8. | подвергаются переработке. Основная часть отработанных материалов | |
9 | Важнейшие восстановители. Водород – при нагревании водород | хранится в отвалах (пластах, негодных для выработки), на | |
восстанавливает многие металлы из их оксидов CuO + H2 = Cu + | шламовых полях и т.п. По подсчётам экологов, площадь территории | ||
H2O. Оксид углерода (II) – является одним из сильнейших | России, занимаемая промышленными отходами металлургических | ||
восстановителей в металлургии Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2. Углерод | предприятий, составляет свыше 1300 кв. км. Зачастую отработанное | ||
– процесс карботермия, дешёвый восстановитель 2PbO + C = 2Pb + | сырьё складируется на плодородных землях. Промышленные отходы | ||
CO2. Металлы – процесс металлотермия: Al - алюмотермия; Mg - | изобилуют токсичными веществами, и вещества эти способны | ||
магнийтермия; Ca – кальцийтермия 2Al + 3CuO = Al2O3 + 3Cu Fe2O3 | мигрировать на огромные дистанции. Поэтому окружающая среда в | ||
+ 3Mg = 3MgO + 2Fe 5Ca + V2O5 = 5CaO + 2V. 03.10.2014. 9. | радиусе 200 км от места захоронения металлургических отходов | ||
10 | Доменное производство (выплавка чугуна). Источник получения | является загрязнённой. 03.10.2014. 27. | |
железа – железная руда: | 28 | Способы решения экологических проблем. При металлургическом | |
11 | История доменного производства. Первые доменные печи | производстве необходимо стремиться к созданию безотходного | |
появились в Европе в середине XIV века. Отцом русской доменной | производства. Для этого предприятиях помимо основного | ||
металлургии, считают Андрея Денисовича Виниуса. 29 февраля 1632 | производства (чугуна, стали и проката) развиты сопутствующие | ||
года получил жалованную грамоту царя Михаила Федоровича на | химические производства по выпуску бензола, аммиака, минеральных | ||
монопольное устройство на Урале заводов с правом безоброчного | удобрений, цемента. Так как сернистый газ загрязняет окружающую | ||
владения на 10 лет. 24 марта 1636 г. заводчик объявил 144 пуда | среду, то на многих современных производствах этот газ при | ||
железа «первого своего дела». Построил чугунолитейный и | помощи специальных устройств улавливается и используется для | ||
железоделательный заводы в 15 км от Тулы. Позднее он основал | производства серной кислоты. Котлы-утилизаторы используют | ||
железоделательный завод в Шенкурском уезде, на реке Ваге. До А. | физическое тепло нагретых газов для получения пара, который идёт | ||
Виниуса в России пользовались железом, покупавшимся в Швеции по | на отопление зданий. Пылеулавливающие устройства задерживают | ||
очень высокой цене. Тульский завод стал первым предприятием по | пыль. Перевод сталеплавильного производства на прогрессивную | ||
изготовлению отечественного железа. На его базе при Петре I в | технологию непрерывной разливки стали позволяет снизить вредные | ||
1712 году был основан Тульский оружейный завод, который позволил | выбросы в атмосферу на 5,3 тыс.т. в год. 03.10.2014. 28. | ||
прекратить импорт оружия из Европы. 03.10.2014. 11. | 29 | Использование шлаков. Образующиеся шлаки используют в | |
12 | Устройство доменной печи. Загрузка железорудных материалов, | следующих направлениях: извлечение металла; получение щебня для | |
известняка и кокса (загрузочное устройство) Зона | дорожного и промышленного строительства; использование основных | ||
предварительного нагрева (колошник) Зона восстановления Fe2O3 | шлаков в качестве известковых удобрений (шлаковой муки) для | ||
(шахта) Зона восстановления FeO (распар) Зона плавления | сельского хозяйства; использование фосфорсодержащих шлаков для | ||
(заплечики и горн) Доменный газ Летка выпуска шлака Летка | получения удобрений для сельского хозяйства; вторичное | ||
выпуска жидкого чугуна. 03.10.2014. 12. | использование конечных сталеплавильных шлаков. 03.10.2014. 29. | ||
13 | Химизм доменных процессов. I Образование восстановителя: | 30 | Видеоэкскурсия на металлургический комбинат. Russian Travel |
Проходя через раскалённый кокс (17000С), CO2 восстанавливается | Guide TV - международный познавательный телеканал, посвященный | ||
до СО. C+O2 = CO2 + Q С+CO2 = 2CO II Восстановление железа из | путешествиям по России, её культурному и географическому | ||
руды: Fe2O3 ? nН2О = Fe2O3 + nН2О (500-700?С) 3Fe2O3 + CO = | разнообразию. Эфир телеканала состоит из эксклюзивных фильмов | ||
2Fe3O4 + CO2 (450-500?С) Fe3O4 +CO = 3FeO + CO2 (500-700?С) FeO | собственного производства о культуре и искусстве | ||
+ CO = Fe + CO2 (700-800?С) Железо частично реагирует с | многонациональной страны, её уникальной природе, российских | ||
углеродом с образованием карбида железа Fe3С, которое | городах, научных достижениях. Телеканал RTG TV был дважды | ||
растворяется в жидком железе. 3Fe + C = Fe3С III Частичное | награжден как лучший познавательный телеканал. Ссылка на фильм в | ||
восстановление примесей: SiO2 + 2C = Si + 2CO MnO + C = Mn + CO | YouTube http://www.youtube.com/watch?v=XJH1VJ1v5As. 03.10.2014. | ||
Ca3(PO4)2 + 5C = 2P + 3CaO + 5CO Чугун – это сплав железа с | 30. | ||
углеродом, содержащий примеси карбида железа, S, P, Si, Mn. IV | 31 | Задачи производственного характера. 5000 кмоль 10000 кмоль | |
Шлакообразование: Известняк CaCO3 при высокой температуре | 3) 2Fe2O3 + 3С = 4 Fe + 3СО2 2 кмоль 4 кмоль. Задача №1 Сколько | ||
разлагается: CaCO3= CaO+CO2 Оксид кальция взаимодействует с | чугуна, содержащего 94% Fe, можно получить из 1000т оксида | ||
оксидами пустой породы: CaO(тв.) + SiO2(тв.)= CaSiO3(ж.) CaO | Fe(III), содержащего 20% пустой породы? Решение: M(fe2o3) = 1000 | ||
(тв.) + Al2O3(тв.) =Ca(AlO2)2(ж.) 3СаО(тв.) + Р2О5(тв.) = | ? (1 – 0,2) = 1000 ? 0,8 = 800т (800000кг). 2) n(fe2o3) = | ||
Са3(РО4)2(ж.). 03.10.2014. 13. | 800000/160 = 5000кмоль. 4) m(fe) = 56 ? 10000 = 560000кг (560т). | ||
14 | Производство стали. Сущность процесса: уменьшение содержания | 5) m(чугуна) = 560/0,94 = 595,74т. Ответ: масса чугуна 595,74т. | |
углерода; возможно более полное удаление S и P; доведение | Дано: m(Fe2O3 с прим.) = 1000кг. ?(Пуст. Пор.) = 20% = 0,2. | ||
содержания Si и Mn до требуемых пределов. Сырьё: передельный | ?(Fe) = 94% = 0,94. M(чугуна) = ? 03.10.2014. 31. | ||
чугун; железный лом; обогащённая железная руда. Способы | 32 | Задача №2 Какая масса магнетита Fe3O4, содержащая 10% | |
переработки чугуна: 03.10.2014. 14. | примесей, потребуется для получения 4т Fe? Решение: 1) n(fe) = | ||
15 | Химизм варки стали. I Окисление примесей кислородом воздуха: | 4000/56 = 71,43 кмоль. 2) fe3o4 + 4Н2 = 3 fe + 4Н2О. 3) m(fe3o4) | |
2C + O2 = 2CO +Q Si + O2 = SiO2 + Q S + O2 = SO2 + Q 4P + 5O2 = | = 23,8 ? 232 = 5521,6кг (5,52т). 4) ?(Fe3O4) = 1 – 0,1 = 0,9. | ||
2P2O5 + Q 2Mn + O2 = 2MnO + Q II Частичное окисление железа | M(магнетита) = 5,52/0,9 = 6,14т. Ответ: масса магнетита 6,14т. | ||
кислородом: 2Fe + O2 = 2FeO + Q III Окисление примесей оксидом | Дано: M(fe) = 4т = 4000кг. ?(Прим.) = 10% = 0,1. M(магнетита) = | ||
железа (II) C + FeO = Fe + CO - Q Si + 2FeO = 2Fe + SiO2 + Q S + | ? 23,8кмоль 71,43кмоль. 1кмоль 3кмоль. 03.10.2014. 32. | ||
2FeO = 2Fe + SO2 + Q 2P + 5FeO = 5Fe + P2O5 + Q Mn + FeO = Fe + | 33 | Задача №3 Сплав железа с углеродом массой 5,83г растворили в | |
MnO + Q IV Шлакообразование: CaO + SiO2 = CaSiO3 3CaO + P2O5 = | соляной кислоте. При этом выделилось 2,24л (н.у.) водорода. | ||
Ca3(PO4) 2 MnO + SiO2 = MnSiO3 V раскисление железа | Определите массовую долю углерода в сплаве. Что представлял | ||
ферромарганцем: FeO + Mn = MnO + Fe. 03.10.2014. 15. | собой сплав: чугун или сталь? Решение: 1) n(Н2) = 2,24/22,4 = | ||
16 | История сталеплавильного производства. Первым секрет | 0,1 моль. 2) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2. 3) m(fe) = 0,1 ? 56 = 5,6г. | |
получения дамасской, или булатной стали разгадал в 1828 году | m(С) = 5,83 – 5,6 = 0,23г. 4) ?(с) = 0,23/5,83 = 0,039 (3,9%). | ||
генерал-майор Павел Аносов, который надзирал над производством | Ответ: массовая доля углерода 3,9%; это чугун. Дано: M(сплава) = | ||
металла на заводе в Златоусте; англичанин Генри Бессемер в 1856 | 5,83г. V(Н2) = 2,24л (н.у.). ?(С) = ? Чугун или сталь? 1 моль | ||
году изобрел конверторный способ изготовления стали. Этот метод | 1моль. 0,1моль 0,1моль. 03.10.2014. 33. | ||
стал сегодня основным в черной металлургии; французский | 34 | Задача №4 Феррохром содержит 65% хрома и 35% железа. | |
металлург Пьер Мартен, в 1865 году запатентовал печь для | Определите массовую долю хрома в стали, полученной при | ||
выплавки стали нового образца, в производстве стало возможным | прибавлении к 100кг стали 2кг феррохрома (3кг феррохрома). | ||
использовать лом, которого на планете к тому времени накопилось | Решение: 1) m1(cr) = 2000 ? 0,65 = 1300г (1,3кг). M2(cr) = 3000 | ||
громадное количество; Сидней Джилкрист Томас а 1878 году | ? 0,65 = 1950г (1,95кг). 2) m1(хромовой стали) = 100 + 1,3 = | ||
придумал, как удалять из железной руды при плавке серу и фосфор. | 101,3кг. M2(хромовой стали) = 100 + 1,95 = 101,95кг. 3) ?1(cr в | ||
03.10.2014. 16. | стали) = 1,3/101,3 = 0,013 (1,3%). ?2(cr в стали) = 1,95/101,95 | ||
17 | Мартеновская печь. Название произошло от фамилии | = 0,019 (1,9%). Ответ: массовые доли хрома 1,3% (1,9%). Дано: | |
французского инженера и металлурга Пьера Мартена. В 1864 | ?(Fe) = 35% = 0,35. ?(Cr) = 65% = 0,65. M(стали) = 100кг. M(fe – | ||
предложил новый способ получения литой стали в регенеративных | cr) = 2кг (3кг). ?(Cr в стали) = ? 03.10.2014. 34. | ||
пламенных печах. Использовал принцип регенерации тепла продуктов | 35 | Задача №5 Железная руда содержит 85% Fe2O3, 10% SiO2 и 5% | |
горения для подогрева не только воздуха, но и газа. Благодаря | других примесей, не содержащих железо или кремний. Определите | ||
этому удалось получить температуру, достаточную для выплавки | массу железа и хрома в 1000кг железной руды. Решение: 1) | ||
стали. Широко применялся в металлургии в последней четверти XIX | m(Fe2О3) = 1000 ? 0,85 = 850кг. m(SiО2) = 1000 ? 0,1 = 100кг. 2) | ||
века. Мартеновская печь работает в среднем 1 год, после чего | М(Fe2О3) = 56 ? 2 + 48 = 160кг/кмоль. М(SiО2) = 28 + 16 ? 2 = | ||
кирпич выгорает и теплоизоляция ухудшается. С 1970-х годов новые | 60кг/кмоль. 3) m(fe) = (112 ? 850)/160 = 595кг. M(si) = (28 ? | ||
мартеновские печи в мире более не строятся. В России первую | 100)/60 = 46,67кг. Ответ: масса железа 595кг, масса кремния | ||
мартеновскую печь построили в 1869—1870гг. на Сормовском заводе | 46,67кг. Дано: ?(Fe2O3) = 85% (0,85). ?(SiO2) = 10% (0,1). | ||
А.А.Износков и Н.Н. Кузнецов. 03.10.2014. 17. | ?(Других прим.) = 5% (0,05). M(руды) = 1000кг. m(Fe) = ? m(Si) = | ||
18 | Мартен. 03.10.2014. 18. | ? 03.10.2014. 35. | |
19 | Кислородный конвертер. В основе процессов лежит один | 36 | Задача №6 Определите объём (н.у.) оксида углерода (II), |
принцип: чугун, из которого получают сталь, очищают, продувая | необходимый для восстановления железа из 1000 кг Fe2O3 и массу | ||
через него воздух; сосуд, где протекает реакция (конвертер) | угля, который надо сжечь для получения требуемого объёма оксида | ||
имеет грушевидную форму с открытой горловиной вверху; укреплен | углерода (II). Решение: 1) n(Fe2О3) = = 1000/160 = 6,25кмоль. 2) | ||
на горизонтальной оси, что позволяет его наклонять; конвертеры | fe2o3 + 3СО = 2 fe + 3СО2. 3) V(CO) (н.У.) = 18,75 ? 22,4 = | ||
Бессемера и Томаса по внешнему виду одинаковы; главное различие: | 420м3. 4) 2с + о2 = 2со. 5) m(С) = 18,75 ? 12 = 225кг. Дано: | ||
бессемеровский конвертер изнутри выложен - кислой огнеупорной | m(Fe2О3) = 1000кг. V(CO) (н.У.) = ? M(с) = ? Ответ: объём | ||
футеровкой и в нем нельзя удалить фосфор в основной шлак, потому | угарного газа 420м3, масса угля 225кг. 6,25кмоль 18,75кмоль. | ||
что такой шлак быстро разъедает кислую футеровку. Томасовский | 1кмоль 3кмоль. 18,75кмоль 18,75кмоль. 2кмоль 2кмоль. 03.10.2014. | ||
конвертер имеет основную футеровку, поэтому здесь, добавляя | 36. | ||
известь, можно получить основной шлак, который хорошо извлекает | 37 | Источники информации. А.А.Карцова, А.Н.Лёвкин Химия 11 | |
фосфор из чугуна, но не разрушает основную футеровку. | класс. Профильный уровень., М., «Вентана-Граф», 2012 М.А.Рябов. | ||
бессемеровский и томасовский конверторы позволяют за 20 мин | Сборник задач и упражнений по химии. 9 класс. М., «Экзамен», | ||
превратить в сталь до 20 т чугуна. 03.10.2014. 19. | 2013. Металлургический комбинат | ||
20 | Сталевары. 03.10.2014. 20. | http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1829545 Основы | |
21 | Электродуговая печь. Основное назначение дуговой печи - | металлургического производства | |
выплавка стали из металлического лома (скрапа); источником тепла | http://fs.nashaucheba.ru/docs/180/index-170427.html Фотографии | ||
в дуговой печи является электрическая дуга, возникающая между | http://www.google.ru/imghp?hl=ru&tab=ii | ||
электродами и жидким металлом или шихтой при приложении к | http://loveopium.ru/texnologiya/stalevary.html Революция | ||
электродам электрического тока необходимой силы (температура | технологий http://lon-live-metal.narod.ru/Revolution_2_Me.htm | ||
3000оС); возможность электроплавки металлов впервые была | Металлоискатели | ||
установлена русским физиком В. В. Петровым; 1909 г. считают | http://www.epr-magazine.ru/industrial_history/technologies/metal | ||
началом промышленного производства электростали в России. В этом | search/ Как закалялась сталь | ||
году на дуговой печи П. Эру было выплавлено 192 т | http://fishki.net/comment.php?id=90823 Металлургические отходы | ||
высококачественной стали; основоположником создания | http://www.dishisvobodno.ru/iron-and-steel-waste.html. | ||
электрометаллургии качественных сталей в нашей стране следует | 03.10.2014. 37. | ||
«Общие способы получения металлов» | Общие способы получения металлов.pptx |
«Получение металлов» - Важнейшие руды. Средней активности. Очень активные металлы. Неактивные (благородные). Получением металлов из руд занимается металлургия. Нахождение металлов в природе. Способы получения металлов. Восстановление водородом (водородотермия). Электролиз. Распространенность металлов в природе.
«Сварка металла» - Биметаллическая пластина закреплена с одного конца. Для поддержания в инкубаторе необходимой влажности там имеется сосуд с водой 3. Такой нагрев «чист», т. е. не дает дыма, который мог бы вредить зародышам. Электричество плавит металл. Тест. Энергия саклаучы лампалар. Электрический шов. Электронагрев в сельском хозяйстве.
«Обработка металла» - Уже в глубокой древности на Руси существовало искусство обработки металла, которое состояло в том, что из проволоки различной толщины (гладкой или расплющенной), делали ажурные узоры, напоминающие кружево. Скань, как правило, делали из высокопробного золота и серебра (редко - из меди и др.) которые, благодаря отсутствию примесей способны вытягиваться в тончайшую проволоку.
«Общие способы получения металлов» - Значение металлургии. Феррохром. Масса магнетита. Объём угарного газа. Металлургический комбинат. Металлургические процессы. Использование шлаков. Экологические проблемы металлургии. Электродуговая печь. Мартеновская печь. Видеоэкскурсия на металлургический комбинат. Дуговая сталеплавильная печь. Способы решения экологических проблем.
«Литьё металлов» - Плавка. Защитные покровы, флюсы, раскислители. Материал, поступающий в плавку, называется шихтовым, или шихтой. Литье. Художественное и технологическое. Плавка и литье металлов. Шихтовый материал в зависимости от степени и характера загрязнения подвергается различной обработке. Шлифовкой со скульптуры удаляются окислы, открывается чистая поверхность.