Al2O3-CaC2 жүйесінде өзара әсерлесуде температура әсерінен элементтердің ыдырауына материалды баланс
Кесте 6 – Al2O3-CaC2 жүйесінде өзара әсерлесуді зерттеуде 1900оС температура әсерінен алюминий тотығының материалдық балансы
№ | Кіріс | кг | % | Шығыс | кг | % | |||
Al2O3 | 61,4 | Қорытпа: оның ішінде | |||||||
CaC2 | 38,5 | Al2O3 | 99,5 | 59,93 | |||||
CaC2 | 62,4 | 37,6 | |||||||
Al4C3 | 0,031 | 0,019 | |||||||
Газ | |||||||||
Al2O(g) | 1,69 | 0,018 | |||||||
CO(g) | 1,42 | 0,85 | |||||||
Ca(g) | 1,03 | 0,62 | |||||||
Al(g) | 0,0216 | 0,013 | |||||||
CO2(g) | 0,0000227 | 0,000013 | |||||||
Al2C2(g) | 0,0000174 | 0,0000105 | |||||||
барлығы | барлығы | ||||||||
Кесте 7 – Al2O3-CaC2 жүйесінде өзара әсерлесуді зерттеуде 2000оС температура әсерінен алюминий тотығының материалдық балансы
№ | Кіріс | кг | % | Шығыс | кг | % | |||
Al2O3 | 61,4 | Қорытпа: оның ішінде | |||||||
CaC2 | 38,5 | Al2O3 | 1,01 | 0,608 | |||||
Газ | |||||||||
Al2O(g) | 68,2 | 41,08 | |||||||
CO(g) | 55,9 | 33,7 | |||||||
Ca(g) | 24,1 | ||||||||
Al(g) | 0,859 | 0,517 | |||||||
CO2(g) | 0,00186 | 0,0011 | |||||||
Al2C2(g) | 0,000407 | 0,000245 | |||||||
барлығы | барлығы | ||||||||
Кесте 8 – Al2O3-CaC2 жүйесінде өзара әсерлесуді зерттеуде 2300оС температура әсерінен алюминий тотығының материалдық балансы
№ | Кіріс | кг | % | Шығыс | кг | % | |||
Al2O3 | 61,4 | Қорытпа: оның ішінде | |||||||
CaC2 | 38,5 | Al2O3 | 1,56 | 0,94 | |||||
Газ | |||||||||
Al2O(g) | 40,36 | ||||||||
CO(g) | 55,9 | 33,67 | |||||||
Ca(g) | 24,1 | ||||||||
Al(g) | 1,46 | 0,88 | |||||||
CO2(g) | 0,0208 | 0,012 | |||||||
барлығы | барлығы | ||||||||
Сынылатын технологиялық сызба
Зерттеу нәтижесі негізінде Al2O3-CaC2 жүйесіндегі өзара әсерлесуді зерттеуде алюминий қорытпасын алу мақсатында ұсынылған технологиялық сызбасы 6 суретте келтірілген.
Байланыстырғыштар | Глиназём ( AL2O3) | Кальций карбиді | Көмір |
Өлшеу |
Қалдықтар |
Араластыру |
Брикеттеу |
Кептіру |
Электрлі балқыту |
Рафинерлеу |
Фильтрлеу және легрлеу |
Құю |
Алюминий қорытпалары |
Қалдықтар |
Сурет 6. Алюминий қорытпасын электрлі балқыту пешінде алудың технологиялық тізбегі.
Глиназем, кальций карбиді, көмір және байланыстырғыштардан тұратын шихта құрамы дайындалады. Фракция өлшемі алынғаннан кейін араластырылады. Өлшемі d=15-20мм брикеттеледі де, температурасы 105-115 оС аралығында кептіруге жіберіледі.
Алынған өнім электрлі балқыту пешіне жіберіледі. Қуаттылығы: 22,5 MB/Сағ болатын пеште шихта 1600-1800 оС аралығында балқытылады. Балқыма лётка арқылы шамотпен шегенделген ковшқа келіп түседі де, рафинерлеу процессі жүреді.Тазалау процессі кезінде сурет 6. көрсетілгендей қалдықтар электрлі балқытуға қайта жіберілсе, басқа қалдықтардың өлшеуге жіберіледі. Фильтрлеу және легірлеуден кейін алюминий қорытпалары алынады [15].
Орытынды
Берілген курстық жұмыста Al2O3-CaC2 жүйесіндегі өзара әсерлесуді зерттеуде және олардың қосылыстарының таралу деңгейі металлургиялық Outokumpu компаниясында жасалған HSC-5.1 CHEMISTRY бағдарламасы арқылы Т=500-2500оС температурада есептеулерге талдау жүргізілді.
Зерттеу барысындағы нәтижелерге төмендегі мәліметтер арқылы қорытынды жасауға болады:
- тақырыпқа сай алюминийді өндіру әдістері бойынша әдебиеттік шолулар жасалып, қорытындылар келтірілді;
- Al2O3-CaC2 жүйесіндегі өзара әсерлесуді зерттеудегі температура әсерінен Гиббс энергиясы бойынша зерттеу жүргізу барысында реакцияның жүруі (теріс таңбалы) 2200оС жоғары температурада байқалды;
- Жүйені пайдалана отырып, алюминийдің, кальцийдің, көміртегінің және оттегінің ыдырау дәрежелерін анықтап, келесідей қорытындылар жасалды:
- Жүйедегі Al→Al2O3 өтуі температура (500-1700oC) жоғарылаған сайын бөліну дәрежесі 99,998% аралығында тұрақты болып келіп, температура (1800-2500oC) жоғарылаған сайын 99,018%-дан 1,99%-ға дейін төмендейді де, ал Al→Al2O(g) өтуі 0,0003%-дан 97,44%-ға дейін жоғарылағандығы байқалады (T=500-2000oC);
- Жүйедегі Ca→CaC2 өтуі температура (500-1500oC) жоғарылаған сайын 99,9999% аралығында тұрақты болып келіп, (T=1600-1900oC) жоғарылап 99,8436%-дан 97,4999%-ға дейін төмендегені байқалады;
- Жүйедегі C→CaC2 өтуі температура (500-1500oC) жоғарылаған сайын 99,9999% тұрақты болып келіп, (T=1600-1900oC) жоғарылап 99,84365%-дан 97,4999%-ға дейін төмендейтіндігі байқалды;
- Жүйедегі O→Al2O3 өтуі температура (500-1700oC) жоғарылаған сайын 99,99825% аралығында тұрақты болып келіп, температура (1800-2000oC) 99,01788%-дан 0,990179%-ға дейін төмендеп, содан қайта (T=2100-2500oC) аралығында бөліну дәрежесі 1,127431%-дан 1,990161%-ға дейін өсетіндігі анықталды;
- Al2O3-CaC2 жүйесінде өзара әсерлесуде температура әсерінен элементтердің ыдырауына қатысты материалды баланс анықталды;
- алюминий қорытпасын алудың принципиалды технологиясы келтірілді;
Қорытындылай келе, зерттеу нәтижелерінен байқағандай Al2O3-CaC2 жүйесіндегі өзара әсерлесуді зерттеудегі температура әсерінен Гиббс энергиясының қорытындысы реакцияның жүруі (теріс таңбалы) 2200оС жоғары температурада байқалады.