Al2O3-CaC2 жүйесінде өзара әсерлесуде температура әсерінен элементтердің ыдырауына материалды баланс

Кесте 6 – Al₂O₃-CaC₂ жүйесінде өзара әсерлесуді зерттеуде 1900^оС 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 2000^оС 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 2300^оС 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=500-2500^оС 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) 2200^оС жоғары температурада байқалды;

- Жүйені пайдалана отырып, алюминийдің, кальцийдің, көміртегінің және оттегінің ыдырау дәрежелерін анықтап, келесідей қорытындылар жасалды:

- Жүйедегі Al→Al₂O₃ өтуі температура (500-1700^oC) жоғарылаған сайын бөліну дәрежесі 99,998% аралығында тұрақты болып келіп, температура (1800-2500^oC) 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=500-2000^oC);

- Жүйедегі Ca→CaC₂ өтуі температура (500-1500^oC) жоғарылаған сайын 99,9999% аралығында тұрақты болып келіп, (T=1600-1900^oC) жоғарылап 99,8436%-дан 97,4999%-ға дейін төмендегені байқалады;

- Жүйедегі C→CaC₂ өтуі температура (500-1500^oC) жоғарылаған сайын 99,9999% тұрақты болып келіп, (T=1600-1900^oC) жоғарылап 99,84365%-дан 97,4999%-ға дейін төмендейтіндігі байқалды;

- Жүйедегі O→Al₂O₃ өтуі температура (500-1700^oC) жоғарылаған сайын 99,99825% аралығында тұрақты болып келіп, температура (1800-2000^oC) 99,01788%-дан 0,990179%-ға дейін төмендеп, содан қайта (T=2100-2500^oC) 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) 2200^оС жоғары температурада байқалады.