Giao trinh bai tap lý thuyết tích phân suy rộng đầy đủ

Luyện kim Luyện kim Bởi: Wiki Pedia Luyện kim lĩnh vực khoa học kĩ thuật ngành công nghiệp điều chế kim loại từ quặng từ nguyên liệu khác, chế biến hợp kim, gia công phôi kim loại áp lực, cách thay đổi thành phần hoá học cấu trúc để tạo tính chất phù hợp với yêu cầu sử dụng Luyện kim xuất từ thời xa xưa (luyện đồng), từ thiên niên kỷ TCN, có luyện sắt từ quặng Các trình Luyện kim bao gồm trình: • Xử lí quặng (nghiền, tuyển, đóng bánh, vê viên để chuẩn bị tách kim loại khỏi quặng); • Tách kim loại khỏi quặng vật liệu khác; • Làm kim loại (tinh luyện); • Sản xuất kim loại hợp kim; • Nhiệt luyện; • Gia công hoá nhiệt nhiệt kim loại; • Đúc gia công kim loại áp lực; • Tráng phủ bề mặt sản phẩm kim loại để bảo vệ trang trí khuyếch tán kim loại phi kim loại khác bề mặt sản phẩm Các kiểu luyện Có hai kiểu luyện kim: thuỷ luyện kim hoả luyện kim • Thủy luyện trình hoàn nguyên kim loại môi trường có tác dụng chất hóa học môi trường điện phân (thường điện phân môi trường nhiệt độ cao điện phân nóng chảy) • Hỏa luyện hoàn nguyên kim loại môi trường có chất oxy hóa mạnh C, H2, Phản ứng hoàn nguyên thường tỏa nhiều nhiệt nên người ta gọi phương pháp hoàn nguyên hỏa luyện 1/8 Luyện kim Nghiên cứu vĩ mô vi mô Các nhà luyện kim nghiên cứu chế vĩ mô vi mô để giải thích hành vi kim loại hợp kim Vĩ mô Các nghiên cứu mức độ vĩ mô tập trung vào tính chất tinh thể học; ảnh hưởng nhiệt độ xử lý nhiệt đến pha thành phần hợp kim, điểm tinh tính chất pha hợp kim Tính chất vĩ mô kim loại kiểm tra sử dụng máy thiết bị đo độ bền kéo, độ bền nén độ cứng Vi mô Các chế vi mô bao gồm thay đổi xuất mức nguyên tử có ảnh hưởng đến tính chất vĩ mô kim loại (hoặc hợp kim) Ví dụ công cụ để khảo sát vi mô kim loại hiển vi quang học hiển vi điện tử, phương pháp phổ khối Phân loại Luyện kim phân loại chính: Luyện kim đen luyện kim màu Luyện kim đen Luyện kim đen sản xuất thép gang có nguồn gốc từ sắt Đây ngành quan trọng công nghiệp nặng, tạo nguyên liệu để sản xuất máy móc gia công kim loại Hầu tất ngành kinh tế sử dụng sản phẩm ngành luyên kim Kim loại đen chiếm 90% tổng khối lượng sản xuất giới Ngành luyên kim phát triển mạnh vào kỉ XIX với việc phát minh động đốt , xây dựng đường sắt , chế tạo xe lửa , tàu thủy sau công cụ , máy nông nghiệp , ô tô Ngành luyện kim đen cần lượng lớn nguyên liệu để sản xuất : sắt , than cốc đá vôi Qui trình sản xuất phức tạp 2/8 Luyện kim Nguyên liệu Sản xuất gang cần chuẩn bị nuyên liệu sau: quặng sắt gồm quặng hematit( Fe2O3 ) manhetit ( Fe3O4 ) Ở Việt Nam có nhiều quặng sắt Thái Nguyên, Yên Bái, Hà Tĩnh Ngoài cần có than cốc, không khí giàu oxit đá vôi CaCO3 Tất nuyên liệu đo vào lò luyện kim ( lò cao ) Khi đốt, cacbon oxit khử oxit sắt nhiệt độ cao Muốn sản xuất gang cần phải sử dụng: + 1,7- 1,8 quặng sắt (tuỳ thuộc hàm lượng sắt quặng, hàm lượng sắt thấp số lớn hơn) + 0,6- 0,7 đá vôi làm chất trợ dung (giúp chảy) quặng làm giàu đá không quặng Nếu đá thuộc loại axit (như silic ôxit) phải dùng đá bazơ (đá vôi) làm chất giúp chảy; đá bazơ (như ôxit canxy) lại phải dùng chất trợ dung đá axit (cát thạch anh) + 0,6- 0,8 than cốc dùng để làm nhiên liệu khả sinh nhiệt cao, chịu sức nặng phôi liệu, kích thích cháy Quy trình sản xuất gang Quặng sắt, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải đưa qua miệng lò cao xếp thành lớp Không khí nóng từ bên lò từ lên C + O2(to) -> CO2 ( khí ) C + CO2(to) -> 2CO ( khí ) Nhờ có khí cacbon monoxit khử oxit sắt : 3CO + Fe2O3(to cao) -> 3CO2 + 2Fe Ngoài quặng lẫn tạp chất MnO2 , SiO2 bị khử thành đơn chất Đá vôi phân hủy CaO oxit hóa số tạp chất có lẫn quặng SiO2 tạo thành xỉ Xỉ nhẹ nên lên đưa khỏi cửa lò CaO + SiO2(to) -> CaSiO3 Khí tạo lò thoát phía gần miệng lò Sơ đồ sản xuất thép 3/8 Luyện kim Quy trình sản xuất thép Sản xuất thép sử dụng lò Bet-xo-me để luyện thép Thổi khí oxi qua lò đựng gang nóng chảy nhiệt độ cao Khí oxi oxi hóa số kim loại gang Cu, Zn, Si, S Sản phẩm thu thép Các nước khai thác nhiều Một số nước dẫn đầu sản lượng thép Trung Quốc , Hoa Kỳ , Đức , Nga , Hàn Quốc , Bra-zin Một số nước công nghiệp phát triển chẳng hạn Nhật Bản, trữ lượng không cao sản xuất thép lớn mạnh nhờ nhập quặng nguyên liệu từ nước phát triển Tình hình sản lượng thép kỉ XVIII XIX Nước Năm 1800 Năm 1900 Tỉ lệ gia tăng (%) Anh 1,3 ( triệu ) 4,9 ( triệu ) 377 Mĩ 1,2 ( triệu ) 10,2 ( triệu ) 850 Đức 0,7 ( triệu ) 6,4 ( triệu ) 910 Sản lượng thép nước Anh Đức Mĩ 1800-1900 Nước Năm 1920 Năm 1929 Anh 9,2 ( triệu ) 9,8( triệu ) Pháp 2,7 ( triệu ) 9,7 ( triệu ) Đức 7,8 ( triệu ) 16,5 ( triệu ) Sản lượng thép nước Anh Đức Pháp 1920-1929 Kinh tế khôi phục, sản xuất công nghiệp luyện kim có xu hướng phát triển nhanh nước phát triển Phục hồi nhanh chiến tranh gây Tình hình sản lượng thép kết thúc 2009 bắt đầu 2010 Sản lượng thép thô giới tăng 25,5% tháng 1/2010 so với kỳ năm trước tăng 1,8% so với tháng 12/2009 nhờ nhà máy thép phục hồi sản xuất bối cảnh kinh tế phục hồi 4/8 Luyện kim Theo số liệu Hiệp hội Thép Thế giới (WSA), sản lượng thép toàn cầu tháng đầu năm đạt 108,9 triệu tấn, so với 86,8 triệu cách năm 107 triệu tháng 12 năm 2009 Sản lượng thép Trung Quốc, quốc gia sản xuất tiêu thụ thép lớn giới, tăng 18,2% tháng qua, đạt 48,7 triệu So với tháng 12/09, sản lượng thép Trung Quốc tăng 0,2% Tại Nhật Bản Nga, quốc gia sản xuất thép lớn thứ hai thứ ba giới, sản lượng tăng 36,8% 33% tháng vừa qua Colin Hamilton, chuyên gia phân tích thuộc Macquarie cho biết, nhà máy thép nỗ lực sản xuất nhiều tốt giá nguyên liệu thô tăng trước tháng Được biết, tập đoàn quặng BHP Billiton, Rio Tinto Vale Braxin chốt lại đàm phán giá quặng với nhà sản xuất thép châu Á cho năm tới Các công ty muốn có giá quặng tăng thêm 40% Kết giá thép tăng lên sản lượng theo xu hướng Tuy nhiên nhà phân tích tin sản lượng mức cao năm Cũng theo WSA, sản lượng thép Mỹ, quốc gia sản xuất thép lớn thứ giới, tăng 48,8% tháng 1, đạt 6,1 triệu Tại châu Âu, sản lượng thép Đức tăng 27,7% tháng 1, đạt 3,4 triệu tấn, sản lượng Tây Ban Nha tăng 51,1% lên 1,4 triệu Trong năm 2009, khu vực gặp khó khăn sản xuất thép Bắc Mỹ sản lượng sụt giảm 34%, riêng Mỹ giảm 36,4% WSA cho biết thêm, tháng 1/2010, công suất sản xuất thép toàn cầu đạt 72,9%, so với 71,9% tháng 12 năm 2009 [1] Xếp hạng Nước Sản lượng ( Triệu ) Trung Quốc 567,8 Nhật Bản 87,5 Nga 59,9 Mỹ 58,1 Ấn Độ 56,6 Hàn Quốc 48,6 5/8 Luyện kim Đức 32,7 Ukraine 29,8 Brazil 26,5 10 Thổ Nhĩ Kỳ 25,3 Sản lượng thép Top 10 vào tháng 12/2009 Nước Sản lượng ( Triệu ) Tỉ lệ giảm (%) Brazil 18,4 31,4% Mexico 9,96 29,5% Argentina 2,78 36,9% Chilê 0,87 32,8% Paragoay 0,04 38% Pêru 5,1 41,6% Venezuela 2,83 12,6% Toàn Mĩ La Tinh 37,1 29,6% Sản lượng luyện kim đen tháng 1/2009 đến 10/2009 Hầu toàn giới sản xuất giảm khủng khoảng kinh tế, tồn kho, giá thành cao, thiếu nguyên liệu đến cuối năm 2009 bắt đầu 2010 có xu hướng phát triển tích cực trở lại Luyện kim màu Sản xuất kim loại đồng, chì, thiếc, nhôm, kẽm, bạc, vàng sắt Nhiều kim loại có giá trị chiếm lược Dùng để sản xuất máy bay, tàu cảng, dụng cụ, công trình xây dựng, điện tử, khí, hóa chất dùng ngành bưu tính công nghệ thông tin, tin học Các kim loại màu phân thành nhóm kim loại màu bản, kim loại màu hợp kim, kim loại màu quý kim loại màu Luyện kim nhôm Qui trình luyện kim nhôm Nguyên liệu: Al2O3 (quặng bôxit) 6/8 Luyện kim • Cách 1: Sau làm quặng người ta dùng điện phân nóng chảy nhôm oxit criolit [2] bể điện phân, thu nhôm oxi 2Al2O3 (điện phân nóng chảy + criolit) > 4Al + 3O2 • Cách 2: Đun nóng quặng lên để trở nên đơn chất Al Sản lượng nhôm Tháng/Năm Tổng sản lượng ( nghìn ) Sản lượng trung bình ngày ( nghìn ) Năm 2005 23.463 64,3 Năm 2006 23.869 65,4 Năm 2007 24.812 68,0 Năm 2008 25.654 70,1 tháng đầu năm 2008 17.145 70,3 Tháng 8/2008 2.175 70,2 Tháng 9/2008 2.110 70,3 Tháng 10/2008 2.187 70,5 Tháng 11/2008 2.082 69,4 Tháng 12/2008 2.130 68,7 tháng đầu năm 2009 15.638 64,4 Tháng 1/2009 2.094 67,5 Tháng 2/2009 1.852 66,1 Tháng 3/2009 2.019 65,1 Tháng 4/2009 1.914 63,8 Tháng 5/2009 1.965 63,4 Tháng 6/2009 1.892 63,1 Tháng 7/2009 1.948 62,8 Tháng 8/2009 1.954 63,0 7/8 Luyện kim Luyện kim Mangan Qui trình sản xuất mangan Luyện kim Việt Nam phát triển Ở nơi có mỏ kim loại nơi có lò luyện kim Lò luyện Nơi Năng suất Đồng Đà Nẵng 65.000 tấn/năm [3] Thép Thái Nguyên 550.000 tấn/năm [4] Gang Thái Nguyên 150.000 tấn/năm [5] Sắt Bình Định 400.000 tấn/năm [6] Kẽm, chì Bắc Kạn 20.000 chì/năm 10.000 kẽm/năm [7] Mangan Cao Bằng 56 tấn/ngày [8] Thép Bình Dương 4.000 tấn/năm [9] Titan Thái Nguyên 20.000 xỉ titan/năm 10.000 gang hợp kim/năm [10] Luyện kim tập trung nhiều TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Hải Phòng, Hải Dương, Thái Nguyên, Lào Cai, Tuyên Quang, Bắc Kạn, Cao Bằng… Trong ngành luyên kim đen nước ta có xu hướng phát triển mạnh khai thác nhiều từ mỏ quặng sắt nhập nguyên liệu từ nước phát triển Lịch sử luyện kim đen Việt Nam Năng lực người luyện kim • • • • Giỏi môn khoa học tự nhiên, đặc biệt hóa học, vật lý Yêu thích ngành luyện kim Có khả tư phán đoán tốt Thích tìm tòi, nghiên cứu, sáng tạo 8/8 ... 6/8 Luyện kim • Cách 1: Sau làm quặng người ta dùng điện phân nóng chảy nhôm oxit criolit [2] bể điện phân, thu nhôm oxi 2Al2O3 (điện phân nóng chảy + criolit) > 4Al + 3O2 • Cách 2: Đun nóng... cụ để khảo sát vi mô kim loại hiển vi quang học hiển vi điện tử, phương pháp phổ khối Phân loại Luyện kim phân loại chính: Luyện kim đen luyện kim màu Luyện kim đen Luyện kim đen sản xuất thép... thép lớn thứ hai thứ ba giới, sản lượng tăng 36,8% 33% tháng vừa qua Colin Hamilton, chuyên gia phân tích thuộc Macquarie cho biết, nhà máy thép nỗ lực sản xuất nhiều tốt giá nguyên liệu thô tăng