Исследование и разработка алюминотермического способа получения кальция

• Автор: Кропачев, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

1 Литературный обзор

1.1 Общие сведения

1.2 Минералы кальция

1.3 Области применения кальция и его соединений

1.4 Основные способы получения кальция

Выводы по главе 1

2 Алюминотермическое восстановление кальция из оксида

2.1 Термодинамический анализ процесса восстановления

2.2 Экспериментальное и расчтное определение состава шихт

алюминотермического восстановления оксида кальция

2.3 Зависимость механической прочности брикетов от состава шихты

и давления прессования
2.3.1 Методика проведения эксперимента
2.3.2 Зависимость механической прочности брикетов от состава шихты
2.3.3 Исследование пористости брикетов из шихт состава оксид
кальция порошок алюминия
2.4 Зависимость извлечения кальция от температуры и времени
2.4.1 Высокотемпературная вакуумная установка с автоматической
записью длительности процесса и изменения массы образца
2.4.2 Методика проведения опытов
2.4.3 Результаты проведения экспериментов и их обсуждение
Выводы по главе 2
3 Алюминотермическое восстановление кальция из карбоната кальция
совмещнный процесс диссоциациявосстановление
3.1 Термодинамика диссоциации карбоната кальция
3.2 Термодинамическая оценка взаимодействия тврдого и жидкого
алюминия с продукгами диссоциации карбоната кальция
3.3 Экспериментальное определение параметров процесса диссоциация
восстановление
3.3.1 Изучение влияния состава шихт на механическую прочность брикетов
3.3.2 Исследование пористости брикетов в зависимости от состава
шихт и давления прессования
3.4 Исследование окислясмости алюминия диоксидом углерода и процесса
диссоциации карбоната кальция в условиях совмещнного процесса диссоциациявосстановление
3.4.1 Описание установки по проведению экспериментов
3.4.2 Экспериментальное определение окисляемости алюминия
диоксидом углерода
3.4.3 Обсуждение результатов экспериментов
3.4.4 Исследование процесса диссоциации карбоната кальция
в условиях совмещнного процесса диссоциациявосстановление
3.4.5 Кинетика диссоциации карбоната кальция в алюминотермических
шихтах
3.4.6 Исследование процесса восстановления оксида кальция
в условиях совмещнного процесса диссоциациявосстановление
Выводы по главе 3
4 Опытнопромышленное опробование технологии алюминотермического
получения кальция на ОАО Машиностроительный завод г. Электросталь
4.1 Реконструкция реторты
4.2 Технологический регламент
4.3 Проведение опытных плавок
5 Изучение шлаков алюминотермического восстановления
6 Проектирование установок для реализации алюминотермического
получения кальция
6.1 Изменение конструкции реторты дистилляции восстановления
6.2 Изменение конструкции печи при изменении способа нагрева
7 Технологические и экономические аспекты анализа различных схем
получения металлического кальция
7.1 Сравнение электролитического и алюминотермического способов
получения кальция
7.1.1 Технология электролитического получения кальция
7.1.2 Техника безопасности при работе с металлическим кальцием
7.1.3 Технология алюминотермического получения кальция
7.2 Сравнение двух алюминотермических способов получения кальция
7.3 Анализ технологической схемы получения кальция из карбоната
при замене электронагрсва печей на газовый обогрев
7.4 Экономическое сравнение рассматриваемых схем получения кальция
Общие выводы по работе
Список использованных источников


Весовое соотношение 1,. Доломит содержит примеси i, А0з, , Мп4, ТЮ2, 3, Р2С5 и другие. В зависимости от содержащихся примесей природные доломиты имеют различную окраску. Встречаются серые, жлтые и бурые доломиты. В качестве изоморфной примеси доломиты часто содержат анкерит РеСОз СаСОз и родохрозит МпСОз или МпССаС0з, которые при выветривании разлагаются с выделением свободных оксидов железа и марганца, придающих доломитам краснобурую и пятнистосероватую окраску. Кристаллическая структура минерала доломита гексагональноромбоэдрическая. Плотность более чистых разновидностей 2,, твердость 3,,0. Объемный вес рыхлых разновидностей около 2,0, плотных около 2,8. Доломитовые породы нередко содержат различные примеси в значительном количестве более . Такие доломиты целесообразно характеризовать по примесям мергелистые в случае преобладания глинистого вещества песчанистые кварцитового песка железистые железа загипсованные гипса и т. Гипс СаН самый распространенный минерал в природе из группы сульфатов. По природным ресурсам гипсового сырья Россия занимает одно из первых мест в мире. Крупные разведанные месторождения имеются почти во всех экономических районах России, за исключением Сибири и Дальнего Востока, где запасы гипса ограничены. В природе гипс обычно встречается в чистом виде. Цвет его белый. Отдельные кристаллы часто прозрачны и бесцветны. В зависимости от цвета примесей, захваченных при кристаллизации гипса, меняется его цвет. Он бывает серым, медножлтым, красным, бурым, чрным и очень редко зелным или синим имеет стеклянный блеск. Тврдость 1,,0 легко чертится ногтем. Плотность 2,3. Флюорит, или плавиковый шпат СаР2. Минерал, образующийся в основном при гидротермальных процессах. Флюорит часто встречается как спутник рудных металлических минералов в жилах. Флюорит хрупок, твердость 4 излом раковистый блеск стеклянный, иногда матовый плотность 3,,. Цвет самый разнообразный белый, розовый, зелный, жлтый, фиолетовый, синий, пурпурнокрасный. Чаще всего встречается зелных и фиолетовых оттенков синяя и красная окраска редки иногда минерал бесцветен. Флюорит прозрачен даже тмноокрашенные разновидности просвечиваются в тонких пластинках. Частые спутники плавикового шпата сульфиды свинца, цинка и меди. Фосфориты осадочная горная порода, состоящая из различных минералов кварца, глауконита, кальцита, доломита и др. Фосфатное вещество фосфорита состоит из высокодисперсного фторапатита или минералов, близких к нему. Часто в фосфоритах содержатся остатки морских организмов. Окраска фосфоритов неопределнная. Плотность фосфоритов 2,,0. Тврдость от 2 до 4. В основном кальций применяется в виде соединений. Карбонатные породы это основа строительной индустрии. В России имеются громадные запасы известняков. В монографии 1 приводятся основные месторождения, их квалификация и состав. Используя данные монографии можно найти источники известняков, наиболее пригодные для получения кальция по способу металлотермии. Также широко в строительном деле используются месторождения гипса, доломит является сырьм для магниевой промышленности, флюорит находит применение для производства плавиковой кислоты и как шлакующая добавка в пирометаллургических процессах. Кальций, благодаря высокой химической активности, применяется в различных отраслях промышленности. Роль его особенно возросла в настоящее время, когда потребовалось получать некоторые активные металлы высокой степени чистоты, а также особые сорта стали, пригодные для вытягивания стальных листов непосредственно из расплава. Особенность кальция состоит в том, что он может энергично соединяться при повышенной температуре со всеми газами, кроме инертных это позволяет использовать его для промышленной очистки аргона и гелия, а также для получения глубокого вакуума в лабораторной технике как геттера. Металлический кальций также используют в качестве раскислителя и очистителя от серы и фосфора в чрной металлургии. В металлургии цветных и особенно редких металлов применение металлического кальция приобретает все большее значение.