Электрохимические производства. Металлургия

Дата - Тема Электрохимические производства. Металлургия Тип занятия Лекция Дидактическая цель Обеспечить в ходе лекции формирование знаний об электрохимических производствах и металлургии в целом. Знания Формируемые — электрохимические производства, металлургические процессы производства металлов, чугуна, стали, алюминия. Развиваемые — применение законов электрохимии в промышленности, использование основных законов химии при объяснении производства чугуна, стали, алюминия и формировании их свойств. Умения Формируемые — выводить формулы, производить расчеты, указывать последовательность технологических операций для различных производств. Развиваемые — производить математические расчеты, составлять уравнения реакций. Средства обучения Презентация, учебные пособия Литература 1. Алтухов К. В., Мухленов И. П., Тумаркина Е. С. Химическая технология: учеб. пособие для студентов хим. и биол. спец. пед. ин-тов. – М.: Просвещение, 1985. – 304 с. 2. Белоцветов А. В., Бесков С. Д., Ключников Н. Г. Химическая технология: учеб. для студ. хим. спец. пед.ин-тов. – 4-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1976. – 419 с. 3. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технологи: учеб. для студ. вузов, обучающихся по спец. химико-технолог. профиля. – М.: Академкнига, 2007. – 528 с. 4. Соколов Р. С. Химическая технология: в 2 т.: Учеб. пособие для студ.вузов. – М.: Гумани-тарный издательский центр Владос, 2000. – Т. 1 – 368 с.; Т.2. – 448 с. 5. Общая металлургия: Учебн. для техн. / Арсентьев П. П., Яковлев В. В., Крашенниников Н. Г., Зиновьев А. В., Арсентьева И. П. – М.: Металлургия, 1986. – 360 с. 6. Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. Общая металлургия: Учебн. для вузов, 4-е изд., перераб. И доп. – М.: Металлургия, 1979. – 480 с. 7. Начала металлургии / Под ред. В.И. Коротича. – Екатеринбург: УПИ, 2000. – 391 с. 8. Тарасов А. В. Общая металлургия / А.В. Тарасов, Н.И. Уткин. – М.: Металлургия, 1997. – 592 с. 9. Галевский Г. В. Введение в металлургию / Г.В. Галевский, М.Я. Минцис, В.В. Руднева. – Нов-к : Изд-во СибГИУ, 2003. – 173 с. 10. Производство цветных металлов / Б.Б. Кистяковский, Н.В. Гудима, Н.Н. Ракова и др. – М.: Металлургия, 1984. – 280 с. Этап лекции Время, мин Содержание этапа Деятельность учителя Деятельность учащихся Организационный момент 1 мин. – «Здравствуйте, ребята! Садитесь! Приветствует студентов Организовывает их, эмоционально подготавливает к уроку. Отмечает отсутствующих. Приветствуют преподавателя настраиваются на предстоящую работу. Мотивация и целеполагание 5 мин. Электрохимические производства и металлургия играют большую роль в современном мире. Спрос на химические продукты и металлы постоянно растет в связи с ростом строительства, производства, увеличения количества автомобилей и техники, потребления топлива и соблюдением взаимосвязи между потреблением и производством в целом. Электрохимические производства основаны на взаимных превращениях электрической энергии в химическую и наоборот, химическую энергию в электрическую. Наука, изучающая связь между химической и электрической энергией и их взаимное превращение, называется электрохимией. Она рассматривает реакции, которые происходят за счет предоставленной извне электрической энергии. Химические процессы, происходящие под действием постоянного электрического тока, называют электрохимическими. Электролиз водных растворов и расплавленных солей и щелочей широко используется в промышленности. Электролизом добывают хлор, едкие щелочи, водород, кислород, фтор, пероксидные соединения, цветные, легкие и редкие металлы. Его применяют при рафинировании меди, цинка, никеля и др. металлов. Актуальность металлургии как одной из ключевых отраслей промышленности в мире и в нашей стране очевидна. Металлургия является центральным звеном горнометаллургического производства, включающего геологию, горное дело, обогащение, собственно металлургию, литейное производство и обработку металлов различными приемами (давлением, температурой, механическими методами и т.д.). В основе металлургии лежат принципы химических технологий, так как при осуществлении металлургических процессов перерабатываемые материалы претерпевают различные физико-химические превращения. Поэтому металлургия тесно связана с физикой, химией и особенно с физической химией, которая является научной основой теоретической и практической металлургии. В последние годы возрастает связь металлургии с математикой и компьютерной техникой. В этой связи теоретические и практические знания электрохимических и металлургических производств открывают большие возможности для выпускников. Успешное решение поставленных заданий является одним из завершающих этапов в познании предмета и требует умения логически рассуждать, планировать, делать краткие записи, производить расчеты. При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки, полученные ранее, но и формируются новые. Кроме того, решение задач – прекрасный способ осуществления межпредметных связей и связи химической науки с жизнью. Химическая учебная задача - это модель проблемной ситуации, направленная на развитие химического мышления. И сегодня на лекции нам предстоит с вами узнать … Мотивирует учащихся на работу. Мотивируются на работу. Актуализация 2 мин. Тема нашей сегодняшней лекции касается электрохимических производств и металлургии. План занятия I Электрохимические производства II Производство металлов III Черные металлы IV Производство чугуна V Производство стали VI Алюминий VII Выводы Задает вопрос фронтально, чтобы выяснить что студентам уже известно Отвечают на вопрос, делятся своими идеями, обсуждают между собой и с преподавателем Восприятие и первичное осознание нового материла 75 мин I Электрохимические производства Использование электрической энергии в химической технологии. Свыше 40% всей энергии, потребляемой химической промышленностью, составляет электрическая энергия. О высокой энергоемкости химических производств говорит тот факт, что химическая промышленность, производя около 6% всей промышленной продукции, потребляет до 12% производимой в РФ электроэнергии. При этом некоторые производства (аммиака, фосфора, карбида кальция, химических волокон, пластмасс и др.) используют до 60% электроэнергии, потребляемой всей химической отраслью. Помимо применения электроэнергии для вспомогательных целей (транспортировка твердых материалов, перекачка и компримирование жидкостей и газов, обеспечение работы электрофильтров и магнитных сепараторов и др.) ее используют в химико-технологических процессах двух видов: электротермических и электрохимических. Электротермические и электрохимические процессы. Электротермическими называются технологические процессы, в которых энергия электрического тока используется для создания и поддержания высокой температуры реакционной системы, то есть превращается в теплоту, используемую для осуществления химической реакции (например, производства карбида кальция, кальцийцианамида, элементарного фосфора). Электрохимическими называются технологические процессы, в которых энергия электрического тока непосредственно используется для осуществления химических превращений, то есть трансформируется в химическую энергию. Электрохимические процессы широко распространены в химической промышленности, что объясняет их преимущество перед другими химико-технологическими процессами. К преимуществам электрохимических процессов следует отнести: - простоту аппаратурного оформления, технологии и малостадийность процесса; - высокую степень использования сырья и энергии; - одновременное получение из одного сырья нескольких целевых продуктов (процесс с расходящимся материальным потоком); - высокую чистоту производимой продукции; - возможность проведения превращений и получения продуктов, недоступных при использовании чисто химических методов. Основным недостатком электрохимических процессов является их высокая энергоемкость, которая приводит к значительной доле затрат на энергию в себестоимости продукции. Например, энергоемкость производства алюминия достигает 2·104 кВт·ч/т, тогда как в производстве серной кислоты она не превышает 100 кВт·ч/т продукции. Теоретические основы промышленного электролиза. Теоретическое и практическое напряжение при электролизе. Все электрохимические процессы получения каких-либо продуктов по своей природе представляют процессы электролиза расплавов или водных растворов электролитов и протекают под воздействием постоянного электрического тока. При электролизе в системе последовательно протекают первичные и вторичные процессы. Первичные процессы заключаются в разряде ионов, на которые диссоциирует электролит, на электродах: АК ↔ К+ + А-, окисления анионов на аноде: А-n – рē → А-m и восстановления катионов на катоде: К+n + рē → К+m. Очевидно, что m = n – р. В частном случае, при р = n, m = 0 и на электродах выделяются нейтральные вещества. Вторичные процессы при электролизе представляют разнообразные превращения образовавшихся продуктов разряда ионов при взаимодействии их с растворителем, материалом электродов, друг с другом, а также перестройки кристаллической решетки (в случае металлов). Процесс электролиза начинается в том случае, если напряжение, приложенное к электролизеру, ΔVп превысит на бесконечно малую величину ΔV теоретическое напряжение разложения Vт, т. е. если будет обеспечено условие: Vп = Vт + ΔV (1). Теоретическое напряжение разложения равно разности так называемых фактических потенциалов разряда: Vт = Ek – Ea, (2) где: Ek – фактический потенциал разряда ионов на катоде, В, Ea – фактический потенциал разряда ионов на аноде, В. Фактические потенциалы разряда ионов отличаются от их равновесных потенциалов разряда на величину перенапряжения, соответственно, катодного Ekпер и анодного Eапер, которые повышают равновесные потенциалы: Ek = Ekp + Ekпер и Ea = Eaр + Eапер (3) где Ekp и Eaр – равновесные потенциалы разряда катиона и аниона. Равновесные потенциалы разряда ионов равны по величине и обратны по знаку равновесным электродным потенциалам: Ekp = -φk и Eaр = -φa, которые могут быть рассчитаны по формуле Нернста: (4) или , где: φо – стандартный электродный потенциал, В, R – газовая постоянная, Дж/моль·К, Т – температура, К, n – заряд иона электролита, F – константа Фарадея, равная 96500 Кул., α – активность ионов в растворе (расплаве), моль/л. Для протекания процесса электролиза необходимо соблюдение условия, представленного в (1), где Vп — напряжение, прикладываемое к электролизеру. Расшифровка его дает уравнение «баланса напряжений»: Vп = Vт + JΣR = Ek – Ea + J(RЭ + RД + RТП), (5) где: J – сила тока, R – общее сопротивление процесса электролиза, RЭ – сопротивление электролита, RД – сопротивление диафрагмы электролизера, RТП – сопротивление токоподводов к электролизеру. Существенное значение для процесса электролиза имеет перенапряжение, представляющее разность между потенциалом разряда иона в данных условиях (фактический потенциал) и равновесным потенциалом, то есть потенциалом неполяризованного (неработающего) электрода. Перенапряжение является следствием концентрационной, электрохимической и химической поляризации и увеличивает потенциал разряда ионов: катодный в положительную сторону, анодный – в отрицательную сторону (3), что может существенно изменить картину электролиза. Перенапряжение зависит от природы разряжающихся ионов и материала электрода, что, в ряде случаев, является решающим при выборе электродных материалов. Перенапряжение может быть уменьшено увеличением поверхности электрода и понижением плотности тока: i = J / S, (6) где: i – плотность тока, А/м2, J – сила тока, А, S – поверхность электрода, м2. Следует иметь в виду, что в некоторых учебниках при расчете напряжения электролиза используются не потенциалы разряда ионов, а электродные потенциалы. В этом случае напряжение рассчитывается как разность анодного и катодного потенциалов. Сила тока, проходящего через электролизер, называемая также нагрузкой на электролизер и характеризующая его производительность, может быть рассчитана по формуле: (7) Чем выше сила тока, тем большее количество продукта можно получить при эксплуатации электролизера данного типа. Поэтому современной тенденцией стало создание мощных электролизеров, рассчитанных на нагрузку в сотни килоампер. Последовательность разряда ионов в растворе и в расплаве. При электролизе раствора характер окислительных процессов зависит от материала электрода – инертные (нерастворимые) и растворимые (активные). На аноде происходят следующие процессы:   1) Сначала окисляются простые анионы в порядке возрастания их потенциалов, не превышающих 1,5В; 2) При электролизе водных растворов содержащих кислотосодержащие анионы на аноде окисляется вода по реакции 2H2O = O2 + 4H+ + 4ē При использовании растворимых анодов электроны отдает анод за счёт окисления Ме. На катоде:  1) Сначала окисляются катионы Ме, имеющие стандартный электродный потенциал, больший чем у водорода; 2) Катионы Ме с малым стандартным потенциалом от Li до Al не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды 2Н+ + 2ē = Н2↑ 3) Катионы Ме, имеющие φ меньше, чем у водорода и больше, чем у Al восстанавливаются вместе с водой. На аноде в первую очередь окисляются ионы с наименьшим электродным потенциалом, а на катоде – с наибольшим. При электролизе расплава: 1) Восстановление ионов металла на катоде; 2) Окисление ионов на аноде. При прохождении тока изменяются потенциалы электродов. Возникает электродная поляризация. Потенциал катода становится более отрицательным, анода – положительным. Количественные показатели процесса электролиза: выход по току и коэффициент использования энергии. Критериями рационального проведения процесса электролиза считают выход вещества по току (выход по веществу) Вт и коэффициент использования энергии (выход по энергии) Вэ. Выходом по току называется отношение массы вещества, практически выделившейся при электролизе mп, к массе вещества, которая должна выделиться по закону Фарадея при техже значениях силы тока и времени электролиза mт: (8) По закону Фарадея масса выделившегося при электролизе вещества: (9) где: Э – химический эквивалент вещества, J – сила тока, А, τ – время электролиза, ч, F = 26,8 – константа Фарадея, А·ч, 103 – коэффициент перевода массы из граммов в килограммы, Кх – электрохимический коэффициент, равный массе вещества (г), выделившегося при прохождении через электролит тока силой один ампер в течение одного часа (г/А·ч). Из формул (8) и (9) следует, что масса практически получаемого при электролизе вещества равна: (10) Выход по току характеризует эффективность использования пропущенного через электролизер количества электричества, то есть электричества, затраченного непосредственно на образование целевого продукта электролиза и составляет для расплавов 0,7-0,9 дол. ед., а для растворов около единицы. Выходом по энергии называется отношение количества энергии, теоретически необходимого для выделения при электролизе единицы массы вещества WT к количеству энергии, фактически затраченному для этого в тех же условиях Wп: (11) Количество энергии, затрачиваемое на выделение единицы массы вещества рассчитывается в обоих случаях по идентичной формуле: (кВт·ч) (12) где: Vт/п – теоретическое/практическое напряжение электролиза, J – сила тока, А, τ – время электролиза, ч, mт/п – теоретическая/практическая масса вещества, полученная при электролизе за время τ. Так как сила тока есть величина постоянная, то для равного времени произведение Jτ – const. Тогда, подставив значения Wт и Wп из формулы (12) в (11) и используя формулу (8) получим зависимость: , т.е. (13) Выход по энергии характеризует эффективность использования электрической энергии при электролизе, то есть долю ее, непосредственно затрачиваемую на реакции разряда ионов. Из (13) следует, что выход по энергии падает при уменьшении выхода по току и возрастании разницы между практическим и теоретическим напряжением электролиза. Основные потери энергии при электролизе связаны с тепловыми процессами (нагрев и поддержание высокой температуры электролита). Поэтому, выход по энергии составляет для растворов около 0,6 дол. ед., а для расплавов не более 0,2-0,3 дол. ед. Удельный расход электроэнергии на производство единицы массы (1 тонны) продукта определяется из закона Фарадея (формула 9), преобразовав его в: Подставив в (12), получаем: (кВт·ч/т) (14) Так как (из 11), то (кВт·ч/т) (15) Коэффициенты 103 и 103 введены для пересчета килограммов в тонны и Вт·ч, в кВт·ч. Для осуществления процесса электролиза к электролизерам подводится постоянный ток силой несколько килоампер и напряжением 4-6 В. Он вырабатывается в выпрямителях преобразованием переменного тока, подаваемого от электрогенераторов. Потребляемую мощность этих генераторо в кВт рассчитывают по формуле: (кВт) (16) где: J – сила тока, А, Vп – практическое напряжение на токоподводах электролизера, В, n – число электролизеров (электролитических ванн). Сечение токоподводов к электролизерам выбирается, исходя из параметров проходящего через них постоянного тока – силы и напряжения. Производство хлора и гидроксида натрия, как пример электрохимического процесса. Электролиз водного раствора хлорида натрия (NaCl) – одно из важнейших крупнотоннажных производств, основанных на процессе электролиза водных растворов электролитов. Он позволяет на основе одного сырья получить одновременно три продукта: гидроксид натрия, хлор и водород. Технологический процесс состоит из трех стадий: подготовки сырья к электролизу раствора хлорида натрия, очистки и переработки продуктов электролиза. Схема электрохимического производства едкого натра, хлора и водорода представлена в приложении 1. Подготовка сырья к электролизу включает операции растворения (при использовании твердой соли), очистки рассола от механических примесей и удаления ионов кальция и магния. Полученный рассол должен иметь концентрацию соли 310-315 г/л, чтобы обеспечить возможно более низкий потенциал разряда ионов при электролизе. Рассол, поступающий на электролиз, представляет многокомпонентную систему, в которой содержатся ионы натрия, хлора, гидроксоний-катион и гидроксид-анион. Последовательность их разрядами образующиеся продукты определяются в соответствии с «правилом разряда» величиной их потенциалов разряда, которые зависят от условий электролиза и, весьма существенно, от материала катода. Теоретические основы электролиза с железным (диафрагменный метод) и ртутным катодами. Их принципиальное различие и сравнительная характеристика. Различают два варианта технологического процесса электролиза водного раствора хлорида натрия: электролиз с твердым железным катодом (диафрагменный метод) и электролиз с жидким ртутным катодом. Аноды электролизеров в обоих случаях изготавливают из одинаковых материалов: искусственного графита, пропитанного для уменьшения износа льняным маслом, или из титана, покрытого слоем оксидов рутения и титана. Аноды второго типа позволяют вести электролиз при высоких плотностях тока и более низком напряжении. Такие условия снижают расход электроэнергии на 10-12%. Поэтому оксидно-рутениевые аноды вытесняют графитовые: ими оснащено в настоящее время до 70% всех установок электролиза. При прохождении постоянного электрического тока через водный раствор хлорида натрия на железном катоде разряжаются ионы гидроксония Н3О+, потенциал разряда которых в насыщенном растворе хлорида натрия, даже при учете перенапряжения, составляет +1,1 В, тогда как потенциал разряда ионов натрия равен +2,71В. В то же время, на графитовом и окиснорутениевом анодах потенциал разряда ионов гидроксила ОН- за счет высокого перенапряжения составляет -1,9 В и превышает потенциал разряда ионов хлора, равный -1,6 В. Поэтому на подобных анодах разряжаются ионы хлора. Теоретическое напряжение разложения равно Vт = Ek – Еа = +1,1 - (-1,6) = 2,7 В. На практике, при проведении процесса электролиза с железным катодом, на токоподводах электролизера поддерживается напряжение около 4,0 В. В результате разряда ионов Н3О+ в катодном пространстве накапливаются ионы ОН- и образуется раствор гидроксида натрия: NaCl + Н2О = 0,5Сl2 + 0,5Н2 + NaOH. (у анода) (у катода) Разряд ионов гидроксония на катоде вызывает смещение равновесия диссоциации воды вправо: 2Н2О ↔ Н3О+ + ОН- и повышение концентрации гидроксид-ионов в катодном пространстве. При высокой концентрации ионов ОН- возможно попадание их в анодное пространство и реакция разряда: 2ОН- - 2ē = 0,5О2 + Н2О Вследствие этого, хлор, выделяющийся в анодном пространстве, загрязняется кислородом. Оптимальными условиями процесса электролиза водного раствора хлорида натрия с железным катодом являются: - температура электролита 70-90°С; - концентрация щелока, выходящего из электролизера 130-140 г/л; - концентрация рассола, поступающего в электролизер 305-315 г/л. В этих условиях степень превращения NaCl составляет 0,4-0,5 дол.ед. На ртутном катоде разряд ионов гидроксония Н3О- может происходить только при малых, менее 50 А/м2, плотностях тока. В условиях промышленного электролиза водных растворов хлорида натрия в электролизерах с ртутным катодом плотность тока составляет 5-10 кА/м2. При такой плотности тока, вследствие перенапряжения потенциал разряда ионов Н3О- составляет +2,0 В. В то же время, за счет растворения выделившегося металлического натрия в ртути, образуется амальгама NaHgn, представляющая качественно новый электрод, потенциал разряда натрия на котором составляет +1,2 В. Поэтому, на катоде будут разряжаться ионы натрия. Первичные процессы разряда на аноде при электролизе с ртутным катодом те же, что и при электролизе с железным катодом. Теоретическое напряжение разложения равно: Vт = Ek – Ea = +1,2 - (-1,6) = 2,8 В. Практически, при проведении электролиза с ртутным катодом на токоподкодах электролизера поддерживается напряжение, равное 4,5 В. В электролизе с ртутным катодом не происходитразряда ионов Н3О+, то концентрация ионов гидроксила в ка¬ тодном пространстве электролизера не увеличивается и вто¬ ричные процессы в анодном пространстве отсутствуют. Суммируя уравнения реакций первичных процессов и вто¬ ричных процессов образования и разложения амальгамы на¬ трия, получаем уравнение процесса электролиза, идентичное ранее полученному: NaCl = Na + 0,5С12, Na + nHg = NaHgrc, NaHg„ + H20 = NaOH + 0,5H2 + nHg NaCl + H20 = NaOH + 0,5H2 + 0,5C12 ' у * ' T~* в разлагателе у анода Мембранный метод получения хлора и гидроксида натрия, как пример внедрения энергосберегающих технологий. Мембранный метод является разновидностью диафрагменного способа. В таких электролизерах анодное и катодное пространства разделены полимерной мембраной, которая предотвращает попадание хлорида натрия из анодного пространства в которое подается рассол, в катодное и препятствует переносу ионов ОН- к аноду электролизера. Хлор выделяется на аноде и выводится из анодного пространства вместе с обедненным рассолом. Ионы натрия и частично молекулы воды проходят через мембрану к катоду, куда подается вода в количестве, необходимом для образования щелока заданной концентрации. Электролизеры мембранного типа различаются числом ячеек (от 40 до 80) и имеют мощность до 80 тысяч тонн в год по NaOH. В отличие от электролизеров с асбестовой диафрагмой нагрузка на ячейку (сила тока) значительно ниже и не превышает 7,5 кА. Поэтому электролизеры с ионнообменной мембраной значительно экономичнее диафрагменных. Области применения хлора и гидроксида натрия. II Производство металлов Классификация металлов. Значение металлов для народного хозяйства. Сырье черной и цветной металлургии. Комплексное использование сульфидного сырья и комбинирование металлургического производства с сернокислотным. Основные способы производства металлов: пиро-, гидро- и электрометаллургия. Физико-химические основы процесса восстановления металлов из их соединений. III Черные металлы Сплавы на основе железа, их классификация и свойства. Диаграмма состояния «железо-углерод», ее анализ и практическое использование. IV Производство чугуна Железные руды, их состав и подготовка. Агломерация и изготовление окатышей. Теоретические основы доменного процесса. Химические реакции, протекающие в доменной печи. Прямое и косвенное восстановление оксидов железа. Устройство доменной печи-реактора полного вытеснения, работающего по принципу противотока. Регенераторы и их роль. Оптимальные условия доменного процесса: состав шихты и дутья, температура, давление. Пути интенсификации доменного процесса: применение кислорода, природного газа, совершенствование конструкции доменной печи (укрупнение ее размеров, комплексная механизация, автоматизация контроля и управления). Использование доменных шлаков и доменного газа. Решение задачи повышения эффективности доменного производства за счет снижения расхода кокса и повышения производительности основано на разработке новых видов металлургического сырья и улучшения его металлургических свойств. В настоящее время основными железорудными материалами для доменной плавки являются агломерат и окатыши. Установлена высокая эффективность использования металлизованных материалов V Производство стали Классификация и сравнительная оценка методов выплавки стали. Кислородно-конверторный способ, его преимущества. Химические реакции, протекающие в конверторе: окисление углерода и примесей, образование шлаков, раскисление оксида железа (II). Устройство конвертора и режим работы. Сырье для кислородно-конверторного способа выплавки стали. Мартеновский способ выплавки стали, его особенности. Химические реакции в гетерогенной системе «газ-шлак-металл». Пути интенсификации мартеновского процесса: применение кислорода, сжатого воздуха, природного газа. Двухванные печи. Прямое производство железа из руд. Выплавка стали и ферросплавов в электрических печах. VI Алюминий Свойства алюминия и его сплавов и значение для народного хозяйства. Руды алюминия. Получение оксида алюминия (III) из бокситов мокрым и щелочным способом и методом спекания. Химизм процессов и принципиальная схема производства. Производство алюминия из глинозема. Теоретические основы процесса электролиза. Первичные и вторичные процессы в системе «глинозем–криолит». Устройство электролизера с самообжигающимся анодом. Технологические показатели процесса электролиза. Рафинирование алюминия. Рефлексивно-оценочный этап 6 мин. Какие ко мне есть вопросы? Что было сложным? Что нового узнали, а с чем уже были знакомы? Задает и отвечает на вопросы Отвечают и задают вопросы Организованное окончание урока 1 мин. Спасибо за внимание. Если вопросов больше нет, все свободны. До свидания! Прощается со студентами Прощаются с преподавателем Приложение 1 Общая схема электрохимического производства едкого натра, хлора и водорода Заказ первый 1. Лекция подробная (1,5 часа) "Электрохимические производства. Металлургия". Что в ней должно быть я указала в документе, который прикреплен к заказу. Как оформлять скинула в пред сообщении. Список литературы указа, можно еще дп литературу использовать конечно же 2. Семинар - 4 часа ( 2 занятия) : электрометаллургия, чугун, сталь, производство алюминия 3. К лекции презентация ( сильно много текстом грузить нельзя, слайды пронумеровать , план лекции должен быть на слайде , сделать гиперссылки ) Ну вы преподаватель, понимаете думаю как правильно))) Заказ второй 1. Вопросы для подготовки к семинарам 2. Найти возможные видеоролики и видеофильмы по теме 3. К семинару (коллоквиуму) для установок (технологических схем) создать "слепые схемы" (ПРИМЕР СКИНУ) Сказала нужны по стали и алюминию слепые схемы 4.Тест нужно сделать по этой теме. Вопросов чем больше, тем лучше. Электрохимические производства Использование электрической энергии в химической технологии. Электротермические и электрохимические процессы. Теоретические основы промышленного электролиза. Теоретическое и практическое напряжение при электролизе. Последовательность разряда ионов в растворе и в расплаве. Количественные показатели процесса электролиза: выход по току и коэффициент использования энергии. Производство хлора и гидроксида натрия как пример электрохимического процесса. Теоретические основы электролиза с железным (диафрагменный метод) и ртутным катодами. Их принципиальное различие и сравнительная характеристика. Мембранный метод получения хлора и гидроксида натрия как пример внедрения энергосберегающих технологий. Области применения хлора и гидроксида натрия. Производство металлов Классификация металлов. Значение металлов для народного хозяйства. Сырье черной и цветной металлургии. Комплексное использование сульфидного сырья и комбинирование металлургического производства с сернокислотным. Основные способы производства металлов: пиро-, гидро- и электрометаллургия. Физико-химические основы процесса восстановления металлов из их соединений. Черные металлы. Сплавы на основе железа, их классификация и свойства. Диаграмма состояния «железо-углерод», ее анализ и практическое использование. Производство чугуна. Железные руды, их состав и подготовка. Агломерация и изготовление окатышей. Теоретические основы доменного процесса. Химические реакции, протекающие в доменной печи. Прямое и косвенное восстановление оксидов железа. Устройство доменной печи-реактора полного вытеснения, работающего по принципу противотока. Регенераторы и их роль. Оптимальные условия доменного процесса: состав шихты и дутья, температура, давление. Пути интенсификации доменного процесса: применение кислорода, природного газа, совершенствование конструкции доменной печи (укрупнение ее размеров, комплексная механизация, автоматизация контроля и управления). Использование доменных шлаков и доменного газа. Производство стали. Классификация и сравнительная оценка методов выплавки стали. Кислородно-конверторный способ, его преимущества. Химические реакции, протекающие в конверторе: окисление углерода и примесей, образование шлаков, раскисление оксида железа (II). Устройство конвертора и режим работы. Сырье для кислородно-конверторного способа выплавки стали. Мартеновский способ выплавки стали, его особенности. Химические реакции в гетерогенной системе «газ-шлак-металл». Пути интенсификации мартеновского процесса: применение кислорода, сжатого воздуха, природного газа. Двухванные печи. Прямое производство железа из руд. Выплавка стали и ферросплавов в электрических печах. Алюминий. Свойства алюминия и его сплавов и значение для народного хозяйства. Руды алюминия. Получение оксида алюминия (III) из бокситов мокрым и щелочным способом и методом спекания. Химизм процессов и принципиальная схема производства. Производство алюминия из глинозема. Теоретические основы процесса электролиза. Первичные и вторичные процессы в системе «глинозем–криолит». Устройство электролизера с самообжигающимся анодом. Технологические показатели процесса электролиза. Рафинирование алюминия.