आविष्कार रासायनिक उद्योग से संबंधित है, विशेष रूप से एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए एक संयंत्र के लिए। स्थापना में पतले विभाजित एल्यूमीनियम और पानी के पाउडर को मिश्रित करने के लिए एक उपकरण शामिल है, एल्यूमीनियम के साथ पानी के रासायनिक संपर्क के लिए एक रिएक्टर, हाइड्रोजन युक्त गैस मिश्रण के विकास और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों के निर्माण के साथ-साथ हाइड्रोजन युक्त गैस मिश्रण और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों को हटाने के लिए एक उपकरण भी शामिल है। एल्यूमीनियम के साथ पानी की रासायनिक बातचीत के लिए रिएक्टर मिक्सिंग डिवाइस और रिएक्टर के अंदर स्थित एक अल्ट्रासोनिक निलंबन विकिरण उपकरण से लैस है। आविष्कार प्रक्रिया की उत्पादकता में सुधार करता है। 1 बीमार।

2350563 रूसी संघ के पेटेंट के आंकड़े

आविष्कार रासायनिक उद्योग से संबंधित है, विशेष रूप से, एक अल्ट्रासोनिक क्षेत्र में ऑक्सीकरण द्वारा एल्यूमीनियम धातु से क्षार के कमजोर समाधान में हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए एक उपकरण के लिए।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग विभिन्न उद्योगों में विज्ञापनदाताओं, उत्प्रेरकों आदि के रूप में किया जाता है। उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टिकल उद्योग में एक महीन पाउडर के रूप में किया जाता है - विशेष रूप से अपघर्षक पाउडर के रूप में, हार्ड डिस्क या चुंबकीय सिर के लिए, साथ ही दावा सिरेमिक, सिंथेटिक माणिक और ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों के लिए नीलम के लिए कच्चे माल प्राप्त करने के लिए। महत्वपूर्ण निर्माण में कंक्रीट की ताकत विशेषताओं को बढ़ाने के लिए।

आविष्कार, विशेष रूप से, बोहेमाइट रूप के एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए एक विधि से संबंधित है। विधि हाइड्रोजन प्राप्त करने की अनुमति देती है, जिसका उपयोग हाइड्रोजन के आधार पर रासायनिक उत्पादन, धातु विज्ञान, स्वायत्त ऊर्जा आपूर्ति के लिए किया जा सकता है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड्स के औद्योगिक उत्पादन के लिए मुख्य विधि बायर प्रक्रिया है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड (रासायनिक विश्वकोश, एड। "सोवियत एनसाइक्लोपीडिया", एम।, 1988, v.1, s.213-214) के उत्पादन के लिए उनके बाद के सुखाने और कैल्सीकरण होता है।

हालांकि, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए पारंपरिक तरीके उत्पाद की उच्च शुद्धता प्रदान नहीं करते हैं।

एक महीन पाउडर के रूप में एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन करने की एक ज्ञात विधि, जिसमें एल्यूमीनियम मिश्र धातु का मिश्रण होता है, एल्यूमीनियम का एक अग्रदूत और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के क्रिस्टल के लिए बीज सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले कम से कम एक यौगिक, हाइड्रोजन क्लोराइड युक्त वायुमंडल में कैलीनेशन (EP No. 1262457, C01F 7/02, publ। 04.12.2002)।

हालांकि, यह विधि आवश्यक शुद्धता और वांछित संरचना की एक सामग्री प्रदान नहीं करती है। इसके अलावा, जैल के रूप में हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन करने की विधि असुविधाजनक है कि इसका अलगाव फ़िल्टर करना मुश्किल है और इसके अलावा, ठीक पाउडर प्राप्त करने के लिए पीसने या बाहर निकालना कदम आवश्यक हैं।

ऐसा लगता है कि पानी के साथ एल्यूमीनियम धातु की बातचीत से एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड प्राप्त करना अधिक सुविधाजनक है, हालांकि, एल्यूमीनियम की सतह पर एक ऑक्साइड फिल्म के गठन के कारण, इसकी गतिविधि तेजी से घट जाती है। इस घटना को रोकने के लिए, विभिन्न योजक का उपयोग किया जाता है।

तो, हाइड्रोजन के निर्माण के लिए ज्ञात तरीके हैं, जिसमें पानी के साथ एल्यूमीनियम (यूएस नंबर 3348919, 423-657, publ। 10.24.1967, यूएस नंबर 3985866, 423-657, publ। 12.10.1976) शामिल है। हालांकि, इन विधियों में, एल्यूमीनियम के अलावा, अन्य धातुओं का उपयोग किया जाता है - क्षारीय, क्षारीय-पृथ्वी धातु, या मिश्र धातु (ईपी नंबर 248960, С01В 3/086, publ। 16.12.1987)।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए अन्य तरीकों (US No. 2958582, 423-627, publ। 01.10.1958, US No. 2958583, 423-627, publ। 01.10.1958) को अतिरिक्त पदार्थों का उपयोग करना आवश्यक है जो अभिकर्मकों की पारस्परिक क्रिया को सुविधाजनक बनाता है, उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक मात्रा। कार्बनिक amines। इन पदार्थों का परिचय शुद्ध एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड प्राप्त करना असंभव बनाता है। एल्यूमीनियम या इसके यौगिकों और हाइड्रोजन के संपर्क की प्रक्रिया को एक ऐसी सुविधा में किया जाता है जिसमें एक स्टीमर के साथ एक रिएक्टर शामिल होता है, जहां शुरुआती अभिकर्मक पेश किए जाते हैं। स्थापना में एक हीट एक्सचेंजर, एक विभाजक और पानी के साथ एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के परिणामस्वरूप निलंबन को अलग करने के लिए एक फ़िल्टर शामिल है।

ज्ञात (यूएस नं। 2758011, 423-627, publ। 07.08.1956) बोहमाइट (-एलएचओएच) के रूप में एल्यूमिना के उत्पादन की एक विधि, जिसमें एक आटोक्लेव में किए गए इंटरैक्शन होते हैं, जो ठीक कणों के रूप में पानी और एल्यूमीनियम को लोड करते हैं। फिर मिश्रण को 482-705 ° F (250-374 ° C) के तापमान पर गर्म किया जाता है, जिसके बाद तरल चरण में पानी बनाए रखने के लिए पर्याप्त दबाव में एक ही तापमान पर सरगर्मी शुरू की जाती है। प्रक्रिया सभी एल्यूमीनियम की बातचीत के लिए पर्याप्त समय के लिए आयोजित की जाती है, दिए गए उदाहरणों में, यह समय लगभग 4 घंटे है। सभी एल्यूमीनियम को प्रतिक्रिया देने के बाद, सरगर्मी बंद हो जाती है, प्रतिक्रिया मिश्रण के साथ आटोक्लेव को ठंडा किया जाता है और परिणामस्वरूप एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को अलग किया जाता है। विधि को अंजाम देने के लिए इंस्टॉलर में एक स्टीमर के साथ एक रिएक्टर, पानी और पाउडर एल्यूमीनियम को शुरू करने के लिए उद्घाटन, एक नाबदान, भाप और गैस प्राप्त करने के लिए एक कंडेनसर शामिल हैं। एक औद्योगिक पैमाने पर इस तरह की विधि को अंजाम देना इसके आवधिक मोड के कारण तकनीकी रूप से उन्नत नहीं है; विधि आपको परिणामी उत्पाद के आकार को अलग करने की अनुमति नहीं देती है एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड।

हाइड्रोजन के उत्पादन की एक ज्ञात विधि, जिसमें इस तथ्य को समाहित किया गया है कि धातु युक्त पदार्थ पानी के साथ संपर्क करते हैं। रिएक्टर को खिलाए जाने से पहले धातु युक्त पदार्थ पानी में घुलनशील बहुलक फिल्म के साथ लेपित होते हैं। अंतःक्रिया एक जलीय माध्यम में की जाती है, जिसके पैरामीटर अपने सुपरक्रिटिकल स्टेट के मापदंडों के अनुरूप होते हैं, जो हाइड्रोजन के विकास के साथ धातु-युक्त पदार्थों के परत-दर-परत दहन की प्रक्रिया को अंजाम देना संभव बनाता है (आरयूके 2165388, СВВ 3/10, publ। 04.07.2000)।

पाउडर एल्यूमीनियम का उपयोग धातु युक्त पदार्थों के रूप में किया जा सकता है, और डाइऑक्सेन या मिथाइल अल्कोहल में पॉलीइथाइलीन ऑक्साइड का एक समाधान पानी में घुलनशील बहुलक फिल्म के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। जलीय पर्यावरण के सुपरक्रिटिकल राज्य का दबाव 22.12 एमपीए से अधिक है, और तापमान 647.3 K (374 डिग्री सेल्सियस) से अधिक है। विधि संरचना का हाइड्रोजन मिश्रण प्राप्त करने की अनुमति देती है: 96.1 वोल्ट% हाइड्रोजन, 3.9 वोल्ट% कार्बन मोनोऑक्साइड; और फीडस्टॉक के उत्थान को पूरा करें। हालांकि, परिणामी एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड प्रक्रिया का रूप बोहेमाइट नहीं है।

हाइड्रोग्रीगलाइट के रूप में उच्च शुद्धता वाले एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए एक बेहतर प्रक्रिया को जाना जाता है, जिसमें शामिल हैं: (ए) ठोस, गैर-पाउडर एल्यूमीनियम का परिचय, अधिमानतः सिल्लियां के रूप में, गर्म पानी में लगभग 70 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया मिश्रण प्राप्त करने के लिए; (बी) लगभग 20 मिनट के लिए इस मिश्रण को सरगर्मी; (सी) मिश्रण में एक क्षार ठोस, अधिमानतः सोडियम हाइड्रोक्साइड का परिचय और इसे एक उबलते बिंदु तक गर्म करना; (d) तापमान 75-80 डिग्री सेल्सियस तक कम करना और 60 मिनट तक सरगर्मी करना; (() कमरे के तापमान को तापमान कम करना; और (एफ) मिश्रण को छानना, जिसके परिणामस्वरूप उच्च शुद्धता एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड है। यह विधि एक अतिरिक्त पदार्थ का उपयोग करती है - सोडियम हाइड्रॉक्साइड, जो अशुद्धियों के निर्माण में योगदान देता है (यूएस नंबर 5435986, C01F 7/02, publ। 25.07.1995)।

एल्यूमीनियम और आसुत जल से एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन के हाइड्रॉक्साइड्स या ऑक्साइड के उत्पादन की एक ज्ञात विधि, जिसमें यह विशेषता है कि सूक्ष्म रूप से छितरी हुई एल्यूमीनियम से 20 माइक्रोन से अधिक के कण आकार के साथ, पानी में पाउडर एल्यूमीनियम का एक निलंबन Al: H 2 O \u003d 1: 4-16 वजन के अनुपात में तैयार किया जाता है। है, जो लगातार एक उच्च दबाव रिएक्टर में खिलाया जाता है, जहां पाउडर का एल्यूमीनियम का एक निलंबन 220-900 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी में 100 माइक्रोन से अधिक नहीं और 20-40 एमपीए के दबाव के साथ 1: 50-100 वजन के पानी के निलंबन के अनुपात के एक छोटी बूंद के साथ छिड़का जाता है। उच्च से बाहर निकलने के बाद घंटे एक दबाव में, गैस को कंडेनसर में खिलाया जाता है और हाइड्रोजन को इससे हटा दिया जाता है, और एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड या एल्यूमीनियम ऑक्साइड को निलंबन नाबदान में स्थानांतरित कर दिया जाता है। इस मामले में, बोहेमाइट फॉर्म का एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड 250-350 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्राप्त होता है, 32-35 एमपीए का दबाव अल के अनुपात के साथ: एच 2 ओ \u003d 1: 8-12 वजन भागों (आरयू नंबर 2223221, C01F 7/42, СВВ 3/10, publ। 02/10/2004)।

उसी स्रोत से, मिक्सर को लागू करने के लिए विधि, रिएक्टर, निलंबन के लिए अवसादन टैंक सहित एक ज्ञात स्थापना, एक कंडेनसर। इस मामले में, रिएक्टर एक तंत्र के तहत काम कर रहा है उच्च दबाव100 माइक्रोन से अधिक नहीं की एक छोटी बूंद के लिए पानी में पाउडर एल्यूमीनियम का एक निलंबन छिड़काव के लिए एक नोजल से लैस है। विधि को लागू करने के लिए, पहले Al: H 2 O \u003d 1: 4-16 weight.h के अनुपात में पानी में पाउडर एल्यूमीनियम (20 माइक्रोन तक कण आकार, अधिमानतः 5 माइक्रोन तक) का एक निलंबन तैयार करें। इस फैलाव को रिएक्टर में खिलाया जाता है, जहां इसे 220-40 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 20-40 एमपीए के दबाव में पानी में छिड़का जाता है। निलंबन के ठीक छिड़काव को सुनिश्चित करना आवश्यक है - बूंदों का आकार 100 माइक्रोन से अधिक नहीं होना चाहिए, जबकि पानी से निलंबन का अनुपात हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को हटाने के साथ वजन द्वारा 1: 50-100 भागों है।

इस प्रसिद्ध निर्णय को एक प्रोटोटाइप के रूप में बनाया गया था।

घरेलू और विदेशी प्रकाशनों के विश्लेषण से यह निम्नानुसार है कि वर्तमान में ज्ञात विधियां पानी के साथ एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण की पूर्णता सुनिश्चित नहीं करती हैं और अक्षम हैं। इसके अलावा, इन विधियों में मुख्य रूप से महंगे अल्ट्राफाइन एल्यूमीनियम पाउडर और सक्रिय एल्यूमीनियम मिश्र का उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए उत्तरार्द्ध का उपयोग अप्रमाणिक है, क्योंकि ये ऊर्जा-खपत और अक्षम तरीके हैं।

वर्तमान आविष्कार का उद्देश्य एक सतत प्रक्रिया के लिए एक संयंत्र बनाने की तकनीकी समस्या को हल करना है, जो एक साथ अंतिम उत्पाद की उच्च शुद्धता के साथ हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को सबसे कम संभव ऊर्जा खपत के साथ प्राप्त करने की अनुमति देता है।

इस मामले में प्राप्त तकनीकी परिणाम प्रक्रिया मिश्रण के सुरक्षित तापमान शासन को बनाए रखने और ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन के एक विस्फोटक मिश्रण के गठन को समाप्त करते हुए शुद्ध हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों के उत्पादन को सुनिश्चित करके परिचालन दक्षता और उत्पादकता बढ़ाने के लिए है।

निर्दिष्ट तकनीकी परिणाम इस तथ्य से प्राप्त होता है कि एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए स्थापना में, एल्यूमीनियम के साथ पानी के रासायनिक इंटरैक्शन के लिए एक रिएक्टर, एल्यूमीनियम के साथ पानी के रासायनिक संपर्क के लिए एक रिएक्टर, हाइड्रोजन युक्त ड्रिलिंग मिश्रण की रिहाई और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों के गठन के साथ-साथ हाइड्रोजन युक्त को हटाने के लिए एक उपकरण भी शामिल है। गैस मिश्रण और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों, एल्यूमीनियम के साथ पानी की रासायनिक बातचीत के लिए रिएक्टर एक मिक्सिंग डिवाइस से सुसज्जित है मीटर और रिएक्टर के अंदर स्थित निलंबन के अल्ट्रासोनिक विकिरण के लिए एक उपकरण।

निर्दिष्ट तकनीकी परिणाम प्राप्त करने के लिए आवश्यक सुविधाओं के एक स्थिर सेट के गठन के साथ ये विशेषताएं महत्वपूर्ण और परस्पर जुड़ी हुई हैं।

वर्तमान आविष्कार को एक विशिष्ट उदाहरण द्वारा चित्रित किया गया है, जो हालांकि, केवल संभव नहीं है, लेकिन आवश्यक तकनीकी परिणाम की सुविधाओं के उपरोक्त सेट को प्राप्त करने की संभावना को स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है।

ड्राइंग में - एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड और हाइड्रोजन के उत्पादन का एक प्रवाह आरेख।

वर्तमान आविष्कार के ढांचे में, एक कमजोर क्षार समाधान में एल्यूमीनियम धातु पाउडर के अल्ट्रासोनिक सक्रियण द्वारा एक रिएक्टर में एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन का एक प्रवाह आरेख, एक कमजोर क्षार समाधान में एल्यूमीनियम धातु पाउडर द्वारा अल्ट्रासोनिक रिएक्टर में हाइड्रोजन और नैनोडीस्पोन्ड एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए एक सतत विधि के लिए ड्राइंग में दिखाया गया है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए एक संयंत्र में एक पूर्व निर्धारित अनुपात में सूक्ष्मता से विभाजित एल्यूमीनियम और पानी के पाउडर को मिलाने के लिए एक उपकरण शामिल होता है, जिसमें से हाइड्रोजन मिश्रण और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों के गठन के साथ एल्यूमीनियम के साथ पानी की रासायनिक बातचीत के लिए एक रिएक्टर को यह मिश्रण खिलाया जाता है। एल्यूमीनियम के साथ पानी के रासायनिक संपर्क के लिए रिएक्टर बनाया जाता है कम दबाव  रिएक्टर के अंदर निलंबन के रोटेशन को मिलाने के कार्य के साथ और रोटेशन को सरगर्मी करते हुए रिएक्टर के अंदर निलंबन को विकिरणित करने के लिए एक अल्ट्रासोनिक डिवाइस से लैस है। हाइड्रोजन युक्त गैस मिश्रण और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों को हटाने के लिए उपकरण रिएक्टर में प्राप्त तैयार उत्पादों के परिवहन प्रवाह का निर्माण करते हैं।

एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन हाइड्रॉक्साइड उत्पादन के लिए उपकरण में एक प्लेटफ़ॉर्म स्केल 1, एक सॉल्वेंट रिएक्टर 2, एक रिएक्टर 3, एक कंडेनसर 4, एक सुखाने वाला कॉलम 5, एक स्पष्ट 6, एक फिल्टर 7 (या एक अपकेंद्रित्र), एक इलेक्ट्रिक फर्नेस 8 (ड्रायर) और एक बॉल मिल शामिल है। 9, हीट एक्सचेंजर 10. रिएक्टर 3 एक प्रेशर सेंसर, रिएक्टर में एक समाधान तापमान संवेदक, रिएक्टर में समाधान में एक धातु सेंसर और एक मिक्सिंग डिवाइस से लैस है।

एक दिए गए संकेंद्रण के इलेक्ट्रोलाइट का एक समाधान विलायक रिएक्टर 2 में प्लेटिनम स्केल 1 द्वारा विआयनीकृत पानी में मापा गया ठोस क्षार की मात्रा को घोलकर तैयार किया जाता है। तैयार किए गए समाधान को रिएक्टर को आपूर्ति की जाती है, उसी समय, एक जल-एल्यूमीनियम निलंबन को मीटरिंग पंप के माध्यम से रिएक्टर में खिलाया जाता है, जिसके मिश्रण को एल्यूमीनियम कणों की सतह से ऑक्साइड फिल्म को तोड़ने के लिए अल्ट्रासोनिक विकिरण के अधीन किया जाता है और रिएक्टर 3 में क्रियाशीलता के साथ अपना ऑक्सीकरण शुरू होता है और इस रिएक्टर के अंदर इलेक्ट्रोलाइट का तापमान 65.70 होता है। एस रासायनिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न उत्पाद, नैनोडिस्पर्ड एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड, फिल्टर 7. पर इलेक्ट्रोलाइट से धोया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट समाधान का एक नया हिस्सा तैयार करने के लिए पहले छानना विलायक रिएक्टर 2 में वापस आ जाता है। फ़िल्टर पर लोड को कम करने के लिए, आसानी से जमा हुआ तलछट को स्पष्टीकरण-स्पष्टीकरण 6 में सतह पर तैरनेवाला से अलग किया जाता है। सतह पर तैरनेवाला का उपयोग रिएक्टर 2 में इलेक्ट्रोलाइट समाधान तैयार करने के लिए किया जाता है। फ़िल्टर 7 के बजाय, कभी-कभी एक अपकेंद्रित्र का उपयोग करने के लिए सलाह दी जाती है। उत्पाद की आवश्यक सुखाने और कैलकनिंग को एक इलेक्ट्रिक भट्टी में किया जाता है। यदि गर्मी उपचार के परिणामस्वरूप, उत्पाद अपनी प्रवाह क्षमता खो देता है, तो यह एक बॉल मिल 9. ग्राउंड में है। उपकरण 7, 8 और 9 को स्प्रे ड्रायर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

विकसित हाइड्रोजन जल वाष्प को दूर करने के लिए एक कंडेनसर 4 से होकर गुजरता है, जो सुखाने वाला स्तंभ 5 है और इसे कलेक्टर को भेजा जाता है। भाप कंडेनसेट रिएक्टर में वापस आ जाता है। 3. रिएक्टर में जोड़े गए पानी को गर्म करने के लिए, सर्किट में एक हीट एक्सचेंजर 10 प्रदान किया जाता है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के निरंतर उत्पादन का आयोजन करते समय, इलेक्ट्रोलाइट को आवश्यक तापमान तक गर्म करने के लिए विलायक रिएक्टर के जैकेट को पानी की आपूर्ति की जानी चाहिए। इसके लिए, रिएक्टर 3 के जैकेट में उपयोग की जाने वाली गर्मी का उपयोग किया जाता है।

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए विकसित हार्डवेयर और तकनीकी योजना को मौजूदा विद्युत रासायनिक संयंत्रों के आधार पर आसानी से माउंट किया जा सकता है। हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन की तकनीक यह है कि बारीक छितरी हुई एल्युमिनियम से, 20 माइक्रोन से अधिक के कण आकार के साथ, पानी में पाउडर एल्यूमीनियम का एक निलंबन तैयार किया जाता है, जो एक अल्ट्रासोनिक विकिरण इकाई के माध्यम से लगातार रिएक्टर में खिलाया जाता है। रिएक्टर के ऊपरी भाग से, परिणामस्वरूप भाप-हाइड्रोजन मिश्रण एक कंडेनसर को खिलाया जाता है जिसमें भाप संघनित होता है, और सुखाने की प्रणाली के माध्यम से हाइड्रोजन को ओवरपास या उपभोक्ता को आपूर्ति की जाती है। एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को रिएक्टर के नीचे से एक स्पष्ट क्लीफ़ायर तक हटा दिया जाता है। हाइड्रोजन और पराबैंगनी एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन की तकनीक एक रासायनिक प्रतिक्रिया पर आधारित है, जिसे योजना के अनुसार प्रस्तुत किया गया है।

पसंदीदा संकेतक।

1. सादगी, विश्वसनीयता और अनुरूपताओं की तुलना में निष्पादन की कॉम्पैक्टनेस।

2. कम ऊर्जा की खपत प्रति 1 मीटर 3 एन और 2 किलो ALOOH: अल्ट्रासाउंड - 500 डब्ल्यू · एच, पंप - 500 डब्ल्यू · एच।

विधि की नवीनता इस तथ्य में निहित है कि एल्यूमीनियम पाउडर के एक जलीय निलंबन की निरंतर नियंत्रित आपूर्ति के साथ, इसकी अल्ट्रासोनिक सक्रियण किया जाता है, जहां एल्यूमीनियम के साथ पानी की रासायनिक बातचीत होती है, हाइड्रोजन के विकास और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों (हाइड्रॉक्साइड्स) के गठन के साथ। सामान्य तौर पर, विकसित विधि में कारकों को प्रभावित करने वाले संयोजन का उपयोग शुद्ध हाइड्रोजन, एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों के उत्पादन को सुनिश्चित करता है, प्रक्रिया मिश्रण का सुरक्षित तापमान बनाए रखता है और ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन के विस्फोटक मिश्रण के गठन को समाप्त करता है।

अल्ट्रासाउंड के साथ उद्योग द्वारा उत्पादित एल्यूमीनियम पाउडर के प्रारंभिक प्रसंस्करण की तकनीक के अनुसार एल्यूमीनियम की सक्रियता बाहर की जाती है।

सैद्धांतिक गणनाओं और प्रायोगिक अध्ययनों के परिणामों से यह निम्नानुसार है कि जब जलीय मीडिया में 1 किलो एल्यूमीनियम जलता है, तो थर्मल ऊर्जा (17.1 MJ) के साथ, उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन (1.165 एनएम 3) की एक बड़ी मात्रा जारी की जाती है और 2 किलो से अधिक नैनोकिस्ट्रलाइन एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड बनते हैं। जिसकी कीमत 50-400 डॉलर प्रति किलोग्राम है।

यह आपको इस प्रक्रिया का उपयोग करने के लिए स्वायत्त, उच्च-प्रदर्शन और ऊर्जा-कुशल गैस उत्पादक उपकरणों में हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए उपयोग करता है, जिसमें छोटे आकार और स्वायत्त गैस-वेल्डिंग इकाइयां शामिल हैं।

जब उत्पन्न हाइड्रोजन को थर्मल और प्रणोदन प्रणालियों में जलाया जाता है, तो ऊर्जा उत्पादन (30.57 एमजे / किग्रा) एल्युमिना (26.3 एमजे / किग्रा) से प्रारंभिक ईंधन को पुनः प्राप्त करने की लागत से अधिक हो जाता है। वातावरण में विषाक्त घटकों के उत्सर्जन के बिना शुरुआती घटकों (एल्यूमीनियम और पानी) के पूर्ण पुनर्जनन के दौरान ऊर्जा प्रदान की जाती है।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा इसके बाद के उत्थान के साथ एल्यूमीनियम के दहन में ऊर्जा की 1 एमजे की विशिष्ट लागत गैसोलीन और जलविद्युत के जलने की तुलना में काफी कम है।

दहन और पुनर्जनन चक्र का ऊर्जा संतुलन वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा पानी में जारी हाइड्रोजन के जलने के कारण लगभग 16% ऊर्जा का लाभ प्रदान करता है। इस प्रकार, प्रारंभिक अभिकर्मकों (एल्यूमीनियम और पानी) के पूर्ण उत्थान के साथ, 1 MJ - $ 0.0015 की लागत से स्वायत्त रूप से थर्मल ऊर्जा प्रदान करना संभव है, जो जल हाइड्रोकार्बन ईंधन ($ 0.007) की तुलना में आर्थिक रूप से अधिक लाभदायक है।

एल्यूमीनियम ऊर्जा प्रौद्योगिकियों का उपयोग विभिन्न बिजली उपकरणों में किया जा सकता है, साथ ही हाइड्रोजन और अत्यधिक शुद्ध उच्च फैलाव वाले एल्यूमीनियम ऑक्साइड के उत्पादन के लिए, जिसका बाजार मूल्य 1 किलो के लिए $ 150 से $ 400 तक है स्रोत एल्यूमीनियम 1,5-2 $ 1 किलो की लागत के साथ।

इस प्रकार, वर्तमान आविष्कार पानी में पाउडर एल्यूमीनियम के निलंबन की प्रारंभिक तैयारी के साथ, एक निरंतर मोड में विधि को ले जाने पर एक दिए गए संरचना और हाइड्रोजन के एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के संयुक्त उत्पादन के लिए अनुमति देता है। परिणामस्वरूप विधि गैर-अपशिष्ट, manufacturability और उच्च उत्पादकता, साथ ही साथ पर्यावरण सुरक्षा की विशेषता है।

इन्वेंटरी का सारांश

एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए स्थापना, एल्यूमीनियम के साथ पानी के रासायनिक संपर्क के लिए एक रिएक्टर, एल्यूमीनियम के साथ पानी की रासायनिक बातचीत के लिए एक रिएक्टर, हाइड्रोजन युक्त गैस मिश्रण के विकास और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों के गठन के साथ-साथ हाइड्रोजन युक्त गैस मिश्रण और एल्यूमीनियम ऑक्सीकरण उत्पादों को हटाने के लिए एक उपकरण की विशेषता है। तथ्य यह है कि एल्यूमीनियम के साथ पानी की रासायनिक बातचीत के लिए रिएक्टर एक मिक्सिंग डिवाइस और एक अल्ट्रासोनिक डिवाइस से लैस है रिएक्टर के अंदर स्थित निलंबन का विकिरण।

एल्यूमीनियम

एल्यूमीनियम सीरियल नंबर 13, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान वाला एक तत्व है - 26.98154। यह III अवधि, III समूह, मुख्य उपसमूह में स्थित है। इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3 डी 0। एल्यूमीनियम का एक स्थिर ऑक्सीकरण राज्य "+3" है। इस मामले में बनने वाले राशन में एक रईस गैस का खोल होता है, जो इसकी स्थिरता में योगदान देता है, लेकिन त्रिज्या के आवेश का अनुपात, यानि आवेश की सांद्रता काफी अधिक होती है, जिससे धनायन की ऊर्जा बढ़ जाती है। यह सुविधा इस तथ्य की ओर ले जाती है कि, आयनिक यौगिकों के साथ, एल्यूमीनियम कई सहसंयोजक यौगिकों का निर्माण करता है, और इसका उद्धरण समाधान में महत्वपूर्ण हाइड्रोलिसिस से गुजरता है।

अल्युमीनियम केवल 1500 ° C। Al 2 O और AlCl से ऊपर के तापमान पर ही मैं वैधता प्रदर्शित कर सकता हूँ।

पर भौतिक गुण  एल्यूमीनियम उच्च तापीय और विद्युत चालकता वाली एक विशिष्ट धातु है, जो केवल चांदी और तांबे के लिए दूसरी है। एल्यूमीनियम की आयनीकरण क्षमता बहुत अधिक नहीं है, इसलिए कोई भी इससे महान रासायनिक गतिविधि की उम्मीद कर सकता है, लेकिन यह इस तथ्य के कारण काफी कम हो गया है कि इसकी सतह पर एक मजबूत ऑक्साइड फिल्म के निर्माण के कारण धातु को हवा में पारित किया जाता है। यदि धातु सक्रिय है: ए) यांत्रिक रूप से फिल्म को हटा दें, बी) अमलगमेट (पारा के साथ प्रतिक्रिया), सी) एक पाउडर का उपयोग करें, तो ऐसी धातु इतनी प्रतिक्रियाशील हो जाती है कि यह नमी और ऑक्सीजन के साथ भी संपर्क करती है, प्रक्रिया के अनुसार ढह जाती है:

4 (Al, Hg) + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Al (OH) 3 + (Hg)

सरल पदार्थों के साथ बातचीत।

1. पाउडर एल्यूमीनियम मजबूत हीटिंग के साथ प्रतिक्रिया करता है   ऑक्सीजन के साथ।पारित होने के कारण इन स्थितियों की आवश्यकता होती है, और एल्यूमिना के गठन की बहुत ही प्रतिक्रिया अत्यधिक एक्सोथर्मिक है - 1676 केजे / मोल गर्मी जारी की जाती है।

2. क्लोरीन और ब्रोमीन के साथमानक स्थितियों के तहत प्रतिक्रिया करता है, यहां तक \u200b\u200bकि उनके वातावरण में आग पकड़ने में सक्षम है। केवल प्रतिक्रिया नहीं करता है फ्लोराइड के साथ  क्योंकि एल्यूमीनियम फ्लोराइड, ऑक्साइड की तरह, धातु की सतह पर एक सुरक्षात्मक नमक फिल्म बनाता है। आयोडीन के साथगर्म होने पर और उत्प्रेरक के रूप में पानी की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है।

3. ग्रे के साथसंलयन के दौरान प्रतिक्रिया करता है, एल्यूमीनियम सल्फाइड रचना दे अल 2 एस 3।

4. सी फॉस्फोरस भी प्रतिक्रिया करता है जब फॉस्फाइड बनाने के लिए गर्म किया जाता है: एल्प।

5. प्रत्यक्ष हाइड्रोजन के साथएल्यूमीनियम बातचीत नहीं करता है।

6. नाइट्रोजन के साथएल्युमिनियम नाइट्राइड (AlN) देते हुए 800 के साथ इंटरैक्ट करता है। यह कहा जाना चाहिए कि एल्यूमीनियम ऐसे तापमान पर हवा में जलता है, इसलिए, दहन के उत्पाद (हवा की संरचना को ध्यान में रखते हुए) ऑक्साइड और नाइट्राइड दोनों हैं।

7. कार्बन के साथ एल्यूमीनियम एक उच्च तापमान पर भी बातचीत करता है: 2000 ° C। संरचना का अल्युमीनियम कार्बाइड Al 4 C 3 मैथेनाइड्स से संबंधित होता है, इसमें C - C बॉन्ड नहीं होते हैं, और मीथेन हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी होता है: Al 4 C 3 + 12H 2 O 4Al (OH ) 3 + 3CH 4

जटिल पदार्थों के साथ बातचीत

1. पानी के साथसक्रिय (एक सुरक्षात्मक फिल्म से रहित) एल्यूमीनियम सक्रिय रूप से हाइड्रोजन विकास के साथ बातचीत करता है: 2Al (अधिनियम) + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड एक सफेद ढीले पाउडर के रूप में प्राप्त होता है, फिल्म की अनुपस्थिति पूरी होने की प्रतिक्रिया में हस्तक्षेप नहीं करती है।

2. एसिड के साथ प्रतिक्रिया:क) एल्यूमीनियम सक्रिय रूप से गैर-ऑक्सीकरण एसिड के साथ समीकरण के अनुसार बातचीत करता है: 2Al + 6H 3 O + 6H 2 O \u003d 2 3+ + 3H 2।

बी) ऑक्सीकरण एसिड के साथ, बातचीत निम्नलिखित विशेषताओं के साथ होती है। केंद्रित नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड, साथ ही साथ बहुत पतला नाइट्रिक एसिड ठंड में एल्यूमीनियम (तेजी से सतह ऑक्सीकरण) एक ऑक्साइड फिल्म के गठन की ओर जाता है। जब गर्म किया जाता है, तो फिल्म टूट जाती है और प्रतिक्रिया गुजरती है, लेकिन गर्म होने पर केंद्रित एसिड से केवल उनकी न्यूनतम कमी के उत्पादों को अलग किया जाता है: 2Al + 6H 2 SO 4 (conc) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 6H 2 O Al / 6HNO 3 ( conc) \u003d अल (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O मध्यम रूप से पतला नाइट्रिक एसिड के साथ, प्रतिक्रिया की स्थिति के आधार पर, NO, N 2 O, N 2, NH 4 + प्राप्त किया जा सकता है।

3। क्षार के साथ सहभागिता।एल्युमिनियम एक एम्फ़ोटेरिक तत्व (रासायनिक गुणों में) है, क्योंकि धातुओं के लिए पर्याप्त रूप से बड़ी विद्युत-शक्ति है - 1.61। इसलिए, यह हाइड्रोक्सीकोप्लेक्स और हाइड्रोजन के गठन के साथ क्षार समाधानों में काफी आसानी से घुलनशील है। हाइड्रोक्सोमोप्लेक्स की संरचना अभिकर्मकों के अनुपात पर निर्भर करती है: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2 2Al + 6NaOH + 6H 2 O \u003d 2Na 3 + 3H 2 एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन का अनुपात उनके बीच रीडॉक्स प्रतिक्रिया के इलेक्ट्रॉनिक संतुलन द्वारा निर्धारित किया जाता है और उनके अनुपात का पुनरावृत्ति करता है। निर्भर नहीं है।

4. ऑक्सीजन के लिए कम आयनीकरण क्षमता और उच्च आत्मीयता (ऑक्साइड की उच्च स्थिरता) इस तथ्य को जन्म देती है कि एल्यूमीनियम सक्रिय रूप से संपर्क करता है कई धातुओं के ऑक्साइडउन्हें बहाल करना। प्रतिक्रियाएं ताप के आगे विकास के साथ प्रारंभिक ताप पर होती हैं, जिससे तापमान 1200 तक बढ़ जाता है - 3000 о С. 75% एल्यूमीनियम पाउडर और 25% (वजन द्वारा) का मिश्रण Fe 3 O 4 को "दीमक" कहा जाता है। पहले, इस मिश्रण की दहन प्रतिक्रिया का उपयोग वेल्डिंग रेल के लिए किया गया था। एल्यूमीनियम का उपयोग करने वाले ऑक्साइड से धातुओं की कमी को एल्युमनीज़मी कहा जाता है और उद्योग में इसका उपयोग मैंगनीज, क्रोमियम, वैनेडियम, टंगस्टन, और फेरोलोय जैसे धातुओं के उत्पादन की विधि के रूप में किया जाता है।

5. नमक के घोल के साथएल्यूमीनियम दो अलग-अलग तरीकों से बातचीत करता है। 1. यदि, हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, नमक के घोल में एक अम्लीय या क्षारीय वातावरण होता है, तो हाइड्रोजन को छोड़ दिया जाता है (अम्लीय समाधानों के साथ, प्रतिक्रिया केवल महत्वपूर्ण हीटिंग के साथ होती है, क्योंकि सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म एसिड की तुलना में क्षार में बेहतर रूप से घुल जाती है)। 2Al + 6KHSO 4 + (H 2 O) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 2Al + 2K 2 CO 3 + 8H 2 O \u003d 2K + 2KHCO 3 + 3H 2। 2. एल्यूमीनियम नमक संरचना से धातुओं को विस्थापित कर सकता है, जो कि वोल्टेज लाइन के दाईं ओर हैं, अर्थात वास्तव में इन धातुओं के उद्धरणों द्वारा ऑक्सीकरण किया जाएगा। ऑक्साइड फिल्म के कारण, यह प्रतिक्रिया हमेशा नहीं होती है। उदाहरण के लिए, क्लोराइड आयन फिल्म को तोड़ने में सक्षम हैं, और प्रतिक्रिया 2Al + 3FeCl 2 \u003d 2AlCl 3 + 3Fe गुजरती है, और कमरे के तापमान पर सल्फेट्स के साथ एक समान प्रतिक्रिया काम नहीं करेगी। सक्रिय एल्यूमीनियम के साथ, कोई भी इंटरैक्शन जो सामान्य नियम का खंडन नहीं करता है वह काम करेगा।

एल्यूमीनियम यौगिक।

1. ऑक्साइड (अल 2 ओ 3)। कई संशोधनों के रूप में जाना जाता है, जिनमें से अधिकांश बहुत टिकाऊ और रासायनिक रूप से निष्क्रिय हैं। Α-Al 2 O 3 का संशोधन स्वाभाविक रूप से कोरन्डम खनिज के रूप में होता है। इस यौगिक के क्रिस्टल जाली में, एल्यूमीनियम के कटोरे को कभी-कभी आंशिक रूप से अन्य धातुओं के उद्धरणों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो खनिज को एक रंग देता है। Cr (III) का एक मिश्रण लाल रंग देता है, इस तरह का कोरन्डम पहले से ही माणिक रत्न है। Ti (III) और Fe (III) का एक मिश्रण नीला नीलम देता है। अनाकार संशोधन रासायनिक रूप से सक्रिय है। एल्यूमिना एक विशिष्ट एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड है जो एसिड और एसिड ऑक्साइड दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है, और क्षार और बुनियादी ऑक्साइड के साथ, क्षार के साथ पसंद किया जाता है। समाधान में और संलयन के दौरान ठोस चरण में प्रतिक्रिया उत्पादों में अंतर होता है: Na 2 O + Al 2 O 3 \u003d 2NaAlO 2 (संलयन) - सोडियम मेटाऑल्युमेट, 6NaOH + Al 2 O 3 \u003d 2Na 3 AlO 3 + 3H 2 O (संलयन) - orthoaluminate सोडियम, Al 2 O 3 + 3CrO 3 \u003d Al 2 (CrO 4) 3 (फ्यूजन) - एल्यूमीनियम क्रोमेट। ऑक्साइड और ठोस क्षार के अलावा, अल्युमिनियम के दौरान एल्युमीनियम वाष्पशील एसिड ऑक्साइड द्वारा निर्मित लवण के साथ प्रतिक्रिया करता है, उन्हें नमक संरचना से विस्थापित करता है: K 2 CO 3 + Al 2 O 3 \u003d 2KAlO 2 + CO समाधान में 2 प्रतिक्रियाएं: Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2 3+ + 6Cl 1- + 3H 2 O Al 2 O 3 +2 NaOH + 3H 2 O \u003d 2 Na - सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोएलुमिनेट। Tetrahydroxoaluminate आयन वास्तव में 1- tetrahydroxodiaquaanion है, क्योंकि एल्यूमीनियम के लिए समन्वय संख्या 6 बेहतर है। क्षार की अधिकता के साथ, हेक्साहाइड्रॉक्सोएल्लुमिनेट बनता है: अल 2 ओ 3 + 6NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na 3। एसिड और क्षार के अलावा, एसिड लवण के साथ प्रतिक्रिया की उम्मीद की जा सकती है: 6KHSO 4 + Al 2 O 3 \u003d 3K 2 SO 4 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O।

3. एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड। दो एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड ज्ञात हैं - मेटाहाइड्रॉक्साइड -एएलओ (ओएच) और ऑर्थोहाइड्रोक्साइड -एएल (ओएच) 3। वे दोनों पानी में नहीं घुलते, बल्कि उभयचर होते हैं, इसलिए वे अम्ल और क्षार के घोल में घुल जाते हैं, साथ ही हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप अम्लीय या क्षारीय माध्यम वाले लवण होते हैं। संलयन में, हाइड्रॉक्साइड ऑक्साइड के समान प्रतिक्रिया करते हैं। सभी अघुलनशील आधारों के रूप में, एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड गर्म होने पर विघटित हो जाते हैं: 2Al (OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O. जब क्षारीय विलयनों में विघटित हो जाते हैं, तो एल्युमिनियम अमलॉक्साइड जलीय अमोनिया में नहीं घुलते हैं, इसलिए वे घुलनशील नमक से अमोनिया के साथ अवक्षेपित हो सकते हैं: Al (NO) 3) 3 + 3NH 3 + 2H 2 O \u003d AlO (OH) + + 3NH 4 NO 3, यह प्रतिक्रिया सटीक रूप से मेटाहाइड्रॉक्साइड पैदा करती है। क्षार के साथ हाइड्रोक्साइड को अवक्षेपित करना कठिन है, जैसा कि परिणामी अवक्षेप आसानी से घुल जाता है, और कुल प्रतिक्रिया का रूप होता है: AlCl 3 +4 NaOH \u003d Na + 3NaCl

4. एल्युमिनियम लवण। लगभग सभी एल्यूमीनियम लवण पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। अघुलनशील AlPO 4 फॉस्फेट और AlF 3 फ्लोराइड। क्योंकि एल्यूमीनियम केशन में एक उच्च आवेश सांद्रता होती है, इसका एक्वाक्सिप्लेक्स, कैएनिक एसिड के गुणों को प्राप्त करता है: 3+ + H 2 O \u003d H 3 O + 2+, अर्थात। एल्यूमीनियम के लवण मजबूत कटियन हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं। कमजोर अम्लों के लवण के मामले में, कटियन और आयनों द्वारा हाइड्रोलिसिस की पारस्परिक वृद्धि के कारण, हाइड्रोलिसिस अपरिवर्तनीय हो जाता है। समाधान पूरी तरह से पानी से विघटित होता है या कार्बोनेट, सल्फाइट, सल्फाइड और एल्यूमीनियम सिलिकेट की विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है: अल 2 एस 3 + 6 एच 2 ओ \u003d 2 एएल (ओएच) 3 3 + 3 एच 2 एस 2 एल (एनओ 3) 3 + 3 के 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 CO + 3CO 2 + 6KNO 3। कुछ लवणों के लिए, हाइड्रोलिसिस गर्म होने पर अपरिवर्तनीय हो जाता है। गीले एल्यूमीनियम एसीटेट समीकरण के अनुसार गर्म होने पर विघटित हो जाते हैं: 2Al (OOCCH 3) 3 + 3H 2 O \u003d Al 2 O 3 + 6CH 3 COOH एल्युमीनियम हैलाइड्स के मामले में, नमक के अपघटन से ताप पर गैसीय हाइड्रोजन हलवों की घुलनशीलता में कमी की सुविधा होती है: AlCl 3 + 3H 2 O \u003d अल (ओएच) 3 3 + 3HCl। एल्युमिनियम हलाइड्स में, केवल फ्लोराइड एक आयनिक यौगिक होता है, बाकी हलाइड्स सहसंयोजक यौगिक होते हैं, उनके गलनांक फ्लोराइड की तुलना में काफी कम होते हैं, एल्युमिनियम क्लोराइड उदात्त हो सकता है। बहुत उच्च तापमान पर, एक फ्लैट त्रिकोणीय संरचना वाले एकल एल्यूमीनियम हलाइड अणु केंद्रीय परमाणु के परमाणु कक्षाओं के सपा 2 संकरण के कारण जोड़े में स्थित हैं। वाष्पों और कुछ कार्बनिक सॉल्वैंट्स में इन यौगिकों की मुख्य स्थिति मंद होती है, उदाहरण के लिए, अल 2 सीएल 6। एल्युमिनियम हैलाइड मजबूत लुईस एसिड होते हैं, जैसा कि एक खाली परमाणु कक्षीय है। पानी में विघटन, इसलिए, बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ होता है। एल्यूमीनियम यौगिकों का एक दिलचस्प वर्ग (और साथ ही अन्य ट्रिटेंट धातुएं) फिटकरी हैं - 12-जलीय डबल सल्फेट्स एम I एम III (एसओ 4) 2, जो विघटन होने पर, सभी डबल लवणों की तरह, इसी उद्धरण और आयनों का मिश्रण देते हैं।

5. जटिल यौगिक।एल्युमिनियम हाइड्रोक्सोमेप्लेक्स पर विचार करें। ये लवण हैं जिनमें जटिल कण एक आयन है। सभी लवण घुलनशील हैं। एसिड के साथ बातचीत द्वारा नष्ट कर दिया। इस मामले में, मजबूत एसिड परिणामी ऑर्थोहाइड्रॉक्साइड को भंग करते हैं, और कमजोर या संबंधित एसिड ऑक्साइड (एच 2 एस, सीओ 2, एसओ 2) इसे उपजी करते हैं: के + 4 एचसीएल \u003d केसीएल + एएलएक्स 3 + 4 एचसीएल + ओके + सीओ 2 \u003d अल (ओएच) 3 ↓ + केएचसीओ ३

जब कैलक्लाइंड किया जाता है, तो हाइड्रॉक्सोएलुमिनेट्स ऑर्थो में बदल जाते हैं - या मेटाऑल्यूमिनेट्स, पानी खो देते हैं।

लोहा

सीरियल नंबर 26 के साथ तत्व, एक रिश्तेदार परमाणु द्रव्यमान 55.847 के साथ। यह तत्वों के 3 डी-परिवार से संबंधित है, इसमें एक इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन है: 3 डी 6 4 एस 2 और आवधिक प्रणाली में आईवी अवधि, आठवीं समूह, साइड उपसमूह में है। यौगिकों में, लोहे मुख्य रूप से +2 और +3 के ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित करता है। Fe 3+ आयन में एक आधा भरा डी-इलेक्ट्रॉन शेल, 3 डी 5 है, जो इसे अतिरिक्त स्थिरता देता है। ऑक्सीकरण राज्यों +4, +6, +8 को प्राप्त करना अधिक कठिन है।

इसके भौतिक गुणों से, लोहा चांदी-सफेद, चमकदार, अपेक्षाकृत नरम, निंदनीय है, आसानी से चुंबकित और विघटित धातु है। मेल्टिंग पॉइंट 1539 о С. में कई अलॉट्रोपिक संशोधन हैं, जो क्रिस्टल जाली के प्रकार में भिन्न हैं।

  एक साधारण पदार्थ के गुण।

1. जब हवा में जलना Fe 3 O 4 का मिश्रित ऑक्साइड बनाता है, और शुद्ध ऑक्सीजन के साथ बातचीत करते समय - Fe 2 O 3। पाउडर लोहा पायरोफोरिक है - हवा में आत्म-प्रज्वलित।

2. फ्लोरीन, क्लोरीन और ब्रोमीन लोहे के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करते हैं, इसे Fe 3+ में ऑक्सीकरण करते हैं। FeJ 2 आयोडीन के साथ बनता है, क्योंकि ट्रिटेंट आयरन के उद्धरण से आयोडाइड आयनों का ऑक्सीकरण होता है, और इसलिए, FeJ 3 यौगिक मौजूद नहीं है।

3. एक समान कारण के लिए, Fe 2 S 3 यौगिक मौजूद नहीं है, और सल्फर के पिघलने बिंदु पर लोहे और सल्फर की बातचीत FeS यौगिक की ओर ले जाती है। सल्फर की अधिकता के साथ, पाइराइट - लोहा (II) डाइसल्फ़ाइड - FeS 2 प्राप्त होता है। गैर-स्टोइकोमीट्रिक यौगिक भी बनते हैं।

4. लोहे के अन्य गैर-धातुओं के साथ मजबूत हीटिंग, ठोस समाधान या धातु जैसे यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करता है। 500 ° C पर प्रतिक्रिया करने वाली प्रतिक्रिया दी जा सकती है: 3Fe + C \u003d Fe 3 C. लोहा और कार्बन के इस यौगिक को सीमेंटाइट कहा जाता है।

5. कई धातुओं के साथ, लोहे मिश्र धातु बनाते हैं।

6. कमरे के तापमान पर हवा में, लोहे को ऑक्साइड फिल्म के साथ लेपित किया जाता है, इसलिए, पानी के साथ बातचीत नहीं करता है। सुपरहिटेड स्टीम के साथ इंटरेक्शन निम्नलिखित उत्पाद देता है: 3Fe + 4H 2 O (स्टीम) \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2। ऑक्सीजन की उपस्थिति में, लोहे भी हवा की नमी के साथ बातचीत करता है: 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3। उपरोक्त समीकरण जंग खाए जाने की प्रक्रिया को दर्शाता है, जो प्रति वर्ष 10% धातु उत्पादों के संपर्क में है।

7. चूंकि लोहा हाइड्रोजन तक के तनाव की श्रृंखला में है, इसलिए यह आसानी से गैर-ऑक्सीकरण एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, लेकिन यह केवल Fe 2+ के लिए ऑक्सीकरण करता है।

8. केंद्रित नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड लोहे को निष्क्रिय करते हैं, लेकिन गर्म होने पर प्रतिक्रिया होती है। पतला नाइट्रिक एसिड भी कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है। सभी ऑक्सीडाइजिंग एसिड के साथ, लोहा लोहे (III) के लवण देता है (कुछ रिपोर्टों के अनुसार, लोहे का परिमाण (II) नाइट्रेट पतला नाइट्रिक एसिड के साथ संभव है), और HNO 3 (विघटित) को कम करता है NO, N 2 O, N 2, NH 4। + शर्तों के आधार पर, और HNO 3 (संक्षिप्त) - हीटिंग के कारण NO 2, जो आगे बढ़ने के लिए प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक है।

9. लोहा गर्म होने पर केंद्रित (50%) क्षार के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम होता है: Fe + 2KOH + 2H 2 O \u003d K 2 / H 2

10. कम सक्रिय धातुओं के लवणों के समाधान के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, लोहे से इन धातुओं को नमक से निकाल दिया जाता है, जो कि एक शिष्टता में बदल जाती है: CuCl 2 + Fe \u003d FeCl 2 + Cu।

लोहे के यौगिक के गुण।

फे 2+  इस धनायन की त्रिज्या के लिए आवेश का अनुपात Mg 2+ के करीब है; इसलिए, ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड और लौह लवण का रासायनिक व्यवहार संबंधित मैग्नीशियम यौगिकों के व्यवहार के समान है। एक जलीय घोल में, फेरस केशन एक 2+ पीला हरा एक्वा कॉम्प्लेक्स बनाता है। वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा इस कटाई को आसानी से सीधे ऑक्सीकरण किया जाता है। FeCl 2 समाधान में जटिल कण 0 हैं। इस तरह के कटियन का चार्ज एकाग्रता कम है, इसलिए, लवण की हाइड्रोलिसिस मध्यम है।

1. FeO - मुख्य ऑक्साइड, काला, पानी में नहीं घुलता है। एसिड में आसानी से घुलनशील। 500 0 से ऊपर गर्म होने पर अपच: 4FeO \u003d Fe + Fe 3 O 4। इसे संबंधित हाइड्रॉक्साइड, कार्बोनेट और ऑक्सालेट को सावधानीपूर्वक प्राप्त करके प्राप्त किया जा सकता है, जबकि Fe 2+ के अन्य लवणों के थर्मल अपघटन से फेरिक ऑक्साइड बनता है: FeC 2 O 4 \u003d FeO + CO + CO 2, लेकिन 2 FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3 4Fe (NO 3) 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8NO 2 + O 2 आयरन ऑक्साइड (II) स्वयं ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है, उदाहरण के लिए, जब गर्म होता है, तो प्रतिक्रिया होती है: 3FOO + 2NH 3 \u003d 3Fe + N 2 + 3 एच 2 ओ

2. Fe (OH) 2 - लोहा (II) हाइड्रॉक्साइड - अघुलनशील आधार। एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है। एसिड-बेस इंटरैक्शन और फेरिक आयरन का ऑक्सीकरण ऑक्सीकरण एसिड के साथ एक साथ होता है: 2Fe (OH) 2 + 4H 2 SO 4 (conc) \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O. विनिमय द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। घुलनशील नमक प्रतिक्रियाएं। यह एक सफेद यौगिक है जो पहले हवा में नमी के साथ बातचीत के कारण हवा में हरा हो जाता है, और फिर वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकरण के कारण भूरा हो जाता है: 4Fe (OH) 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4Fe (OH) 3।

3. लवण। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अधिकांश Fe (II) लवण धीरे-धीरे हवा में या समाधान में ऑक्सीकृत होते हैं। ऑक्सीकरण के लिए सबसे अधिक प्रतिरोधी मोहर नमक है - लोहे का डबल सल्फेट (द्वितीय) और अमोनियम: (एनएच 4) 2 फीट (एसओ 4) 2। 6H 2 O. Fe 2+ कटियन आसानी से Fe 3+ के लिए ऑक्सीकरण हो जाता है; इसलिए, अधिकांश ऑक्सीकरण एजेंट, विशेष रूप से एसिड ऑक्सीकरण एजेंट में, फेरस लवण को ऑक्सीकरण करते हैं। जब सल्फाइड और लोहे के डाइसल्फ़ाइड को फायर करते हैं, तो आयरन (III) ऑक्साइड और सल्फर (IV) ऑक्साइड प्राप्त होते हैं: 4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 आयरन (II) सल्फाइड भी मजबूत एसिड में घुल जाता है: FeS + 2HCl \u003d FeCl 2 + 2H 2 S आयरन (II) कार्बोनेट अघुलनशील है, जबकि हाइड्रोजन कार्बोनेट पानी में घुल जाता है।

फे 3+त्रिज्या के संबंध में यह धनायन एक अल्युमिनियम केशन से मेल खाता है ,   इसलिए, लोहे (III) के cation यौगिकों के गुण संगत एल्यूमीनियम यौगिकों के समान हैं।

फे 2 ओ 3 - हेमटिट, एम्फोटेरिक ऑक्साइड, जिसमें मुख्य गुण प्रबल होते हैं। ठोस क्षार और कार्बोनेट के साथ संलयन की संभावना में एम्फ़ोटेरिसिटी प्रकट होती है क्षार धातु: Fe 2 O 3 + 2NaOH \u003d H 2 O + 2NaFeO 2 - पीला या लाल, Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO 2। फेर 2 ओ 3 के रिलीज के साथ फेरेट्स (II) पानी से विघटित हो जाते हैं। एनएच 2 ओ।

फे 3 ओ 4- मैग्नेटाइट, एक काला पदार्थ जिसे या तो मिश्रित ऑक्साइड के रूप में माना जा सकता है - फेओ। Fe 2 O 3, या लोहे के रूप में (II) oxometaferrate (III): Fe (FeO 2) 2। एसिड के साथ बातचीत करते समय लवण का मिश्रण मिलता है: Fe 3 O 4 + 8HCl \u003d FeCl 2 + 2FeCl 3 + 4H 2 O.

Fe (OH) 3 या FeO (OH) एक लाल-भूरे रंग का जिलेटिनस अवक्षेप, एम्फोटेरिक हाइड्रॉक्साइड है। एसिड के साथ बातचीत के अलावा, यह एक गर्म केंद्रित क्षार समाधान के साथ प्रतिक्रिया करता है और ठोस क्षार और कार्बोनेट्स के साथ जुड़ा हुआ है: Fe (OH) 3 + 3KOH \u003d K 3।

नमक।फेरिक आयरन के अधिकांश लवण घुलनशील होते हैं। एल्यूमीनियम लवण की तरह, वे मजबूत हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं, जो कमजोर और अस्थिर या अघुलनशील एसिड के आयनों की उपस्थिति में अपरिवर्तनीय बन सकते हैं: 2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 + 3H 2 + 2Fe (OH) 3 + 3CO 2 + 6NaCl। लोहे (III) क्लोराइड के घोल को उबालने पर हाइड्रोलिसिस को अपरिवर्तनीय भी बनाया जा सकता है, क्योंकि किसी भी गैस के रूप में हाइड्रोजन क्लोराइड की घुलनशीलता जब गर्म हो जाती है और यह प्रतिक्रिया क्षेत्र को छोड़ देती है: FeCl 3 + 3H 2 O \u003d Fe (OH) 3 + 3HCl (जब गर्म होता है)।

विशेष रूप से Fe 2+: Fe 3+ + + \u003d Fe 2+ 2 o \u003d 0.77v में रूपांतरण के संबंध में इस उद्धरण की ऑक्सीकरण क्षमता बहुत अधिक है। जिसके परिणामस्वरूप:

a) फेरिक आयरन के लवणों का घोल सभी धातुओं को कॉपर में ऑक्सीकरण करता है: 2Fe (NO 3) 3 + Cu \u003d 2Fe (NO 3) 2 + Cu (NO 3) 2,

ख) आसानी से ऑक्सीकरण योग्य आयनों वाले लवणों के साथ विनिमय प्रतिक्रियाएं उनके ऑक्सीकरण के साथ होती हैं: 2FeCl 3 + 2KJ \u003d FeCl 2 + J 2 + 2KCl 2FeCl 3 + 3Na 2 S \u003d 2FeS + S + 6NaCl

अन्य ट्रीटमेंट वाले कट्स की तरह, लोहा (III) फिटकिरी बनाने में सक्षम है - क्षार धातुओं या अमोनियम के उद्धरण के साथ डबल सल्फेट्स, उदाहरण के लिए: एनएच 4 फीट (एसओ 4) 2। 12 एच 2 ओ।

जटिल यौगिक।  दोनों लोहे के पिंजरे अनियन कॉम्प्लेक्स, विशेष रूप से लोहे (III) के गठन के लिए प्रवण हैं। FeCl 3 + KCl \u003d K, FeCl 3 + Cl 2 \u003d Cl + -। बाद की प्रतिक्रिया लोहे (III) क्लोराइड के प्रभाव को एक इलेक्ट्रोफिलिक क्लोरीनीकरण उत्प्रेरक के रूप में दर्शाती है। ब्याज के साइनाइड कॉम्प्लेक्स हैं: 6 केसीएन + एफएएसओ 4 \u003d के 4 - पोटेशियम हेक्सासानोफेरेट (द्वितीय), पीले रक्त नमक। 2K 4 + Cl 2 \u003d 2K 3 + 2KCl - पोटेशियम हेक्सासानोफेरेट (III), लाल रक्त नमक। लौह लौह परिसर, अभिकर्मकों के अनुपात के आधार पर, फेरिक नमक के साथ एक नीला अवक्षेपण या विलयन देता है। लाल रक्त नमक और किसी भी लौह नमक के बीच समान प्रतिक्रिया होती है। पहले मामले में, अवक्षेप को प्रशिया नीला कहा जाता था, दूसरे में - टर्नबुल नीला। बाद में यह पता चला कि, कम से कम, समाधानों में एक ही रचना है: के - पोटेशियम लोहा (II, III) हेक्सासानोफ़ेनसेट। वर्णित प्रतिक्रियाओं इसी लोहे के पिंजरों के समाधान में उपस्थिति के लिए गुणात्मक हैं। पोटेशियम थायोसाइनेट (थियोसायनेट) के साथ बातचीत करते समय फेरिक केशन की उपस्थिति के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया एक लाल-लाल रंग की उपस्थिति है: 2 एफसीईएल 3 + 6 केसीएनएस \u003d 6KCl + Fe।

फे +6। लोहे के लिए ऑक्सीकरण अवस्था +6 अस्थिर है। केवल आयनों FeO 4 2- प्राप्त करना संभव है, जो केवल pH\u003e 7-9 पर मौजूद है, लेकिन एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है।

Fe 2 O 3 + 4KOH + 3KNO 3 \u003d 2K 2 FeO 4 + 3KNO 2 + 2H 2 O

Fe (चूरा) + H 2 O + KOH + KNO 3 \u003d K 2 FeO 4 + KNO 2 + H 2

2Fe (OH) 3 + 3Cl 2 + 10KOH \u003d 2K 2 FeO 4 + 6KCl + 6H 2 O

Fe 2 O 3 + KClO 3 + 4KOH \u003d 2K 2 FeO 4 + KCl + 2H 2 O

4K 2 FeO 4 + 6H 2 O \u003d 4FeO (OH) H + 8KOH + 3O 2

4BFFO 4 (हीटिंग) \u003d 4BaO + 2Fe 2 O 3 + 3O 2

2K 2 FeO 4 + 2CrCl 3 + 2HCl \u003d FeCl 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl2 / H 2 O

उद्योग में लोहे का उत्पादन:

ए) डोमेन प्रक्रिया: Fe 2 O 3 + C \u003d 2FeO + CO

फेओ + सी \u003d फे + सीओ

FeO + CO \u003d Fe + CO 2

बी) एल्यूमिनोथर्मी: Fe 2 O 3 + Al \u003d Al 2 O 3 + Fe

CHROME - सीरियल नंबर 24 के साथ एक तत्व, जिसमें 51.996 का एक सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान है। यह तत्वों के 3D-परिवार से संबंधित है, इसमें 3D 5 4s 1 का इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन है और आवधिक प्रणाली में IV अवधि, VI समूह, साइड उपसमूह है। संभावित ऑक्सीकरण अवस्थाएं: +1, +2, +3, +4, +5, +6। इनमें से, सबसे स्थिर हैं +2, +3, +6, और +3 में न्यूनतम ऊर्जा होती है।

इसके भौतिक गुणों के अनुसार, क्रोमियम एक धूसर-सफेद, चमकदार, कठोर धातु है, जिसमें 1890 ° C का गलनांक होता है। इसके क्रिस्टल जाली की ताकत पांच असमान डी-इलेक्ट्रॉनों की मौजूदगी के कारण होती है जो आंशिक सहसंयोजक बंधन में सक्षम हैं।

रासायनिक गुण  सरल पदार्थ।

कम तापमान पर, क्रोमियम एक ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति के कारण निष्क्रिय है, पानी और हवा के साथ बातचीत नहीं करता है।

1. यह सी। के बारे में 600 से ऊपर के तापमान पर ऑक्सीजन के साथ बातचीत करता है। इस मामले में, क्रोमियम ऑक्साइड (III) - Cr 2 O 3 बनता है।

2. हैलोजन के साथ बातचीत अलग-अलग तरीकों से होती है: Cr + 2F 2 \u003d CrF 4 (कमरे के तापमान पर), 2Cr + 3Cl 2 (Br 2) \u003d 2CrCl 3 (Br 3), Cr + J 2 \u003d CrJ 2 (महत्वपूर्ण ताप के साथ) )। यह कहा जाना चाहिए कि क्रोमियम (III) आयोडाइड मौजूद हो सकता है और क्रिस्टलीय CrJ 3 हाइड्रेट के रूप में विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है। 9H 2 O, लेकिन इसकी तापीय स्थिरता छोटी है, और गर्म होने पर, यह CrJ 2 और J 2 में विघटित हो जाता है।

3. 120 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, क्रोमियम पिघला हुआ सल्फर के साथ बातचीत करता है, जिससे क्रोमियम (II) सल्फाइड - CrS (काला) होता है।

4. 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, क्रोमियम नाइट्रोजन और कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है, गैर-स्टोइकोमेट्रिक, रासायनिक रूप से निष्क्रिय यौगिक देता है। उनमें से, एक अनुमानित सीआरसी रचना के साथ कार्बाइड को नोट किया जा सकता है, जो कठोरता में हीरे तक पहुंचता है।

5. क्रोमियम हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

6. जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया निम्नानुसार होती है: 2Cr + 3H 2 O \u003d Cr 2 O 3 + 3H 2

7. आकाश-नीले रंग के 2+ एक्वा कॉम्प्लेक्स के गठन के साथ गैर-ऑक्सीकरण वाले एसिड के साथ प्रतिक्रिया काफी आसान है, जो केवल हवा की अनुपस्थिति में या हाइड्रोजन वातावरण में स्थिर है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में, प्रतिक्रिया अलग-अलग होती है: 4Cr + 12HCl + 3O 2 \u003d 4CrCl 3 + 6H 2 O। सतह पर एक मजबूत तरल फिल्म के गठन के कारण ऑक्सीजन के साथ संतृप्त एसिड भी क्रोमियम को निष्क्रिय कर देता है।

8. एसिड-ऑक्सीकरण एजेंट: किसी भी सांद्रता का नाइट्रिक अम्ल, केंद्रित सल्फ्यूरिक, पर्क्लोरिक एसिड क्रोमियम को निष्क्रिय करता है ताकि इन अम्लों के साथ सतह के उपचार के बाद यह अन्य अम्लों के साथ प्रतिक्रिया न करे। गर्म होने पर पैशन को हटा दिया जाता है। इस मामले में, क्रोमियम (III) लवण और सल्फर या नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (पर्क्लोरिक एसिड - क्लोराइड से) प्राप्त किया जाता है। नमक फिल्म के निर्माण के कारण होने वाली पैशन फॉस्फोरिक एसिड के साथ क्रोमियम की बातचीत के दौरान होता है।

9. क्रोमियम सीधे क्षार के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन ऑक्सीकरण एजेंटों के अतिरिक्त के साथ क्षारीय पिघल के साथ प्रतिक्रिया करता है: 2Cr + 2Na 2 CO 3 (g) + 3O 2 \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2N 2

10. क्रोमियम नमक संरचना के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है, नमक संरचना से कम सक्रिय धातुओं (वोल्टेज पंक्ति में इसके दाईं ओर खड़े) को विस्थापित करना। इस मामले में, क्रोमियम स्वयं सीआर 2+ कटियन में बदल जाता है।

संघीय राज्य स्वायत्त

शैक्षिक संस्थान

उच्च व्यावसायिक शिक्षा

"साइबेरियाई संघीय विश्वविद्यालय"

अलौह धातु और सामग्री विज्ञान संस्थान

अमूर्त

एल्यूमीनियम मिश्र में गैसीय समावेशन का गठन

क्रास्नोयार्स्क - 2014

परिचय

2.2 नाइट्रोजन के साथ सहभागिता

2.3 जटिल गैसों के साथ सहभागिता

2.4 हाइड्रोजन के साथ सहभागिता

हाइड्रोजन के साथ एल्यूमीनियम की प्रतिक्रिया

3.1 Degassing plant PAL FI 60R

3.2 द्वितीयक भट्टी की दो-चरणीय स्थापना SNIF P-140UHB को परिष्कृत करती है

निष्कर्ष

परिचय

एल्युमिनियम और इसके मिश्र मुख्यतः उनके पिघलने और ढलाई के दौरान आसपास के वायुमंडल की गैसों के साथ बातचीत करते हैं। मिश्र धातुओं में एल्यूमीनियम और मिश्र धातु तत्व हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन, जल वाष्प, एसओ के साथ बातचीत करते हैं 2, के साथ 2, СО और विभिन्न हाइड्रोकार्बन, जिसके परिणामस्वरूप एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं को गैसों और प्रतिक्रिया उत्पादों द्वारा प्रदूषित किया जाता है। ढलाई के दौरान एक पिघलने वाली भट्ठी, मिक्सर और वातावरण में कई गैसों के साथ एल्यूमीनियम के संपर्क की संभावना के बावजूद, केवल हाइड्रोजन, नाइट्राइड, कार्बाइड और धातु ऑक्साइड पिघल में पर्याप्त मात्रा में गुजरते हैं जो उत्पाद की संरचना और गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।

सामग्री के साथ तरल धातुओं की परस्पर क्रिया जो पिघलने वाली भट्टियों और कास्टिंग कीड़ों के साथ-साथ क्रूसिबल और मोल्ड्स के निर्माण के लिए उपयोग की जाती है, विविध और जटिल है। पिघलने टैंक की सामग्री को मुख्य रूप से उचित तापमान पर यांत्रिक तनाव का सामना करना पड़ता है। यह यांत्रिक संपर्क पिघल और इसके संपर्क में ठोस सामग्री के बीच जटिल भौतिक रासायनिक घटनाओं द्वारा बढ़ जाता है। उसी समय, कमी-ऑक्सीकरण, आपसी विघटन प्रक्रियाएं संभव हैं, एक पिघल के साथ अस्तर का संसेचन भी संभव है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु गैसीय degassing

1. गैसीय समावेशन का गठन। एल्यूमीनियम के पिघलने के दौरान भौतिक रासायनिक प्रक्रियाएं

यदि शुद्ध तरल धातु पर्याप्त रूप से लंबे समय के लिए गैसीय माध्यम के संपर्क में आती है और प्रक्रियाएं विकसित हो रही हैं, जिसका उद्देश्य सिस्टम में संतुलन प्राप्त करना है, तो पिघल की रचना और स्थिति में निम्नलिखित तीन प्रकार के परिवर्तन संभव हैं:

तरल माध्यम के संबंध में गैसीय माध्यम अक्रिय है, इसलिए, न तो पिघल में गैस का विघटन होता है और न ही किसी भी यौगिक का गठन होता है। गैस विघटन की अनुपस्थिति का मूल्यांकन व्यावहारिक दृष्टिकोण से किया जाता है। इसमें पर्याप्त रूप से कम घुलनशीलता वाले मामले शामिल हैं, जो धातु गलाने की प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण नहीं है। आवधिक प्रणाली के शून्य समूह के किसी भी धातु और किसी भी अक्रिय गैस के बीच बातचीत की अनुपस्थिति देखी जा सकती है मेंडेलीव, साथ ही कुछ प्रणालियों में धातु-हाइड्रोजन (धातु - टिन, सीसा, आदि), धातु-नाइट्रोजन (धातु - तांबा, चांदी, जस्ता, आदि)।

गैस के साथ एक तरल धातु की बातचीत में, पिघल में गैस की एक महत्वपूर्ण घुलनशीलता नोट की जाती है। यह व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण घुलनशीलता को भी संदर्भित करता है, जो मिश्र धातु की गुणवत्ता को काफी प्रभावित करता है और पिघलने की तकनीक निर्धारित करता है। जिन प्रणालियों में यह अंतःक्रिया होती है, वहां अंततः एक गैस-संतृप्त तरल घोल और एक गैस चरण होगा। यह भी संभव है कि पिघल में अधिकतम गैस सामग्री तक पहुंचने पर, गैस और धातु के बीच एक रासायनिक यौगिक का निर्माण शुरू हो जाएगा। गलाने की प्रक्रिया के लिए, निर्धारण की स्थिति एक तरल धातु में एक गैस समाधान का गठन है। इस तरह की बातचीत कई धातु-हाइड्रोजन प्रणालियों में देखी जाती है।

गैस के साथ तरल धातु की बातचीत को स्थिर रासायनिक यौगिकों धातु - गैस के निर्माण में व्यक्त किया जाता है। इन मामलों में तरल धातु में गैस की घुलनशीलता इतनी कम है कि यह कई धातु-ऑक्सीजन प्रणालियों (A1-O) में देखी जाती है 2, मिलीग्राम-ओ 2  और अन्य)।

गैस के साथ तरल धातु की बातचीत का प्रकार धातु और गैस की प्रकृति, पिघल के ऊपर गैस के तापमान और दबाव से निर्धारित होता है। एक धातु-गैस बाइनरी सिस्टम के लिए, बातचीत की प्रकृति और गठित चरणों को मौजूदा राज्य आरेखों से काफी आसानी से निर्धारित किया जा सकता है।

गैसों के साथ तरल धातु के संपर्क की प्रक्रिया में कई चरण होते हैं। एक तरल धातु की सतह पर गैस अणुओं का प्रवेश आणविक प्रसार और इसमें संवहन द्रव्यमान हस्तांतरण द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। 10 के दबाव में 4  पा और अधिक, गैसों में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण मुख्य रूप से संवहन द्वारा किया जाता है।

अगला कदम पिघल की सतह पर गैस अणुओं का संक्रमण है। इस प्रक्रिया को सोखना कहा जाता है। उच्च तापमान पर, मुख्य भूमिका सक्रिय सोखना या रसायन विज्ञान द्वारा निभाई जाती है, जो न केवल पिघल की सतह पर गैस अणुओं के निक्षेपण में व्यक्त की जाती है, बल्कि परमाणुओं में उनके आंशिक पृथक्करण में भी होती है। यह डायटोमिक गैसों के पृथक्करण की गर्मी के करीब, रासायनिक परिशोधन की गर्मी के बड़े मूल्य से प्रकट होता है।

पिघल की सतह पर adsorbed गैस परमाणुओं धातु-गैस रासायनिक यौगिक के अणुओं के गठन और पिघल में गहरे प्रसार के लिए दोनों तैयार हैं। यदि बातचीत में अघुलनशील की घटना है। एक यौगिक का पिघल, इस यौगिक की एक परत पिघल की सतह पर बढ़ने लगती है। इस परत की निरंतरता से, अन्य परिस्थितियों के बीच, बातचीत की दर निर्धारित की जाती है, जिसका अनुमान परिणामी यौगिक और उपभोज्य धातु की मात्राओं की तुलना करके, यौगिक के स्टोइकोमेट्री और धातु और यौगिक की घनत्वों को ध्यान में रखकर किया जा सकता है।

यदि परिणामस्वरूप धातु की मात्रा खर्च की गई धातु की मात्रा से बहुत कम है, तो परिसर की परत में अनिवार्य रूप से आँसू और दरारें होनी चाहिए, जहां गैस स्वतंत्र रूप से प्रवेश करती है। इन मामलों में, इंटरैक्शन स्थिर गति से होता है। यदि संकेतित वॉल्यूम एक दूसरे के करीब हैं, तो गैस को कनेक्शन परत के माध्यम से फैलाना चाहिए। जैसे-जैसे परत की मोटाई लगातार बढ़ती जाती है, बातचीत की दर कम होती जाएगी। यह होता है, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन के साथ तरल एल्यूमीनियम की बातचीत, पिघल की सतह पर एल्यूमीनियम ऑक्साइड की एक फिल्म के गठन के लिए अग्रणी।

धातु-गैस यौगिक के गठन की एक्सोथर्मिक प्रक्रिया के दौरान, एक स्थानीय तापमान वृद्धि हो सकती है, जिससे पिघल की प्रज्वलन होता है। यह देखा गया है, उदाहरण के लिए, जब 700 से ऊपर हवा में तरल मैग्नीशियम और इसकी मिश्र धातु को गर्म किया जाता है के बारे में सी, साथ ही साथ 600 से ऊपर जस्ता के ओवरहीटिंग के साथ के बारे में एस

यदि पिघल गैस को भंग करने में सक्षम है, तो adsorbed गैस परमाणु पिघल में गहरे फैल जाते हैं। धातु के पिघलने में, गैसें केवल परमाणु अवस्था में ही घुल सकती हैं।

सतह परत में गैस विघटन की प्रक्रिया पूरी तरह से प्रसार द्वारा निर्धारित की जाती है। पिघल की गहराई में, गैस परमाणुओं का प्रसार मुख्य रूप से संवहन द्रव्यमान स्थानांतरण द्वारा किया जाता है।

अक्सर, तरल चरण में सीमित द्रव्यमान के स्थानांतरण के कारण, एक मिश्रित परत पिघल की सतह पर दिखाई देती है, हालांकि समाधान में अधिकतम गैस एकाग्रता अभी तक पूरे पिघल द्रव्यमान में नहीं पहुंच पाई है।

सन्तुलनशीलता [संतुलन] डी] धातु में डायटोमिक गैस को आमतौर पर निर्भरता द्वारा वर्णित किया जाता है

(1)

जनसंपर्क 2  - पिघल के ऊपर गैस का दबाव; एक के बारे में   - निरंतर कारक; Δ एन गैस के विघटन की गर्मी है, भंग गैस के 1 मोल को संदर्भित किया जाता है; आर गैस स्थिरांक है; टी तापमान है, के।

सूत्र का लघुगणक (1) निम्नलिखित अभिव्यक्ति देता है:

(2)

एक स्थिर तापमान पर, निर्भरता (1) वर्गमूल कानून (सीवरेट्स कानून) बन जाता है: जिससे यह स्पष्टता के साथ पालन होता है कि धातुओं में गैस के घोल में monatomic ( कश्मीर  एक स्थिर कारक है)।

कई धातु-गैस प्रणालियों में, गैस गर्मी अवशोषण के माध्यम से घुल जाती है। इसलिए, मूल्य ,Н\u003e 0, और इसलिए, तापमान में वृद्धि से गैस की घुलनशीलता में वृद्धि होती है। धातुओं की एक बड़ी संख्या भी है जिसमें गैस का विघटन गर्मी के साथ होता है (aН)<0). В таких металлах повышение температуры сопровождается снижением растворимости газа в расплаве.

तापमान और दबाव के आधार पर धातुओं में गैसों की घुलनशीलता में परिवर्तन केवल बाह्य स्थितियों में पर्याप्त धीमी गति से परिवर्तन के साथ संतुलन मूल्यों से मेल खाता है। यदि ये परिवर्तन जल्दी से होते हैं, तो घुलनशीलता उपरोक्त सूत्रों द्वारा निर्धारित मूल्यों से पीछे रहने लगती है, इस तथ्य के कारण कि सामान्य विघटन प्रक्रिया के कुछ चरण गैस की आवश्यक मात्रा के हस्तांतरण को प्रदान नहीं करते हैं। आमतौर पर इस तरह की अड़चन प्रसार है। नतीजतन, धातु में घुलित गैस की सामग्री के overestimated या underestimated मान प्राप्त होते हैं।

जब गैस का तापमान और दबाव कम हो जाता है, तो गैस की घुलनशीलता कम हो जाती है। ज्यादातर मामलों में, समाधान से निकलने वाली गैस में पिघल की मुक्त सतह से गुजरने का समय नहीं होता है। पिघल के बढ़ते सुपरसेटेशन से इसके अंदर गैस बुलबुले की उपस्थिति होती है। पिघल में गैस के बुलबुले के सजातीय nucleation स्पष्ट रूप से असंभव है। वे केवल तैयार किए गए नाभिक पर हो सकते हैं, जो पिघल में अशुद्धता अघुलनशील कणों में छिद्र और दरारें हैं। इस तरह के विच्छेदन किसी दिए गए धातु के लिए अक्रिय गैसों से भरे होते हैं। यह इन समाप्त गुहाओं में है कि समाधान की भीड़ से निकलने वाली गैसों के परमाणु, और यहां गैस का बुलबुला बढ़ने लगता है।

पिघल में एक गैस बुलबुले के अस्तित्व की ख़ासियत यह है कि इसमें दबाव pn \u003d pbv + ρgh + 2σ / g द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां पीपी पिघल के ऊपर बाहरी दबाव है; ρgh - मेटास्टैटिक दबाव, पिघल ρ के घनत्व पर निर्भर करता है, गुरुत्वाकर्षण जी का त्वरण, धातु दर्पण (गहराई) एच से दूरी; 2 / जी - केशिका दबाव, पिघल - गैस इंटरफेस और बबल त्रिज्या जी पर इंटरफेसियल ऊर्जा पर निर्भर करता है।

जब तापमान प्रति सेकंड कई डिग्री से अधिक की गति से घटता है, तो धातु में समाधान से अपूर्ण गैस विकास मनाया जाता है। अधिक शीतलन दर के मामले में गैस लगभग पूरी तरह से घोल में रह सकती है। दूसरे शब्दों में, गैस समाधान को पहले तरल धातु में और फिर ठोस में बुझाया जाता है। गैस सामग्री को निर्धारित करने के लिए नमूना पिघला में इस घटना का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

ठोस धातु में सुपरसैचुरेटेड घोल में शेष गैसों को हानिरहित नहीं माना जा सकता है। वे ताकत गुणों को प्रभावित कर सकते हैं, धातु की लचीलापन कम कर सकते हैं, संक्षारण गुणों को बदल सकते हैं। समाधान के क्रमिक अपघटन से मुक्त गैस निकलती है, जो गैर-धात्विक समावेशन के पास, माइक्रोक्रैक में, अनाज की सीमाओं पर जमा होती है, जो छिद्र बनाती है। हीटिंग समाधान के अपघटन को तेज करता है और धातु विनाश का खतरा बढ़ाता है। विकृत गैर-लौह मिश्र धातुओं में प्रदूषण के रूप में इस तरह के दोषों को समाधान से गैसों के विकास द्वारा ठीक से समझाया गया है।

2. गैसों के साथ एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की बातचीत

2.1 ऑक्सीजन के साथ सहभागिता

ऑक्सीजन के साथ एल्यूमीनियम की परस्पर क्रिया तीन यौगिकों का निर्माण करती है: एल्युमिनियम सबऑक्साइड्स अल 2ओ, अलो और अलुमिना अल 2ओह 3। उच्च वैक्यूम में उच्च तापमान पर केवल कृत्रिम रूप से एल्यूमीनियम उप -क्साइड प्राप्त किया जा सकता है। आम अल यौगिक 2ओह 3, बहुत उच्च तापमान पर भी वाष्प हदबंदी के नगण्य लोच के साथ एक बहुत मजबूत रासायनिक यौगिक है। एल्यूमिना में कई बहुरूपी संशोधन हैं, जिनका गठन और एक से दूसरे में संक्रमण तापमान, जोखिम समय और पर्यावरण की संरचना पर निर्भर करता है। मुक्त एल्यूमिना के बहुरंगी संशोधनों के बारे में मौजूदा विचार विरोधाभासी हैं और दो दिशाओं में आते हैं: असतत और विकासवादी।

असतत दिशा के समर्थकों ने एल्यूमीनियम ऑक्साइड के स्वतंत्र असतत बहुरूपिक संशोधनों की एक बड़ी संख्या के अस्तित्व को पहचाना। परिवर्तन α   - अल 203  एल्यूमिना के सबसे स्थिर रूप का प्रतिनिधित्व करता है। प्रकृति में, एक ए -1303 कोरन्डम के रूप में पाया जाता है - उच्च कठोरता वाला खनिज। कोरन्डम हेक्सागोनल rhombohedra में क्रिस्टलीकृत होता है। एल्यूमीनियम परमाणुओं के बीच की दूरी 0.136 एनएम है। एल्यूमिना α   - अल 2ओह 3  एक उच्च-तापमान संशोधन है, जो अंततः तापमान में वृद्धि के साथ, अन्य सभी उपर्युक्त संशोधनों से गुजरता है। 2050 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर α   - अल 203  यह पिघलता है, और 3000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर यह उबलता है। एल्यूमीनियम और इसकी मिश्र धातुओं की सतह पर गठित एल्यूमीनियम ऑक्साइड की संरचना और गुणों पर विचार करें। यह ज्ञात है कि कमरे के तापमान पर भी एक ताजा खोला एल्यूमीनियम सतह जल्दी से एक ऑक्साइड फिल्म द्वारा कवर किया जाता है, जिसकी ऑक्सीकरण के पहले घंटों में मोटाई 1.7-2.1 एनएम तक पहुंच जाती है। हवा में एल्यूमीनियम के आगे एक्सपोज़र के साथ, ऑक्साइड फिल्म की धीमी गति 70-80 दिनों से अधिक होती है, और इसकी मोटाई 25 डिग्री सेल्सियस और 45-55% के सापेक्ष आर्द्रता 3 एनएम तक पहुंच जाती है। फिर फिल्म का विकास व्यावहारिक रूप से रुक जाता है। एल्यूमीनियम की सतह पर प्राकृतिक ऑक्साइड फिल्म में मुख्य रूप से क्रिस्टलीय के एक छोटे से मिश्रण के साथ एक अनाकार मिश्रण होता है γ   - अल 2ओह 3। जब एल्यूमीनियम को 450-500 ° C तक गर्म किया जाता है, तो एल्यूमीनियम सतह पर ऑक्साइड फिल्म एक महीन क्रिस्टलीय संरचना प्राप्त कर लेती है, और जब 500 ° C के तापमान पर गर्म किया जाता है, तो स्पिनेल प्रकार की क्रिस्टल संरचना के अनुरूप रेखाएं एक्स-रे विवर्तन पैटर्न पर दिखाई देती हैं। बढ़ते तापमान के साथ, एल्यूमीनियम की सतह पर ऑक्साइड फिल्म की मोटाई बढ़ती है और पिघलने बिंदु के करीब तापमान 100 एनएम तक पहुंच जाता है। एल्यूमीनियम पर प्राकृतिक ऑक्साइड फिल्म पारदर्शी, अदृश्य, कॉम्पैक्ट है और इसमें चिपकने वाले अच्छे गुण हैं।

.2 नाइट्रोजन के साथ सहभागिता

नाइट्रोजन ऑक्सीजन से कम रासायनिक गतिविधि से भिन्न होती है, और हाइड्रोजन से - काफी बड़े परमाणु आकार से। साधारण तापमान पर, नाइट्रोजन लगभग धातुओं में नहीं घुलती है, क्योंकि परमाणुओं में इसके अणुओं के पृथक्करण की डिग्री बहुत कम है।

वास्तविक पिघलने की स्थिति में, नाइट्रोजन न तो घोल बनाती है और न ही तांबा, चांदी, सोना, टिन, जस्ता, कैडमियम, सीसा, सुरमा और विस्मुट के साथ नाइट्राइड बनाती है। नाइट्रोजन भी एल्यूमीनियम में नहीं घुलता है, लेकिन लगभग 900 के तापमान पर के बारे में सी इसके साथ एक स्थिर रासायनिक यौगिक - एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) बनाता है, जो ठोस समावेशन के रूप में पिघल सकता है। 750 से कम तापमान पर के बारे में चूंकि एल्यूमीनियम के लिए नाइट्रोजन को एक तटस्थ गैस माना जाता है और अक्सर इसे पिघलाव के degasser के रूप में उपयोग किया जाता है।

मैग्नीशियम मैग्नीशियम (Mg) का एक नाइट्राइड बनाता है 3एन 2), जो अमोनिया बनाने के लिए पानी के साथ कमरे के तापमान पर विघटित होता है। इस संबंध में, धातु में मैग्नीशियम नाइट्राइड की उपस्थिति मैग्नीशियम और इसकी मिश्र धातुओं के संक्षारण प्रतिरोध को कम करती है।

जब नाइट्रोजन, तांबा, चांदी, सोना, जस्ता, कैडमियम, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, टिन, सीसा, बिस्मथ, सुरमा और उनके मिश्र धातुओं के वातावरण में पिघलते हैं, तो कच्चा उत्पादों की गुणवत्ता नहीं बिगड़ती है।

क्षारीय और क्षारीय पृथ्वी धातुएं सक्रिय रूप से नाइट्रोजन को अवशोषित करती हैं, पहले संतृप्त घोल बनाती हैं, और फिर थर्मली रूप से स्थिर नाइट्राइड। इसलिए, जब वे पिघल जाते हैं, तो वातावरण में नाइट्रोजन की अनुमति नहीं होती है।

आवर्त सारणी के चौथे, पांचवें और छठे समूहों की आग रोक धातु मेंडेलीव (टाइटेनियम, ज़िरकोनियम, हेफ़नियम, वैनेडियम, नाइओबियम, टैंटलम, क्रोमियम, मोलिब्डेनम और टंगस्टन) और उनके मिश्र नाइट्रोजन को बड़ी मात्रा में घोलते हैं और नाइट्राइड बनाते हैं। नाइट्रोजन के साथ इन धातुओं की संतृप्ति नाजुकता में तेज वृद्धि का कारण बनती है। इस प्रकार, इन आग रोक धातुओं के लिए नाइट्रोजन एक हानिकारक गैस है और भट्ठी के वातावरण में अस्वीकार्य है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के क्षरण में शुद्ध नाइट्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, यह पिघल की मात्रा के दौरान छोटे बुलबुले के रूप में पेश किया जाता है। व्यवहार में, 1.5% मिलीग्राम से अधिक की सामग्री के साथ मिश्र धातुओं के पिघलने को मैग्नीशियम नाइट्राइड के गठन के कारण नाइट्रोजन के साथ नहीं माना जाता है, जो तेजी से मिश्र धातुओं के तकनीकी गुणों को कम करता है।

.3 जटिल गैसों के साथ सहभागिता

तरल धातुओं के साथ जटिल गैसों की बातचीत के सभी मामलों में, गैस अणुओं का विनाश होता है, नए यौगिकों के गठन के साथ, मुक्त तत्व की उपस्थिति जो जटिल गैस बनाते हैं, एक तरल धातु में इन या इन दोनों तत्वों के समाधान की उपस्थिति।

इस तथ्य के कारण कि जटिल गैसों की संरचना में कार्बन और सल्फर शामिल हैं, इन तत्वों के साथ तरल धातुओं की बातचीत को ध्यान में रखना आवश्यक है। उन्हें आमतौर पर गैस बनाने वाले कहा जाता है।

जल वाष्प के साथ तरल धातुओं की बातचीत। जैसा कि थर्मोडायनामिक गणना द्वारा दिखाया गया है, उन तापमान पर लगभग सभी धातुएं, जब वे पिघलने के दौरान तरल अवस्था में होते हैं, तो जल वाष्प के साथ बातचीत करते हैं। जारी हाइड्रोजन वायुमंडल में जाएगा। तरल एल्यूमीनियम को धातु अघुलनशील ऑक्साइड की एक परत के साथ भी लेपित किया जाएगा, लेकिन जारी हाइड्रोजन पिघल में घुल जाएगा। इस प्रकार, जल वाष्प से युक्त वातावरण में इन धातुओं के गलाने से न केवल ऑक्साइड प्रकृति के गैर-धात्विक समावेशन के साथ पिघल के संदूषण का कारण होगा, बल्कि विघटित हाइड्रोजन के साथ इसकी संतृप्ति को भी बढ़ावा मिलेगा। इन दो धातुओं के लिए, ऑक्सीजन के लिए उनकी उच्च आत्मीयता के कारण, जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया लगभग पूरी तरह से धातु ऑक्साइड और हाइड्रोजन के गठन की ओर स्थानांतरित हो जाती है।

इसलिए, जब जल वाष्प वाले वातावरण में पिघलाया जाता है, तो वे ऑक्सीजन और हाइड्रोजन दोनों से प्रदूषित हो जाएंगे।

.4 हाइड्रोजन के साथ सहभागिता

हाइड्रोजन एकमात्र ऐसी गैस है जो एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं में विशेष रूप से घुलती है। इसकी घुलनशीलता तापमान और दबाव के वर्गमूल के अनुपात में भिन्न होती है। जैसा कि आकृति में दिखाया गया है, तरल एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन की घुलनशीलता ठोस एल्यूमीनियम की तुलना में काफी अधिक है: क्रमशः 0.65 और 0.034 मिलीलीटर / 100 ग्राम। ये मान मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना के आधार पर थोड़ा भिन्न होते हैं। जब हाइड्रोजन सामग्री के साथ पिघला हुआ एल्यूमीनियम का ठंडा और जमना ठोस अवस्था में इसकी घुलनशीलता से काफी अधिक होता है, तो इसे (हाइड्रोजन) आणविक रूप में छोड़ा जा सकता है, जिससे प्राथमिक या माध्यमिक छिद्रों का निर्माण होगा।

<#"center">एल्यूमीनियम का हाइड्रोजन छिद्र

एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन बुलबुले का गठन शीतलन और जमने की दर पर निर्भर करता है, साथ ही हाइड्रोजन के विकास के लिए न्यूक्लियेशन केंद्रों की उपस्थिति पर भी होता है, जैसे कि पिघल के अंदर फंसे ऑक्साइड। इसलिए, ठोस एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन की विलेयता की तुलना में पोरसिटी के गठन में भंग हाइड्रोजन की सामग्री की एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त की आवश्यकता होती है। न्यूक्लिएशन केंद्रों की अनुपस्थिति में, हाइड्रोजन के विकास के लिए हाइड्रोजन की अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है - लगभग 0.30 मिली / 100 ग्राम। कई औद्योगिक मिश्र धातुओं में, पोरोसिटी का पता नहीं लगाया जाता है, जैसे कि 0.15 मिली / 100 ग्राम।

एल्यूमीनियम कास्टिंग में हाइड्रोजन

कठोर एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन का स्थान तरल एल्यूमीनियम में अपने स्तर पर निर्भर करता है और जिन परिस्थितियों में सख्त हुआ है। चूँकि हाइड्रोजन पोरसिटी की उपस्थिति न्यूक्लियेशन और ग्रोथ मैकेनिज्म का परिणाम है जो प्रसार द्वारा नियंत्रित होती है, हाइड्रोजन की सांद्रता में कमी और जमने की दर में वृद्धि का न्यूक्लियेशन और पोर्स के विकास पर अत्यधिक प्रभाव पड़ता है। इस कारण से, डिमोनेटेबल चिल कास्टिंग विधि में बनाई गई कास्टिंग हाइड्रोजन से जुड़े दोषों से अधिक होती है, उदाहरण के लिए, इंजेक्शन मोल्डिंग विधियों द्वारा।

एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन के स्रोत

हाइड्रोजन कई स्रोतों से एल्यूमीनियम में प्रवेश करता है, जिसमें भट्ठी का वातावरण, चार्ज सामग्री, फ्लक्स, गलाने के उपकरण और पिघले हुए एल्यूमीनियम और मोल्ड के बीच प्रतिक्रियाएं शामिल हैं।

भट्टी का वातावरण। यदि स्मेल्टर प्राकृतिक गैस पर चलता है या, ईंधन तेल पर, तो मुक्त हाइड्रोजन के निर्माण के साथ ईंधन का अधूरा दहन संभव है।

सामग्री चार्ज करें। इनगॉट्स, स्क्रैप और फाउंड्री रिटर्न में ऑक्साइड, जंग उत्पाद, रेत और अन्य फाउंड्री की रूपरेखा, साथ ही स्नेहक भी शामिल हो सकते हैं जो मशीनिंग में उपयोग किए जाते हैं। ये सभी प्रदूषक हाइड्रोजन के संभावित स्रोत हैं, जो कार्बनिक पदार्थों की बहाली या जल वाष्प के रासायनिक अपघटन के दौरान बनता है।

फ्लक्सिंग एजेंट। अधिकांश फ्लक्स लवण होते हैं और, सभी लवण की तरह, हाइग्रोस्कोपिक होते हैं, जो कि खुशी के साथ पानी को "अवशोषित" करने के लिए तैयार हैं। इसलिए, गीला प्रवाह अनिवार्य रूप से पिघल में हाइड्रोजन का परिचय देता है, जो पानी के रासायनिक अपघटन द्वारा बनता है।

पिघलने के उपकरण। चोटियों, स्क्रेपर्स और फावड़ियों जैसे गलाने वाले उपकरण भी हाइड्रोजन के स्रोत हो सकते हैं, अगर उन्हें साफ न रखा जाए। ऐसे उपकरणों पर ऑक्साइड और फ्लक्स अवशेष विशेष रूप से संदूषण के मुश्किल स्रोत हैं, क्योंकि वे आसपास की हवा से सीधे नमी को अवशोषित करते हैं। फर्नेस रेफ्रेक्ट्रीज, गटर और डिस्ट्रीब्यूशन चैनल, चूना और सीमेंट मोर्टार, सैंपलिंग लैडल्स हाइड्रोजन के सभी संभावित स्रोत हैं, खासकर यदि वे पर्याप्त रूप से सूखे नहीं हैं।

तरल एल्यूमीनियम और मोल्ड के बीच बातचीत। यदि मोल्ड के भरने के दौरान, तरल धातु अत्यधिक अशांत रूप से बहती है, तो यह हवा को अपनी आंतरिक मात्रा में फंसा सकता है। यदि ठोसकरण शुरू होने से पहले हवा बाहर निकलने का समय नहीं है या नहीं है, तो हाइड्रोजन धातु में प्रवेश करेगा। गलत तरीके से बनाए गए मोल्ड फीडर भी हवा के फंसने का कारण बन सकते हैं। हाइड्रोजन का एक अन्य स्रोत अत्यधिक रेत के सांचे हैं।

हाइड्रोजन के साथ एल्यूमीनियम की प्रतिक्रिया

यह माना जाता है कि एल्यूमीनियम, अधिकांश धातुओं की तरह, हाइड्रोजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है। आमतौर पर धातुएं इलेक्ट्रॉनों के नुकसान से यौगिक बनाती हैं, जिन्हें अन्य तत्वों द्वारा स्वीकार किया जाता है। हाइड्रोजन भी यौगिक बनाता है, इलेक्ट्रॉनों को खो देता है (या इलेक्ट्रॉनों को साझा करता है)। इसलिए, आमतौर पर हाइड्रोजन परमाणु इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार नहीं करते हैं जो यौगिक बनाने के लिए धातुओं का दान करते हैं। केवल कुछ बहुत ही प्रतिक्रियाशील धातुएं, जैसे कि सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम, और मैग्नीशियम हाइड्रोजन परमाणुओं को अपने इलेक्ट्रॉनों को इन धातुओं के हाइड्राइड्स नामक ठोस आयनिक यौगिक बनाने के लिए "मजबूर" कर सकते हैं।

हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम से एल्यूमीनियम हाइड्राइड के प्रत्यक्ष संश्लेषण के लिए लगभग 2,000,000,000 वायुमंडल के एक पागल दबाव और 800 K के ऊपर तापमान की आवश्यकता होती है। इस बीच, एल्यूमीनियम हाइड्राइड जैसे एक यौगिक मौजूद है। एल्यूमीनियम हाइड्राइड एक अस्थिर यौगिक है जो 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर आसानी से विघटित होता है। इसे सीधे प्राप्त नहीं किया जाता है, लेकिन अन्य यौगिकों की प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप।

1.एल्यूमीनियम कास्ट मिश्र धातुओं के उदाहरण से गैस सरंध्रता का निर्धारण

· एल्यूमीनियम कास्ट मिश्र धातुओं में पोरसिटी का निर्धारण करते समय, सिकुड़न की स्थिरता या केंद्रीय छिद्र को बाहर रखा जाता है।

· गैस सरंध्रता का निर्धारण करने के लिए, अंतर्ग्रहण, कास्टिंग, या कास्टिंग से काटे गए नमूनों को 1.6 माइक्रोन से अधिक नहीं के खुरदरापन के लिए माना जाता है।

· गैस पोरसिटी निर्धारित करने के लिए, मैक्रोस्ट्रक्चर को प्रकट किए बिना मैक्रो सेक्शन को खोदा जाता है, फिर इसे बहते पानी से धोया जाता है और फिल्टर पेपर से सुखाया जाता है।

· गैस पोरसिटी निर्धारित करने के लिए, आंकड़े में दिखाए गए पैमाने का उपयोग करना आवश्यक है। अंक में मैक्रो वर्गों के छिद्र की डिग्री पैमाने के मानकों के साथ तुलना करके स्थापित की जाती है।

· इनगॉट्स टेम्प्लेट की गैस पोरोसिटी 1 सेमी के क्षेत्र के साथ तीन वर्गों पर निर्धारित की जाती है 2  प्रत्येक। छिद्रों और छिद्र आकार की संख्या को तीन मापों के अंकगणितीय औसत के रूप में निर्धारित किया जाता है।

· यदि औसत राशि, आकार या छिद्रों के प्रतिशत में ऊपर की ओर विचलन होते हैं, तो पोरसिटी सूचकांकों को उच्च पोरसिटी स्कोर के लिए संदर्भित किया जाता है।

· छोटी कास्टिंग पर, गैस छिद्रों को कम संख्या में वर्गों पर निर्धारित किया जा सकता है।

· पिंडसिटी स्कोर, जिसे दो वर्गों के इनगॉट्स टेम्प्लेट पर तीन वर्गों द्वारा निर्धारित किया जाता है, पूरे ताप पर वितरित किया जाता है।

· पोर्सिटी कंट्रोल नंगी आंखों से किया जाता है। ताकना व्यास निर्धारित करने के लिए, आप 10 गुना तक की वृद्धि के साथ ऑप्टिकल उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं।

· एक खंड में पाँच मानक होते हैं:

ओ बिंदु 1 - ठीक छिद्र;

ओ बिंदु 2 - कम छिद्र;

ओ बिंदु 3 - औसत छिद्र;

ओ बिंदु 4 - वृद्धि हुई सरंध्रता;

ओ बिंदु 5 - उच्च छिद्र।

· मिश्र धातु ग्रेड की परवाह किए बिना porosity की डिग्री के लिए मानकों का उपयोग किया जा सकता है।

चित्रा 2 - एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के छिद्र की स्केल

चित्र 3 - वृहद खंड पर वर्गों का लेआउट

3. एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की कमी

धातु संयंत्रों में, गैसों के साथ पिघले हुए धातु के जेट के प्रसंस्करण के लिए पांच योजनाओं का उपयोग किया जाता है:

तल में घुड़सवार झरझरा डायाफ्राम के माध्यम से गैस की शुरूआत के साथ गटर (या गर्म टैंक) में;

एक थोक या फोम सिरेमिक फिल्टर के माध्यम से निस्पंदन के साथ संयोजन में एक गर्म कंटेनर में;

400-600 आरपीएम की गति से घूमते हुए रोटर का उपयोग करके गैस की शुरूआत के साथ एक कंटेनर में;

नाली में जब कास्टिंग सिल्लियां;

गैस के साथ संयोजन में प्रवाह।

इन प्रक्रियाओं में से प्रत्येक में, पिघला हुआ धातु अतिप्रवाह द्वारा परिष्कृत किया जाता है। यह, एक तरफ, गलाने और फाउंड्री इकाई की उत्पादकता बढ़ाता है, क्योंकि यह उत्पादन चक्र से भट्ठी या मिक्सर में पिघल को परिष्कृत करने के लिए आवश्यक समय को समाप्त करता है, और दूसरी ओर, एक परिष्कृत अभिकर्मक के साथ पिघल का सबसे अच्छा प्रसंस्करण प्रदान करता है।

इन पिघली हुई प्रसंस्करण विधियाँ डाली और अल्युमिनियम मिश्र धातुओं को तैयार करने के चलन में व्यापक हो गई हैं। शुद्ध करने के बाद पिघली हुई हाइड्रोजन सामग्री कई कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है, और मुख्य रूप से शुद्ध गैस की मात्रा पर निर्भर करती है। मात्रा में वृद्धि के साथ, आमतौर पर गिरावट की डिग्री होती है। बढ़ जाती है। अपवाद तब होता है जब पिघल की शुद्धि के साथ-साथ, तरल धातु की गहन ड्रिलिंग के दौरान ऑक्सीजन और वायुमंडलीय नमी के साथ बातचीत के उत्पादों के साथ इसके द्वितीयक संदूषण की एक प्रक्रिया विकसित होती है।

NKaZ में, गैसों द्वारा पिघले हुए धातु के जेट के प्रसंस्करण के लिए निम्नलिखित योजनाओं का उपयोग किया जाता है:

गैस के साथ संयोजन में प्रवाह (Degassing plant PAL FI 60R);

400-600 आरपीएम (एसएनआईएफ पी-140 यूएचबी को परिष्कृत करने वाली द्वितीयक भट्ठी की दो-चरण स्थापना) की गति से घूर्णन करते हुए गैस के परिचय के साथ एक टैंक में।

.1 डीग्रासिंग प्लांट PAL FI 60R

PAL FI 60R degassing यूनिट को एक मिक्सर में हाइड्रोजन के पिघल को साफ करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। पिघल प्रसंस्करण को आर्गन के साथ मिक्सर में पिघलाकर फ्लक्स इंजेक्शन की संभावना के साथ उड़ाया जाता है। स्थापना की तकनीकी विशेषताओं को तालिका 9 में प्रस्तुत किया गया है।

तालिका 1 - PAL FI 60R स्थापना की तकनीकी विशेषताएं

पैरामीटर्स मान इलेक्ट्रिक वोल्टेज, B220 फ्लक्स खपत, किग्रा / मिनट 1 से 46 गैस की खपत, एल / मिनट 180 से 250 फ्लक्स हॉपर वॉल्यूम, एल / किग्रा 38/45 इंस्टॉलेशन वजन, किलो 400

स्थापना "PAL FI60R" - फ्लक्स के रोटरी इंजेक्शन की एक स्वचालित प्रणाली, ऑक्साइड के प्रभावी बंधन के लिए धातु के स्तर के तहत फ्लक्स के निरंतर इंजेक्शन प्रदान करता है। उत्पादन लागत को कम करते हुए एल्यूमीनियम गैसों को निष्क्रिय करके हाइड्रोजन निकालने की क्षमता के साथ संयोजन में फ्लक्स उपचार एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।

चित्रा 4 - पालासिंग प्लांट PAL FI 60R

PAL FI 60R सिस्टम पिघली हुई सतह रेखा के नीचे एक निरंतर प्रवाह प्रवाह शुरू करके फ्लक्स इंजेक्शन के प्रभाव को बढ़ाता है। फ्लक्स की शुरूआत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की गुणवत्ता में सुधार करने में मदद करती है, जबकि एक ही समय में, परिचालन लागत को कम करती है। फ्लक्स इंजेक्टर या तो बड़े एल्यूमीनियम ट्रांसफर भट्टियों में इस्तेमाल किया जा सकता है, एक लंबे समय के साथ संयोजन में

एक फ्लक्स इंजेक्शन ट्यूब, या एक छोटे क्रूसिबल भट्ठी में, ग्रेफाइट ट्यूब के साथ संयोजन में। PAL FI60R यूनिट का उपयोग लोकप्रिय पिरोटका degassing इकाइयों में से एक घूर्णन नोजल के साथ संयोजन के रूप में भी किया जा सकता है।

सुविधाएँ और लाभ:

एक 10-गैलन टैंक (38 एल) ~ 45 किलो के फ्लक्स तक रहता है।

उन्नत सील डिजाइन फ्लक्स सामग्री को सूखा रखने में मदद करता है।

रोटरी फ्लक्स आपूर्ति का नया और बेहतर डिज़ाइन पाउडर और दानेदार फ्लक्स दोनों के इंजेक्शन की अनुमति देता है।

फ्लक्स इंजेक्टर एक ठोस चार-पहिया फ्रेम पर लगाया गया है, जो संयंत्र के विभिन्न भट्टियों के बीच आसान परिवहन की सुविधा देता है।

यह समावेशन और हाइड्रोजन को हटाकर पिघली हुई धातु की गुणवत्ता में सुधार करता है।

लावा बनाने की मात्रा कम कर देता है

भट्ठी की दीवारों पर ऑक्साइड जमा की उपस्थिति को कम करता है।

आवेदन:

बैच की भट्टियां

बाल्टी डिस्पेंसर

वितरण ओवन

पिघलने वाली भट्टियां

.2 SNIF P-140UHB दो-चरण माध्यमिक शोधन संयंत्र

दो-चरण SNIF P-140UHB माध्यमिक भट्ठी शोधन इकाई को पिघले हुए धातु से भंग धातु और क्षारीय पृथ्वी तत्वों को साफ करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

तालिका 2 - एसएनआईएफ पी-140 यूएचबी को परिष्कृत करने वाली माध्यमिक भट्ठी के दो-चरण की स्थापना के विनिर्देशों

संकेतक मूल्यवैल्यू चैंबर क्षमता, टी 1.76 रेटेड बिजली, kW45 इलेक्ट्रिक वोल्टेज, V380 हीटर की संख्या, पीसी 6 यूनिट का अधिकतम तापमान, ° С800 तरल धातु का अधिकतम तापमान, ° С760 इकाई उत्पादकता, टी / h63.5Number of rotors, PC2 गैस प्रति रोटर (आर्गन) 3/ घंटा 3-4-4.2 रोटर गति: निष्क्रिय, आरपीएम; ऑपरेटिंग मोड, rpm150 455-480

दो रोटार के साथ एसएनआईएफ® शायर पी -60 यू प्रणाली 63,500 किलोग्राम प्रति घंटे की मामूली निरंतर शोधन क्षमता प्रदान करती है। प्रणाली में एक परिष्कृत भट्ठी, दो घूर्णन एसएनआईएफ रोटार, स्वचालित पीएलसी प्रक्रिया नियंत्रण और भट्ठी हीटिंग नियंत्रण शामिल हैं। इष्टतम दक्षता के लिए, भट्ठी को दो अलग-अलग शोधन कक्षों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक भट्ठी के ढक्कन पर घुड़सवार घूर्णन रोटर से सुसज्जित है। प्रत्येक कक्ष को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है ताकि काम करने वाली गैस के बुलबुले के साथ पिघल की पूरी संतृप्ति सुनिश्चित हो सके और दोनों घूर्णन नलिका का उपयोग करके शोधन की अधिकतम डिग्री प्राप्त हो सके। एक एकीकृत बाफल सिस्टम धातु के प्रवाह को नियंत्रित करता है, पिघला हुआ एल्यूमीनियम के कुशल शोधन प्रदान करता है क्योंकि यह परिष्कृत भट्ठी से गुजरता है। सबसे महत्वपूर्ण डिजाइन सुविधा भट्ठी कारतूस के पूर्व-बेक किए गए दुर्दम्य अस्तर को जल्दी और आसानी से बदलने की क्षमता है। जब एक भट्ठी दुर्दम्य प्रतिस्थापन आवश्यक होता है, तो पुराने कारतूस को बस हटा दिया जाता है और एक नए के साथ बदल दिया जाता है। रिफ्रैक्टरी को एक या दो दिनों में बदला जा सकता है, संभवतः कास्टिंग लाइन से स्टील आवरण को हटाए बिना। सिस्टम को प्रीहीटिंग के 30 घंटे बाद सेवा में वापस किया जा सकता है।

चित्रा 5 - एसएनआईएफ पी-140 यूएचबी को परिष्कृत करने वाली द्वितीयक भट्ठी की दो चरण की स्थापना

कारतूस के अस्तर में एक बहु-परत घने दुर्दम्य और इन्सुलेशन होते हैं। सभी अपवर्तक गैर-वेटटेबल और थर्मोसेट हैं। भंडारण के दौरान नमी के अवशोषण को रोकने के लिए और स्थापना के दौरान इन्सुलेशन के साथ संपर्क को कम करने के लिए कारतूस को पन्नी में समझाया जाता है। इनलेट्स और आउटलेट्स के पेटेंट किए गए एयर लॉक (ताले), चैम्बर के माध्यम से पिघले हुए एल्यूमीनियम की मुक्त आवाजाही प्रदान करते हैं और वायु घुसपैठ को रोकते हैं, जिससे स्लैग का अत्यधिक गठन होता है। भट्टियों के गहरे इनलेट / आउटलेट पोर्ट बाद में फ़िल्टरिंग सिस्टम शुरू करने के लिए धातु के उच्च स्तर की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। भट्ठी को धातु के आंदोलन की रेखा के साथ, यू-आकार के कॉन्फ़िगरेशन में धातु के आंदोलन की दिशा में परिवर्तन के साथ और एल-आकार के विन्यास में धातु के आंदोलन की दिशा में 90 ° से परिवर्तन के साथ स्थापित किया जा सकता है। भट्टियों में एक आत्म-निहित हाइड्रोलिक ढक्कन उठाने की व्यवस्था है जो सफाई और रखरखाव के लिए बाथटब की पूरी सतह तक पहुंच प्रदान करने के लिए ओवन के शीर्ष को ऊपर उठाती है। बंद स्थिति में, भट्ठी का ढक्कन उत्कृष्ट परिधि सील प्रदान करता है, जो वायु घुसपैठ और स्लैग गठन को रोकता है। P-60U दो अलग-अलग हीटिंग सिस्टम के साथ उपलब्ध है। यूनिट ग्रेफाइट ब्लॉक में हटाने योग्य हीटिंग तत्वों से सुसज्जित है। फायदे:

हाइड्रोजन हटाने में सुधार;

माइक्रोऑक्साइड हटाने;

उच्च धातु की उपज;

लंबे रोटर सेवा जीवन;

उच्च प्रदर्शन;

नुकसान:

सीमित रोटर सेवा जीवन (4 महीने से अधिक नहीं);

गैस की लागत;

मिश्र धातु बदलते समय फ्लशिंग के लिए उच्च धातु की मांग

निष्कर्ष

गैसों के साथ मिश्रधातु (एच, ओ) के संपर्क में 2, एन) निम्नलिखित दोष संभव हैं: गैस छिद्र, गैस के गोले, गैर-धातु समावेशन।

गैस के साथ बातचीत एंडोथर्मिक और एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से आगे बढ़ सकती है। मिश्र धातु के साथ हाइड्रोजन का अंतःक्रियात्मक एक्सोथर्मिक और एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से आगे बढ़ता है। इस मामले में, हाइड्रोजन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया के माध्यम से बातचीत करता है। इससे मिश्रधातु में हाइड्रोजन के घोल का निर्माण होता है, और बाद में, क्रिस्टलीकरण के दौरान, गैस छिद्र या गैस के गोले का निर्माण संभव है।

ऑक्सीजन के साथ, सभी धातु एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया द्वारा बातचीत करते हैं, और ऑक्साइड बनते हैं। ऑक्साइड फ़िल्मों और ऑक्साइड कणों के रूप में कास्टिंग में दोष उत्पन्न करते हैं।

कास्टिंग में गठित सूचीबद्ध दोष तेजी से भाग के संचालन गुणों (यांत्रिक गुणों, जकड़न) को कम करते हैं।

इन कास्टिंग दोषों से बचा जा सकता है: एक वैक्यूम में धातु पिघलाना, एक सुरक्षात्मक प्रवाह परत के नीचे पिघलना, या एक तटस्थ वातावरण में पिघलना।

मिश्र धातुओं में हाइड्रोजन संतृप्ति का स्रोत नमी है, जो हो सकता है:

हवा में

एक खराब सूखे स्मेल्टर या स्मेल्टर की सतह पर

मिश्रण की सतह पर

मिश्र धातु के हाइड्रोजन संतृप्ति को रोकने के लिए, निम्नलिखित उपायों का उपयोग किया जाता है। गलाने की प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन की मुख्य मात्रा के बाद से, मिश्र धातु चार्ज में निहित नमी, पिघलने के उपकरण और भट्ठी के वातावरण से प्राप्त करता है। चार्ज सामग्री को सुखाने के लिए आवश्यक है, पिघलने वाले उपकरण, भट्टी और क्रूसिबल को सुखाने के लिए भी आवश्यक है। पिघलने की प्रक्रिया के दौरान भट्ठी के वातावरण के साथ बातचीत नहीं करने के लिए पिघलने के लिए, पिघलने को सुरक्षात्मक प्रवाह की आड़ में किया जाना चाहिए।

तेजी से घूमते हुए रोटर का उपयोग करके गैस को शुद्ध करके पिघलाने का उपचार, रिफाइनिंग चरण को फैलाने और एल्यूमीनियम पिघल से हाइड्रोजन और गैर-धातु के निष्कासन को हटाने की क्षमता में सुधार के संदर्भ में सबसे अधिक आशाजनक है। वे संभव के रूप में कई छोटे बुलबुले प्राप्त करने का प्रयास करते हैं और पूरे स्नान में एक साथ उच्च संवहन के साथ पिघल में उनके सजातीय वितरण, जो विभिन्न रोटर डिजाइनों का उपयोग करके हासिल किया जाता है।

ट्यूब और छिद्रपूर्ण डायाफ्राम के माध्यम से गैस के साथ पिघल को उड़ाने की तुलना में, रोटार के उपयोग के निम्नलिखित फायदे हैं:

बहुत छोटे बुलबुले में गैस विभाजन;

पिघल में गैस का समान वितरण;

पूरे पिघल मिश्रण।

उपयोग किए गए स्रोतों की सूची

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एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का पिघलना और ढलाई: संदर्भ पुस्तक / एम.बी. ऑल्टमैन [एट अल।]। - एम .: धातुकर्म, 1983।

हाइड्रोजन, अन्य गैसों के विपरीत, एल्यूमीनियम में भंग करने की क्षमता रखता है और, कुछ शर्तों के तहत, वेल्ड धातु में छिद्र बनाता है। वास्तविक वेल्डिंग परिस्थितियों में, चाप के गैस चरण में आणविक हाइड्रोजन का आंशिक दबाव नगण्य है। इसलिए, वेल्ड पूल में हाइड्रोजन को भंग करने का मुख्य स्रोत धातु के साथ नमी की प्रत्यक्ष बातचीत की प्रतिक्रिया है

इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, धातु के संपर्क में वायुमंडलीय परत की सतह में परमाणु हाइड्रोजन की एकाग्रता बड़े मूल्यों तक पहुंच जाती है और धातु के साथ संतुलन में आणविक हाइड्रोजन के विशाल दबाव मूल्यों के अनुरूप हो सकती है। इस संबंध में, एक धातु के साथ नमी और जल वाष्प की सीधी बातचीत में, इसमें भंग हाइड्रोजन की एकाग्रता बड़े मूल्यों तक पहुंच सकती है। तरल धातु में घुलने वाला हाइड्रोजन घुलनशीलता में कमी के कारण ठंडा होने पर उसमें से निकलता है। जारी किए गए हाइड्रोजन के बुलबुले, स्नान से उभरने का समय नहीं है, वेल्ड धातु में रहते हैं, छिद्र बनाते हैं। बुलबुले के लिए तरल धातु में उत्पन्न होने और मौजूद होने के लिए, यह आवश्यक है कि इसमें मौजूद हाइड्रोजन का दबाव बुलबुले पर लगाए गए बाहरी दबाव से अधिक या बराबर हो। यदि हम वेल्ड पूल की उथली गहराई के कारण धातु के दबाव के प्रभाव की उपेक्षा करते हैं और 100 kPa के एक सामान्य बाहरी दबाव में वेल्डिंग प्रक्रिया पर विचार करते हैं, तो वेल्ड पूल के पिघले हुए धातु में एक बुलबुले के अस्तित्व के लिए निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना होगा:

बुलबुले में आणविक हाइड्रोजन का दबाव कहां है; गैस पर सतह तनाव है - धातु इंटरफ़ेस, आर बुलबुला का त्रिज्या है। औद्योगिक एल्यूमीनियम मिश्र धातु 1420 में, ऑक्साइड कण हमेशा अघुलनशील, गैर-व्यवहार्य निलंबन बनाने के लिए मौजूद होते हैं। इसलिए, जब सामान्य बाहरी दबाव () में एल्यूमीनियम वेल्डिंग की शर्तों के तहत विकसित हाइड्रोजन के बुलबुले का निर्माण संभव हो जाता है

अंजीर। नंबर 4 तापमान के आधार पर एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन की घुलनशीलता में परिवर्तन।

किसी धातु के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया में, क्रिस्टलीकृत धातु और तरल के बीच हाइड्रोजन का पुनर्वितरण संभव है। इस तरह के पुनर्वितरण को स्नान के गैर-क्रिस्टलीकृत हिस्से में हाइड्रोजन की एकाग्रता में क्रमिक वृद्धि में योगदान करना चाहिए और बड़े होने पर एक समय में बुलबुले की उपस्थिति। इसलिए, धातु में घुली हाइड्रोजन की प्रारंभिक एकाग्रता, जिस पर बुलबुले दिखाई देते हैं, क्रिस्टलीकरण की स्थिति और क्रिस्टलीकरण धातु के द्रव्यमान के आधार पर काफी भिन्न हो सकते हैं। वर्तमान में संचित अनुभव से पता चलता है कि, एल्यूमीनियम वेल्डिंग की शर्तों के तहत, डेंड्राइट मोर्चे की गति की उच्च गति के कारण, क्रिस्टलीकरण के दौरान ठोस और तरल धातु के बीच हाइड्रोजन के पुनर्वितरण को उपेक्षित किया जा सकता है और यह माना जा सकता है कि इसके क्रिस्टलीकरण के दौरान स्नान में हाइड्रोजन की एकाग्रता में परिवर्तन नहीं होता है। मान ठंडा होने पर घटता है और 660 ° C (0.69 cm ^ 3/100 g) धातु के तापमान पर तरल धातु में अपने न्यूनतम मूल्य तक पहुँच जाता है। एल्यूमीनियम वेल्डिंग के दौरान बुलबुले का न्यूक्लियेशन स्नान के सबसे ठंडे हिस्सों में धातु के ठंडा होने के दौरान होता है, जिसमें मूल्य अधिक होता है। डेन्ड्राइट्स की उच्च वृद्धि दर के कारण, स्नान से बुलबुले का तैरना मुश्किल होता है, और क्रिस्टलीकरण की स्थिति का प्रभाव, जो केवल बदलती वेल्डिंग परिस्थितियों के साथ भिन्न होता है, अपेक्षाकृत एल्यूमीनियम वेल्डिंग के दौरान वेल्ड की छिद्र की डिग्री को प्रभावित करता है हाइड्रोजन के साथ एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं की कमजोर बातचीत

हाइड्रोजन एकमात्र ऐसी गैस है जो एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातुओं में विशेष रूप से घुलती है। इसकी घुलनशीलता तापमान और दबाव के वर्गमूल के अनुपात में भिन्न होती है। जैसा कि आकृति में दिखाया गया है, तरल एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन की घुलनशीलता ठोस एल्यूमीनियम की तुलना में काफी अधिक है: क्रमशः 0.65 और 0.034 मिलीलीटर / 100 ग्राम। ये मान मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना के आधार पर थोड़ा भिन्न होते हैं। जब हाइड्रोजन सामग्री के साथ पिघला हुआ एल्यूमीनियम का ठंडा और जमना ठोस अवस्था में इसकी घुलनशीलता से काफी अधिक होता है, तो इसे (हाइड्रोजन) आणविक रूप में छोड़ा जा सकता है, जिससे प्राथमिक या माध्यमिक छिद्रों का निर्माण होगा।

एल्यूमीनियम का हाइड्रोजन छिद्र

एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन बुलबुले का गठन शीतलन और जमने की दर पर निर्भर करता है, साथ ही हाइड्रोजन के विकास के लिए न्यूक्लियेशन केंद्रों की उपस्थिति पर भी होता है, जैसे कि पिघल के अंदर फंसे ऑक्साइड। इसलिए, ठोस एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन की विलेयता की तुलना में पोरसिटी के गठन में भंग हाइड्रोजन की सामग्री की एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त की आवश्यकता होती है। न्यूक्लिएशन केंद्रों की अनुपस्थिति में, हाइड्रोजन के विकास के लिए हाइड्रोजन की अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है - लगभग 0.30 मिली / 100 ग्राम। कई औद्योगिक मिश्र धातुओं में, पोरोसिटी का पता नहीं लगाया जाता है, जैसे कि 0.15 मिली / 100 ग्राम।

एल्यूमीनियम कास्टिंग में हाइड्रोजन

कठोर एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन का स्थान तरल एल्यूमीनियम में अपने स्तर पर निर्भर करता है और जिन परिस्थितियों में सख्त हुआ है। चूँकि हाइड्रोजन पोरसिटी की उपस्थिति न्यूक्लियेशन और ग्रोथ मैकेनिज्म का परिणाम है जो प्रसार द्वारा नियंत्रित होती है, हाइड्रोजन की सांद्रता में कमी और जमने की दर में वृद्धि का न्यूक्लियेशन और पोर्स के विकास पर अत्यधिक प्रभाव पड़ता है। इस कारण से, कास्टिंग जो उदाहरण के लिए बनाई गई कास्टिंग की तुलना में हाइड्रोजन से जुड़े दोषों के लिए अधिक संवेदनशील हैं।

एल्यूमीनियम में हाइड्रोजन के स्रोत

हाइड्रोजन कई स्रोतों से एल्यूमीनियम में प्रवेश करता है, जिसमें भट्ठी का वातावरण, चार्ज सामग्री, फ्लक्स, गलाने के उपकरण और पिघले हुए एल्यूमीनियम और मोल्ड के बीच प्रतिक्रियाएं शामिल हैं।

फर्नेस का माहौल। यदि स्मेल्टर प्राकृतिक गैस पर चलता है या, ईंधन तेल पर, तो मुक्त हाइड्रोजन के निर्माण के साथ ईंधन का अधूरा दहन संभव है।

सामग्री चार्ज करें। इनगॉट्स, स्क्रैप और फाउंड्री रिटर्न में ऑक्साइड, जंग उत्पाद, रेत और अन्य फाउंड्री की रूपरेखा, साथ ही स्नेहक भी शामिल हो सकते हैं जो मशीनिंग में उपयोग किए जाते हैं। ये सभी प्रदूषक हाइड्रोजन के संभावित स्रोत हैं, जो कार्बनिक पदार्थों की बहाली या जल वाष्प के रासायनिक अपघटन के दौरान बनता है।

फ्लक्सिंग एजेंट।  अधिकांश प्रवाह लवण होते हैं और कैसे सभी लवण हाइग्रोस्कोपिक होते हैं, अर्थात्, खुशी के साथ पानी को "अवशोषित" करने के लिए तैयार होता है। इसलिए, गीला प्रवाह अनिवार्य रूप से पिघल में हाइड्रोजन का परिचय देता है, जो पानी के रासायनिक अपघटन द्वारा बनता है।

पिघलने के उपकरण।  चोटियों, स्क्रेपर्स और फावड़ियों जैसे गलाने वाले उपकरण भी हाइड्रोजन के स्रोत हो सकते हैं, अगर उन्हें साफ न रखा जाए। ऐसे उपकरणों पर ऑक्साइड और फ्लक्स अवशेष विशेष रूप से संदूषण के मुश्किल स्रोत हैं, क्योंकि वे आसपास की हवा से सीधे नमी को अवशोषित करते हैं। फर्नेस रेफ्रेक्ट्रीज, गटर और डिस्ट्रीब्यूशन चैनल, चूना और सीमेंट मोर्टार, सैंपलिंग लैडल्स हाइड्रोजन के सभी संभावित स्रोत हैं, खासकर यदि वे पर्याप्त रूप से सूखे नहीं हैं।

तरल एल्यूमीनियम और मोल्ड के बीच बातचीत। यदि मोल्ड के भरने के दौरान, तरल धातु अत्यधिक अशांत रूप से बहती है, तो यह हवा को अपनी आंतरिक मात्रा में फंसा सकता है। यदि ठोसकरण शुरू होने से पहले हवा बाहर निकलने का समय नहीं है या नहीं है, तो हाइड्रोजन धातु में प्रवेश करेगा। गलत तरीके से बनाए गए मोल्ड फीडर भी हवा के फंसने का कारण बन सकते हैं। हाइड्रोजन का एक अन्य स्रोत अत्यधिक रेत के सांचे हैं।

हाइड्रोजन के साथ एल्यूमीनियम की प्रतिक्रिया

यह माना जाता है कि एल्यूमीनियम, अधिकांश धातुओं की तरह, हाइड्रोजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है। आमतौर पर धातुएं इलेक्ट्रॉनों के नुकसान से यौगिक बनाती हैं, जिन्हें अन्य तत्वों द्वारा स्वीकार किया जाता है। हाइड्रोजन भी यौगिक बनाता है, इलेक्ट्रॉनों को खो देता है (या इलेक्ट्रॉनों को साझा करता है)। इसलिए, आमतौर पर हाइड्रोजन परमाणु इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार नहीं करते हैं जो यौगिक बनाने के लिए धातुओं का दान करते हैं। केवल कुछ बहुत ही प्रतिक्रियाशील धातुएं, जैसे कि सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम और मैग्नीशियम हाइड्रोजन परमाणुओं को अपने इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने के लिए "आयन" बल प्रदान कर सकते हैं ताकि इन धातुओं के हाइड्राइड्स नामक ठोस आयनिक यौगिक बन सकें।

हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम से एल्यूमीनियम हाइड्राइड के प्रत्यक्ष संश्लेषण के लिए लगभग 2,000,000,000 वायुमंडल के एक पागल दबाव और 800 K के ऊपर तापमान की आवश्यकता होती है। इस बीच, एल्यूमीनियम हाइड्राइड जैसे एक यौगिक मौजूद है। एल्यूमीनियम हाइड्राइड एक अस्थिर यौगिक है जो 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर आसानी से विघटित होता है। इसे सीधे प्राप्त नहीं किया जाता है, लेकिन अन्य यौगिकों की प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप।