A invenção refere-se à indústria química, em particular à instalação para a produção de hidróxido de alumínio e hidrogénio. A instalação inclui um dispositivo para misturar alumínio e água e pó de água, um reator para uma interação química de água com alumínio, acompanhada pela liberação de mistura de gás contendo hidrogênio e a formação de produtos de oxidação de alumínio, bem como mistura de gás e produtos de oxidação de alumínio. O reator de interação química da água com alumínio é equipado com um dispositivo de agitação e um dispositivo de irradiação ultra-sônica de uma suspensão localizada dentro do reator. A invenção permite aumentar o desempenho do processo. 1 il.

Fotos para a patente de patente 2350563

A invenção refere-se à indústria química, em particular, diz respeito ao dispositivo para a preparação de hidróxido de hidrogénio e alumínio em uma solução fraca de alícias alcalinas com oxidação em um ambiente de campo ultrassônico.

Hidróxidos de alumínio são usados \u200b\u200bem vários campos da indústria como adsorventes, catalisadores, etc. Hidróxidos de alumínio de alta pureza são utilizados na indústria eletrônica e óptica como um pó fino - como pós abrasivos, em particular, para discos rígidos ou cabeças magnéticas, bem como para obter matérias-primas de origem para cerâmica de reivindicação, rubis sintéticos e safiras para a e indústria eletrônica, para aumentar as características de força do concreto na construção responsável.

A invenção refere-se, em particular, ao método de produção de hidróxidos da forma de bieboeiro de alumínio. O método permite obter hidrogênio, que pode ser usado para indústrias químicas, metalurgia, suporte autônomo de energia baseado no hidrogênio.

O principal método de produção industrial de hidróxidos de alumínio é o processo de Bayer, e a subsequente secagem e o chumbo em chamas à produção de óxidos de alumínio (enciclopédia química, ed. Enciclopédia soviética, M., 1988, T.1, p.213- 214).

No entanto, os métodos usuais para a produção de hidróxidos de alumínio não garantem as conquistas da alta pureza do produto.

Um método de obtenção de hidróxidos de alumínio sob a forma de um pó fino, que consiste em agitar o composto de alumínio - alumínio e pelo menos um dos compostos utilizados na forma de um material de semente para cristais de hidróxido de alumínio, seguido de uma calcinação em uma atmosfera Contendo cloreto de hidrogênio (EP No. 1262457, C01F 7/02, publ. 04.12.2002).

No entanto, este método não fornece a preparação do material da pureza necessária e uma determinada estrutura. Além disso, o método de obtenção de hidróxidos na forma de géis é inconveniente porque a sua descarga está associada às dificuldades na filtragem e, além disso, a fase de moagem ou extrusão é necessária para obter finas finas.

Parece que é mais conveniente obter hidróxidos de alumínio com a interação de alumínio metálico com água, no entanto, devido à formação na superfície do filme de óxido de alumínio, sua atividade cai rapidamente. Para evitar esse fenômeno, vários aditivos usam.

Assim, métodos para a produção de hidrogênio, consistindo na interação de metais, incluindo alumínio com água (US No. 3348919, 423-657, publ. 24.10.1967, US No. 3985866, 423-657, publ. 12.10.1976). No entanto, nesses métodos, além de alumínio, outros metais são usados \u200b\u200b- alcalina, metais alcalinos-terrenos ou ligas (EP No. 248960, C01B 3/086, PIL. 12/16/1987).

De outras formas (US No. 2858582, 423-627, publ. 10/01/1958, US No. 2958583, 423-627, publ. 01.10.1958) A preparação de hidróxidos de alumínio e hidrogénio deve ser utilizada para utilizar substâncias adicionais que contribuem para a interação de reagentes, como quantidades catalíticas aminas orgânicas. A introdução destas substâncias não torna possível obter hidróxido de alumínio puro. O processo de interação de alumínio ou seus compostos e hidrogênio é realizado na instalação, incluindo um reator com agitador, onde os reagentes iniciais são introduzidos. A instalação inclui um permutador de calor, separador e filtro para separar a suspensão resultante de hidróxidos de alumínio com água.

Conhecido (US No. 2758011, 423-627, publ. 08.08.1956) O método de obtenção de óxido de alumínio sob a forma de boehmita (-AOOH), que consiste na interação na autoclave onde a água e o alumínio são carregados na forma de partículas finas. A mistura é então aquecida a uma temperatura de 482-705 ° F (250-374 ° C), após o qual a agitação começa na mesma temperatura sob pressão suficiente para manter a água na fase líquida. O processo é realizado ao longo do tempo suficiente para interagir todo o alumínio, nos exemplos dos exemplos desta vez é de cerca de 4 horas. Depois de todo o alumínio reagir, a agitação é interrompida, a autoclave com a mistura reaccional é arrefecida e separada o hidróxido de alumínio obtido. A instalação para o método inclui um reator com um agitador, furos de injeção de água e alumínio em pó, depósito, capacitor para receber um vapor. Realizando tal maneira uma escala industrial não tecnologicamente devido ao seu modo periódico; O método não permite variar a forma do produto obtido - hidróxido de alumínio.

Há um método para produzir hidrogênio, que é que substâncias contendo metal interagem com água. Substâncias contendo metal na frente do fornecimento ao reator são cobertas com um filme de polímero solúvel em água. A interação é realizada em um meio aquoso cujos parâmetros correspondem aos parâmetros de seu estado supercrítico, o que permite realizar o processo de combustão de camada por camada de substâncias contendo metal com liberação de hidrogênio (RU n º 2165388, C01B 3/10, publ. 04.07.2000).

O alumínio em pó pode ser usado como substâncias contendo metal, e a solução de óxido de polietileno em dioxano ou álcool metílico pode ser usada como um filme de polímero solúvel em água. A pressão do estado supercrítico do meio aquoso é mais de 22.12 MPa, e a temperatura é superior a 647,3 K (374 ° C). O método permite obter uma mistura de hidrogênio de composição: 96.1 vol.% Hidrogênio, 3,9 vol.% De óxido de carbono; e realizar a regeneração do feedstock. No entanto, a forma de hidróxido de alumínio obtida como resultado do método não é bifética.

Um processo aprimorado de obter hidróxido de alumínio de alta pureza sob a forma de hidrargilita, que inclui etapas: (a) a introdução de alumínio sólido, não em pó, é melhor na forma de lingotes, Água quente cerca de 70 ° C para obter a mistura reaccional; (b) agitando esta mistura por cerca de 20 minutos; (c) A introdução de uma formação sólida que o álcali é desejável hidróxido de sódio, na mistura e aquecendo-o no ponto de ebulição; (d) diminuição da temperatura para 75-80 ° C e agitação durante 60 minutos; (e) diminuição da temperatura para a sala; e (f) a filtragem da mistura, como resultado, é obtido um hidróxido de alumínio de alta pureza. Neste método, uma substância adicional é usada - hidróxido de sódio, que contribui para a formação de impurezas (US No. 5435986, C01F 7/02, PUBL. 07/25/1995).

Um método conhecido para produzir hidróxidos ou alumínio e óxidos de hidrogênio de alumínio e água destilada, caracterizado por o tamanho de partícula de não mais de 20 μm é preparado por uma suspensão de alumínio em pó na água com uma proporção de al: H2O \u003d 1 : 4-16 peso.., Que é alimentado continuamente ao reator de alta pressão, onde a suspensão de alumínio em pó é pulverizada com um diâmetro de uma queda de não mais do que 100 μm em água a uma temperatura de 220-900 ° C e Pressão de 20-40 MPa, com uma relação de suspensão para a água 1: 50-100 peso. H. Depois de deixar o reator de alta pressão, os vapores são alimentados no condensador e o hidrogênio é removido a partir dele, e hidróxido de alumínio ou óxido de alumínio - para o depósito pela suspensão. Ao mesmo tempo, o hidróxido de alumínio da forma de bolha é obtido a uma temperatura de 250-350 ° C, a pressão de 32-35 MPa com a proporção de AL: H 2 O \u003d 1: 8-12 peso. (Ru №2223221, C01F 7/42, C01B 3/10, publ. 10.02.2004).

Da mesma fonte, a instalação é conhecida pela implementação do método, que inclui um misturador, reator, um depósito para uma suspensão, um condensador. Neste caso, o reator é um dispositivo que opera sob alta pressão, equipado com um bico que garante a pulverização da suspensão de alumínio em pó na água até o diâmetro das gotas de não mais de 100 mícrons. Para a implementação do método, a suspensão do alumínio em pó é preparada primeiro (tamanho de partícula até 20 mícrons, de preferência até 5 μm) em água em Al: H 2 O \u003d 1: 4-16 peso. Esta dispersão é alimentada no reator, onde são pulverizadas em água sob pressão 20-40 MPa a uma temperatura de 220-900 ° C. É necessário assegurar uma pulverização sutil da suspensão - o tamanho das gotículas não deve ter mais de 100 mícrons, enquanto a proporção da suspensão para a água 1: 50-100 wt.h., com uma tensão contínua de hidrogênio e hidróxido de alumínio.

Esta solução bem conhecida é feita como um protótipo.

A partir da análise das publicações domésticas e estrangeiras, segue-se que os métodos atualmente conhecidos não garantem a integridade da oxidação de alumínio com água e são de baixo desempenho. Além disso, esses métodos usam pós de alumínio ultrafino predominantemente caros e ligas ativadas de alumínio. O uso deste último para produzir hidrogênio é não perspicaz, pois é a prova de energia e os métodos de baixo desempenho.

A presente invenção visa resolver uma tarefa técnica para criar uma instalação para um método contínuo, que permite simultaneamente obter hidróxidos de hidrogênio e alumínio com alta pureza do produto final com um consumo de energia minimamente possível.

O resultado técnico obtido ao mesmo tempo é aumentar a eficiência e o desempenho operacional, garantindo a preparação de produtos puro de hidrogênio e de oxidação de alumínio ao manter o modo de temperatura seguro da mistura de processo e eliminando a formação de uma mistura explosiva de hidrogênio com oxigênio.

Este resultado técnico é obtido pelo fato de que na instalação para obter hidróxido de alumínio e hidróxido, compreendendo um dispositivo para misturar um pó de alumínio e água fina, um reator para interação química de água com alumínio, acompanhado pela liberação de gás contendo hidrogênio misturas e a formação de produtos de oxidação de alumínio, bem como um dispositivo contendo hidrogénio. A mistura de gás e produtos de oxidação de alumínio, o reator para a interação química da água com alumínio é equipado com um dispositivo de agitação e um dispositivo de irradiação ultra-sônica localizado dentro do reator.

Estas características são essenciais e inter-relacionadas entre si com a formação de um conjunto sustentável de características essenciais suficientes para obter o resultado técnico especificado.

A presente invenção é explicada exemplo específicoO que, no entanto, não é o único possível, mas demonstra claramente a possibilidade de alcançar um determinado conjunto de sinais do resultado técnico requerido.

No desenho - o regime tecnológico para a produção de hidróxido de alumínio e produção de hidrogênio.

No âmbito da presente invenção, o regime tecnológico para a produção de hidróxido de alumínio no reactor utilizando a activação ultrassico do pó de alumínio metálico numa solução fraca de alcalis num modo contínuo é mostrado no desenho, para um método contínuo de produção de hidrogénio e hidróxido de alumínio nanodisse no reator usando a ativação ultra-sônica do pó de alumínio de metal em uma solução fraca de álcalis.

A instalação para obtenção de hidróxido de alumínio e hidrogênio inclui um dispositivo para misturar o pó fino de alumínio e água em uma determinada proporção, a partir da qual a mistura especificada é fornecida ao reactor para a interação química da água com alumínio, acompanhada da liberação de hidrogênio. e a formação de produtos de oxidação de alumínio. O reator de interação química de água com alumínio é feito pressão baixa Com a função de misturar com a rotação da suspensão dentro do reator e está equipada com um dispositivo de irradiação ultra-sônica da suspensão dentro do reator quando é agitada por rotação. A mistura de gás contendo hidrogênio e produtos de oxidação de alumínio e produtos de alumínio formam os fluxos de transporte de produtos acabados obtidos no reator.

A instalação para a preparação de hidróxido de alumínio e hidrogénio inclui escalas de plataforma 1, reator solvente 2, reator 3, capacitor 4, drenagem coluna 5, esclarecedor 6, filtro 7 (ou centrífuga), forno elétrico 8 (secador), moinho 9 , Trocador de calor 10. O reator 3 é equipado com um sensor de pressão, um sensor de temperatura da solução no reator, um sensor de presença de metal em uma solução num reator e um dispositivo de agitação.

A solução do eletrólito de uma determinada concentração é preparada em um solvente de reator 2, dissolvendo pesos de plataforma mensurável 1 quantidade de álcali sólido em água desionizada. A solução preparada é fornecida ao reator, simultaneamente com ela dentro do reator através da bomba, o dispensador é fornecido com uma suspensão de fusão de água, cuja mistura é submetida a irradiação ultra-sônica para quebrar o filme de óxido da superfície do alumínio partículas e o início de sua oxidação no reator 3 com agitação e a temperatura eletrólito dentro deste reator 65-70 ° de. O produto formado como resultado de reações químicas, hidróxido de alumínio nanodisperse, lavado do eletrólito no filtro 7. O primeiro filtrado retorna ao reator de solvente 2 para a preparação de uma nova porção da solução eletrólito. A fim de reduzir a carga no filtro, os precipitados facilmente coagulados são separados do sobrenadante no Sump-Clarifier 6. O sobrenadante é usado para preparar a solução eletrólito no reator 2. Em vez do filtro 7, às vezes é aconselhável usar uma centrífuga. A secagem necessária e a calcinação do produto é realizada em um forno elétrico 8. Se, como resultado do tratamento térmico, o produto perde a fluidez, ele está lixo no moinho de esferas 9. Os dispositivos 7, 8 e 9 pode ser substituído por um secador de pulverização.

O hidrogênio liberado passa o condensador 4 para remover o vapor de água, drenando a coluna 5 e é enviado para a coleta. O condensado do vapor de água retorna ao reator. 3. Para aquecer a água adicionada ao reator no diagrama, o permutador de calor 10 é fornecido.

Ao organizar a produção contínua de hidróxido de alumínio na camisa do reator de solvente, é necessário fornecer água para aquecer o eletrólito à temperatura necessária. Para isso, o calor é usado, utilizado na camisa do reator 3.

O esquema de hardware e tecnologias desenvolvido para a produção de hidróxido de alumínio pode ser facilmente montado com base em indústrias eletroquímicas existentes. A tecnologia de produção de hidróxidos de hidrogênio e alumínio é que a partir de alumínio fino, com um tamanho de partícula de não mais de 20 μm, é preparada uma suspensão de alumínio em pó na água, que é alimentada continuamente ao reator através do nó de irradiação ultra-sônica. A partir da parte superior do reator, a mistura de porta resultante é fornecida ao capacitor, no qual ocorre a condensação de vapor, e o hidrogênio em todo o sistema de secagem entra na overpack ou ao consumidor. O hidróxido de alumínio é derivado da parte inferior do reactor ao cacho-clarificador. No coração da produção de hidrogênio e hidróxido de alumínio ultrafino reação químicarepresentado de acordo com o esquema.

Indicadores vantajosos.

1. Fácil, confiabilidade e desempenho compacto em comparação com as contrapartes.

2. Baixo consumo de energia por 1 m 3 N e 2 kg de aloh: ultra-som - 500 W · H, bomba - 500 W · h.

A novidade do método é que, com uma oferta continuamente ajustável de uma suspensão aquosa de pó de alumínio, sua ativação de ultrassonografia é realizada, onde a interação química de água com alumínio, acompanhada pela liberação de hidrogênio e a formação de produtos de oxidação de alumínio (hidróxidos) ocorre. Em geral, o uso de uma combinação de fatores de influência no método desenvolvido garante a preparação de hidrogênio puro, produtos de oxidação de alumínio, mantendo um modo de temperatura segura da mistura do processo e elimina a formação de uma mistura explosiva de hidrogênio com oxigênio.

A ativação de alumínio é realizada usando a tecnologia de pré-tratamento fabricada pelos pós de alumínio de ultra-som.

Dos resultados de cálculos teóricos e estudos experimentais, segue-se que, ao combinar 1 kg de alumínio em mídia aquosa, juntamente com energia térmica (17,1 mj), uma grande quantidade de hidrogênio de alta pureza é distinguida (1,165 nm 3) e mais de 2 kg de hidróxidos de alumínio nanocristalina são formados, mercado o custo de US $ 50-400 por kg.

Isso permite que esse processo obtenha hidrogênio em dispositivos geradores de gás autônomos, de alto desempenho e eficiente em termos energéticos, inclusive em unidades de soldagem de gás de pequeno porte e de gás autônoma.

Quando o hidrogio resultante em instalações térmicas e motoras, um rendimento energético (30,57 mJ / kg) excede o custo de regeneração do combustível inicial do óxido de alumínio (26,3 mJ / kg). A obtenção de energia é fornecida com a regeneração completa dos componentes iniciais (alumínio e água) sem emissões de componentes tóxicos para a atmosfera.

O valor específico de 1 mj de energia durante a queima de alumínio, seguido por sua regeneração por eletrólise do óxido de alumínio é significativamente menor em comparação com a combustão de gasolina e hidrelétrica.

O balanço energético de combustão e ciclos de regeneração fornece um ganho de cerca de 16% da energia devido ao pós-alimentação do hidrogênio liberado para a água do ar atmosférico. Assim, na completa regeneração dos reagentes iniciais (alumínio e água), é possível obter autonomamente a energia térmica a um custo de 1 mj - US $ 0,0015, que é economicamente mais lucrativa em comparação com a combustão de combustível de hidrocarbonetos (US $ 0,007) .

As tecnologias de alumenesoets podem ser usadas em vários dispositivos de energia, bem como produzir hidrogênio e especialmente puro óxido de alumínio altamente disperso, cujo valor de mercado é de 1 kg de 150 a US $ 400 ao custo do alumínio original 1,5-2 $ por 1 kg.

Assim, a presente invenção permite assegurar uma preparação conjunta de hidróxidos de alumínio de uma determinada estrutura e hidrogênio ao realizar um método no modo contínuo, com preparação preliminar de uma suspensão de alumínio em pó na água. O método resultante é caracterizado por frequência total, de fabricação e alto desempenho, bem como segurança ambiental.

AFIRMAÇÃO

Instalação para obter hidróxido de alumínio e hidrogênio, que inclui um dispositivo para misturar alumínio e água fina em pó, um reator de interação química de água com alumínio, acompanhado pela liberação de mistura de gás contendo hidrogênio e a formação de produtos de oxidação de alumínio, bem Como uma mistura de gás contendo hidrogênio e dispositivo de oxidação de alumínio, diferindo o fato de que o reator para a interação química da água com alumínio é equipado com um dispositivo de agitação e um dispositivo de irradiação ultra-sônica localizado dentro do reator.

ALUMÍNIO

O alumínio é um elemento com uma sequência número 13, a massa atômica relativa - 26.98154. Localizado no III Período, III Group, o subgrupo principal. Configuração eletrônica: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 1 3D 0. Grau estável de oxidação de alumínio - "+3". A cação formada ao mesmo tempo possui a casca de gás nobre, o que contribui para a sua estabilidade, mas a relação de carga para o raio, isto é, a concentração de carga é bastante alta, o que aumenta a energia cátionária. Esse recurso leva ao fato de que o alumínio junto com compostos iônicos forma um número de compostos covalentes, e sua cação é submetida a hidrólise significativa.

Valence I Alumínio pode ser exercido apenas a temperaturas acima de 1500 o C. AL2O e ALCL são conhecidos.

De propriedades físicas O alumínio é um metal típico, com alto calor e condutividade elétrica, apenas prata e cobre apenas inferior. O potencial de ionização de alumínio não é muito alto, seria possível esperar uma grande atividade química a partir dele, mas é significativamente reduzida devido ao fato de que o metal é passivado no ar devido à formação de um filme de óxido durável em sua superfície. Se o metal é ativado: a) remover mecanicamente o filme, b) amalgamagem (levar a interagir com mercúrio), c) para usar pó, então tal metal se torna tão reativo, que interage mesmo com umidade e oxigênio, destruindo de acordo com o processo:

4 (al, hg) + 3o 2 + 6h 2 o \u003d 4al (OH) 3 + (HG)

Interação com substâncias simples.

1. Alumínio em pó com aquecimento forte reage com oxigênio.Essas condições são necessárias devido à passivação, e a reação da formação de óxido de alumínio é altamente exotérmico - 1676 KJ / mole de calor é destacada.

2. Com cloro e bromomreage sob condições padrão, é capaz de até mesmo acender em seu ambiente. Não reage apenas com flúor Porque Fluoreto de alumínio, como óxido, forma uma película de sal protetora na superfície do metal. Com iodom.reage quando aquecido e na presença de água como um catalisador.

3. Com cinzareage ao fusorar, dando alumina alumínio al 2 s 3 sulfureto.

4. O fósforo também reage com o aquecimento para formar fosfide: ALP.

5. Diretamente com hidrogênioo alumínio não interage.

6. Com nitrogêniointerage a 800 o c, dando nitreto de alumínio (ALN). Deve-se dizer que a combustão de alumínio no ar ocorre em tais temperaturas, portanto os produtos de combustão (tendo em conta a composição do ar) são tanto óxido quanto nitreto.

7. Com carbono O alumínio interage com temperaturas ainda mais altas: 2000 o C. Alumínio de alumínio Al 4 C 3 Composição refere-se a metanídeos, na sua composição não há conexões Sch.E com hidrólise, metano é destacado: Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d 4AL (OH) 3 + 3CH 4

Interação com substâncias complexas

1. Com águaativado (desprovido de filme protetor) A alumínio interage ativamente com a liberação de hidrogênio: 2al (ato.) + 6h 2 o \u003d 2al (OH) 3 + 3H 2 O hidróxido de alumínio é obtido como um pó branco branco, a ausência de um filme não interferir com a passagem da reação ao final.

2. Interação ácida:a) Com ácidos não ácidos, o alumínio interage ativamente de acordo com a equação: 2al + 6h 3 O + + 6H 2 o \u003d 2 3+ + 3H 2,

b) Com ácidos oxidantes, a interação ocorre com os seguintes recursos. Ácidos nitrogenados concentrados e sulfúricos, bem como muito diluído Ácido nítrico Passivate de alumínio (a rápida oxidação da superfície leva à formação de um filme de óxido) no frio. Quando aquecido, o filme é quebrado, e a reação passa, mas de ácidos concentrados, apenas os produtos de sua recuperação mínima são destacados durante o aquecimento: 2al + 6h 2 assim 4 (CON) \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 6h 2 o al + 6hno 3 (concreto) \u003d Al (n º 3) 3 + 3No 2 + 3H 2O com moderadamente diluído com ácido nítrico, dependendo das condições de reação, é possível obter nº, n 2 o, n 2 , NH 4 +.

3. Interação com álcalis.O alumínio é um elemento anfotérico (por propriedades químicas), porque Tem uma eletronegitância bastante grande para metais - 1.61. Portanto, é suficientemente solúvel em soluções por álcali para a formação de complexos de hidroex e hidrogênio. A composição do hidroxacomplex depende da proporção de reagentes: 2al + 2naoh + 6h 2O \u003d 2NA + 3H 2 2al + 6naoh + 6h 2 o \u003d 2NA3 + 3H 2 A proporção de alumínio e hidrogénio é determinada pelo balanço electrónico de A reação de oxidação entre eles e a proporção de reagentes não depende.

4. Baixo potencial de ionização e uma grande afinidade de oxigênio (grande estabilidade de óxido) levam ao fato de que o alumínio interage ativamente com óxidos de muitos metaisrestaurá-los. As reações estão passando em aquecimento inicial com maior liberação de calor, portanto a temperatura aumenta a 1200 O - 3000 o C. Uma mistura de 75% de pó de alumínio e 25% (por peso) Fe 3 O 4 é chamada de "Termit". Anteriormente, foi utilizada a reação de combustão dessa mistura para trilhos de soldagem. A restauração de metais de óxido com alumínio é chamada alylute e é usada na indústria como um método para produzir tais metais como manganês, cromo, vanádio, tungstênio, ferrólogos.

5. Com soluções salgáriasalumínio interage de duas maneiras diferentes. 1. Se, como resultado da hidrólise, a solução de sal tem um meio azedo ou alcalino, o hidrogênio é excretado (com soluções ácidas, a reacção é apenas com aquecimento significativo, uma vez que o filme de óxido protetor é melhor dissolvido em álcalis do que em ácidos) . 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. O alumínio pode exibir metais de sal em uma fileira de tensão para a direita do que, isto é. De fato, será oxidado pelos cátions desses metais. Devido ao filme de óxido, essa reação nem sempre funciona. Por exemplo, os ânions de cloreto são capazes de violar o filme, e os 2al + 3fecl 2 \u003d 2alcl 3 + 3Fe reação passa, e a reação semelhante com sulfatos à temperatura ambiente não irá. Com o alumínio ativado, qualquer interação que não contradiz a regra geral irá.

Compostos de alumínio.

1. Óxido (Al 2 O 3). Conhecido na forma de várias modificações, a maioria dos quais são muito duráveis \u200b\u200be quimicamente inertes. A modificação de α-Al 2 O 3 ocorre na natureza como coríngua mineral. Na treliça de cristal deste composto, os cátions de alumínio são, por vezes, parcialmente substituídos nos cátions de outros metais, o que dá ao mineral à cor. Atividade CR (III) dá uma cor vermelha, tal coritum já é um rubi de pedras preciosas. Ti (iii) e Fe (III) A mistura dá safira azul. Modificação amorfa quimicamente ativa. Óxido de alumínio é um óxido anfotérico típico, que está reagindo tanto com ácidos quanto óxidos ácidos, e com álcalis e óxidos principais, e alcalis é preferível. Produtos de reacção na solução e em fase sólida durante a fusão diferem: Na 2 O + AL2O3 \u003d 2Naalo 2 (fusão) - Metalulum de sódio, 6nah + Al 2 O 3 \u003d 2na 3 Alo 3 + 3H 2 O (Fusion) Ortho Aluminate Sódio, Al 2 O 3 + 3Cro 3 \u003d Al 2 (CRO 4) 3 (Fusion) - Cromat de alumínio. Além de óxidos e álcalis de alumínio sólido ao fusing, ele reage com sais formados por óxidos de ácido voláteis, busing-los de sal: K2CO3 + AL2O 3 \u003d 2kalo 2 + CO 2 reações em solução: 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 - Tetrahidroxaluluminate Sódio. O anião tetra-hidroxaluluminate é na verdade uma tetra-hidroxiodacvanion 1-, porque A coordenação número 6 para alumínio é preferível. Com um excesso de álcali, hexagidroxyaluminate é formado: Al 2 O 3 + 6naoh + 3H 2 o \u003d 2na 3. Além de ácidos e álcalis, você pode esperar reações com sais azedos: 6ksso 4 + Al 2 O 3 \u003d 3k 2 So 4 + Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O.

3. Hidróxidos de alumínio.. Dois hidróxido de alumínio são conhecidos - metagidroxido -alo (OH) e ortogidroxido - Al (OH) 3. Ambos não são solúveis na água, mas também são anfotéricos, dissolvem-se, portanto, em ácidos e soluções de álcalis, bem como sais com um meio azedo ou alcalino como resultado da hidrólise. Ao fusing hidróxidos, o óxido está reagindo. Como todas as bases insolúveis de hidróxido de alumínio, quando aquecido é decomposto: 2al (OH) 3 \u003d Al 2 O 3 + 3H 2 O. Dissolvendo em soluções alcalinas, os hidróxidos de alumínio não se dissolvem em amônia aquosa, para que possam ser semeados com uma amônia de sal solúvel: al (n º 3) 3 + 3nh 3 + 2h 2 o \u003d alo (OH) ↓ + 3nh 4 no 3, é precisamente metagidroxido para esta reacção. Atrasar o hidróxido pela ação dos alcalinetes é difícil, porque O precipitado resultante é facilmente dissolvido, e a reação total tem a forma: ALCL 3 +4 NaOH \u003d Na + 3NACL

4. Sais de alumínio. Quase todos os sais de alumínio são bem solúveis em água. O fosfato de ALPO 4 é insolúvel e Fluoreto de Alf 3. Porque A cação de alumínio tem uma maior concentração de carga, seus Aquacompleks adquirem as propriedades do ácido catiônico: 3 + + H 2 O \u003d H 3 O + + 2+, isto é. Sais de alumínio são submetidos a fortes hidrólise na cátion. No caso de sais de ácidos fracos, devido ao aumento mútuo na hidrólise ao longo da cação e anião, a hidrólise torna-se irreversível. A solução é completamente decomposta com água ou não pode ser obtida pela troca de carbonato, sulfito, sulfeto e silicato de alumínio: Al 2 S 3 + 6H 2 O \u003d 2AL (OH) 3 ↓ + 3H 2 s 2al (nº 3) 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2AL (OH) 3 ↓ + 3CO 2 + 6kno 3. Para alguns sais, a hidrólise torna-se irreversível quando aquecida. O acetato de alumínio molhado quando aquecido é decomposto de acordo com a equação: 2al (OOCCH 3) 3 + 3H 2 O \u003d AL2O 3 + 6CH3 COOH no caso de halogenos de alumínio. A decomposição de sal contribui para uma diminuição na solubilidade do Gaseous Sódio de hidrógeno halógeno Quando aquecido: ALCL 3 + 3H 2 O \u003d AL (OH) 3 ↓ + 3HCl. De halogetos de alumínio, apenas o flúor é um composto iônico, os haletos remanescentes são compostos covalentes, seu ponto de fusão é significativamente menor do que o de fluoreto, o cloreto de alumínio é capaz de apontar. A uma temperatura muito alta em pares, há uma única moléculas de alumínio de alumínio com uma estrutura triangular fixa devido à hibridização SP 2 de orbitais atômicos do átomo central. O principal estado desses compostos em pares e em alguns solventes orgânicos é dímeros, por exemplo, Al 2 Cl 6. Halogenes de alumínio são fortes ácidos de Lewis, porque Tem uma orbital atômica vaga. Dissolvendo-se na água, portanto ocorre com a seleção número grande Caloroso. Uma classe interessante de compostos de alumínio (bem como outros metais trivalentes) são alúmen - 12-aquosos sulfatos duplos m I III (SO 4) 2, que, quando dissolvido, como todos os sais duplos dão uma mistura de cátions e aniões apropriados.

5. Compostos abrangentes.Considere hidroxampados de alumínio. Estes são sais em que a partícula complexa é ânion. Todos os sais solúveis. Creditado interagindo com ácidos. Neste caso, os ácidos fortes dissolvem o ortogidroxido formador, e os óxidos ácidos fracos ou correspondentes (H 2 S, CO2, SO2) são precipitados: K + 4HCl \u003d KCL + ALCL 3 + 4H 2 OK + CO 2 \u003d AL (OH) 3 ↓ + KHCO 3

Ao calcular as hidroxialulums, se transformam em ortho - ou metalulumagens, perdendo água.

Ferro

Elemento com sequência número 26, com uma massa atômica relativa de 55.847. Refere-se à família 3D de elementos, tem uma configuração eletrônica: 3D 6 4s 2 e no sistema periódico está no período IV, o grupo VIII, um subgrupo lateral. Nos compostos, o ferro mostra principalmente os graus de oxidação +2 e +3. O Íon Fe 3+ tem uma concha de elétrons D-half-cheia, 3D 5, que lhe dá estabilidade adicional. É muito mais difícil conseguir o grau de oxidação +4, +6, +8.

De acordo com as propriedades físicas do ferro - prata-branca, brilhante, relativamente macia, poeira, facilmente magnetized e de metal. O ponto de fusão de 1539 o C. tem várias modificações altrópicas que diferem no tipo de treliça de cristal.

Propriedades de uma substância simples.

1. Ao queimar no ar, o óxido misto Fe 3 O 4 formas, e ao interagir com oxigênio puro - Fe 2 O 3. O ferro pó de piróforo é auto-proposta no ar.

2. flúor, cloro e bromo reagem facilmente com ferro, oxidando-o para Fe 3+. A FEJ 2 é formada com iodo, uma vez que a cação de ferro trivalente oxide o iodeto de anião, em relação aos quais as conexões de FEJ 3 não existem.

3. Por razões semelhantes, não há composto Fe 2 S 3, e a interação de ferro e enxofre em um ponto de fusão de enxofre leva a um composto FE. Com um excesso de enxofre, é obtida uma pirita - dissulfeto de ferro (II) - FES 2. Os compostos nestecométricos também são formados.

4. Com o resto dos não-metais, o ferro reage com aquecimento grave, formando soluções sólidas ou conexões de metal. É possível trazer a reação a 500 ° C: 3FE + C \u003d Fe 3 C. Este composto de ferro e carbono é chamado de cementita.

5. Com muitos metais, as ligas de formas de ferro.

6. No ar à temperatura ambiente, o ferro é coberto com um filme de óxido, por isso não interage com a água. A interação com balsa superaquecida dá os seguintes produtos: 3Fe + 4H 2 O (pares) \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2. Na presença de oxigênio, o ferro interage mesmo com umidade ao ar: 4Fe + 3o 2 + 6h 2 O \u003d 4Fe (OH) 3. A equação dada reflete o processo de ferrugem a ser submetido a um ano a 10% dos produtos metálicos.

7. Como o ferro está em linha de tensão ao hidrogênio, ele reage facilmente com ácidos não ácidos, mas só oxidou para Fe 2+.

8. Nitrogênio concentrado e ácidos sulfúricos passam o ferro, mas quando aquecido, a reação ocorre. O ácido nítrico diluído reage à temperatura ambiente. Com todos os oxidantes ácidos, o ferro dá aos sais de ferro (III) (de acordo com algumas informações, com ácido nítrico diluído, nitrato de ferro (II) é possível, e restaura o HNO 3 (RSC) a No, N 2 O, N 2, NH 4 + Dependendo das condições e HNO 3 (conc.) - para no 2 devido ao aquecimento, que é necessário para a passagem da reação.

9. O ferro pode reagir com alcalis concentrado (50%) quando aquecido: Fe + 2koh + 2H 2 O \u003d K 2 + H 2

10. Respondendo a soluções de sais de metais menos ativos, pinos de ferro Estes metais da composição de sal, transformando-se em uma cação divalente: CUCL 2 + FE \u003d FECL 2 + CU.

Propriedades de compostos de ferro.

Fe 2+ A proporção da acusação para o raio desta cátion é próxima daquela em MG 2+, portanto, o comportamento químico de óxido, hidróxido e sais de ferro bivalente é semelhante ao comportamento dos compostos de magnésio correspondentes. DENTRO solução aquosa A cação de ferro bivalente forma aquacomplex 2+ verde pálido. Esta cação é facilmente oxidada mesmo diretamente em uma solução com oxigênio aéreo. Na solução FECL 2 contém partículas complexas 0. A concentração de charme de tal cátion é pequena, portanto, hidrólise de sais moderados.

1. Feo é o principal óxido, preto, na água não se dissolve. Facilmente dissolvido em ácidos. Quando aquecido acima de 500 0 s desproporcionais: 4feo \u003d Fe + Fe 3 O 4. Pode ser obtido com uma calcinação cuidadosa do hidróxido, carbonato e oxalato correspondente, enquanto decisões térmicas Outros sais Fe 2+ levam à formação de óxido de ferro trivalente: FEC 2 O 4 \u003d FEO + CO + CO 2, mas 2 FESO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO2 + SO 3 4FE (NO 3) 2 \u003d 2FE 2 O 3 + 8No 2 + o 2 O próprio óxido de ferro (II) pode atuar como um agente oxidante, por exemplo, quando aquecido é uma reação: 3feo + 2nh 3 \u003d 3F + N 2 + 3H2O

2. Fe (OH) 2 - Hidróxido de ferro (II) é uma base insolúvel. Reage com ácidos. Com ácidos oxidantes, interação de base de ácido e oxidação a ferro trivalente: 2Fe (OH) 2 + 4h 2 tão 4 (con) \u003d Fe 2 (SO 4) 3 + SO 2 + 4H 2 O. Pode ser obtido por reações de troca de sal solúvel. Este é um composto branco, que no ar primeiro verde devido à interação com a umidade do ar, e depois chuvas devido à oxidação do oxigênio aéreo: 4fe (OH) 2 + 2H 2 O + O 2 \u003d 4Fe (OH) 3.

3. Sais. Como mencionado, a maioria dos sais Fe (II) é lentamente oxidada no ar ou em solução. A oxidação mais resistente é o Salt Mora - ferro duplo (II) e sulfato de amônio: (NH 4) 2 Fe (SO 4) 2. 6h 2O. O Cation Fe 2+ é facilmente oxidado para Fe 3+, portanto, a maioria dos agentes oxidantes, em particular, os ácidos oxidantes são oxidados pelos sais de ferro bivalente. Quando o disparo de sulfeto e o dissulfeto de ferro é obtido de ferro (III) óxido e óxido de enxofre (IV): 4Fes 2 + 11o 2 \u003d 2FE 2 O 3 + 8SO 2, ferro (II) Sulfeto é também dissolvido em ácidos fortes: Fes + 2HCL \u003d FECL 2 + 2H 2 S de ferro (II) Carbonato é insolúvel, enquanto o bicarbonato em água se dissolve.

Fe 3+Em relação à carga para o raio esta cação corresponde à cação de alumínio , Portanto, as propriedades dos compostos da cação de ferro (III) são semelhantes aos compostos de alumínio correspondentes.

Fe 2 O 3 - Hematita, óxido anfotérico, que prevalece propriedades básicas. A anfotheridade é manifestada na possibilidade de fusão com álcalis sólidos e carbonatos metais alcalinos: Fe 2 O 3 + 2naoh \u003d H 2 O + 2Nafeião 2 - Cor amarela ou vermelha, Fe 2 O 3 + Na 2C3 \u003d 2Nafeo 2 + CO 2. Ferrats (II) são decompostos com água com a liberação de fe 2 O 3. Nh 2 O.

Fe 3 o 4- magnetite, uma substância de cor preta, que pode ser considerada como óxido misto - fedo. Fe 2 O 3, ou como OxetheFerrat (III) FERRO (II): Fe (FEO 2) 2. Quando o ácido interage com os ácidos dá uma mistura de sais: Fe 3 O 4 + 8HCl \u003d FECL 2 + 2FECL 3 + 4H 2 O.

Fe (OH) 3 ou FeO (OH) - forma vermelha-marrom do precipitado, hidróxido anfotérico. Além de reage com ácidos, reage com uma solução alcalina concentrada a quente e é derretido com álcalis e carbonatos sólidos: Fe (OH) 3 + 3koh \u003d K 3.

Sal.A maioria dos sais de ferro trivalentes são solúveis. Assim como sais de alumínio, eles são submetidos a fortes hidrólise na cátion, que na presença de ânions de ácidos fracos e instáveis \u200b\u200bou insolúveis podem se tornar irreversíveis: 2FECL 3 + 3NA 2 CO 3 + 3H 2 O \u003d 2FE (OH) 3 + 3CO 2 + 6NACL. Quando a ferver a solução de hidrólise de cloreto de ferro (III) também pode ser feita irreversível, porque A solubilidade do clorooor como qualquer gás durante o aquecimento diminui e deixa a área de reação: FECL 3 + 3H 2 O \u003d Fe (OH) 3 + 3HCl (quando aquecido).

A capacidade oxidativa desta cação é muito alta, especialmente no que diz respeito à transformação no FE 2+: Fe 3+ + ē \u003d Fe 2+ φ O \u003d 0,77V. Resultando em:

a) Soluções de sais de ferro trivalentes oxidam todos os metais até o cobre: \u200b\u200b2FE (nº 3) 3 + CU \u003d 2FE (nº 3) 2 + CU (nº 3) 2,

b) reações trocas com sais contendo anões facilmente oxidadas passam simultaneamente com a sua oxidação: 2fecl 3 + 2kj \u003d FECL 2 + J 2 + 2KCl 2FECL 3 + 3NA 2 S \u003d 2Fes + S + 6NACL

Como outros catiões trivalentes, o ferro (III) é capaz de formar alcali ou amônio ou amônio, por exemplo: NH 4 Fe (SO 4) 2. 12h 2 O.

Compostos abrangentes. Ambas as cátions de ferro são propensas à formação de complexos aniônicos, especialmente ferro (III). FECL 3 + KCL \u003d K, FECL 3 + CL 2 \u003d CL + -. A última reação reflete o efeito do cloreto de ferro (III) como catalisador para cloração electrófilo. Juros representam complexos de cianeto: 6kcn + FESO 4 \u003d K 4 - HexaciarAnrat (ii) Potássio, sal amarelo. 2k 4 + Cl 2 \u003d 2k 3 + 2KCl - hexacialoferrat de potássio (III), salina vermelha. Um complexo de ferro bivalente dá um ferro combatente com um sal de um precipitado azul ou uma solução, dependendo da proporção de reagentes. A mesma reação ocorre entre a solução salina vermelha e qualquer sal de ferro bivalente. No primeiro caso, o precipitado foi chamado de Berlim Azure, no segundo - turnbule azul. Mais tarde, descobriu-se que pelo menos soluções tinham a mesma composição: k é o hexaciaranrat de ferro (III, III). As reações descritas são qualitativas para a presença na solução dos cátions de ferro correspondentes. Uma reação qualitativa à presença de uma cação de ferro trivalente é a aparência de uma cor vermelha do sangue ao interagir com o tiocianato (Rodanide) de potássio: 2fecl 3 + 6kcns \u003d 6kcl + fe.

Fe +6.. O grau de oxidação é +6 para o ferro pequeno resistente. É possível obter apenas um ânion de fedo 4 2-, que existe apenas em pH\u003e 7-9, mas é um forte agente oxidante.

Fe 2 o 3 + 4koh + 3kno 3 \u003d 2k 2 feo 4 + 3kno 2 + 2h 2 o

Fe (serragem) + H 2 O + KOH + KN 3 \u003d K 2 Feo 4 + Kno 2 + H 2

2Fe (OH) 3 + 3Cl 2 + 10koh \u003d 2K 2 de feo 4 + 6kcl + 6h 2 o

Fe 2 O 3 + KCLO 3 + 4KOH \u003d 2K 2 FEO 4 + KCL + 2H 2 O

4k 2 de fedo 4 + 6h 2 o \u003d 4feo (OH) ↓ + 8koh + 3o 2

4Bafe 4 (Aquecimento) \u003d 4BAO + 2FE 2 O 3 + 3O 2

2k 2 de fedo 4 + 2crcl 3 + 2hcl \u003d FECL 3 + K 2 Cr 2 O 7 + 2KCl + H 2 O

Obtendo ferro na indústria:

A) Processo de domínio: Fe 2 O 3 + C \u003d 2FEO + CO

Feo + c \u003d fe + CO

FeO + CO \u003d FE + CO 2

B) Alume: Fe 2 O 3 + AL \u003d AL2O 3 + FE

Chromium. - Elemento com a sequência número 24, com uma massa atômica relativa de 51,996. Refere-se à família 3D de elementos, tem uma configuração eletrônica de 3D 3S 1 e no sistema periódico está no período IV, o grupo VI, um subgrupo lateral. Possíveis graus de oxidação: +1, +2, +3, +4, +5, +6. Destes, o mais estável é +2, +3, +6 e energia mínima tem +3.

De acordo com as propriedades físicas do cromo - branco acinzentado-branco, brilhante, metal sólido com um ponto de fusão de 1890 o C. A força de sua estrutura de cristal é devida à presença de cinco elétrons-d-apesar de ligações covalentes parciais.

Propriedades quimicas Substância simples.

Para baixas temperaturas Chrome Inerta devido à presença de um filme de óxido, não interage com água e ar.

1. Com o oxigénio reage a temperaturas acima de 600 o C. Ao mesmo tempo, o óxido de cromo (III) é CR2O3.

2. A interação com halogénios ocorre de diferentes maneiras: CR + 2F 2 \u003d CRF 4 (temperatura ambiente), 2CR + 3Cl 2 (BR 2) \u003d 2CRCCR 3 (BR3), CR + J 2 \u003d CRJ 2 (com significativo aquecimento). Deve-se dizer que o iodeto de cromo (III) pode existir e é obtido pela reação intercâmbio como Crj 3 cristalina. 9h 2O, mas sua estabilidade térmica é pequena, e quando aquecida decompõe-se em CRJ 2 e J2.

3. Em temperaturas acima de 120 O com cromo interage com cinza fundido, dando sulfeto de cromo (II) - CRS (preto).

4. Aos temperaturas acima de 1000 ° C com cromo, reage com nitrogênio e carbono, dando compostos sem fiométricos e quimicamente inertes. Entre eles, você pode notar carboneto com uma composição exemplar do CRC, que está se aproximando do diamante.

5. Com o cromo de hidrogênio não reage.

6. A reação com vapor de água é a seguinte: 2CR + 3H 2 O \u003d CR2 O 3 + 3H 2

7. A reacção com ácidos não ácidos ocorre com bastante facilidade, enquanto a cor azul-celestial complexa do Aqua-complexa é formada, que é estável apenas na ausência de ar ou na atmosfera de hidrogênio. Na presença de oxigênio, a reação é de outra forma: 4CR + 12HCL + 3o 2 \u003d 4CRCCR 3 + 6h 2 O. ácidos diluídos saturados com oxigênio, até mesmo o cromo passivado devido à formação na superfície de um filme de óxido durável.

8. ácido-oxidantes: ácido nítrico de qualquer concentração, O enxofre concentrado, o ácido de cloro é passivado pelo cromo para que após o tratamento da superfície com esses ácidos, não reage mais com outros ácidos. A passivação é removida quando aquecida. Neste caso, sais de cromo (iii) e dióxido de enxofre ou nitrogênio (de cloreto de cloro) são obtidos. A passivação devido à formação de um filme salino ocorre quando o cromo interage com o ácido fosfórico.

9. Diretamente com o Chromium alcalino não reage, mas reagir com derretimento alcalino com a adição de agentes oxidantes: 2CR + 2NA 2C3 (g) + 3o 2 \u003d 2NA 2 CRO 4 + 2CO 2

10. O Chrome é capaz de reagir com soluções de sais, deslocando metais menos ativos (destros em linha de tensão) de sal. O próprio Chrome se transforma em um Cation Cr 2+.

Estado federal autônomo

instituição educacional

maior educação profissional

Universidade Federal Siberiana.

Instituto de metais e materiais não ferrosos

ENSAIO

A formação de inclusões gasosas em ligas de alumínio

Krasnoyarsk - 2014.

Introdução

2.2 Interação com nitrogênio

2.3 Interação com gases complicados

2.4 Interação com hidrogênio

Reação de alumínio com hidrogênio

3.1 PAL DE INSTALAÇÃO DEGASAL FI 60R

3.2 Instalação de dois estágios de refinação incomum SNIF P-140UHB

Conclusão

Introdução

Alumínio e suas ligas interagem com os gases da atmosfera circundante principalmente durante sua fusão e fundição. Elementos de alumínio e liga de liga em ligas interagem com hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, carbono, vapor de água, por isso 2S. 2, Com e vários hidrocarbonetos, como resultado da qual o alumínio e suas ligas estão contaminados com gases e produtos de reação. Apesar da possibilidade de interação de alumínio com muitos gases localizados em uma atmosfera de um forno de fusão, um misturador e no ambiente durante a fundição, apenas hidrogênio, nitretos, carbonetos e óxidos de metal vão para o fundido em quantidades suficientes para a influência notável na estrutura e propriedades do produto.

A interação de metais líquidos com materiais que são usados \u200b\u200bpara forro de fornos de fusão e baldes de fundição, bem como para a fabricação de cadinhos e cristalizadores, é diversificado e difícil. O material da capacidade de fusão deve antes de todos suportar cargas mecânicas nas temperaturas correspondentes. Essa interação mecânica é exacerbada por fenômenos físico-químicos complexos entre o fundido e o material sólido em contato com ele. Ao mesmo tempo, os processos de oxidação, a dissolução mútua são possíveis, também é possível impregnar o revestimento com o derretimento.

liga de alumínio degassing gasoso

1. A formação de inclusões gasosas. Physico - processos químicos ao colocar alumínio

Se o metal líquido puro estiver suficientemente em contato com o ambiente de gás e os processos destinados a alcançar o equilíbrio no sistema estão se desenvolvendo, então os três tipos de alterações a seguir na composição e estado do derretimento são possíveis:

O meio de gás é inerte em relação ao metal líquido, então nem a dissolução do gás no derretimento, nem a formação de quaisquer conexões não ocorre. A ausência de dissolução de gás é estimada a partir de um ponto de vista prático. Isso inclui casos com solubilidade suficientemente pequena que não importa para o processo de fusão de metais. Nenhuma interação pode ser observada entre qualquer metal e qualquer grupo zero de gás inerte do sistema periódico D.I. Mendeleeva, bem como em alguns sistemas metal-hidrogênio (metal - lata, chumbo, etc.), metal-nitrogênio (metal - cobre, prata, zinco, etc.).

Na interação de metal líquido com gás, há uma solubilidade significativa de gás no fundido. Também se refere à solubilidade praticamente significativa, o que afeta significativamente a qualidade da liga e determina a tecnologia de fundição. Em sistemas onde tal interação ocorre, em última análise, haverá uma solução líquida saturada de gás e uma fase gasosa. Também é possível que a formação de um composto químico entre gás e metal começará a atingir o conteúdo limite do gás no derretimento. Para o processo de derretimento, a circunstância decisiva é precisamente a formação de uma solução de gás em metal líquido. Este tipo de interação é observado em muitos sistemas de hidrogênio.

A interação do metal líquido com gás é expressa na formação de compostos químicos estáveis \u200b\u200bde metal - gás. A solubilidade do gás em um metal líquido nesses casos é tão pequena, que é observada em muitos sistemas de metal-oxigênio (A1-O 2, Mg-o 2 e etc.).

O tipo de interação do metal líquido com o gás é determinado pela natureza da pressão de metal e gás, temperatura e gás sobre o fundido. Para um duplo sistema de gás metálico, a natureza da interação e as fases formadas podem ser bastante fáceis de instalar de acordo com os diagramas de status existentes.

O processo de interação do metal líquido com gases consiste em várias etapas. O fluxo de moléculas de gás para a superfície do metal líquido é fornecido por difusão molecular e transferência de massa convectiva nela. Com uma pressão de 10 4 PA e mais, a transferência de massa em gases é realizada principalmente convecção.

O próximo passo é trocar moléculas de gás para a superfície do fundido. Este processo é chamado de adsorção. Para temperaturas altas O papel principal pertence a adsorção ou hemosorção ativada, que é expressa não apenas na deposição de moléculas de gás na superfície do derretimento, mas também na dissociação parcial de seus átomos. Isso é evidenciado por uma grande quantidade de calor da hemosorção, perto do calor da dissociação de gases ductuquistas.

Os átomos de gás adsorvidos na superfície do fundido estão prontos para a formação das moléculas do gás de metal composto químico e para difusão do derretimento. Se a interação consistir na ocorrência de insolúvel em. O derretimento da conexão, então a camada deste composto começa na superfície do derretimento. A taxa de interação é determinada, além de outras circunstâncias, uma continuidade da camada que pode ser estimada comparando os volumes do composto formado e o metal consumível, tendo em conta a estoichiometria do composto e as densidades do metal e do composto.

Se o volume do composto resultante for significativamente menor do que o volume do metal consumível, a camada composta inevitavelmente deve ter supervisão e rachaduras, onde o gás penetra livremente. Nestes casos, a interação passa com velocidade constante. Se os volumes especificados estiverem próximos um do outro, o gás deve se difundir através da camada composta. Como a espessura da camada aumenta continuamente, a taxa de interação diminuirá. Isso acontece, por exemplo, a interação do líquido de alumínio com oxigênio, levando à formação de um filme de óxido de alumínio na superfície do fundido.

Com um processo exotérmico de formação do composto, o gás metálico pode ocorrer aumentos de temperatura locais, levando à ignição do derretimento. Isso é observado, por exemplo, com superaquecimento do magnésio líquido e suas ligas de ar acima de 700 cerca de C, bem como com o superaquecimento de zinco acima de 600 cerca de A PARTIR DE.

Se o derretimento for capaz de dissolver o gás, então os átomos de gás adsorvidos difundirem derreter profundamente no derretimento. Em metal derrete, os gases podem se dissolver apenas no estado atômico.

O processo de dissolução do gás na camada quase superficial é inteiramente determinado pela difusão. Nas profundezas do derretimento, a propagação dos átomos de gases é realizada principalmente pela transferência de massa convectiva.

Muitas vezes, devido à transferência de massa limitada na fase líquida, uma camada de composto ocorre na superfície do fundido, embora em toda a massa do derretimento, a concentração máxima de gás na solução ainda não foi alcançada.

Solubilidade de equilíbrio [ G.] Gás duplo no metal no caso geral é descrito pelo vício

(1)

rg. 2 - pressão do gás sobre o derretimento; UMA. cerca de - Multiplicador permanente; Δ H é a dissolução térmica do gás, atribuída a um gás dissolvido de oração; R - constante de gás; T - Temperatura, K.

O logaritmo da fórmula (1) dá a seguinte expressão:

(2)

A temperatura constante, a dependência (1) entra na lei raiz quadrada (A lei da Syvertea) :, obviamente, segue que os gases em metais são monogravados ( k. - Multiplicador permanente).

Em muitos sistemas, a dissolução de gás de metal passa com absorção de calor. Consequentemente, o valor ΔH\u003e 0 e, portanto, um aumento da temperatura provoca um aumento na solubilidade de gás. Há também um grande número de metais em que a dissolução do gás é acompanhada por liberação de calor (ΔH<0). В таких металлах повышение температуры сопровождается снижением растворимости газа в расплаве.

Alterar a solubilidade dos gases em metais, dependendo da temperatura e pressão corresponde aos valores de equilíbrio apenas com mudanças suficientemente lentas nas condições externas. Se essas alterações ocorrerem rapidamente, a solubilidade começa a atrasar os valores determinados pelas fórmulas acima, devido ao fato de que algumas das etapas do processo geral de dissolução não fornecem a transmissão da quantidade desejada de gás. Normalmente, esse gargalo é a difusão. Como resultado, os valores superestimados ou discretos do conteúdo do gás dissolvido dissolvido em metal são obtidos.

Especialmente complicado por fenômenos com uma diminuição na temperatura e pressão do gás acima do derretimento, se a solubilidade do gás deve diminuir. Na maioria dos casos, o gás que é liberado da solução não tem tempo para passar pela superfície livre do derretimento. O aprimoramento da resolução de derretimento leva à ocorrência de bolhas de gás dentro dela. A origem homogênea das bolhas de gás no derretimento parece ser impossível. Eles podem ocorrer apenas em embriões prontos, representando poros e rachaduras em partículas derretidas insolúveis em derretimento. Tais descontinuidades estão cheias de inerte para esses gases de metal. É nessas cavidades acabadas que os átomos se destacam a partir de uma solução de gases são fixos, e a bolha de gás começa a crescer aqui.

A peculiaridade da existência de uma bolha de gás no derretimento é que a pressão nele é determinada pelo RP \u003d RVN + ρgh + 2σ / g, onde RP é uma pressão externa no derretimento; ρgh - Pressão estática de metal, dependendo da densidade do derretimento ρ, acelera a gravidade g, a distância do espelho de metal (profundidade) H; 2σ / g - pressão capilar, dependendo da energia interfacial na fronteira do fusão e do raio da bolha

Quando a temperatura diminui a uma velocidade de mais de alguns graus por segundo, uma separação incompleta de gás é observada de uma solução em um metal. O gás pode quase completamente permanecer na solução no caso de taxas de resfriamento até altas. Em outras palavras, a solução de gás ocorre primeiro no metal líquido e depois em sólido. Esse fenômeno é amplamente utilizado na seleção de amostras de derretimento para determinar o conteúdo dos gases.

Os gases que permanecem em uma solução supersaturada em metal sólido não podem ser considerados inofensivos. Eles podem afetar as propriedades de força, reduzir a plasticidade do metal, alterar as propriedades da corrosão. A decadência gradual que ocorre da solução leva à liberação de gás livre, que se acumula nas fronteiras dos grãos, em microfundos, perto de inclusões não metálicas, formando poros. O aquecimento acelera a decadência da solução e aumenta o risco de destruição de metal. Esses tipos de casamento, como estratificação em ligas coloridas deformáveis, são explicadas precisamente a separação de gases da solução.

2. Interação de ligas de alumínio com gases

2.1 Interação com oxigênio

Na interação de alumínio com oxigênio, três compostos são formados: subsistemas de alumínio al 2O, Alo e Aluminum Oxide Oll 2CERCA DE 3. Suborróxidos de alumínio podem ser obtidos apenas artificialmente a altas temperaturas em alto vácuo. Geralmente interligado 2CERCA DE 3Representa um composto químico muito forte com elasticidade insignificante da dissociação de vapores, mesmo com temperaturas muito altas. O óxido de alumínio tem várias modificações polimórficas, cuja formação e a transição de outra dependem da temperatura, tempo de exposição e composição ambiental. As ideias existentes sobre modificações polimórficas de óxido de alumínio livre são contraditórias e reduzidas a duas direções: discreta e evolucionária.

Os apoiadores da direção discreta reconhecem a existência de um grande número de modificações polimórficas discretas independentes de óxido de alumínio. Modificação α - Ol. 203 representa a forma mais estável de óxido de alumínio. Na natureza, a AA1303 é encontrada na forma de Corindo - mineral com alta dureza. O corundo cristaliza em Rhomboraders hexagonais. A distância entre átomos de alumínio é de 0,136 nm. Óxido de alumínio α - Ol. 2CERCA DE 3 É uma modificação de alta temperatura na qual, em última análise, com um aumento da temperatura, as restantes modificações são transmitidas com temperatura crescente. A uma temperatura de 2050 ° C α - Ol. 203 Derrete e a uma temperatura de furúnculos de 3000 ° C. Considere a estrutura e as propriedades do óxido de alumínio geradas na superfície do alumínio e suas ligas. Sabe-se que a superfície recém-murada do alumínio, mesmo à temperatura ambiente, é bastante rapidamente coberta com um filme de óxido, a espessura dos quais nas primeiras horas de oxidação atinge 1,7-2.1 nm. Com mais exposição de alumínio no ar, um crescimento lento do filme de óxido ocorre dentro de 70-80 dias, e sua espessura a 25 ° C e a umidade relativa de 45-55% atinge 3 nm. Então o crescimento do filme é quase terminado. O filme de óxido natural na superfície de alumínio consiste principalmente de uma mistura amorfa com uma pequena mistura de mistura de cristalino γ - Ol. 2CERCA DE 3. Quando o alumínio é aquecido a 450-500 ° C, uma película de óxido na superfície do alumínio adquire uma pequena estrutura cristalina, e quando aquecida a uma temperatura de 500 ° C em radiografias, as linhas parecem correspondentes à estrutura cristalina do spinel modelo. Com um aumento na temperatura, a espessura do filme de óxido na superfície do alumínio está crescendo a temperaturas próximas ao ponto de fusão atinge 100 nm. O filme de óxido natural no alumínio é transparente, invisível, compacto e tem boas propriedades adesivas.

.2 Interação com nitrogênio

O nitrogênio do oxigênio é caracterizado por menos atividade química, e de hidrogênio - significativamente grandes tamanhos de átomos. Em temperaturas comuns, o nitrogênio quase não é quase dissolvido em metais, uma vez que o grau de dissociação de suas moléculas para átomos é muito pequeno.

Em condições reais, soluções de nitrogênio e nitretos com cobre, prata, ouro, estanho, zinco, cádmio, chumbo, antimo e bismuto não são soluções e nitretos com cobre, cádmio, chumbo. Em alumínio, o nitrogênio também não é dissolvido, mas a uma temperatura de cerca de 900 cerca de C forma um composto químico sustentável - nitreto de alumínio (ALN), que pode estar no derretimento sob a forma de inclusões sólidas. A temperaturas menos de 750 cerca de Com nitrogênio para alumínio é considerado neutro e é frequentemente usado como um desgaseador de derrete.

O magnésio em um ponto de fusão forma nitreto de magnésio com nitrogênio (mg 3N. 2), que à temperatura ambiente se decompõe com água para formar amônia. Neste contexto, a presença de nitreto de magnésio no metal reduz a resistência à corrosão do magnésio e suas ligas.

Ao derreter na atmosfera de cobre de nitrogênio, prata, ouro, zinco, cádmio, magnésio, alumínio, lata, chumbo, bismuto, antimônio e suas ligas, a qualidade dos produtos fundidos não se deteriora.

Os metais terrestres alcalinos e alcalinos são ativamente absorvidos por nitrogênio, formando uma solução saturada primeiro, e então nitretos termicamente resistentes. Consequentemente, com o seu nitrogênio derretendo na atmosfera, não vou permitir.

Metais de Tugalação do Quarto, Quinto e Sextos Grupos da Tabela Periódica D.I. Mendeleev (Titânio, Zircónio, Hafnium, Vanádio, Nióbio, Tantalum, Chromio, Molibdênio e Tungstênio) e suas ligas em grandes quantidades dissolvem nitrogênio e formam nitretos. A saturação desses metais com nitrogênio causa um aumento acentuado na fragilidade. Assim, o nitrogênio para esses metais refratários é um gás prejudicial e inaceitável em uma atmosfera do forno.

O nitrogênio puro é amplamente utilizado na desgaseificação de ligas de alumínio, é introduzido como pequenas bolhas ao longo do volume do derretimento. Na prática de disseminar as ligas com um conteúdo de mais de 1,5% de nitrogênio mg não é tratado devido à formação de nitreto de magnésio, que reduz drasticamente as propriedades tecnológicas das ligas.

.3 Interação com gases complicados

Em todos os casos, a interação de gases complexos com metais líquidos ocorre, as moléculas de gás são destruídas, acompanhadas pela formação de novos compostos, a aparência de elementos livres incluídos na composição de gás complexo, a ocorrência de soluções de um ou ambos esses elementos no metal líquido.

Devido ao fato de que os gases complexos incluem carbono e enxofre, é necessário levar em conta a interação de metais líquidos com esses elementos. Eles são geralmente chamados de formação de gás.

A interação de metais líquidos com vapor de água. Como mostram os cálculos termodinâmicos, quase todos os metais nessas temperaturas quando estão em estado líquido quando a tecelagem interaja com vapor de água. O hidrogênio liberado irá para a atmosfera. O alumínio líquido também será revestido com uma camada de óxido insolúvel em metal, mas o hidrogênio liberado será dissolvido no fundido. Assim, derretendo esses metais em uma atmosfera contendo vapores de água causará não apenas a contaminação do derretimento com inclusões não metálicas de natureza óxido, mas também levam a saturados com hidrogênio dissolvido. Para estes dois metais, devido à sua grande afinidade de oxigênio, a reação com vapores de água era quase voltada para a formação de metal e óxido de hidrogênio.

Portanto, ao tecelagem em uma atmosfera contendo vapores de água, eles serão contaminados com oxigênio e hidrogênio.

.4 Interação com hidrogênio

O hidrogênio é o único gás que é significativamente dissolvido em alumínio e suas ligas. Suas mudanças de solubilidade proporcional à temperatura e quadrados raiz da pressão. Como mostrado na figura, a solubilidade do hidrogênio em alumínio líquido é significativamente maior do que em sólido: 0,65 e 0,034 ml / 100 g, respectivamente. Esses valores mudam ligeiramente dependendo da composição química das ligas. Quando resfriado e solidificar o alumínio fundido com um teor de hidrogênio é significativamente maior do que a sua solubilidade em estado sólido, ele (hidrogênio) pode ser isolado de forma molecular, que levará à formação de poros primários ou secundários.

<#"center">Alumínio porosidade de hidrogênio

A formação de bolhas de hidrogénio no alumínio é altamente dependente da taxa de resfriamento e endurecimento, bem como na presença de centros de geração para a liberação de hidrogênio, como o óxido capturado óxido. Portanto, para a formação de porosidade, é necessário um excesso significativo do hidrogênio dissolvido em comparação com a solubilidade do hidrogênio em alumínio sólido. Na ausência de centros significativos para hidrogênio, há uma concentração relativamente alta - cerca de 0,30 ml / 100 g. Em muitas ligas industriais, a porosidade não é detectada e com um teor de hidrogênio tão alto, como 0,15 ml / 100.

Hidrogênio em fundições de alumínio

A localização do hidrogênio em alumínio endurecido depende do nível de seu conteúdo em alumínio líquido e as condições em que a solidificação ocorreu. Uma vez que a presença de porosidade de hidrogênio é o resultado dos mecanismos de nucleação e crescimento, que são controlados pela difusão, a redução da concentração de hidrogênio e um aumento na taxa de solidificação atuam esmagadoramente para o crescimento do nascimento e por poros. Por esta razão, os fundidos feitos no método de fundição no Kokil destacável são mais propensos a defeitos associados ao hidrogênio do que fundidos que foram fabricados, por exemplo, métodos de fundição de pressão.

Fontes de hidrogênio em alumínio

O hidrogênio cai em alumínio de muitas fontes, incluindo uma atmosfera de forno, materiais de carga, fluxos, ferramentas de derretimento e reações entre o formulário fundido de alumínio e fundição.

Forno da atmosfera. Se o forno de fundição funcionar em gás natural ou, digamos, no óleo combustível, é possível para a combustão incompleta de combustível para formar hidrogênio livre.

Materiais de engate. Lingotes, sucata e fundição podem conter óxidos, corrosão, produtos de areia e outras abrasões de fundição, bem como lubrificantes que são usados \u200b\u200bem usinagem. Todos esses poluentes são fontes potenciais de hidrogênio, que é formada durante a restauração de substâncias orgânicas ou decomposição química do vapor de água.

Fluses. A maioria dos fluxos são sais e como todos os sais são higroscópicos, ou seja, prontos para serem absorvidos pela água pronta. Portanto, o fluxo úmido inevitavelmente contribui para o derretimento do hidrogênio, que é formado durante a decomposição química da água.

Ferramentas de fusão. Instrumentos de fusão, como picos, raspadores e pás também podem ser uma fonte de hidrogênio, se não suportá-los limpos. Óxidos e restos de fluxos em tais ferramentas são especialmente fontes de poluição "astúcia", como absorvem a umidade diretamente do ar ambiente. Refratários, calhas e canais de distribuição, soluções de limão e cimento, baldes para amostragem - todos eles são fontes potenciais de hidrogênio, especialmente se não são suficientemente secas.

A interação entre o alumínio líquido e o formulário de fundição. Se no processo de preencher o formulário de fundição, o metal líquido flui excessivamente turbulentamente, pode capturar o ar em seu volume interno. Se o ar não puder ou não terá tempo para sair de lá até o fardo da solidificação, o hidrogênio cai no metal. A causa da captura de ar também pode causar alimentadores de moldes incorretamente. Outra fonte de hidrogênio é um moldes arenosos excessivamente molhados.

Reação de alumínio com hidrogênio

Acredita-se que o alumínio, como a maioria dos metais, não reaja diretamente com hidrogênio. Normalmente, os metais formam conexões, perdendo elétrons que são aceitos por outros elementos. O hidrogênio também forma compostos, perdendo elétrons (ou compartilhando elétrons). Portanto, átomos de hidrogênio geralmente não são tomados por elétrons que dão metais para formar compostos. Apenas alguns metais muito reativos, como sódio, potássio, cálcio e magnésio, podem "forçar" átomos de hidrogênio a tomar seus elétrons para formar compostos de íons sólidos, que são chamados de hidretos desses metais.

Para a síntese direta de hidreto de alumínio de hidrogênio e alumínio, é necessária uma pressão louca cerca de 2.000.000.000 atmosferas e temperaturas acima de 800 K. Enquanto isso, esse composto como hidreto de alumínio existe. O hidreto de alumínio é um composto instável que é facilmente decomposto a temperaturas acima de 100 ° C. Não é obtido por meios diretos, mas como resultado de reações de outras conexões.

1.Determinação da porosidade a gás sobre o exemplo de ligas de fundição de alumínio

· Ao determinar a porosidade em ligas de fundição de alumínio, a frouxação diminuindo ou a porosidade central é excluída.

· Para determinar a porosidade a gás, as fitas cortadas de Khushki, fundidos ou amostras cortadas de fundições são tratadas com ra aspereza de não mais do que 1,6 microns.

· Para determinar a porosidade a gás, o marshlif é gravado, sem detectar macroestruturas, depois lavado com água corrente e seca com papel de filtro.

· Para determinar a porosidade do gás, é necessário usar a escala mostrada na figura. O grau de porosidade das macrocidades em pontos é definido comparando-os com os benchmarks da escala.

· A porosidade a gás da escuridão da salsicha é determinada em três quadrados com uma área de 1 cm 2 todos. Poros e tamanho de poros são definidos como a média aritmética de três dimensões.

· Na presença de desvios sobre o número médio, tamanho ou porcentagem de poros, os indicadores de porosidade são referidos a uma maior pontuação porosidade.

· Em fundições de pequeno porte, a porosidade a gás é permitida para determinar em um número menor de quadrados.

· Pontuação porosidade, determinada em três quadrados em duas macrocanhantes de dampletas de Saues, se espalhou para todos os derretimentos.

· O controle da porosidade é realizado visualmente, olho nu. Para determinar o diâmetro do poro, você pode usar dispositivos ópticos com um aumento de até 10 vezes.

· O luto consiste em cinco padrões:

o. pontuação 1 - pequena porosidade;

o. ponto 2 - redução da porosidade;

o. pontuação 3 - porosidade média;

o. pontuação 4 - aumento da porosidade;

o. pontuação 5 - alta porosidade.

· Você pode usar as referências do grau de porosidade, independentemente da marca de liga.

Figura 2 - Escala da porosidade de ligas de alumínio

Figura 3 - Esquema de localização quadrada em Marshlife

3. Degassando ligas de alumínio

Em plantas metalúrgicas, existem cinco esquemas para processar o jato de metal fundido com gases:

na ranhura (ou capacidade aquecida) com a introdução de gás através de diafragmas porosos, montado no fundo;

em uma capacidade aquecida em combinação com a filtragem através de um filtro a granel ou limpeza de espuma;

em tanques com a introdução de gás com a ajuda de um rotor girando a uma velocidade de 400-600 rpm;

no sulco ao lançar lingotes;

fleclar em combinação com gás.

Em cada um desses processos, o metal fundido é refinado quando estouro. Isto, por um lado, aumenta a produtividade da unidade de fusão, como elimina a partir do ciclo de produção o tempo necessário para refinar o derretimento no forno ou um misturador, e por outro, proporciona melhor o excesso de trabalho para o reagente de refino.

Esses métodos de processamento de fusão foram amplamente distribuídos na prática de preparação de ambas as ligas de alumínio e deformáveis. O conteúdo do hidrogênio no derretimento após a purga é determinado por um número de fatores, e antes de tudo depende do volume do gás produzido. Com um aumento no volume de grau de desgaseificação, como regra. aumenta. Uma exceção é o caso quando, juntamente com a limpeza do derretimento, o processo de contaminação secundária de sua interação com oxigênio e umidade da atmosfera está se desenvolvendo com perfuração intensiva de metal líquido.

O NKAZE aplica os seguintes esquemas de processamento de metal fundido com gases:

fluxo em combinação com gás (instalação Degasal PAL FI 60R);

no tanque com a introdução do gás usando um rotor girando a uma velocidade de 400-600 rpm (instalação de dois estágios de refinamento não refinado SNIF P-140UHB).

PAL DE INSTALAÇÃO DEGASIC PAL FI 60R

A instalação Degasial Palé 60r é projetada para limpar o derretimento do hidrogênio em um misturador. O processamento de fusão é realizado, soprando o derretimento no misturador de argônio, com a possibilidade de injeção de fluia. Especificações de instalação são apresentadas na Tabela 9.

Tabela 1 - Especificações Técnicas Palm fi 60r instalação

Tensão paraelectric, fluxo B220, KG / Minot 1 a 42 gás, L / Mínimo de 180 a 250 Bunker Bunker sob Flux, L / KG38 / 45AUSS Instalação, KG400

Instalando "PAL FI60R" - o sistema automático de injeção rotativa de fluxo, fornece uma injeção de fluência constante sob o nível de metal para uma ligação efetiva de óxidos. O tratamento de fluxo em combinação com a possibilidade de remoção de hidrogênio com desgaseificação de gás inerte permite melhorar a qualidade das ligas de alumínio com uma diminuição simultânea nos custos de produção.

Figura 4 - PAL DE INSTALAÇÃO DEGASIC FI 60R

O sistema PAL FI 60R aumenta o efeito da injeção da fluusidade, administrando o fluxo de fluxo constante sob a linha de superfície de fusão. A introdução do fluxo ajuda a melhorar a qualidade das ligas de alumínio, ao mesmo tempo, menores custos operacionais. Injetores de fluxo podem ser usados \u200b\u200bem grandes folhetos de alumínio em conexão com

um tubo para explodir um fluxo, ou em um pequeno forno de cadinho, em conexão com um tubo de grafite. A instalação do PAL FI60R também pode ser usada em conjunto com uma das populares instalações de Degarison "Pyrotec" com um bocal rotativo.

Recursos e vantagens:

A capacidade do tanque de 10 galões (38 l) acomoda até ~ 45 kg de fluxo.

O design avançado de vedação ajuda a secar material de fluxo.

O novo e melhorado design da ração rotativa do fluxo permite a injeção em pó e fluxos granulados.

O injetor do fluxo é instalado em uma estrutura sólida de quatro rodas, o que contribui para o transporte leve entre diferentes fábricas.

Aumenta a qualidade do fusão de metal, removendo inclusões e hidrogênio.

Reduz a quantidade de formar a escória

Reduz o aparecimento de depósitos de óxido nas paredes do forno.

Aplicativo:

Fornos periódicos

Baldes de vestir

Fogão de descarte

Fornos de fusão

.2 Instalação de dois estágios de refinação de facilidade SNIF P-140UHB

A instalação de dois estágios de um refino incomum SNIF P-140UHB é projetada para purificar o metal fundido de elementos de hidrogênio e terrestres de alcalina dissolvidos.

Tabela 2 - Especificações da instalação de duas etapas de refino não refino SNIF P-140UHB

Indicadores de Nome Recuando a Câmara, Potência T1.76Nallinais, Tensão Kw45Elétrica, Aquecedores de B380Cone, PCS6Maximum Bloco de Temperatura, ° C800Maximal Temperatura de Metal Líquido, Instalação de Instalação, Rotor de T / C63,5Colobicidade, Gás PCS2 para cada rotor (argônio), M. 3/ hora3,6-4,2.2. Velocidade do rotor: modo de marcha lenta, rpm; Modo de trabalho, RPM150 455-480

O sistema SNIF® Sheer P-60U com dois rotores fornece uma capacidade nominal de refino contínua de 63.500 kg por hora. O sistema consiste no forno de refino, dois rotores de snif rotativos, controles automáticos para controlar o processo de PLC e o controle de aquecimento do forno. Para uma eficiência ideal, o forno é dividido em duas câmaras de refino separadas, cada uma das quais é equipada com um rotor rotativo montado na tampa do forno. Cada câmera é projetada de forma a garantir uma completa saturação das bolhas do derretimento do gás de trabalho e atingir o máximo de refino de refino usando bicos de rotação. O sistema de partição embutido ajusta o fluxo de metal, proporcionando refino efetivo do alumínio fundido quando passa pelo forno de refino. A característica mais importante do design é a possibilidade de realizar uma substituição rápida e fácil de um revestimento refratário pré-queimado do cartucho do forno. Quando a substituição de refratário do forno é necessária, o antigo cartucho é simplesmente removido e substituído por um novo. A substituição de refratário pode ser substituída em um ou dois dias, é possível sem remover a caixa de aço da linha de fundição. O sistema pode ser devolvido após um pré-aquecimento de 30 horas.

Figura 5 - Instalação de dois estágios de refino não-compete SNIF P-140UHB

O revestimento do cartucho consiste em refratário e isolamento denso multicamadas. Todos os refratários são inigualáveis \u200b\u200be termicamente dispensados. O cartucho é concluído em folha para evitar a absorção de umidade durante o armazenamento e minimizar o contato com o isolamento durante a instalação. Gateways de ar patenteados (fechaduras) de ranhuras na entrada e saída proporcionam livre circulação de alumínio fundido através da câmara e impedir a infiltração de ar que leva à formação excessiva de escória. As portas profundas entradas / fora dos fornos são projetadas para aplicações que exigem um alto nível de metal para iniciar sistemas de filtragem subseqüentes. O forno pode ser instalado ao longo da linha de movimento de metal, na configuração em forma de U com uma mudança na direção do movimento do metal para o inverso e na configuração em forma de L com uma mudança na direção do movimento de metal em 90 ° . Os fornos têm um mecanismo de elevação hidráulica autônomo, que levanta o topo do forno para fornecer acesso a toda a superfície do banho para limpeza e manutenção. Na posição fechada, a cobertura do forno garante excelente vedação em torno do perímetro, o que impede a infiltração de ar e a formação de escória. P-60U é produzido com dois sistemas de aquecimento diferentes. A instalação é equipada com elementos de aquecimento removíveis instalados no bloco de grafite. Benefícios:

melhorar a remoção de hidrogênio;

remoção de microxidados;

tomada de metal alta;

longa vida útil dos rotores;

alta performance;

Falha:

vida útil limitada do rotor (não mais de 4 meses);

custos de gás;

uma grande necessidade de um metal para lavar ao mudar a liga

Conclusão

Ao interagir liga com gases (h, 2N) A formação dos seguintes defeitos é possível: porosidade a gás, conchas de gás, inclusões não metálicas.

A interação com o gás pode fluir por meio de reação endotérmica e exotérmica. A interação do hidrogênio com a liga procede em reações exotérmicas e endotérmicas. Neste caso, o hidrogênio interage em uma reação endotérmica. Isso leva à formação de uma solução de hidrogênio na liga, e na mais nova cristalização, a formação de porosidade de gás ou casca de gás é possível.

Com oxigênio, todos os metais interagem em uma reação exotérmica e óxidos são formados. Forma de óxidos em defeitos fundidos sob a forma de filmes de óxido e partículas de óxido.

Os defeitos listados formados no elenco reduzir as propriedades operacionais da peça (propriedades mecânicas, aperto).

Esses defeitos de fundição podem ser evitados por: Metal de fusão no vácuo, derretendo sob a camada de fluxo de proteção ou derretimento em um ambiente neutro.

A fonte de saturação com hidrogênio em ligas é umidade que pode ser:

no ar

na superfície de uma ferramenta de fusão mal seca ou forno de fundição

na superfície da mistura

Para evitar a saturação com hidrogênio, a liga aplica as seguintes medidas. Desde a principal quantidade de hidrogênio no processo de fundição, a liga é obtida da umidade contida na superfície da carga, ferramenta de fusão e uma atmosfera do forno. É necessário secar o material da mistura também precisa secar a ferramenta de fusão, o forno e o cadinho. Para fazer no processo de fundição, o derretimento interagiu com uma atmosfera do forno, a fusão deve ser realizada sob cobertura de fluxo de proteção.

O processamento da purga de fusão por gás com a ajuda de um rotor de reparação rápida é a maior perspectiva em termos de dispersão da fase de refino e melhorar a possibilidade de remover hidrogênio e inclusões não metálicas do derretimento de alumínio. Eles procuram receber muitas bolhas pequenas e sua distribuição homogênea no derretimento na convecção simultaneamente alta ao longo do banho, que é alcançado ao usar várias estruturas de rotor.

Em comparação com uma purga de derretimento a gás através de tubos e diafragmas porosos, o uso de rotores tem as seguintes vantagens:

divisão de gás em bolhas muito pequenas;

distribuição de gás uniforme no derretimento;

agitando todo o derrete.

Lista de fontes usadas

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Derretimento e liga de liga de alumínio: Referência / M.B. Altman [e outros]. - M.: Metalurgia, 1983.

O hidrogênio, em contraste com outros gases, tem a capacidade de dissolver em alumínio e para algumas condições para formar poros no metal das costuras. Em condições reais de soldagem, a pressão parcial do hidrogênio molecular na fase gasosa do arco é insignificante. Portanto, a principal fonte de dissolução de hidrogênio no tubo de solda é a reação da interação direta da umidade com metal.

como resultado do fluxo dessa reação, a concentração de hidrogênio atômica na superfície da camada atmosférica em contato com o metal atinge grandes valores e pode corresponder aos tremendos valores da pressão do hidrogênio molecular em equilíbrio o metal. A este respeito, com a interação direta de umidade e águas de água com metal, a concentração de hidrogênio dissolvido em ele pode alcançar grandes valores. O hidrogênio dissolvido em um metal líquido devido à diminuição da solubilidade tende a ser separado durante o resfriamento. Bolhas de hidrogênio destacado, não sozinhas a emergir do banho, permanecem no metal de solda, formando poros. Para a ocorrência e a existência de uma bolha em metal líquido, é necessário que a pressão do prisioneiro do hidrogênio foi maior que a pressão externa prestada à bolha, ou igual a ela. Se você negligenciar o efeito da pressão estática metálica devido à profundidade rasa do banho de solda e considerar o processo de soldagem na pressão externa normal, igual a 100 kPa, então a seguinte condição deve ser realizada para a existência de uma bolha em metal líquido , a seguinte condição deve ser realizada:

onde - a pressão do hidrogênio molecular na bolha; - Tensão superficial na fronteira de gás - metal, r - raio de bolha. Na liga de alumínio industrial, 1420 há sempre uma partícula de óxidos formando suspensões inigualáveis \u200b\u200binsolúveis. Portanto, a ocorrência de bolhas do hidrogênio destacado sob condições de soldagem de alumínio na pressão externa normal () torna-se possível quando

FIG. №4 mudanças na solubilidade do hidrogênio em alumínio, dependendo da temperatura.

No processo de cristalização do metal, provavelmente há a redistribuição do hidrogênio entre o metal cristalizado e o líquido. Tal redistribuição deve contribuir para um aumento gradual na concentração de hidrogênio na parte não criada do banho e da ocorrência de bolhas no momento em que se torna mais. Portanto, a concentração inicial de hidrogênio dissolvido no metal em que as bolhas ocorrem, podem ser alteradas significativamente dependendo das condições de cristalização e da massa do metal cristalizante. A experiência acumulada mostra que, sob condições de soldagem de alumínio, em conexão com altas velocidades de mover a frente dos dendritos, a redistribuição do hidrogénio entre metal sólido e líquido no processo de cristalização pode ser negligenciada e assegurada que a concentração de hidrogénio no banho processo de sua cristalização não muda. O valor diminui quando resfriado e atinge em um metal líquido a uma temperatura de 660 ° C do seu valor mínimo (0,69 cm ^ 3 / 100g de metal). O nascimento de bolhas durante a soldagem de alumínio ocorre durante o período de resfriamento nas seções mais frias do banho, em que o valor é maior. Devido à alta taxa de crescimento de dendritos, o pop-up de bolhas do banho é dificultado, e a influência das condições de cristalização, mudando bemiamente quando os modos de soldagem mudam, para o grau de porosidade das costuras durante o alumínio de soldagem, afeta relativamente malividade de alumínio e suas ligas com hidrogênio

O hidrogênio é o único gás que é significativamente dissolvido em alumínio e suas ligas. Suas mudanças de solubilidade proporcional à temperatura e quadrados raiz da pressão. Como mostrado na figura, a solubilidade do hidrogênio em alumínio líquido é significativamente maior do que em sólido: 0,65 e 0,034 ml / 100 g, respectivamente. Esses valores mudam ligeiramente dependendo da composição química das ligas. Quando resfriado e solidificar o alumínio fundido com um teor de hidrogênio é significativamente maior do que a sua solubilidade em estado sólido, ele (hidrogênio) pode ser isolado de forma molecular, que levará à formação de poros primários ou secundários.

Alumínio porosidade de hidrogênio

A formação de bolhas de hidrogénio no alumínio é altamente dependente da taxa de resfriamento e endurecimento, bem como na presença de centros de geração para a liberação de hidrogênio, como o óxido capturado óxido. Portanto, para a formação de porosidade, é necessário um excesso significativo do hidrogênio dissolvido em comparação com a solubilidade do hidrogênio em alumínio sólido. Na ausência de centros significativos para hidrogênio, há uma concentração relativamente alta - cerca de 0,30 ml / 100 g. Em muitas ligas industriais, a porosidade não é detectada e com um teor de hidrogênio tão alto, como 0,15 ml / 100.

Hidrogênio em fundições de alumínio

A localização do hidrogênio em alumínio endurecido depende do nível de seu conteúdo em alumínio líquido e as condições em que a solidificação ocorreu. Uma vez que a presença de porosidade de hidrogênio é o resultado dos mecanismos de nucleação e crescimento, que são controlados pela difusão, a redução da concentração de hidrogênio e um aumento na taxa de solidificação atuam esmagadoramente para o crescimento do nascimento e por poros. Por esse motivo, as peças fundidas são mais suscetíveis a defeitos associados ao hidrogênio do que os fundidos que fabricados, por exemplo.

Fontes de hidrogênio em alumínio

O hidrogênio cai em alumínio de muitas fontes, incluindo uma atmosfera de forno, materiais de carga, fluxos, ferramentas de derretimento e reações entre o formulário fundido de alumínio e fundição.

A atmosfera do forno. Se o forno de fundição funcionar em gás natural ou, digamos, no óleo combustível, é possível para a combustão incompleta de combustível para formar hidrogênio livre.

Materiais de engate. Lingotes, sucata e fundição podem conter óxidos, corrosão, produtos de areia e outras abrasões de fundição, bem como lubrificantes que são usados \u200b\u200bem usinagem. Todos esses poluentes são fontes potenciais de hidrogênio, que é formada durante a restauração de substâncias orgânicas ou decomposição química do vapor de água.

Fluses. A maioria dos fluxos são sais e como todos os sais são higroscópicos, ou seja, prontos para absorver água com prazer. Portanto, o fluxo úmido inevitavelmente contribui para o derretimento do hidrogênio, que é formado durante a decomposição química da água.

Ferramentas de fusão. Instrumentos de fusão, como picos, raspadores e pás também podem ser uma fonte de hidrogênio, se não suportá-los limpos. Óxidos e restos de fluxos em tais ferramentas são especialmente fontes de poluição "astúcia", como absorvem a umidade diretamente do ar ambiente. Refratários, calhas e canais de distribuição, soluções de limão e cimento, baldes para amostragem - todos eles são fontes potenciais de hidrogênio, especialmente se não são suficientemente secas.

A interação entre o alumínio líquido e o formulário de fundição. Se no processo de preencher o formulário de fundição, o metal líquido flui excessivamente turbulentamente, pode capturar o ar em seu volume interno. Se o ar não puder ou não terá tempo para sair de lá até o fardo da solidificação, o hidrogênio cai no metal. A causa da captura de ar também pode causar alimentadores de moldes incorretamente. Outra fonte de hidrogênio é um moldes arenosos excessivamente molhados.

Reação de alumínio com hidrogênio

Acredita-se que o alumínio, como a maioria dos metais, não reaja diretamente com hidrogênio. Normalmente, os metais formam conexões, perdendo elétrons que são aceitos por outros elementos. O hidrogênio também forma compostos, perdendo elétrons (ou compartilhando elétrons). Portanto, átomos de hidrogênio geralmente não são tomados por elétrons que dão metais para formar compostos. Apenas alguns metais muito reativos, como sódio, potássio, cálcio e magnésio, podem "forçar" átomos de hidrogênio a adotarem seus elétrons para formar compostos de íons sólidos, que são chamados de hidretos desses metais.

Para a síntese direta de hidreto de alumínio de hidrogênio e alumínio, é necessária uma pressão louca cerca de 2.000.000.000 atmosferas e temperaturas acima de 800 K. Enquanto isso, esse composto como hidreto de alumínio existe. O hidreto de alumínio é um composto instável que é facilmente decomposto a temperaturas acima de 100 ° C. Não é obtido por meios diretos, mas como resultado de reações de outras conexões.