Elektrotermické procesy



Podobné dokumenty
Kyselina fosforečná Suroviny: Výroba: termický způsob extrakční způsob

Nauka o materiálu. Přednáška č.11 Neželezné kovy a jejich slitiny

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 2. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

Horniny a minerály II. část. Přehled nejdůležitějších minerálů

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

TEORIE SLÉVÁNÍ. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Obecná charakteristika

ALUPLUS 1. MS tyče kruhové MS tyče čtvercové MS tyče šestihranné... 15

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti. Číslo přílohy: VY_52_INOVACE_CH9.

Kovy a metody jejich výroby

Informationen zu Promat 1000 C

Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví

CZ.1.07/1.5.00/

Zvyšování kvality výuky technických oborů


5. Třída - karbonáty

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Ročník: 1. pro obory zakončené maturitní zkouškou

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

DUM VY_52_INOVACE_12CH35

Prášková metalurgie. Výrobní operace v práškové metalurgii

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Surovinové zdroje pro výrobu hliníku

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

Metalurgie neželezných kovů Slévárenství Část 1 Ing. Vladimír Toman

1. PRVKY kovové nekovové ZLATO (Au) TUHA (GRAFIT) (C)

Fosfor a sloučeniny fosforu. Suroviny. Sloučeniny. kalcinace pro oddělení organických. Kyselina trihydrogenfosforečná H3PO4

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA, Praha 10, Na Tř ebešíně 2299 p ř íspě vková organizace zř ízená HMP

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Kovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Oxidy. Názvosloví oxidů Některé významné oxidy

Křemík a jeho sloučeniny

HLINÍK. Lehké neželezné kovy a jejich slitiny

VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE

SPALOVÁNÍ A KOTLE. Fosilní paliva a jejich vlastnosti. Přírodní a umělá paliva BIOMASA

Použití: méně významná ruda mědi, šperkařství.

Výroba skla. Historie výroby skla. Suroviny pro výrobu skla

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

Výroba technických kovů

METODY OBRÁBĚNÍ. Dokončovací metody, nekonvenční metody, dělení mat.

Výroba stavebních hmot

TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2

MINERALOGICKÉ A GEOCHEMICKÉ ZHODNOCENÍ KOROZIVNÍCH PRODUKTŮ POZINKOVANÝCH ŽELEZNÝCH TRUBEK

Jakost vody. Pro tepelné zdroje vyrobené z nerezové oceli s provozními teplotami do 100 C. Provozní deník (2013/02) CZ

Technologie pro úpravu bazénové vody

DUM č. 6 v sadě. 24. Ch-2 Anorganická chemie

Slévárny neželezných kovů

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

Srovnávací analýza technologií používaných v galvanickém zinkování. Bc.Pavel Pávek

Drahé kovy. Fyzikálně-chemické vlastnosti drahých kovů. Výskyt a těžba drahých kovů

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL. Název školy SOUpotravinářské, Jílové u Prahy, Šenflukova 220 Název materiálu INOVACE_32_ZPV-CH 1/04/02/18

Chlor Cl 1. Výskyt v přírodě: Chemické vlastnosti: Výroba: 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 Významné sloučeniny: 5. Použití: 6. Biologický význam: Kyslík O

Prvky 8. B skupiny. FeCoNi. FeCoNi. FeCoNi

Téma č obor Obráběcí práce, Zámečnické práce a údržba/strojírenská technologie. Neželezné kovy

Metalografie ocelí a litin

Návod pro laboratorní úlohu: Závislost citlivosti plynových vodivostních senzorů na teplotě

Otázka: Kovy. Předmět: Chemie. Přidal(a): tinab

Otázky a jejich autorské řešení

Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku

Ukázky z pracovních listů B


Cerablast - tryskací prostředky ze skla, keramiky a korundu -

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Svařování svazkem elektronů

Technické sekundární články - AKUMULÁTOR


Základní pojmy. T = ϑ + 273,15 [K], [ C] Definice teploty:

Alkalické kovy. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín

integrované povolení

ZLÍNSKÝ KRAJ. Název školyě národního Obchodní akademie, Vyšší odborná škola a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Uherské Hradiště

Číslo: Anotace: Prosinec Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ MĚŘENÍ VODIVOSTI KAPALIN BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

1. Stručné shrnutí údajů ze žádosti

Elektrická dvojvrstva

Koroze kovových materiálů. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí

H - -I (hydridy kovů) vlastnosti: plyn - nekov 14x lehčí než vzduch bez barvy, chuti, zápachu se vzduchem tvoří výbušnou směs redukční činidlo

Experimentální postupy. Půda Fyzikální vlastnosti půd Chemické vlastnosti půd

Příspěvek ke studiu problematiky vzniku žlutých skvrn na prádle.

Odolnost teplotním šokům při vysokých teplotách

Slévárenské slitiny. Slévatelnost - schopnost slévárenských slitin vytvářet kvalitní odlitky - přispívá k ní:

TVRDOST, VODIVOST A ph MINERÁLNÍ VODY

4. Laboratoř kvantometrie Průmyslová 1041, Staré Město, Třinec 5A. Laboratoř chemických a fyzikálních analýz

FYZIKÁLNA PODSTATA A MECHANIZMUS PLASTICKEJ DEFORMÁCIE

Zařazení nekovů v periodické tabulce

Zařazení kovů v periodické tabulce [1]

7. Kondenzátory. dielektrikum +Q U elektroda. Obr.2-11 Princip deskového kondenzátoru

OTĚRUVZDORNÉ POVRCHOVÉ ÚPRAVY. Jan Suchánek ČVUT FS, ÚST

VLASTNOSTI KOVŮ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

Ing. Petra Cihlářová. Odborný garant: Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc.

Uzemňování v elektrickém rozvodu

Zpráva R09. Autor: JUDr.Ing. Zdeněk Ertl. Příjemce: Česká rozvojová agentura o.p.s. Spolupříjemci: ÚSMH AV ČR, v.v.i. VÚMOP, v.v.i.

Princip magnetického záznamuznamu

Modul 02 - Přírodovědné předměty

Transkript:

Elektrotermické procesy Elektrolýza tavenin Výroba Al Elektrické pece Výroba P Výroba CaC 1 Vysokoteplotní procesy, využívající elektrický ohřev (případně v kombinaci s elektrolýzou) Elektrotermické procesy výhody el. ohřevu snadná doprava paliva nedochází k hmotnostním změnám snadná regulace nezatěžuje provoz nečistotami - ohřev (i ve výbušném prostředí) odporový, obloukový, indukční, dielektrický R = U/I P = U. I ( L) ( R) U = I ω + R odpor [Ω], U- napětí [V], I- proud [A], P-výkon [W], ωl - indukční odpor 1

obloukové pece Elektrotermický ohřev umožňují dosáhnout vysokých teplot (500 o C) pomocí el. oblouku mezi elektrodami resp. elektrodami a taveninou elektrody - grafitové resp. uhlíkové (z antracitu) během procesu ubývají ("uhořívají") proudová zátěž až 10 A/ cm odporové pece snažší regulovatelnost čistší prostředí nižší teploty použití vyšší nároky na materiál 3 Elektrolýza tavenin Elektrochemické procesy nerealizovatelné ve vodném prostředí - termodynamické důvody (Al), reakce produktů s rozpouštědlem (alkalické kovy a kovy alkalických zemin), minimalizace objemu jaderný průmysl- Obecně pracujeme za teplot (nad 500 o C) velká energetická náročnost Funkce el. proudu - elektrolýza - ohřev (možná i kombinace s jiným zdrojem) Dostupnost laciné el. energie je hlavním limitujícím faktorem k provozování elektrolýzy tavenin (Norsko, Kanada,...) 4

Al Hliník nejběžnější kovový prvek na zemské kůře 8,8% (pouze ve sloučeninách s jinými prvky) kovový hliník nalezen na Měsíci poprvé připraven 185 v Kodani H. C. Oerstedem dnes druhý nejvíce produkovaný kov po železe a oceli Vlastnosti nízká hustota - lehký, v přítomnosti malého množství jiných kovů (Cu, Mn, Si, Mg nebo Zn) tvoří pevné slitiny vysoká tepelná a elektrická vodivost snadno opracovatelný 5 Výroba Al původně byl Al vyráběn velmi omezeně chemickou cestou průlom -1886 Charles Martin Hall v Ohio a Paul L. T. Heroult v Paříži nezávisle přihlásili patent na elektrolytický způsob výroby Al z taveniny. Postup založen na elektrolýze aluminy (Al O 3 ) rozpuštěné v tavenině kryolitu (Na 3 AlF 6 ) při teplotě cca 1000 o C (183 o F). - Hall-Heroult proces Bauxitová ruda - 40-60% alumina, + oxidy křemíku, železa atd. - původně z obce Les Baux v jižní Francii - dnes těžen po celém světě 6 3

Bayerův způsob výroby Al O 3 bauxit je loužen horkým roztokem NaOH v autoklávech. Oxidy železa a křemičitany jsou ve formě kalu odstraněny v usazovácích vzniká tzv. červený kal. Al(OH) 3 + Na + + OH - ---> Al(OH) 4- + Na + následuje ochlazení a hydrolýza Al(OH) 4- + Na + ---> Al(OH) 3 + Na + + OH - odfiltrovaný Al(OH) 3 je odfiltrován a vysušen s následnou kalcinací při 100 o C Al(OH) 3 ---> Al O 3 + 3H O vzniká bezvodý Al O 3 (modifikaci lze kontrolovat řízením teploty). Velikost částic je cca 100 µm. 7 Hall-Heroultův proces elektrolýza aluminy rozpuštěné v kryolitu (Na 3 AlF 6 ) s příměsí NaF za teploty 960 C Anoda uhlík (dva typy) předvypálené nebo Sødebergovy (výroba z koksu a smoly ev. dehtu) během procesu ubývá Katoda tekutý Al (99%) Elektrolyt tavenina kryolitu význam z hlediska nízké provozní teploty (Al O 3 corundum mp 053 o C) Celková reakce Al O 3 + 3/C Al +3/ CO 8 4

Dva typy anod Hall-Heroultův proces Sødeberg tvořena za běhu procesu ze směsi antracitu, koksu a dehtu tj. kontinuálně tvořená elektroda předvypálené grafitové elektrody (lepší kontrola procesu, vyšší čistota produktu) 9 Hall-Heroultův proces Parametry elektrolýzy 10 5

Světová produkce hliníku Celosvětová produkce Al v milionech tun 11 Fosfor Základní biogenní prvek. Vlastnosti a použití fosforu je silně závislé na alotropní formě, ve které se fosfor vyskytuje. Bílý fosfor je měkký (b.t. 44 0 C), značně toxický a na vzduchu samovznětlivý. Ve tmě jeho páry fosforeskují (samovolně vydávají slabě světelné záření). Vysoce reaktivní. Pro dlouhodobější uchovávání musí být ponořen ve vodě, která zabrání jeho samovolnému vzplanutí. Červený fosfor vzniká zahřátím bílého fosforu na 50 ºC v uzavřené nádobě pod tlakem v inertním prostředí. Červený fosfor je na vzduchu neomezeně stálý, má teplotu tání 597 C a není jedovatý. Černý fosfor je velmi stálý a svými fyzikálními vlastnostmi připomíná spíše kovy. Má kovový lesk, je tepelně i elektricky dobře vodivý. Vzniká zahříváním červeného fosforu pod tlakem za teploty přes 400 ºC. 1 6

Fosfor Základní surovina - apatit Ca 3 (PO 4 ) CaX kde ( X = Cl, F, OH) poloostrov Kola Rusko, USA, Maroko Výroba elektrotermicky v obloukové peci s uhlíkovými elektrodami za teplot 1300-1500 o C Ca 3 (PO 4 ) + 3 SiO = 3 CaSiO 3 + P O 5 P O 5 + 10 C = 10 CO + P 4 P 4 odchází společně s CO ve formě odplynu - kondenzace P 4 ve dvoustupňovém skrápění Fosfor je skladován v sudech pod vodou. Hlavní využití - termická kys. fosforečná - zbrojní průmysl 13 Fosfor Schéma elektrotermické výroby bílého fosforu 1 - oblouková elektrická pec, - elektrofiltr, 3 - kondenzační věž, 4 - granulační buben, 5 - sušící buben 14 7

Karbid vápníku Dříve hojně využíván k výrobě acetylénu pro organické syntézy. Dnes převážně - svícení, svařování, výroba dusíkatého vápna Výroba elektrotermicky v obloukové peci s uhlíkovými elektrodami (Söderbergovy) za teplot 000-00 o C. CaO + 3 C = CaC + CO Oblouková pec na výrobu karbidu vápníku 1 - přívod suroviny, - elektrody, 3 - těsnění, 4 - odvětrání, 5 - vana, 6 - žáruvzdorná vyzdívka, 7 - uhlíková vyzdívka, 8 - odpichový otvor na ferosilicium, 9 - odpichový otvor na karbid vápníku 15 Příklad Jaký je užitečný výkon P U jednofázové elektrické pece, která je napájena pod střídavým proudem I = 55 ka běžné frekvence 50Hz, jestliže napětí na zdroji je 110 V, odpor vodičů r = 5,65. 10-5 Ω a indukční odpor ωl = 5. 10-4 Ω. Jaká je elektrická účinnost této pece? ( L) + ( R r) U = I ω + r ωl celkový výkon: P C = U c. I = I (R + r) užitečný výkon: P U = U u. I = R. I U R η R = U I ( L) r R = 110 55000 5.10 5,65.10 4 5 ω ( ) P U = R. I = 0,00188. 55000 = 5687000 W = 5,69. 10 6 kw P R I R 0,00188 = = R + r 0,00188 + 5,65.10 U = = 5 PC ( R + r) I =1,88.10-3 Ω = 0,971 = 97,1% 16 8

Brusný materiál, příměs do vyzdívek a keramiky Výroba elektrotermicky v "odporové" peci s uhlíkovými elektrodami a topným jádrem z drceného koksu za teplot 300-500 o C. SiO + 3 C = SiC + CO vsádkové provedení - 1 výpal trvá cca 40 hod se vzdáleností od jádra klesá kvalita SiC mletí příp chem. dočištění Karbid křemíku Pec na výrobu karbidu křemíku 1 - topné jádro, - uhlové elektrody, 3 - pevná čela, 4 - přívod proudu, 5 - nístěj 17 Elektrometalurgie Alternativa klasickému konvertoru při výrobě oceli - oblouková elektrická pec el. oblouk mezi elektrodami nebo elektrodami a lázní výroba ušlechtilé oceli z ocelového odpadu a ze surového železa Schéma obloukové elektrické pece 1 - nístěj, - elektrody, 3 - pracovní otvor, 4 - odpichový žlab, 5 - sklápěcí mechanismus 18 9