مواد خام. أنواع المواد الخام

المواد الخام هي مواد طبيعية تستخدم في إنتاج المنتجات الصناعية. المواد الخام هي العنصر الرئيسيالإنتاج الذي تعتمد عليه كفاءته واختيار التكنولوجيا والمعدات وكذلك جودة المنتج. المنتج الوسيط هو مادة خام تمت معالجتها في مرحلة واحدة أو أكثر من مراحل الإنتاج، ولكنه ليس منتجًا مستهدفًا تجاريًا. يمكن أن يكون المنتج الوسيط مادة خام المرحلة القادمةإنتاج. المنتج الثانوي هو مادة تتشكل أثناء معالجة المواد الخام بالتوازي مع المنتج المستهدف، ولكنه ليس الغرض من هذا الإنتاج. تشير النفايات الصناعية إلى بقايا المواد الخام والمواد والمنتجات الوسيطة المتولدة أثناء الإنتاج، والتي لا يمكن استخدامها كمنتجات تجارية، بعد أن فقدت صفاتها جزئيًا أو كليًا.

تصنيف المواد الخام يتم تصنيف المواد الخام الكيميائية حسب منشئها وحالتها الكيميائية ومواردها وحالة تجميعها. حسب الركام حسب المادة الكيميائية حسب نوع الحالة الاحتياطية صلب سائل غازي حسب المنشأ معدني، بما في ذلك: غير عضوي متجدد - خام، - غير خام، - قابل للاحتراق نباتي عضوي غير متجدد وحيواني ماء هواء

تصنيف المواد الخام تنقسم المواد الخام الكيميائية إلى أولية وثانوية: يتم استخراج المواد الخام الأولية من مصادر طبيعية؛ المواد الخام الثانوية هي منتجات وسيطة وثانوية للإنتاج والاستهلاك الصناعي. تجدر الإشارة إلى أن الاستثمارات الرأسمالية في معالجة المواد الخام الثانوية أقل بأربع مرات في المتوسط ​​من معالجة المواد الخام الأولية. في البلدان الصناعية، إعادة استخدام المعادن والسبائك هي: الصلب - 70؛ النحاس – 55؛ الألومنيوم والقصدير - 45 لكل منهما؛ الزنك – 21% بالوزن. مبدأ آخر لتصنيف المواد الخام ينطوي على تقسيمها إلى طبيعية وصناعية (يتم الحصول عليها من خلال المعالجة الصناعية للمواد الخام الطبيعية).

المتطلبات العامة للمواد الخام يجب أن تضمن المواد الخام ما يلي: Ø عملية إنتاج منخفضة المرحلة؛ Ø حالة تجميع النظام، مما يضمن الحد الأدنى من استهلاك الطاقة لخلق ظروف التدفق المثلى العملية التكنولوجية; Ø الحد الأدنى من خسائر الطاقة الموردة بيئة; Ø الحد الأدنى من فقدان الطاقة من المنتجات المعالجة؛ Ø من المحتمل أن تكون ظروف العملية أكثر اعتدالًا (وقت الاتصال ودرجة الحرارة والضغط) والحد الأدنى من استهلاك الطاقة لتغيير الحالة الإجمالية للكواشف وتنفيذ العملية التكنولوجية؛ Ø الحد الأقصى للإنتاجية للمنتج المستهدف.

الاستخدام الرشيد للمواد الخام حصة المواد الخام في تكلفة المنتجات التجارية هي الحصة الرئيسية وتصل إلى 70٪. تستخدم الصناعة الكيميائية مركبات تحتوي على أكثر من 80 عنصرًا كمواد خام. يتم تضمين هذه العناصر بشكل أساسي في تكوين قشرة الأرض ويتم توزيعها بشكل غير متساو للغاية سواء في الطبيعة أو في التركيز أو في موقع جغرافي. يُطلق على الجزء الموجود في القشرة الأرضية لكل عنصر اسم كلارك. العنصر O Si Al Fe Ca Na Mg K H t Clark, 49, 13 26, 0 7, 45 4, 20 3, 25 2, 40 2, 35 1, 00% تسعة عناصر تمثل 98% من كتلة القشرة الأرضية . حصة جميع العناصر الأخرى هي 1.87٪ فقط. ومن هذه العناصر، تبلغ نسبة كلارك الكربون، الذي يشكل أساس الحياة، 0.35%.

الاستخدام الرشيد للمواد الخام تنقسم جميع موارد المواد الخام الكيميائية إلى احتياطيات، أي تم تحديدها ودراستها، وموارد محتملة. وفي المقابل، وبحسب درجة الدراسة ومدى ملاءمتها للاستغلال، تنقسم احتياطيات المواد الخام إلى ثلاث فئات: Ø الفئة أ – وهي الاحتياطيات التي تم استكشافها بالتفصيل وإعدادها للتطوير؛ Ø الفئة ب – هذه هي المحميات التي تم إنشاؤها نتيجة للاستكشاف الجيولوجي. Ø الفئة (ج) – وهي محميات يتم تحديدها بناءً على نتائج الاستكشاف الجيوفيزيائي ودراسة النتوءات الطبيعية.

الاستخدام الرشيد للمواد الخام يتم تحديد إمكانية استخدام المواد الخام للإنتاج الصناعي من خلال قيمتها وتوافرها وتركيز المكون المفيد. وتعتمد قيمة المواد الخام على مستوى التطور التكنولوجي والتحديات التي تواجه الإنتاج، وقد تتغير مع مرور الوقت. على سبيل المثال، أصبح اليورانيوم، الذي كان في السابق منتجًا للنفايات أثناء إنتاج الراديوم، مادة خام استراتيجية مهمة. يتم تحديد مدى توفر المواد الخام للاستخراج من خلال جغرافية الرواسب وعمق حدوثها وتطور طرق الاستخراج الصناعية ومدى توفر الموارد البشرية اللازمة لتشغيلها. أحد العوامل المهمة التي تحدد إمكانية استخدام احتياطيات المواد الخام هو تركيز العنصر المستهدف.

الاستخدام الرشيد للمواد الخام تمثل روسيا احتياطيات العالم (بالنسبة المئوية للكتلة): الغاز - 40، الفحم الأحفوري - 23، النفط - 6 -8، الخشب - 30، أملاح الخث والبوتاسيوم - أكثر من 50، مواد خام معدنية مختلفة - حوالي 20 منها أكثر من 27 حديد وقصدير، 36 نيكل، 11 نحاس، 20 كوبالت، 12 رصاص، 16 زنك، 40 معادن مجموعة البلاتين، وتحتل روسيا المركز الثالث في العالم من حيث احتياطي الذهب. وتجدر الإشارة إلى أن 20٪ من احتياطيات المياه العذبة في العالم تتركز في روسيا.

تحضير المواد الخام المعدنية في الصناعة الكيميائية، تعتمد كفاءة العملية التكنولوجية إلى حد كبير على نوع المادة الخام وجودتها وتكلفتها. قبل الاستعمال المواد الخام المعدنيةمُعرض ل تدريب خاصوالتي تتضمن مرحلتين: Ø التنقية من الشوائب التي تؤثر سلباً على مسار التحول الكيميائي، وهذه المرحلة هي العملية الرئيسية في تحضير المواد الخام؛ Ø زيادة تركيز أحد المكونات القيمة، وبالتالي تكون المواد الخام المركزة أكثر كفاءة من الناحية الاقتصادية والتكنولوجية.

تحضير المواد الخام المعدنية تسمى عملية تنقية وفصل المواد الخام الصلبة بالتخصيب. بالنسبة للمواد الخام السائلة والغازية، يستخدم مصطلح التركيز. يعتمد إثراء المواد الخام المعدنية على استخدام الاختلافات في الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية الخواص الكيميائيةعناصر. تتنوع طرق التخصيب وتختلف بشكل أساسي بالنسبة للمواد الخام الصلبة والسائلة والغازية. نتيجة للتخصيب، يتم الحصول على المكونات التالية: Ø التركيز هو جزء مخصب بمكون مفيد؛ Ø المخلفات هي نفايات الصخور. وتنقسم طرق التخصيب إلى الميكانيكية والفيزيائية والفيزيائية والكيميائية.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الميكانيكية للتخصيب – التشتت والفصل بالجاذبية. التشتت (أو الغربلة) هو فصل الصخور الصلبة بناءً على نقاط القوة المختلفة للمكونات. يتم تمرير المواد الخام المسحوقة بشكل متسلسل عبر الغرابيل وهي مناخل معدنية ذات فتحات بأحجام مختلفة. أثناء الغربلة، تتشكل حبيبات بأحجام مختلفة، مما يؤدي إلى فصلها إلى أجزاء غنية بمعدن محدد.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الميكانيكية للتخصيب – التشتت والفصل بالجاذبية. يعتمد التخصيب بالجاذبية على سرعات سقوط مختلفة لجزيئات المواد المسحوقة ذات الكثافات والأشكال والأحجام المختلفة. ويتم هذا الفصل إما في تيار سائل (التخصيب بالجاذبية الرطبة)، أو في تيار غازي أو تحت تأثير قوى الطرد المركزي.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الميكانيكية للتخصيب – التشتت والفصل بالجاذبية. رسم تخطيطي لإثراء الجاذبية الرطبة

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الميكانيكية للتخصيب – التشتت والفصل بالجاذبية. تشتمل أجهزة التخصيب بالجاذبية الرطبة على إعصار مائي، يعتمد مبدأ تشغيله على عمل قوة الطرد المركزي.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية للتخصيب – الفصل الكهروستاتيكي والكهرومغناطيسي، الطريقة الحرارية. يعتمد الفصل الكهرومغناطيسي والفصل الكهروستاتيكي على الاختلافات في النفاذية المغناطيسية أو التوصيل الكهربائي لمكونات المواد الخام. يُستخدم التخصيب الكهرومغناطيسي لفصل الجسيمات الحساسة مغناطيسيًا عن الجسيمات غير المغناطيسية، ويستخدم التخصيب الكهروستاتيكي لفصل المواد الموصلة للكهرباء عن العوازل. يتم إجراء الفصل في فواصل كهرومغناطيسية أو إلكتروستاتيكية، والتي لها مبدأ تشغيل مماثل.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية للتخصيب – الفصل الكهروستاتيكي والكهرومغناطيسي، الطريقة الحرارية. مخطط الفاصل الكهرومغناطيسي:

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية للتخصيب – الفصل الكهروستاتيكي والكهرومغناطيسي، الطريقة الحرارية. يعتمد التخصيب الحراري للمواد الخام الصلبة على الفرق في درجات حرارة ذوبان مكونات المادة الخام. على سبيل المثال، عن طريق تسخين الصخور المحتوية على الكبريت، يتم فصل الكبريت القابل للانصهار عن النفايات الصخرية، التي تتكون من الحجر الجيري والجبس والمعادن الأخرى المقاومة للحرارة.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. يعد التعويم أحد أكبر العمليات التكنولوجية لإثراء وفصل المواد الخام المعدنية الصلبة. هناك تعويم الرغوة والفيلم والزيت. أساس جميع أنواع التعويم هو الفرق في قابلية بلل الطور السائل بين نفايات الصخور والمواد المستخرجة القيمة.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. دعونا نلقي نظرة على أساسيات التعويم باستخدام مثال التعويم الرغوي. يتم خلط المادة المكسرة مسبقًا بشكل مكثف في الماء، ويتم تشكيل اللب، الذي يتم من خلاله إطلاق فقاعات الهواء. عادة، يتم ترطيب جزيئات المواد القيمة بشكل سيئ بالماء، ويتم التقاطها بواسطة فقاعات الهواء ويتم نقلها إلى سطح الماء على شكل رغوة. تتم بعد ذلك إزالة هذه الرغوة ميكانيكيًا وإرسالها لمزيد من المعالجة، ويتم نقل النفايات الصخرية المبللة جيدًا إلى الماء.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. تسمى الرغوة المعدنية (منتج الرغوة) بمركز التعويم. كقاعدة عامة، يعد مكونا قيما للمواد الخام المخصبة. تشكل الجسيمات المبللة جيدًا والتي تبقى في اللب منتجًا للغرفة (أو مخلفات). كقاعدة عامة، هذا هو الصخور النفايات. تتميز قابلية التبلل للمعادن بزاوية التلامس التي تتشكل على طول السطح البيني الخطي T – L – G :

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. تختلف معظم المعادن الموجودة في الخامات الطبيعية قليلاً في قابلية التبلل عن بعضها البعض. لفصلها، يتم إنشاء ظروف عدم تكافؤ الماء في المكونات الفردية. لزيادة كفاءة عملية التعويم (لزيادة الانتقائية والتسريع وإنشاء رغوة مستقرة)، تتم إضافة ما يسمى بكواشف التعويم إلى جهاز التعويم. استهلاك كواشف التعويم منخفض ويمكن أن يصل إلى مئات الجرامات لكل طن من المواد الخام. وهذا يسمح باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي المعقدة والمكلفة نسبيًا للتحكم الدقيق في الخصائص السطحية للمواد المنفصلة.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. تشتمل كواشف التعويم على ما يلي: Ø المجمعات (أو المجمعات) – تعمل على تعزيز تكوين أفلام كارهة للماء على سطح الجزيئات المحبة للماء. تلتصق الجزيئات الكارهة للماء بفقاعات الهواء وترتفع إلى سطح اللب لتتحول إلى رغوة ويتم إزالتها معها على شكل مركز تعويم. المجمعات عبارة عن مواد خافضة للتوتر السطحي تحتوي على مجموعة قطبية وغير قطبية. على سبيل المثال، الأحماض الدهنية وصابونها (حمض الأوليك، وحمض النفثينيك)، وكذلك الزانتات، وغالبًا ما تكون زانتات البوتاسيوم.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. تشتمل كواشف التعويم على ما يلي: Ø عوامل الرغوة - توفر ثباتًا كافيًا للفقاعات لتوصيل الجزيئات إلى سطح جهاز التعويم. يجب أن تكون الرغوة المعدنية مستقرة إلى حد ما وكثيفة ومرنة. يجب أن تحتوي طبقة الرغوة على نفس القدر مياه اقلمن أجل تسهيل مزيد من المعالجة. تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي كعوامل رغوية، وتشكل طبقات امتصاص على سطح فقاعات الهواء. تشمل عوامل الرغوة الأكثر فعالية زيت الصنوبر وأجزاء قطران الفحم والكحولات الأليفاتية.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. تشمل كواشف التعويم ما يلي: Ø المكثفات (أو الخافضات) - تستخدم لزيادة قابلية بلل الشوائب المعدنية، فهي تسهل انتقال هذه الشوائب إلى مخلفات (أو منتج الغرفة). تعمل الإلكتروليتات (الجير، والسيانيد، والكبريتات، وكبريتات الزنك، وسيليكات الصوديوم) كمثبطات. Ø المنشطات – تساعد على تعزيز امتصاص المجمعات. غالبًا ما يتم استخدامها لفصل الذيول والقضاء على تأثيرات المكثفات. تعمل كبريتات النحاس كمنشطات، حمض الكبريتيككبريتيد الصوديوم. المنظمات البيئية هي الجير والصودا وحمض الكبريتيك وغيرها من المواد.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. هناك تعويم جماعي وانتقائي. التعويم الجماعي هو عملية يتم من خلالها الحصول على مركز يحتوي على جميع المكونات المفيدة وصخور النفايات. يتم بعد ذلك فصل التركيز الجماعي إلى مكوناته الفردية. يتم تحقيق هذا الفصل عن طريق التعويم الانتقائي (أو الانتقائي). في هذه الحالة، بالإضافة إلى المجمعات وعوامل الرغوة، يتم إدخال الاكتئاب في العملية. فهي قادرة على تعزيز محبة بعض المعادن للماء، مما يمنعها من الطفو. بعد ذلك، يتم إضافة المنشطات التي تزيل تأثير المثبطات وتعزز تعويم المعادن.

تحضير المواد الخام المعدنية الطرق الفيزيائية والكيميائية للتخصيب - التعويم والاستخراج. الاستخراج هو عملية إزالة مكون واحد أو أكثر بشكل انتقائي من البيئة المائيةإلى عضوي سائل. من المفترض أن الطور العضوي غير قابل للذوبان عمليا في الطور المائي. بعد فصل الطور، يتم نقل المكون المستخرج مرة أخرى إلى الطور المائي. وتسمى هذه العملية إعادة الاستخراج. في هذه الحالة، يتم تجديد المستخرج. المستخلصات الجيدة هي الأحماض الكربوكسيلية أو النفثينية والأمينات وقواعد الأمونيوم الرباعية، والتي تكون قابلة للذوبان بسهولة في الكيروسين أو الهكسان. متطلبات المستخلصات: Ø سهولة التجديد. Ø غير سامة. Ø منخفضة التكلفة.

تحضير المواد الخام الغازية يمكن أن تكون المواد الخام الغازية طبيعية أو أصل صناعي. وتتمثل المواد الخام الطبيعية بالغازات الهيدروكربونية (الغاز الطبيعي) والهواء. تُستخدم الغازات الناتجة عن إنتاج فحم الكوك (غاز فرن فحم الكوك)، وغازات تكرير النفط (الغاز المصاحب)، والغازات الناتجة عن إنتاج المعادن، والغازات الناتجة عن معالجة الوقود الصلب (الغاز المنتج) كمواد خام غازية ذات أصل صناعي. تعتمد طرق إثراء الأنظمة الغازية متعددة المكونات (أو تنقية وفصل مخاليط الغاز) على الاختلافات في خصائص مكونات الخليط (على سبيل المثال، الاختلافات في نقاط الغليان، والذوبان في المذيب، والقدرة على الامتصاص).

تحضير المواد الخام الغازية فصل الغازات: Ø يتم فصل الهواء إلى نيتروجين وأكسجين. ويستخدم النيتروجين في إنتاج الأمونيا، ويستخدم الأكسجين كعامل مؤكسد في الصناعة الكيميائية والمعادن. بالإضافة إلى ذلك، يتم إطلاق الأرجون من الهواء؛ Ø يتم عزل الأمونيا من غاز فرن فحم الكوك على شكل كبريتات الأمونيوم. الهيدروجين، والذي يستخدم بعد ذلك للحصول على خليط النيتروجين والهيدروجين؛ وكبريتيد الهيدروجين الذي يستخدم لإنتاج حامض الكبريتيك. تنقية الغاز: Ø تتم تنقية الغاز الطبيعي المستخدم في إنتاج الأمونيا من المركبات المحتوية على الكبريت؛ Ø تتم تنقية غاز إنتاج الأمونيا المحول من ثاني أكسيد الكربون؛ Ø قبل عمود تصنيع الأمونيا، تتم تنقية خليط النيتروجين والهيدروجين من آثار المركبات المحتوية على الأكسجين.

تحضير المواد الخام الغازية الطرق الرئيسية لفصل مخاليط الغازات: Ø طريقة التكثيف هي أنه عندما يتم تبريد خليط الغاز، تتكثف المكونات الأعلى غلياناً أولاً ويتم فصلها في فواصل. في إنتاج الأمونيا الاصطناعية، يتم فصل الأمونيا عن خليط النيتروجين والهيدروجين غير المتفاعل عن طريق التكثيف. يتم إطلاق الهيدروجين من غاز فرن فحم الكوك عن طريق التبريد الجزئي.

تحضير المواد الخام الغازية الطرق الرئيسية لفصل مخاليط الغازات: Ø تعتمد طرق الامتصاص على قدرات الامتصاص المختلفة للمكونات بواسطة بعض الماصات. في عمليات الامتصاص هناك: الامتزاز والامتصاص. الامتزاز هو عملية امتصاص واحد أو أكثر من مكونات خليط الغاز بواسطة السطح الصلب للمادة الممتزة. تتم عملية الامتصاص في أجهزة تسمى الممتزات. هناك أنواع من الممتزات: ذات طبقة ثابتة من الممتزات، وطبقة متحركة، وأيضًا ذات طبقة مميعة. يعمل جهاز الامتزاز في وضع "الامتزاز ↔ الامتزاز". يتم استخدام المواد الماصة التالية: الكربون المنشط، الزيوليت، الزجاج المسامي.

تحضير المواد الخام الغازية الطرق الرئيسية لفصل مخاليط الغازات: Ø تعتمد طرق الامتصاص على قدرات الامتصاص المختلفة للمكونات بواسطة بعض الماصات. في عمليات الامتصاص هناك: الامتزاز والامتصاص. الامتصاص هو الامتصاص الانتقائي لواحد أو أكثر من مكونات خليط الغاز بواسطة مادة ماصة سائلة (ماصة). عادة ما تستخدم المذيبات العضوية وغير العضوية كمواد ماصة. تتم تنقية وفصل خليط الغاز في جهازين. في أحد (الممتصات) يحدث امتصاص لأي مكون بواسطة مادة ماصة مبردة، وفي الآخر (المجدد) يحدث الامتزاز، بينما تتحرر المادة الممتصة من المحلول ويتم تجديد المادة الماصة.

تحضير المواد الخام الغازية الطرق الأساسية لفصل مخاليط الغازات: Ø تعتمد الطريقة الغشائية لتنقية مخاليط الغاز على الفصل باستخدام أقسام (أو أغشية) دقيقة المسامية تكون منفذة لجزيئات من نوع وغير منفذة لجزيئات من نوع آخر. تعتبر طريقة الفصل الغشائي هي الأكثر تقدما، لأنها تقضي على ضغط مرتفعودرجات الحرارة المنخفضة. في الأجهزة الغشائية، يتم فصل الهواء إلى النيتروجين والأكسجين والميثان والهيدروجين والميثان والهيليوم. كما يتم تنقية الغازات من الغبار والرطوبة.

ما هي المادة الخام الرئيسية لإنتاج الحديد الخام في الفرن العالي؟

يتم صهر الحديد الخام في الفرن العالي. المادة الخام للإنتاج هي خام الحديد. مُجَمَّع خام الحديدالتالي: المادة الخام والشوائب. تتكون المادة الخام من أكاسيد الحديد والسيليكات والكربونات. وقاعدة الصخر الخام هي الكوارتزيت أو الحجر الرملي. هناك عدة أنواع من خام الحديد لإنتاج الحديد الخام.

الهيماتيت

يختلف لون الحجر الحديدي الأحمر من الأحمر الداكن إلى الرمادي الداكن. الحديد الموجود في خام الحديد الأحمر له شكل أكسيد لا مائي. محتوى الحديد في هذا النوع من الخام هو 45-65%.

خام الحديد البني

الحديد الموجود في خام الحديد البني يكون على شكل أكاسيد مائية. وتتراوح نسبة الحديد من 25-50. يمكن أن يتراوح اللون من الأصفر إلى الأصفر البني.

خام الحديد المغناطيسي

الحديد هو أكسيد النيتروز. نسبة محتواه في الخام هي 40-70. هذا النوعوقد أعلن خام الحديد الخصائص المغناطيسية.

خام الحديد سبار

الحديد الموجود في خام الحديد الصاري له شكل ملح ثاني أكسيد الكربون. محتوى الحديد 30-37%. اللون أصفر-أبيض أو رمادي.

خامات المنغنيز

يتم استخدام خامات المنغنيز أثناء عملية الصهر لزيادة كمية المنغنيز ويتم إضافتها إلى الشحنة.

ما هو الغرض من التدفق في عملية الفرن العالي؟

التدفقاتهي مواد مضافة يتم إدخالها في الفرن العالي وشحنة اللبيدات لتقليل نقطة انصهار مخلفات الصخور من المواد المشحونة وإعطاء خبث الفرن العالي التركيبة المطلوبة و الخصائص الفيزيائيةمما يضمن تنظيف الحديد الزهر من الكبريت والتشغيل العادي للفرن.

اعتمادًا على تركيبة الصخور المهدرة التي يتم إدخالها إلى الفرن، يمكن أن تكون التدفقات قاعدية أو حمضية أو ألومينية.

الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هو التدفق الرئيسي، أي. الصخور والمواد التي تحتوي على CaO ولها الخصائص الفيزيائية اللازمة.

في إنتاج الفرن العالي، يكون النوع الوحيد تقريبًا من التدفق الرئيسي هو حجر الكلس، يمثل الشكل الطبيعيمعدن الكالسيت - CaCO 3.

الملوثات الضارة في الحجر الجيري هي الكبريت والفوسفور، ولكن محتوى الكبريت عادة ما يكون منخفضا ويتم إزالته أثناء عملية الصهر، في حين أن الفسفور ينتقل بالكامل إلى حديد الزهر وبالتالي فهو أكثر خطورة.

الحجر الجيري عبارة عن مادة قوية وكثيفة يمكن تحميلها في الفرن العالي بعد غربلة الأجزاء الدقيقة.

ما هو الوقود المستخدم في الفرن العالي؟

الوقود الطبيعي لا يلبي هذه المتطلبات. لذلك، بالنسبة لصهر الفرن العالي، من الضروري إنتاج الوقود الصلب بشكل خاص - الفحم وفحم الكوك.

فحم

لقد فقد الفحم أهميته عمليا بسبب قوته المنخفضة.

فحم الكوك

فحم الكوك هو النوع الوحيد من الوقود الصلب لصهر الأفران العالية في الممارسة العالمية للمعادن الحديدية.

المواد الأولية لإنتاج فحم الكوك هي أنواع خاصة من الفحم تسمى فحم الكوك. يتضمن تحضير الفحم لفحم الكوك سحقه وتخصيبه لتقليل محتوى الرماد ومتوسطه.

يتم إنتاج فحم الكوك عن طريق التقطير الجاف للفحم في أفران فحم الكوك، وهي عبارة عن غرفة ضيقة يبلغ عرضها حوالي 0.5 متر وارتفاعها 4-5 متر وطولها حوالي 15 مترًا، ويتم دمجها في البطاريات. يمكن أن يصل عدد المواقد في البطارية إلى 60 - 70 قطعة.

يتم تحميل الخليط المحضر في الغرفة من خلال فتحات خاصة. يتم تسخين الفرن من الجوانب من خلال جدران الطوب الحراري عن طريق حرق الغاز في جدران التدفئة.

التدفقات

التدفق هو مادة مضافة يتم تحميلها في الفرن العالي لخفض درجة حرارة انصهار خام النفايات، وتدفق رماد فحم الكوك وإعطاء الخبث الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تتطلبها تكنولوجيا صهر الحديد.

يتم إدخال التدفقات في الفرن العالي لتحويل نفايات الصخور، والجزء الخام من الشحنة، ورماد فحم الكوك إلى خبث، والذي له خصائص فيزيائية معينة.

يؤدي الوقود المستخدم في صهر الفرن العالي ثلاث وظائف رئيسية:

· الحرارية، كونها مصدرًا للحرارة عند تسخين المواد المشحونة إلى درجات حرارة عالية وضمان تفاعلات كيميائية مكثفة أثناء ذوبان الحديد الزهر والخبث.

· المادة الكيميائية، وهي العامل الكيميائي الرئيسي المختزل لأكاسيد الحديد والعناصر الأخرى.

· فيزيائية، مما يضمن نفاذية عالية للغاز لعمود الشحن.

عمليات متعددة المراحل

العمليات متعددة المراحل هي العمليات التي يتم فيها نقل المعدن من حاوية إلى أخرى، ويتم إجراء عملية تكنولوجية واحدة أو أكثر في كل حاوية (الشكل 26). في الغرفتين الأوليين، تتم إزالة الكبريت باستخدام مسحوق الجير في تيار من النيتروجين. في الغرف اللاحقة، تتم إزالة السيليكون والفوسفور مع الخام والجير في تيار من الأكسجين. يتم إدخال الكواشف باستخدام الرماح المبردة بالماء. تتم إزالة الخبث الناتج من خلال فتحات الخبث، ويتم تفريغ الغازات من خلال فتحات خاصة.

بعد إزالة الشوائب، يدخل المعدن إلى غرفة إزالة الكربنة، حيث يتم تطهيره بالأكسجين. يتم إرسال الفولاذ منزوع الكربنة إلى غرفة صناعة السبائك ثم يتم جمعه في مغرفة.

عمليات من خطوة واحدة

العمليات أحادية المرحلة هي عمليات تتم فيها جميع عمليات إزالة الشوائب وتحويل الحديد الزهر إلى فولاذ في وقت واحد (الشكل 27).يتم إنشاء تيار أكسجين حلقي حول التيار المتساقط من الحديد الزهر، مما يجذب الجير المطحون الناعم الذي يتم تغذيته إليه وتكسيره المعدن إلى قطرات. سطح التلامس بين المعدن والأكسجين والتدفق كبير جدًا، وتحترق الشوائب على الفور.

وتتمثل العملية في معالجة تيار من الحديد الزهر الذي يدخل بشكل مستمر إلى التركيب بتدفقات مطحونة بدقة وأكسجين. يتم تغذية قطرات من المعدن والخبث، ويتجمع المعدن تحت الخبث الرغوي، ويستقر ويتم إطلاقه بشكل مستمر في المغرفة. تمر القطرات اللاحقة من المعدن عبر طبقة الخبث، وهي وسيلة إضافية لتنقية المعدن. يتدفق الخبث المستهلك بشكل مستمر إلى وعاء الخبث. في الجو المؤكسد للطائرة وعند المرور عبر طبقة من الخبث المؤكسد، يتأكسد الكربون والسيليكون والفوسفور بشكل مكثف. كما أن سطح التفاعل المتطور للغاية يجعل من الممكن أكسدة كميات كبيرة من الكبريت.

من خلال تغيير تكوين وشدة التدفق الذي يتم إدخاله في التيار المعدني، وتغيير وضع إمداد الأكسجين، وتكوين ودرجة حرارة الحديد الزهر، من الممكن الحصول على التأثير اللازم على حدوث التفاعلات المطلوبة والحصول على الفولاذ المطلوب تعبير.

صب الصلب.

إن عملية صب الفولاذ وتبريدها اللاحق لها تأثير كبير في الحصول على معدن عالي الجودة. هناك صب الفولاذ في القوالب والصب المستمر.

القوالب عبارة عن أشكال معدنية (عادة من الحديد الزهر) ذات أشكال مستديرة أو متعددة الأضلاع أو شكل مربعالمقطع العرضي. يعتمد شكل المقطع العرضي للقالب على الاستخدام الإضافي للسبائك؛ وتستخدم القوالب المربعة للمنتجات المدرفلة والمطروقات. ستة ومثمنة - للمطروقات. مستطيلة - للصفائح المتداول. مستديرة - لدرفلة الأنابيب غير الملحومة. ملفات تعريف خاصة - لأغراض مختلفة.

يمكن صب الفولاذ في القوالب في كل قالب بقاع منفصل من الأعلى أو في وقت واحد في عدة قوالب بدون قاع من الأسفل باستخدام سيفون. في الحالة الأخيرة، يُسكب المعدن من المغرفة في ذرب مشترك 1، والذي يتباعد منه عبر القنوات الأفقية 3 من البليت إلى قوالب 2، ويتم وضع عدة قطع على لوح معدني (الشكل 7).

أرز. 7. صب سيفون من الصلب

يتم استخدام الطريقة الأولى عند إنتاج سبائك كبيرة (تصل إلى 100 طن) وعند صب ما يسمى بـ "الفولاذ الهادئ"، أي إزالة الأكسدة بالكامل في فرن أو مغرفة وتجميدها في قالب بهدوء. الفولاذ "المغلي"، الذي لم يتم إزالة الأكسدة منه بالكامل في الفرن، يغلي عند صبه في قوالب نتيجة لإطلاق أول أكسيد الكربون أثناء تبريد الفولاذ. يتم صب الفولاذ "المغلي" باستخدام طريقة السيفون، والتي تستخدم أيضًا في إنتاج السبائك الصغيرة والمتوسطة الحجم (حتى 100 قطعة) في نفس الوقت.

عند الصب من الأعلى، يكون تجويف الانكماش المتكون تحت القشرة أصغر، حيث يدخل المعدن الساخن إلى الجزء العلوي من السبيكة.

باستخدام طريقة السيفون، يمكن ملء عدة قوالب بنفث واحد؛ سطح السبائك أنظف.

أرز. 8. مخطط الصب الصلب المستمر

الطريقة الأكثر تقدمًا لصب الفولاذ (التي تم اختراعها في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) هي الصب المستمر، والذي يتكون من حقيقة أن المعدن السائل من المغرفة 1 (الشكل 8) عبر الحاوية الوسيطة 2 يتدفق باستمرار إلى المتبلورات 3، المبردة بالماء. بعد ذلك، يتم تشكيل المعدن المتصلب عن طريق التدحرج بين بكرات 4 ومن ثم تقطيعه إلى قطع بواسطة قواطع الغاز 5. يتم وضع قطع الفولاذ على المصاعد باستخدام المرشحات.

تتميز طريقة صب الفولاذ المدروسة بالمزايا التالية:

1) عند الحصول على قطع عمل ذات مقطع عرضي صغير، يتم التخلص من الحاجة إلى استخدام مطاحن العقص باهظة الثمن (المزهرة)؛

2) يتم التخلص من الحاجة إلى القوالب والمنصات وما إلى ذلك؛

3) لا توجد أجزاء مربحة من السبائك، مما سيوفر ما يصل إلى 20٪ من المعدن.

وبالتالي، يمكن إرسال السبائك من ورش صناعة الصلب عند استخدام الصب المستمر للصلب في حالة ساخنة مباشرة إلى الدرفلة، مما يؤدي إلى نسبة كبيرة الكفاءة الاقتصاديةمثل هذه الدورة المستمرة لإنتاج الصلب.

صب مخاليط الرمل والطين وتكوينها. متطلبات صب الرمال.

خلطات صب.لتصنيع القوالب والنوى، يتم استخدام مجموعة متنوعة من القوالب والمخاليط الأساسية، والتي يعتمد تكوينها على طريقة القولبة، ونوع السبائك، وطبيعة الإنتاج، ونوع الصب و الوسائل التكنولوجيةوالمواد المتاحة للإنتاج.

تصنف الرمال صب:

- حسب الغرض المقصود (للمسبوكات المصنوعة من الحديد الزهر والصلب والمعادن غير الحديدية)؛

- حسب التركيب (الطين الرملي، الذي يحتوي على مثبتات سريعة التصلب، خاصة)؛

– عن طريق التطبيق أثناء القولبة (الوحدة، المواجهة، التعبئة)؛

- حسب حالة القوالب قبل صب السبيكة فيها (خام، جاف، مجفف، ومتصلد كيميائيا).

تستخدم المواد الطبيعية والاصطناعية لتحضير الخلطات.

المواد الأولية الرئيسية هي الرمل والطين، والمواد المساعدة هي المجلدات والمواد المضافة. بالإضافة إلى المواد الأولية، يتم استخدام الخلائط المستهلكة (المستعملة) لإعداد رمال القولبة.

اعتمادًا على الغرض ، يتم التمييز بين القوالب والمخاليط الأساسية. إن الاختيار الصحيح للخليط له أهمية كبيرة، حيث أن حوالي نصف عيوب الصب تحدث بسبب سوء نوعية مواد الصب والمخاليط.

رمل – المكون الحراري الرئيسي للقولبة والمخاليط الأساسية.

عادة ما يتم استخدام رمل السيليكا الكوارتز أو الزركون SiO2.

فخارعبارة عن مادة رابطة توفر القوة والليونة ولها ثبات حراري.

تتم إضافة مواد رابطة إضافية إلى الخلطات القالبية والأساسية بكميات صغيرة (1...3%). وهي مقسمة إلى عضوية وغير عضوية، قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان في الماء (الكبريتيد والكحول الثابت، البيتومين، الصنوبري، الأسمنت، الزجاج السائل، الراتنجات بالحرارة، إلخ).

لمنع الاحتراق وتحسين نظافة سطح المسبوكات، يتم استخدام مواد غير لاصقة: للقوالب الخام - تراب; للأشكال الجافة – الدهانات.

يتم استخدام ما يلي كغبار: لمسبوكات الحديد الزهر - خليط من أكسيد المغنيسيوم والفحم ومسحوق الجرافيت؛ للمسبوكات الفولاذية - خليط من أكسيد المغنيسيوم والطين الحراري والكوارتز الغبار.

متطلبات:

يجب أن تحتوي المخاليط على عدد من الخصائص:

· قوة- قدرة الخليط على ضمان الحفاظ على شكله دون إتلافه أثناء الإنتاج والتشغيل؛

· قوة السطح (التآكل)- مقاومة التأثير الكاشط للنفث المعدني أثناء الصب؛

· الليونة- القدرة على إدراك الخطوط العريضة للنموذج والحفاظ على الشكل الناتج؛

· مرونة– قدرة الخليط على الانكماش في الحجم تحت تأثير انكماش السبيكة؛

· سيولة- قدرة الخليط على التدفق حول النموذج أثناء التشكيل وملء تجويف الصندوق الأساسي؛

· الاستقرار الكيميائي الحراريأو لا يلتصق- القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية للسبيكة دون ذوبانها أو التفاعل الكيميائي معها؛

· غير استرطابي – القدرة بعد التجفيف على عدم امتصاص الرطوبة من الهواء؛

· متانة – القدرة على الاحتفاظ بخصائصه بعد الاستخدام المتكرر.

عند صب السبائك المعدنية ذات نقطة انصهار عالية، يتم استخدام مخاليط القولبة المقاومة للحرارة فقط والتي لا تنهار عند تسخينها. يجب أن تستوفي هذه المواد المتطلبات التالية:

1. لا ينهار أو يذوب عند تسخينه إلى درجة حرارة تتجاوز نقطة انصهار المعدن بمقدار 200-250 درجة مئوية.

2. هل لديك درجة عاليةالتشتت، مما يسمح بالحصول على أسطح نظيفة وناعمة للمنتج.

3. يجب أن تتمتع المعاجين السائلة المصنوعة من المخاليط المقاومة للحرارة بسيولة جيدة، والقدرة على تبليل نماذج الشمع، وتطبيقها عليها دون تكوين تجاويف هوائية.

4. التأكد من قوة وسلامة قالب الصب ونفاذية الغاز له أثناء الصب.

5. ألا يكون لها أي تأثير سلبي على هيكل أو خصائص مادة الصب.

6. أن تكون ذات تمدد حراري قادر على تعويض انكماش الصب.

7. عدم الإضرار بالبشر عند العمل معهم.

17) المخاليط الأساسية، متطلباتها، تركيب المخاليط الأساسية.

تتوافق المخاليط الأساسية مع ظروف العملية التكنولوجية لتصنيع نوى المسبك التي تخضع للضغط الحراري والميكانيكي. يجب أن تتمتع بمقاومة أعلى للحريق، ونفاذية للغاز، ومرونة، ويمكن إخراجها بسهولة من عملية الصب.

مقاومة الحريق للخليط- قدرة المخلوط والشكل على مقاومة التمدد أو الذوبان تحت تأثير درجة حرارة المعدن المنصهر.

نفاذية الغاز للخليط– قدرة الخليط على تمرير الغازات من خلاله (الرمل يساعد على زيادتها).

اعتمادا على طريقة تصنيع القضبان، يتم تقسيم المخاليط إلى: مخاليط مع تصلب القضبان عن طريق التجفيف الحراري في معدات ساخنة؛ تصلب الذاتي السائل. مخاليط سائلة للتصلب البارد تعتمد على الراتنجات الاصطناعية؛ مخاليط زجاجية سائلة معالجة بثاني أكسيد الكربون.

يتم تحضير المخاليط الأساسية عن طريق خلط المكونات لمدة 5...12 دقيقة، يليها وضعها في الصناديق.

المواد الرئيسية لإعداد المخاليط الأساسية، وكذلك للتشكيل، هي الرمل والطين. لكن عدد كبير منالطين الضروري لزيادة القوة، يضعف نفاذية الغاز، والمرونة، وضرب الخليط، ويزيد من التصاقه بجدران الصب. لتحسين جودة الخليط الأساسي، فإنه يحتوي على مثبتات بدلا من الطين. وتشمل هذه أنواعًا مختلفة من الزيوت، والصنوبري، وزفت قطران الفحم، وبقايا الكبريتيت والكحول، والدكسترين، والزجاج السائل وغيرها من المواد الخاصة.

اعتمادًا على المادة الرابطة المستخدمة، يتم تقسيم المخاليط الأساسية إلى مخاليط رمل وطين، حيث يكون الرابط عبارة عن طين، ومخاليط زيت رمل، حيث يتم ربط المادة الرابطة. المواد العضوية- بدائل النفط. تتمتع مخاليط الطين الرملي بقوة كافية في الحالة الرطبة. يتم استخدامها للقضبان أشكال بسيطةالمسبوكات الفنية الخام. تستخدم مخاليط الزيت الرملي في نوى القوالب المقطوعة التي تُسكب بعد التجفيف.

تنطبق المتطلبات التالية على الخلائط الأساسية:

1) اللدونة، أي القدرة على التشكيل بشكل جيد - من السهل إدراك شكل معين والحفاظ عليه بوضوح. تتحسن اللدونة بشكل أساسي مع زيادة الرطوبة وكمية الطين في الخليط.

2) القوة، أي القدرة على الحفاظ على الشكل عند التعرض لقوى خارجية، مثل: الصدمات التي لا مفر منها عند صنع الشكل، أو تيار من المعدن يميل إلى طمس الشكل، وما إلى ذلك. وتعتمد القوة أيضًا على محتوى الطين والرطوبة، ولكل منهما يتوافق تكوين الخليط مع رطوبة معينة تكون فيها القوة أعلى.

3) الامتثال، أي القدرة على الانكماش تحت ضغط الصب الذي يتناقص حجمه أثناء الانكماش. إذا لم يكن الخليط مرنًا بدرجة كافية، فقد تتشقق الصب، خاصة بالقرب من النتوءات. تتمتع رمال النهر الخشنة بأفضل المرونة؛ الطين يضعف المرونة. لتحسين المرونة، تتم إضافة المواد المضافة التي تحترق أثناء تجفيف القالب، مثل نشارة الخشب، إلى مخاليط القولبة.

4) مقاومة الحريق - قدرة الخليط على تحمل العمل درجة حرارة عاليةصب المعدن في القالب. يجب ألا تذوب أو تنعم مخاليط القوالب واللب من ملامستها للمعادن المنصهرة أو تحترق على سطح المسبوكة. يتمتع رمل الكوارتز والطين الأبيض بمقاومة عالية للحريق.

5) نفاذية الغاز - القدرة على تمرير الغازات. عندما يتلامس المعدن الساخن مع القوالب الرطبة، يتم إطلاق بخار الماء والغازات، والتي يجب أن تخرج بحرية من القالب من خلال جدرانه. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يهرب الهواء الموجود في تجويفه من القالب. إذا كانت نفاذية الغاز للخليط غير كافية، تتشكل جيوب غازية في المسبوكات. تتمتع المخاليط التي تحتوي على رمال الأنهار الخشنة بنفاذية جيدة للغاز؛ الطين يضعف نفاذية الغاز.

قطع ذوبان الغاز

في الحالات القصوى، يمكن استخدام شعلة غاز اللحام ليس فقط للحام، ولكن أيضًا لقطع المعدن عن طريق إذابته خارج تجويف القطع. يمكن استخدام هذه الطريقة لقطع المعادن منخفضة الذوبان، مثل الرصاص؛ ويمكن أيضًا قطع المزيد من المعادن المقاومة للحرارة ذات السماكة الصغيرة، مثل الفولاذ، وفي هذه الحالة، لتسريع عملية القطع، يمكن ضبط اللهب على زيادة كبيرة في الأكسجين، مما يؤدي، من ناحية، إلى زيادة درجة حرارة المعدن. ومن ناحية أخرى، يعزز اللهب أكسدة المعدن واحتراقه؛ وبالتالي فإن التأثير الكيميائي للأكسجين الزائد على المعدن يضاف إلى التأثير الحراري للهب. يتم استخدام هذه الطريقة نادرًا جدًا، في غياب إمكانية القطع بوسائل أفضل.

قطع القوس

يمكن استخدام القوس ليس فقط للحام، ولكن أيضًا لقطع المعدن، وصهره من تجويف القطع والسماح له بالتدفق بحرية. يمكن إجراء القطع باستخدام قطب كهربائي من الكربون أو المعدن. القطع باستخدام قطب الكربون في التيار المباشر يعطي أعلى النتائج. يتم استخدام القطبية العادية أو المستقيمة، أي يُعطى القطب سالب، ويُعطى المعدن الأساسي علامة زائد. من الأفضل استخدام أقطاب الجرافيت، لأنه بالنسبة لقوة تيار معينة، فإنها تجعل من الممكن استخدام أقطاب كهربائية ذات قطر أصغر، وبالتالي تقليل عرض القطع؛ بالإضافة إلى ذلك، تحترق أقطاب الجرافيت بشكل أبطأ أثناء التشغيل ويكون استهلاكها أقل بكثير مقارنة باستهلاك الأقطاب الكهربائية المصنوعة من الكربون غير المتبلور. عند القطع بقوس الكربون، ينبغي إيلاء الاهتمام الرئيسي لإمكانية التدفق السريع والحر والمريح للمعدن المنصهر من تجويف القطع.

في التين. يوضح 217 بعض الأمثلة على القطع بقوس الكربون. بالنسبة لقطع قوس الكربون، من المرغوب فيه وجود تيارات عالية، وعادة ما تستخدم التيارات من 400 إلى 1500 أمبير. على سمك معدني يصل إلى 10-12 ملم، يمكن أن يوفر القطع بقوس الكربون إنتاجية عالية إلى حد ما، وليس أقل شأنا من إنتاجية قطع الأكسجين. مع زيادة سماكة المعدن، تنخفض الإنتاجية بسرعة، وعند السماكة التي تزيد عن 15 مم، يكون قطع الأكسجين دائمًا أسرع. من حيث جودة القطع ونظافة الحافة وعرض القطع، فإن طريقة القوس أقل بكثير من طريقة الأكسجين.

ويمكن أيضًا إجراء القطع باستخدام التيار المتردد، لكن جودة القطع تكون أسوأ والإنتاجية لنفس التيار أقل. قد يكون القطع بقوس الكربون مناسبًا، على سبيل المثال، للحديد الزهر والمعادن غير الحديدية، نظرًا لأن هذه المعادن غير قابلة للقطع بالوقود الأكسجيني التقليدي. يمكن في بعض الأحيان أن يُنصح بقطع القوس للصلب، على سبيل المثال، عند تفكيك الهياكل القديمة المصنوعة من مادة لا يزيد سمكها عن 20-30 مم، عندما لا تكون هناك حاجة إلى نظافة خاصة للقطع ويجب أن تكون تكلفة العملية في حدها الأدنى. يمكن استخدام قوس الكربون لقطع المعدن الملوث بشدة والمغطى بالصدأ والطلاء وما إلى ذلك دون أي تحضير، بينما يتطلب القطع بالأكسجين تنظيفًا أوليًا لسطح المعدن على طول خط القطع. ويجب أيضًا اللجوء إلى القطع بالقوس الكربوني في حالة عدم وجود الأكسجين في موقع العمل أو نقصه بشكل خاص. عند القطع باستخدام قطب كهربائي معدني، فإن أي سلك فولاذي منخفض الكربون، حتى لو كان غير مناسب للحام، يكون مناسبًا لقضيب القطب الكهربائي؛ تلوث الأسلاك المعدنية ليس له أهمية خاصة.

يظهر الشكل تنفيذ عملية قطع القطب المعدني. 218. في هذه الحالة، كما هو الحال مع القطع باستخدام قطب كهربائي من الكربون، يجب إيلاء الاهتمام الرئيسي لسهولة إزالة المعدن المنصهر من تجويف القطع. قطع القطب المعدني

ينتج قطعًا أصغر بحواف أنظف مقارنةً بالقطع باستخدام قطب كهربائي من الكربون.

تشمل مزايا القطع باستخدام قطب كهربائي أيضًا القدرة على أداء العمل بنجاح على التيار المتردد بقوة القوس من محولات اللحام العادية التي تتمتع بكفاءة عالية وتستخدم على نطاق واسع في الإنتاج. العيب هو الاستهلاك الكبير للأقطاب الكهربائية، والذي يزداد بسرعة مع زيادة سمك المعدن الذي يتم قطعه. عادة ما يتم قطع القوس المعدني باستخدام قطب فولاذي يبلغ قطره 5-6 مم عند قوة تيار تتراوح بين 300-400 أمبير.

يتم استخدام القطع باستخدام قطب كهربائي معدني على نطاق واسع في الإنتاج كوسيلة مساعدة في غياب الأكسجين في موقع العمل أو عندما لا تكون هناك رغبة في الحصول على معدات خاصة وقاطع غاز متخصص عندما يكون الحجم الإجمالي لأعمال القطع ضئيلًا.

يتم القطع باستخدام قطب معدني من محولات اللحام العادية بواسطة ماكينة لحام كهربائية ويمكن إجراؤه بنفس الأقطاب الكهربائية المستخدمة في اللحام. وهكذا، يقوم اللحام الكهربائي بأعمال القطع الصغيرة دون اللجوء إلى معدات أو مواد خاصة. باستخدام قطب كهربائي معدني، على سبيل المثال، يتم حرق الثقوب لتثبيت البراغي أثناء أعمال التجميع، ويتم قطع المواد المشكلة، والزوايا، والقنوات، والعوارض I، وما إلى ذلك، ويتم قطع الثقوب في الصفائح، وما إلى ذلك. من حيث الإنتاجية، يمكن قطع القوس يتنافس مع قطع الأكسجين بسماكات صغيرة من المعدن (يصل إلى حوالي 10-15 ملم). مع زيادة أخرى في سمك المعدن، تنخفض إنتاجية القطع القوسي بسرعة وتبدأ في التخلف كثيرًا عن إنتاجية القطع بالأكسجين. لذلك، فإن القطع القوسي للصلب بسماكة كبيرة (أكثر من 15-20 مم) عادة ما يكون غير عملي. العيب الكبير للقطع القوسي، مقارنة بقطع الوقود الأكسجين، هو زيادة عرض القطع ونظافة سطح حوافه بشكل أقل.

قطع القرص

من المعروف أن القرص الذي يدور بسرعة مع سرعة محيطية كبيرة على الحافة الخارجية له خصائص قطع خاصة. على سبيل المثال، يقوم قرص مصنوع من ورق رسم سميك بقطع قلم رصاص دون إتلاف حافة قرص الورق. تقطع الشفرة الناعمة المصنوعة من الفولاذ الطري أو النحاس الفولاذ الصلب عالي الكربون بسهولة. يعتمد عمل مناشير الاحتكاك، المستخدمة على نطاق واسع في صناعتنا، على هذه الظاهرة. المنشار عبارة عن قرص رفيع يدور بسرعة، وعادة ما يكون مصنوعًا من الفولاذ الطري. يقوم القرص بسهولة بقطع المواد المشكلة والأنابيب والألواح وما إلى ذلك، ويعطي قطعًا نظيفًا بحواف ناعمة، كما لو كان مصقولًا بسبب احتكاك القرص. نشأت فكرة طبيعية منذ زمن طويل لزيادة أداء قرص الاحتكاك عن طريق إحداث تفريغ كهربائي قوي بين حافة القرص والمعدن الذي يتم قطعه، ويظهر الرسم التخطيطي لمثل هذا الجهاز في الشكل. 219.

قرص فولاذي، يبلغ قطره عادة حوالي 1 متر، وسمكه حوالي 3 مم، ومزود بحز مسنن على طول المحيط، يتم تدويره بواسطة محرك كهربائي عالي السرعة بطريقة للحصول على سرعة حول المحيط من القرص حوالي 100-120 م / ثانية.

يتم تثبيت حلقات الانزلاق على عمود القرص؛ ومن خلال هذه الحلقات والفرش الثابتة، يتم توصيل القرص بقطب واحد من ملف المحول ذي الجهد المنخفض، مما يوفر تيارًا يبلغ عدة آلاف من الأمبيرات. يتم توصيل الطرف الآخر من ملف المحول بالمعدن الذي يتم قطعه،

عند الدوران، يحدث تفريغ كهربائي قوي بين حافة القرص والمعدن الأساسي، وسط بين الشرارة والقوس. تعمل الحرارة الناتجة عن التفريغ على تليين المعدن الأساسي، وفي الوقت نفسه، يتم تسخين معدن القرص قليلاً بسبب التفريغ بسبب وجود كل نقطة من محيط القرص في منطقة التفريغ لفترة قصيرة جدًا، و بقية الوقت تمر هذه النقطة من القرص عبر الهواء البارد المحيط ولديها وقت لتبرد. وبالتالي، فإن التفريغ، أثناء تليين المعدن الأساسي، ليس له أي تأثير تقريبًا على معدن القرص. ونتيجة لذلك، يلين المعدن الأساسي ويخرجه القرص من تجويف القطع على شكل شرارات وبقع صغيرة. أظهرت التجارب التي تم إجراؤها إمكانية الحصول على سرعة قطع، على سبيل المثال، صفائح الفولاذ بسمك 20 مم وتصل إلى 70-100 م/ساعة. آلات الأقراص، بسبب ضخامة حجمها والطاقة الكبيرة المطلوبة، لم تنتشر بعد بشكل ملحوظ في صناعتنا. تم طرح فكرة تسريع قطع المعادن عن طريق إحداث تفريغ كهربائي قوي بين أداة القطع والمعدن الأساسي، ومن الأشكال المناسبة لأداة القطع هو القرص الذي يدور بسرعة، على غرار قرص المنشار الدائري الذي تمت مناقشته. لا تزال طريقة معالجة المعادن هذه في مرحلة التجارب المعملية الأولية.

فرن لحام الأنابيب الفولاذية

تتضمن هذه التقنية التعرض لدرجات حرارة عالية لشرائط الفولاذ - وهي شرائح معدنية فارغة للأنابيب الملحومة في المستقبل.

تتضمن هذه التقنية التعرض لدرجات حرارة عالية لشرائط الفولاذ - وهي شرائح معدنية فارغة للأنابيب الملحومة في المستقبل. يتم إرسال الشريط إلى فرن نفقي خاص ويتم تسخينه هناك إلى 1300 درجة مئوية. عند الخروج من الفرن، يتم نفخ الحواف الجانبية للشرائط بتدفق هواء موجه، ونتيجة لذلك ترتفع درجة حرارتها إلى 1400 درجة مئوية. في الوقت نفسه، يتم تنظيف الحواف من الحجم، مما قد يؤدي إلى تدهور جودة اللحام.

بعد ذلك، يتم تمرير قطعة العمل الساخنة الناتجة من خلال آلة تشكيل ولحام تم تكوينها بقطر معين، مما يعطي المنتج المستقبلي الشكل المطلوب. بعد نفخ الهواء الثاني للحواف، يتم لحام الشرائط تحت درجة حرارة عالية وضغط معين. يتم سحب قطعة العمل الناتجة مرة أخرى عبر الفرن وتشكيل بكرات، حيث يهدف الضغط الإضافي إلى تحسين جودة اللحام الناتج. تنتمي الأنابيب المصنوعة عن طريق اللحام بالفرن إلى فئة الأنابيب المشوهة الساخنة.

قطع بالمقص

في ورش الإنتاج واسعة النطاق وواسعة النطاق، يتم استخدام مقصات الضغط التي تعمل على مبدأ مكابس الكرنك. يتم إجراء القطع على هذه الآلات على توقف قابل للتعديل في كل من الظروف الباردة والساخنة. عند قطع قطع العمل المصنوعة من الفولاذ عالي الكربون والسبائك، تنشأ ضغوط كبيرة في مناطق القطع بسبب التكسير، لذلك، من أجل تجنب ظهور الشقوق، يتم تسخين المعدن إلى درجة حرارة 350-550 درجة مئوية قبل القطع. يتم قطع الفولاذ الناعم منخفض الكربون مع مقطع عرضي يصل إلى 200X200 في حالة باردة.

تصاميم نموذجيةطوابع الانفصال: أ - على كتلة ثابتة مع ساحبة ثابتة؛ ب-ختم دفعة مع ساحبة ثابتة؛ ج- على كتلة ثابتة مع المشبك العلوي. السيد وحدة ثابتة للعمل المشترك؛ د - كتلة عالمية. هـ - ختم قابل للاستبدال بساحب ثابت؛ ز - نفس الشيء مع المشبك العلوي؛ ض - نفس العمل المشترك

توفر القوالب المزودة بمزيل توجيه ثابت إنتاجية أعلى للقالب نتيجة لإزالة الجزء من خلال نافذة الفشل. وهذا يجعل من الممكن أتمتة العملية والعمل على مكابس أوتوماتيكية عالية السرعة، بالإضافة إلى الاستخدام الواسع النطاق للختم متعدد الصفوف والانتقالات المتعددة. ومع ذلك، عند الختم حتى الفشل، هناك بعض الانتهاكات لتسطيح الجزء. توفر قوالب الضغط العلوي تسطيحًا أفضل للجزء وجودة سطح القطع.

ومع ذلك، فإن وجود المشبك العلوي يقلل من صلابة الختم ويتطلب تركيب وسائل واجهة إضافية، مما يعقد تصميم الختم؛ ظروف سلامة العمل تتدهور إلى حد ما. تكلفة هذه القوالب أعلى مقارنة بالقوالب ذات أداة التعرية الثابتة. تُستخدم القوالب ذات الضغط العلوي لختم الأجزاء متعددة الخطوات من مواد يقل سمكها عن 0.5 مم.

تُستخدم قوالب العمل المشترك لختم الأجزاء عالية الدقة بتفاوتات مشددة الترتيب المتبادلفتحات نسبة إلى الكفاف (أقل من ± 0.1 مم للأحجام التي تصل إلى 20 مم و ± 0.15 مم للأحجام من 20 إلى 50 مم). يجب أن تتوافق عناصر الجزء مع المعلمات

يتم استخدام الختم البارد الحجمي لإنتاج أجزاء ذات أشكال معقدة، ولكن بأحجام صغيرة، من معادن ذات ليونة عالية.

ختم ساخن.يتم استخدامه بشكل أساسي في إنتاج قيعان الغلايات ونصفي الكرة الأرضية والعوامات وأجزاء الهيكل الأخرى لبناء السفن.

صقل. تختلف العملية التكنولوجية، وهي نوع من الختم، في أنه أثناء التزوير، من المستحيل إعطاء الجزء شكلًا دقيقًا، كما هو الحال مع الختم. هناك طريقتان للتزوير: الساخنة والباردة. عندما يكون المعدن ساخنًا، يتم تسخينه إلى حرارة بيضاء أو حمراء، وبمساعدة مطرقة أو مطرقة ثقيلة أو مطرقة يتم إعطاء الشكل المطلوب. عندما يكون المعدن ساخنًا، يصبح أكثر مرونة، ولزوجته تسهل هذه العملية. ويتم إجراء عملية التشكيل على البارد أيضًا عن طريق الضرب بالمطرقة، ولكن لا يتم تسخين المعدن مسبقًا. يتم استخدام الحدادة في صناعة التيجان المعدنية (يمكن أيضًا تسمية هذه العملية بالمطاردة)، وفي تسطيح الأسلاك للمشابك، وفي صناعة أدوات التقويم المعدنية، وأجهزة تقويم الأسنان، وما إلى ذلك. وعادةً ما تسبق عملية الحدادة عملية ختم المعدن.

مطاحن السحب المزدوجة

تقوم آلات الرسم المزدوجة بإجراء عملية الرسم في مسارين، وبعبارة أخرى، عندما يكون هناك ما يكفي من الدبابيس. يعد ذلك ضروريًا لضمان حجم سلك معين أو عندما تكون أحجام الإنتاج صغيرة. مع اثنين من الدبابيس، تخضع المادة لضغط أربعة أضعاف.

أرز. 4. مطحنة الرسم التفاضلي المزدوج

إن أبسط نسخة من هذه المطحنة هي استخدام أسطوانة ذات مرحلتين. في المرحلة الأولى، يكون للأسطوانة قطر أصغر، مما يضمن انزلاق السلك. يتيح التآكل المختلف للبكرات إمكانية تركيب الغطاء أعلى بنسبة 1-2% من الغطاء بسبب اختلاف أقطار الدرجات.

يحدث الانزلاق عند الخطوة السفلية، وإلا فقد ينكسر السلك. لا توجد إمكانية لإعطاء ضغطات عالية هنا.

تعمل آلات السحب التفاضلية المزدوجة على كلا المرحلتين دون انزلاق، ولكنها تسمح بتخفيضات عالية ومنخفضة أيضًا. نرى مطحنة تفاضلية تعمل على مبدأ السحب المزدوج في الشكل. 4. تحتوي على طبلتين للرسم تقعان على نفس المحور.

صدمات متعددة

تعد طواحين السحب المتعددة عبارة عن معدات يتم فيها سحب قطعة العمل من خلال عدة قوالب في وقت واحد. يتم ذلك من أجل زيادة استخراج المواد المعالجة. تقع القوالب واحدة تلو الأخرى في سلسلة.

لتحديد نسبة الرسم، تعد أبعاد المادة التي تتم معالجتها ومقطعها العرضي والحجم المحدد للمنتج النهائي وخصائصه الميكانيكية أمرًا ضروريًا. عادةً ما يتم تعيين التعددية في نطاق 2 - 25، ولكن يمكن تعيين المزيد.

كلما كانت المادة أقوى، كلما زادت صعوبة التمدد. لا يوجد شد كافٍ خلف القالب الأخير لسحب المادة في نفس الوقت عبر جميع قوالب الخط المتعدد. ولهذا الغرض، يتم استخدام أسطوانة سحب منفصلة بعد كل رسم. تدور أسطوانة السحب، وتترك المادة المسحوبة القالب، ويتم لفها على الأسطوانة، وفي نفس الوقت يتم فكها، وتنتقل إلى القالب التالي.

يستخدم الرسم على نطاق واسع لإنتاج: الأسلاك من 0.1 إلى 8 ممفي القطر معدن مُعاير وملامح ذات شكل دقيق؛ - أنابيب عالية الدقة من الأقطار الصغيرة (الشعيرات الدموية) إلى 200 ممفي القطر، قضبان فولاذية معايرة يبلغ قطرها من 3 إلى 150 مم

في بعض الحالات، يتم الانتهاء من تشكيلة الملفات الشخصية عن طريق الرسم.

جوهر اللحام الانصهار

جوهر اللحام بالصهر (الشكل 1) هو أن المعدن السائل لحافة منصهرة، والذي يتكون من التسخين بواسطة مصدر خارجي، يتحد تلقائيًا (يمتزج إلى حد ما) مع المعدن السائل للحافة المنصهرة الثانية، مما يخلق حجمًا إجماليًا من المعدن السائل، وهو ما يسمى تجمع اللحام. بعد تبريد معدن اللحام، يتم الحصول على معدن اللحام. لا يمكن تشكيل معدن اللحام إلا عن طريق إعادة صهر المعدن على طول الحواف أو عن طريق إدخال معدن حشو إضافي في حوض اللحام.

يمكن أن تكون مصادر التدفئة المحلية أثناء اللحام بالصهر قوسًا كهربائيًا أو لهبًا حوضيًا أو تفاعل كيميائيمع إطلاق الحرارة والخبث المنصهر وطاقة إشعاع الإلكترون والبلازما وطاقة إشعاع الليزر.

يتم تحقيق تكوين روابط بين الذرات في حواف الأجزاء التي يتم ربطها أثناء اللحام بالصهر نظرًا لحقيقة أن المعدن الموجود على طول الحواف (كل على حدة) يتم ذوبانه في البداية، ثم يتم ترطيب الحواف المنصهرة حديثًا ومليئة بالمعدن المنصهر من تجمع اللحام.

أرز. 2. توصيل الأجزاء عن طريق اللحام بالضغط بدون تسخين خارجي:

أ - الأجزاء قبل اللحام، ب - بعد اللحام (البنية الكلية لمركب الألومنيوم)، ج - العلاقة المثلى بين درجة حرارة التسخين والضغط للحديد

جوهر لحام الضغط

جوهر اللحام بالضغط (الشكل 2) هو التشوه البلاستيكي للمعدن على طول حواف الأجزاء الملحومة. يتم تحقيق تشوه البلاستيك على طول حواف الأجزاء الملحومة عن طريق الحمل الساكن أو التأثير. لتسريع إنتاج حالة مشوهة من المعدن على طول حواف الأجزاء الملحومة، عادة ما يتم إجراء لحام الضغط بالتسخين المحلي. بسبب التشوه البلاستيكي، يتعرض المعدن الموجود على طول الحواف للاحتكاك مع بعضها البعض، مما يسرع عملية إنشاء روابط بين الذرات بين الأجزاء المتصلة. المنطقة التي تتشكل فيها الروابط الذرية للأجزاء المرتبطة أثناء اللحام بالضغط تسمى منطقة الاتصال.

مصدر الحرارة في اللحام بالضغط مع التسخين هو: الفرن، التيار الكهربائي، التفاعل الكيميائي، التيار التعريفي، القوس الكهربائي الدوار، إلخ.

قد تكون طبيعة عملية اللحام بالضغط بالتسخين مختلفة. على سبيل المثال، أثناء اللحام بعقب فلاش

تصنيف المواد الخام

مفهوم المواد الخام. أنواع وتصنيف المواد الخام

يمكن تمثيل مخطط تكنولوجي مبسط لإنتاج المواد الكيميائية على النحو التالي:

في الإنتاج الكيميائي، في مراحل مختلفة من المعالجة، يمكن تمييز الأشياء المادية التالية: المادة الأصلية أو المادة الخام نفسها، والمنتجات الوسيطة (شبه المنتجات)، والمنتجات الثانوية والنفايات.

مواد خامهي مواد طبيعية أو صناعية تستخدم في الإنتاج لإنتاج المنتجات الصناعية.

المواد الخام هي العنصر الرئيسي في العملية التكنولوجية، والتي تحدد إلى حد كبير كفاءة العملية واختيار التكنولوجيا.

المواد الخام هي مواد أولية تم بذل جهد كبير للحصول عليها وتسليمها، وبالتالي لها قيمة. غالبًا ما يتم استخدام عدة أنواع من المواد الخام.

BURGE – خليط يتكون من عدة أنواع من المواد الصلبة.

اللب – خليط شبه سائل من عدة مواد

الحمأة - خليط لزج منخفض التدفق من عدة مواد

منتج وسيط (منتج وسيط، منتج نصف نهائي) - منتج يتم الحصول عليه في أي مرحلة وسيطة.

نفايات الإنتاج - المنتجات النهائية التي يتم إنشاؤها مع الهدف.

المنتجات الثانوية – نفايات الإنتاج المستخدمة

النفايات – نفايات الإنتاج غير المستخدمة.

متوسطيشير إلى المواد الخام التي تمت معالجتها في مرحلة واحدة أو أكثر من مراحل الإنتاج، ولكن لم يتم استهلاكها كمنتج مستهدف نهائي. ويمكن استخدامه في المراحل اللاحقة من الإنتاج. على سبيل المثال، الفحم ← غاز فرن فحم الكوك ← الهيدروجين ← الأمونيا.

آثار جانبيةالمنتج هو مادة تتكون أثناء معالجة المواد الخام مع المنتج المستهدف، ولكنه ليس الهدف من هذه العملية. على سبيل المثال، نترات الأمونيوم، الطباشير في إنتاج nitroammophoska.

يضيعالإنتاج هو بقايا المواد الخام والمواد والمنتجات الوسيطة التي تكونت في الإنتاج وفقدت صفاتها كليًا أو جزئيًا. على سبيل المثال، الجبس الفوسفوري في إنتاج السوبر فوسفات.

غالباً المنتج النهائي من إنتاج واحديخدم المواد الخام أو المنتجات الوسيطة لآخر. على سبيل المثال، يمكن استخدام الأمونيا الاصطناعية وحمض النيتريك (المنتجات النهائية) كمواد خام لإنتاج نترات الأمونيوم، والحديد الزهر لصهر الفولاذ.

تنقسم المواد الخام الكيميائية عادة إلى:

- الابتدائي (مستخرج من مصدر طبيعي;

- الثانوية (الوسيطة والمنتجات الثانوية)؛

- طبيعي؛

– اصطناعي (تم الحصول عليه نتيجة معالجة المواد الخام الطبيعية).

الجميع المواد الخام الكيميائيةمقسمة إلى مجموعاتبواسطة أصل , التركيب الكيميائي , حالة التجميع , غاية .

بطريقتي الخاصة أصلوتنقسم المواد الخام إلى ثلاثةمجموعات:

- المعدنية.

- الخضروات؛

- حيوان .

!!! المواد الخام المعدنية تسمى المعادن المستخرجة من أعماق الأرض .

المعدنيةوتنقسم المواد الخام إلى:

- خام.

- غير معدني؛

- وقود .

2.1.1.1. خام المواد الخام المعدنية

خام المواد الخامأو خامتعمل على الحصول منها المعادن . المعادن في خام يتم تقديمها بشكل رئيسي في النموذج أكاسيد (جبل ن م) أو كبريتيدات (جبل ن س م).

خام المعادن غير الحديدية في كثير من الأحيان تحتوي على اتصال عدة المعادن . يمكن أن يكون كبريتيدات الرصاص , نحاس , الزنك , فضة .

هذه خاممُسَمًّى متعدد المعادنالخامات.

2.1.1.2. المواد الخام المعدنية غير المعدنية

المواد الخام المعدنية غير المعدنية- هذا الصخور أو المعادن والتي تستخدم ل:

- إنتاج المواد غير المعدنية - الكبريت , الكلور , الفوسفور ;

- المنتجات الكيميائية الأخرى - اسمدة , مشروب غازي , القلويات , الأحماض .

المعادن غير المعدنيةمقسمة بشكل مشروط إلى عدة مجموعات.

1. مواد بناء - إنها معدنية مواد خامالمستخدمة في البناء ( الحصى , رمل , فخار , حجارة البناء , قالب طوب , يبني ).

2. المواد الخام الصناعية - المعادن ، مستخدم بدون معالجة كيميائيةفي مختلف الصناعات ( الجرافيت , ميكا , الاسبستوس ).

3. المواد الخام المعدنية الكيميائية - المعادن ، أيّ تخضع للمعالجة الكيميائية (الكبريت , الملح الصخري , صخور الفوسفات , فن الطبخ و ملح البوتاسيوم ).

4. المواد الخام الثمينة وشبه الكريمة ومواد الزينة: الماس , الزمرد , الياقوت , الملكيت , يشب , رخام .

2.1.1.3. المواد الخام المعدنية القابلة للاحتراق

المواد الخام المعدنية القابلة للاحتراق -هذه هي الحفريات التي يمكن أن تكون بمثابة وقود (حجر و الفحم البني , الصخر الزيتي , النفط والغاز الطبيعي ).

الوقود هو اسم يطلق على المواد العضوية الطبيعية أو الاصطناعية القابلة للاحتراق والتي تعمل كمصدر للطاقة الحرارية والمواد الخام للصناعة الكيميائية.

بواسطة حالة التجميعوتنقسم جميع أنواع الوقود إلى الصلبة والسائلة والغازية.

2.1.1.4. المواد الخام من أصل نباتي وحيواني

المواد الخام من أصل نباتي وحيوانييكون منتج زراعة (تربية الماشية , زراعة , إنتاج المحاصيل ), سمكة و الغابات .

بطريقتي الخاصة غايةهذه الأنواع مواد خامتنقسم الى طعام و اِصطِلاحِيّ مواد خام.

ل طعامتشمل المواد الخام حيوان و الخضروات المواد الخام المعالجة فيها طعام.

المواد الخام التقنيةتسمى تلك منتجات، والتي هي للأغراض الغذائية غير ملائم، ولكن بعد ميكانيكيو المواد الكيميائيةتستخدم العلاجات في صناعةو الحياة اليومية (شجرة , قطن , الكتان , جلد , صوف , الفراء ).

التقسيممواد خام حيوانو الخضرواتالأصل على طعام و اِصطِلاحِيّ كافٍ بشروط. المواد الخام الغذائيةفي كثير من الأحيان معالجتها في المنتجات التقنية :

- البطاطس ويتم معالجة المنتجات الأخرى في الإيثانول ;

بعض الحيوانات و الخضروات تتم معالجة الزيوت فيها صابون و أدوات التجميل .

تعتمد قيمة المواد الخام على مستوى التطور التكنولوجي. على سبيل المثال، كان كلوريد البوتاسيوم أحد منتجات النفايات المستخدمة في القرن التاسع عشر في استخلاص كلوريد الصوديوم من السيلفينيت. في يومنا هذا كلوريد البوتاسيوم هو المادة الأولية في الأسمدة المعدنية. يتم فرض عدد من المتطلبات العامة على المواد المستخدمة كمواد خام كيميائية.

يجب أن توفر المواد الخام لإنتاج المواد الكيميائية ما يلي:

- مراحل قليلة من عملية الإنتاج؛

- الحالة الإجمالية للنظام، والتي تتطلب الحد الأدنى من التكاليفالطاقة لخلق

- الظروف المثلى للعملية؛

- الحد الأدنى من تبديد الطاقة الموردة؛

- ربما معلمات عملية أقل؛

- الحد الأقصى لمحتوى المنتج المستهدف في خليط التفاعل.

ولتلبية هذه المتطلبات، يجب استخدام المواد الخام (وخاصة المعادن المستخرجة منها). بيئة طبيعية) تخضع للتحضير الأولي.

العمليات الأساسية لتحضير المواد الخام:

تصنيف(فصل المواد السائبة المتجانسة إلى كسور (فئات) حسب أحجام الجزيئات المكونة لها).

تجفيفويتم الحصول على المادة بطرق الصرف والترسيب (النظام السائل) والتجفيف.

تجفيفهي عملية إزالة الرطوبة أو السوائل الأخرى من المواد الصلبة عن طريق تبخيرها وإزالة البخار الناتج عنها.

التخصيبهي عملية فصل الجزء المفيد من المادة الخام عن النفايات الصخرية (الصابورة) من أجل زيادة تركيز المكون المفيد. نتيجة للتخصيب، يتم تقسيم المواد الخام إلى مركز المكون المفيد والمخلفات مع غلبة الصخور النفايات.

يعتمد اختيار طريقة التخصيب على حالة التجميع والاختلافات في خصائص مكونات المادة الخام. بالنسبة للمواد الصلبة، يتم استخدامه في أغلب الأحيان الطرق الميكانيكيةتخصيب:

- تشتت (قعقعة) ،

- فصل الجاذبية،

- الفصل الكهرومغناطيسي والكهربائي،

– التعويم (طريقة فيزيائية وكيميائية خاصة).

الطرق الكيميائيةتخصيبتعتمد على استخدام الكواشف التي تعمل على إذابة إحدى المواد المكونة للخليط بشكل انتقائي، أو تكوين مركبات مع إحدى المواد التي يمكن فصلها بسهولة عن غيرها أثناء ذوبان المحلول أو تبخره أو ترسيبه. مثال: تحميص المعادن لتحلل الكربونات، إزالة رطوبة التبلور، حرق الشوائب العضوية.

تنتج صناعة الحلويات مجموعة متنوعة من المنتجات يصل عددها إلى مئات العناصر.

اعتمادا على العملية التكنولوجية ونوع المواد الخام، وتنقسم منتجات الحلويات إلى مجموعتين كبيرتين، تضم كل منهما عدة مجموعات فرعية:

حلويات السكر

الشوكولاتة ومنتجات الشوكولاتة

الكراميل

منتجات مربى البرتقال والباستيل

الحلاوة الطحينية والحلويات الشرقية

منتجات الحلويات الدقيق

المفرقعات والبسكويت

الكعك والمعجنات والكعك، الخ.

المواد الخام الرئيسية لإنتاج منتجات الحلويات

صفة مميزة

المواد الخام لصناعة الحلويات هي السكر والجلوكوز والدبس والعسل والدهون والحليب ومشتقاته،

البيض ومنتجات البيض، حبوب الكاكاو، المكسرات، منتجات الفاكهة والتوت نصف المصنعة، الدقيق، النشا، المواد المنكهة والعطرية، عوامل التخمير الكيميائية، إلخ.

السكر (السكروز).يستخدم السكر على شكل سكر محبب مكرر أو محلول. محتوى السكروز في السكر المحبب من حيث المادة الجافة هو 99.75-99.9٪. يُسمح باستخدام السكر المحبب الذي يحتوي على سكروز بنسبة 99.55٪. يجب ألا يتجاوز محتوى الرطوبة في السكر المحبب 0.14٪ وللتخزين السائب - 0.05٪.

ومن الواعد استخدام المحاليل المائية للسكر (الشراب) التي تحتوي على مادة جافة بنسبة 78-80%. يُنصح بتوصيل الشراب من مصانع السكر في شاحنات الصهاريج الساخنة. صفيه في حاوية متوسطة حيث يتم تخزينه عند درجة حرارة 80-85 درجة مئوية.

الجلوكوز.بالنسبة للأطفال والنظام الغذائي من منتجات الحلويات، يتم استخدام الجلوكوز بدلا من السكر (مع استبداله الكامل أو الجزئي). وجدت في دبس السكر والشراب المقلوب. يتم توفير الجلوكوز للمؤسسات في شكل مسحوق بلوري أبيض، يحتوي على ما يصل إلى 9٪ رطوبة وما لا يقل عن 99.5٪ مواد مختزلة (على أساس جاف)، ويتم تخزينه في الرطوبة النسبيةالهواء لا يزيد عن 65٪.

شراب مركز. يستخدم دبس السكر كمضاد للتبلور في إنتاج منتجات الحلويات السكرية. في إنتاج منتجات الدقيق، يشكل دبس السكر ما يصل إلى 2٪ من وزن المواد الخام. يضفي اللدونة على العجين والنعومة والتفتيت للمنتجات النهائية، ويساعد المنتجات على اكتساب اللون الأصفر الذهبي، ويزيد من استرطابيتها، ويحميها من الجفاف.

يتم استخدام ثلاثة أنواع من دبس السكر: الكراميل منخفض السكر درجة KN، يحتوي على مواد مختزلة من حيث المادة الجافة 30-34٪، كراميل (درجتان: قسط - درجة KB والصف الأول - درجة K1)، يحتوي على مواد مختزلة 34-44 %، والجلوكوز عالي التسكر ماركة GV، تحتوي على مواد مختزلة بنسبة 44-70%.

عسل.يستخدم العسل الطبيعي والصناعي في صناعة الحلويات. يحتوي العسل الطبيعي في المتوسط ​​على 18% رطوبة، 36% جلوكوز، 37% فركتوز، 2% سكروز، 4.7% دكسترينات وغير سكريات (كميات صغيرة من المواد النيتروجينية والمعدنية والأحماض العضوية). يحتوي العسل على الأصباغ والإنزيمات والفيتامينات. العسل الاصطناعي هو شراب مقلوب يحتوي على مواد عطرية. يستخدم العسل على نطاق واسع في إنتاج خبز الزنجبيل والحلويات الشرقية والحشوات والحلاوة الطحينية وغيرها.

الدهون.تستخدم الدهون في صناعة العديد من منتجات الحلويات: الدقيق والحلويات والكراميل المحشو والشوكولاتة والحلاوة الطحينية. بالإضافة إلى الزيادة القيمة الغذائيةوالدهون الموجودة في معظم المنتجات هي مكونات هيكلية.

في إنتاج منتجات الحلويات الدقيق، يتم استخدام زبدة البقر (الزبدة والسمن)، في إنتاج الحلويات والحلوى - الزبدة.

يستخدم سمن الحلويات في إنتاج منتجات الحلويات من الدقيق.

تضاف الدهون المهدرجة إلى بعض منتجات الحلويات وحشوات الوافل والحلويات.

يتم استخدام دهن الحلويات في نوعين: 1) للحلويات ومنتجات الشوكولاتة و 2) للويفر والحشوات المنعشة. النوع الأول هو زيت الفول السوداني أو زيت بذرة القطن المهدرج تحت ظروف خاصة. تتميز هذه الدهون بصلابة متزايدة ولها نقطة انصهار تتراوح بين 32-36.5 درجة مئوية. النوع الثاني من الدهون هو خليط من الدهون المائية وزيت جوز الهند، ويضاف منه ما لا يقل عن 40%. درجة انصهار هذا النوع من الدهون هي 26-30 درجة مئوية. دهن الحلويات بكلا النوعين لا يحتوي على أكثر من 0.3% رطوبة ولا يقل عن 99.7% دهون.

يستخدم زيت جوز الهند في صناعة الحلويات وحشوات الوافل والكراميل. نقطة انصهارها هي 20-28 درجة مئوية. عند تجميد الزيت يكون لونه أبيض.

الحليب ومنتجات الألبان.وتستخدم هذه المنتجات في إنتاج العديد من منتجات الحلويات. يتم استهلاك حليب البقر طبيعيًا ومكثفًا (مع أو بدون سكر) وجافًا. كما يتم استخدام الحليب خالي الدسم (المكثف بالسكر الجاف) والقشدة (الطازجة والمكثفة بالسكر الجاف) والقشدة الحامضة والجبن.

البيض ومنتجات البيض.في صناعة الحلويات، يتم استخدام بيض الدجاج: طازج (محرر من القشرة)، مجمد (خليط من الصفار والأبيض أو بشكل منفصل) وجاف (خليط من الأبيض أو الصفار). لا يسمح باستهلاك أنواع أخرى من البيض (البط والأوز).

حبوب الكاكاو.هذه هي المادة الخام الرئيسية لإنتاج الشوكولاتة ومسحوق الكاكاو. يتم الحصول على حبوب الكاكاو التجارية بعد تخمير وتجفيف البذور المستخرجة من الفاكهة. حبوب الكاكاو عبارة عن حبوب تزن 1-2 جرام، وتتكون من قشرة ونواة وجنين. تتكون قشرة حبوب الكاكاو من الألياف وليس لها أي قيمة غذائية. يمثل 12-13٪ من كتلة الفول.

تتميز حبوب الكاكاو الخام غير المخمرة برطوبة عالية (تصل إلى 40%)، ولون فاتح، وطعم مرير وقابض. بعد التخمير، الذي تحدث خلاله عمليات كيميائية حيوية معقدة، تكتسب حبوب الكاكاو لونًا غامقًا، وتتطور الرائحة، ويفقد الطعم المر جزئيًا، وتضيع القدرة على الإنبات. في المتوسط، من 100 كجم من حبوب الكاكاو الخام، يتم الحصول على حوالي 50 كجم من حبوب الكاكاو المخمرة والمجففة. تتمتع حبوب الكاكاو بتركيبة كيميائية معقدة: الرطوبة 6%، الدهون 48%، البروتينات 12%، الثيوبرومين والكافيين 1.8%، النشا 5%، الجلوكوز 1%، العفص 6%، البكتين 2%. ألياف 11% (بشكل رئيسي في القشرة)، طلاء عضوي 2%، أحماض حرة 1.5%، أحماض مرتبطة 0.5%، معادن 3.2%.

المكسرات والبذور الزيتية.تستخدم المكسرات في صناعة الحلويات والحشوات والحلاوة الطحينية والشوكولاتة ومنتجات الدقيق. يتم استخدامها في شكلها المقشر والمقشور. تحتوي حبات الجوز على كمية كبيرة من الدهون، وهي سائلة في درجة حرارة الغرفة. كل نوع من الجوز له طعمه ورائحته الخاصة.

يمكن أن يكون اللوز حلوًا أو مرًا. اللوز المر سام وغير مناسب لإنتاج الحلويات. اللوز الحلو يصل إلى المصانع مقصفاً. نواة اللوز بيضاء أو صفراء فاتحة اللون، وتحتوي على ما يصل إلى 7٪ رطوبة و50-55٪ دهون.

الأنواع الأخرى من المكسرات المستخدمة في إنتاج الحلويات هي البندق والبندق (وتسمى الحبات الإسبانية). البندق هي ثمار شجيرة مزروعة. بندق، أو غابة، المكسرات هي ثمار الشجيرات البرية. طعم وتركيبة البندق قريب جدًا من طعم وتركيبة البندق. حبات هذه المكسرات الناضجة محاطة بقشرة صلبة. تصل المكسرات إلى مصانع الحلويات دون قشرها. نواة الجوز مغطاة بقشرة رقيقة داكنة، وهي مستديرة الشكل وبيضاء أو كريمية اللون. تصل نسبة الرطوبة فيه إلى 9% وتحتوي في المتوسط ​​على 58-67% دهون. يستخدم البندق وحبات البندق بشكل أساسي في صنع حلوى الشيكولاتة.

يتم استخدام حبات المشمش الحلوة بدلاً من اللوز. يتم الحصول عليها عن طريق تقشير نواة المشمش من القشرة أثناء معالجة المشمش.

مثل اللوز، يمكن أن تكون حبات المشمش مرة وغير صالحة للاستخدام في إنتاج الحلويات. في كثير من الأحيان، عند معالجة المشمش، يتم خلط البذور، وبالتالي حبات دفعات مختلفة من المشمش، وهذا لا يضمن الجزء الأكبر من نواة المشمش الحلو من وجود نواة مرة. ولذلك، فإن استخدام حبات المشمش أمر صعب حاليا. يتم توفير النواة للمؤسسات التي تحتوي على نسبة رطوبة تتراوح بين 5-7٪ ومحتوى دهني يتراوح بين 32-36٪.

يستخدم الجوز لتحضير كتل المرزباني ولإضافة الحبوب إلى كتل الحلوى الفردية. يتم استخدام نواة الجوز بكميات محدودة بسبب سرعة نتانة دهونها. عند تحميص النواة جوزيكتسب طعمًا كريهًا، لذا لا يستخدم في صنع حلوى البرالين. تصل نواة الجوز في شكل مقشر. في المتوسط، يحتوي على 3-4% رطوبة و60-65% دهون.

يتم استهلاك الفول السوداني أو الفول السوداني بشكل رئيسي محمصًا. عند استخدامها نيئة، تتم معالجة الحبوب خصيصًا لتقليل نكهة الفول. يتم توفير الفول السوداني للشركات في شكل مقشر. يحتوي في المتوسط ​​على 5-7% رطوبة و45-48% دهون.

يأتي الكاجو مقشرًا، على شكل حبات بيضاء منحنية. تتميز النواة بطعم حلو ورائحة محددة، وتحتوي على 3-3.5% رطوبة و50-52% دهون.

تستخدم بذور السمسم لإنتاج كتل حلوى المرزباني وصنع الحلويات الشرقية والحلاوة الطحينية.

منتجات نصف منتهية من الفواكه والتوت.تشمل المنتجات شبه المصنعة للفواكه والتوت اللب والمهروس المعلب والمعلبات واللوازم والفواكه في الشراب والسكر والكحول. يتم الحصول عليها من الفواكه الطازجة في شركات صناعة التعليب.

اللب - الفواكه الطازجة والتوت، كاملة أو مقطعة، محفوظة كيميائيا.

هريس - الفواكه الطازجة المهروسة والتوت، المحفوظة كيميائيا. يجب أن يتمتع هريس الفاكهة والتوت بقدرة جيدة على التبلور، وأن يكون له اللون والرائحة والطعم المناسب ويحتوي على مادة جافة من 8 إلى 10%.

يعتبر اللب والمهروس من المواد الخام الرئيسية لإنتاج منتجات الخطمي ومربى البرتقال.

Podvarki - هريس الفاكهة والتوت المسلوق مع السكر حتى تصل نسبة الرطوبة المتبقية إلى 31٪. يستخدم كمضافات منكهة في إنتاج الحلوى والكراميل.

المستلزمات - الفواكه العطرية والتوت المهروسة، المعقمة في وعاء محكم الغلق، أو مسلوقة مع السكر حتى تصل نسبة الرطوبة المتبقية إلى 27-31%، أو مخلوطة بالسكر بنسبة 1:1.5 مع إضافة الحمض. تُستخدم الإمدادات لإعطاء منتجات الحلويات طعم ورائحة الفاكهة والتوت الطبيعية. عادة ما تكون مصنوعة من التوت والفراولة والكشمش الأسود والحمضيات.

دقيق القمح.لإنتاج منتجات الحلويات الدقيق، يتم استخدام دقيق القمح من أعلى الدرجات، الأول والثاني جزئيا مع محتوى الغلوتين الخام (ضعيف ومتوسط) من 28 إلى 36٪. يجب أن يحتوي الدقيق المخصص لإنتاج خبز الزنجبيل الخام والكسترد والمعجنات شبه المصنعة على جلوتين قوي.

نشاء. يستخدم نشا الذرة والبطاطس في إنتاج البسكويت والكعك والمعجنات والكعك. بالنسبة لدرجات السكر من ملفات تعريف الارتباط النشا، يتم استهلاك ما يصل إلى 10٪ من وزن الدقيق، للأصناف الطويلة - ما يصل إلى 7.5٪، للكعك والمعجنات - ما يصل إلى 12-25٪. يعطي النشا العجينة اللدونة والمنتجات النهائية رطبة وقابلة للتفتيت بشكل جيد.

دقيق الصويا.يستخدم هذا الدقيق كمادة مضافة محدودة (تصل إلى 5٪)، وخاصة في إنتاج ملفات تعريف الارتباط وخبز الزنجبيل من دقيق القمح من الدرجة الأولى والثانية، وكذلك في إنتاج بعض أنواع الحلويات والحلوى.

الأحماض الغذائية.تشتمل الأحماض الغذائية على أحماض الطرطريك والستريك والماليك واللاكتيك، وتستخدم لتحميض المنتجات لإضفاء الطعم المناسب. حمض اللبنيك هو محلول 40-80٪، والأحماض المتبقية بلورية.

المواد العطرية والمنكهة.المواد العطرية تعطي المنتجات رائحة وطعم معين. الجواهر عبارة عن محاليل كحولية أو كحولية مائية أو أسيتين من مواد عطرية طبيعية أو اصطناعية. يتم توفير الجواهر بتركيزات مفردة ومزدوجة ورباعية. أنها تأتي في زجاجات زجاجية، معبأة في سلال أو صناديق.

تشمل المواد العطرية والمنكهة أيضًا النبيذ والكونياك والكحول. لإعطاء منتجات الحلويات رائحة الشوكولاتة والقهوة، يتم استخدام منتجات الشوكولاتة شبه المصنعة والقهوة المطحونة المحمصة (أو المستخلص المحضر منها).

بهارات. التوابل هي أجزاء مجففة من نباتات مختلفة تحتوي على كمية كبيرة من الزيوت العطرية التي تحدد طعم ورائحة هذا النوع من النباتات. تشمل التوابل القرفة والقرنفل والبهارات والفلفل الأسود وجوزة الطيب والهيل والزنجبيل واليانسون واليانسون والكمون والفانيليا والكزبرة والزعفران. تستخدم التوابل في شكلها النقي أو في مخاليط مختلفة (العطور الجافة).

المتحللات الكيميائية.تستخدم هذه المواد لتفكيك عجينة المعجنات. عند تسخينها، تتحلل المواد المتفككة، وتطلق مواد غازية. عوامل التخمير هي قلوية (بيكربونات الصوديوم وكربونات الأمونيوم) وحمض قلوي (خليط من بيكربونات الصوديوم مع الأحماض أو أملاحها).

بيكربونات الصوديوم - NaHC03. يُستخدم بمفرده أو بالخلط مع عوامل رفع أخرى. يستمر التحلل عن طريق التفاعل

كربونات الأمونيوم - (NH4)2CO3. في أغلب الأحيان، يتم استخدام مسحوق الخبز هذا في خليط مع بيكربونات الصوديوم، لأنه يحتوي على رائحة الأمونيا المحددة التي تنتقل إلى المنتجات. يستمر التحلل عن طريق التفاعل

بيكربونات الصوديوم وطرطرات البوتاسيوم الحمضية - KNS 4 H 4 O 6.

المواد الخام هي مواد ذات أصل طبيعي وصناعي تصنع منها المنتجات الصناعية. إنها أشياء عمل خضعت لتغييرات معينة تحت تأثير العمل وهي مخصصة لمزيد من المعالجة. تشكل المواد الخام في عملية الإنتاج الأساس المادي للمنتج النهائي أو المنتج شبه النهائي، ويتم تحويل تكلفة المواد الخام بالكامل بالكامل إلى تكلفة المنتج المصنع، والذي يأخذ شكل سلعة. تعتبر المواد الخام أحد المكونات الرئيسية لأي عملية تكنولوجية وإنتاجية.

من حيث الأهمية الاقتصادية والدور في عملية الإنتاج، فإن المواد الخام لديها الكثير من القواسم المشتركة مع المواد الأساسية. تعتمد جودة وكمية مؤشرات الإنتاج إلى حد كبير على جودة المواد الخام وتوافرها وتكلفتها. يتيح تنوع المواد الخام تكوين قاعدة موثوقة للمواد الخام لتطوير الإنتاج، اعتمادًا على توفر المواد الخام والمؤشرات الفنية والاقتصادية لاستخدامها. وفي المقابل، تعتمد إمكانية استخدام نوع أو آخر من المواد الخام على توفرها.

يتم تصنيف المواد الخام (مجمعة في مجموعات) وفقا لمعايير مختلفة:

وتنقسم المواد الخام بحسب أصلها إلى معدنية، ونباتية، وحيوانية؛

حسب المحميات - المتجددة (الخضروات والتي تشمل الحبوب والمحاصيل الصناعية والخشبية والبرية النباتات الطبيةوالمواد الخام الحيوانية، بما في ذلك اللحوم والأسماك والحليب والجلود الخام والصوف وكذلك الماء والهواء) وغير المتجددة (الخامات والمعادن والوقود الأحفوري)؛

حسب التركيب الكيميائي - غير العضوية (الخامات والمعادن) والعضوية (النفط والفحم والغاز الطبيعي)؛

وفقًا لحالة التجميع - الصلبة (الخامات والخشب والفحم) والسائلة (الماء والمحاليل والنفط) والغازية (الغاز الطبيعي والهواء)؛

عند الاستلام - للصناعية والزراعية.

بالإضافة إلى ذلك، تنقسم المواد الخام إلى طبيعية (نباتية ومعدنية) وصناعية (الراتنجات الاصطناعية والألياف والأصباغ والبلاستيك). لعدد من الصناعات أهمية عمليةلديه تقسيم المواد الخام إلى الابتدائي والثانوي. على سبيل المثال، في علم المعادن المادة الخام الأولية هي الخام، وفي صناعة الورق - السليلوز، والمواد الخام الثانوية هي الخردة المعدنية ونفايات الورق.

بالنسبة لعدد من الصناعات، تكون المادة الأولية عبارة عن مواد خام تمت معالجتها بالفعل وتسمى المنتجات شبه المصنعة. وهكذا، في إنتاج المنتجات الكيميائية، يتم التمييز بين المواد الأولية (المواد الخام)، والمنتجات الوسيطة (الوسيطة) والمنتجات النهائية. المنتجات الوسيطة، أو المنتجات شبه المصنعة، التي يتم تشكيلها بعد المعالجة المناسبة للمواد الخام الأولية، تكون بمثابة مواد أولية لإنتاج مواد أخرى وفي نفس الوقت يمكن أن تكون منتجات تامة الصنع للإنتاج الذي أنتجها، ومواد أولية لإنتاجها. المؤسسة التي تستهلكها. على سبيل المثال، الكابرولاكتام، الذي تم الحصول عليه في أحد الإنتاجات، هو منتجه وفي نفس الوقت مادة خام لمصنعي الألياف الاصطناعية.