Учебный план по дисциплине «Технологические процессы и аппараты» включает лекции, практические занятия, индивидуальные задания: реферат по теме «Инновационные технологии и оборудование в металлургии» ирасчетную часть

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
10
G10^-3, кг/ч	36,0	39,6	43,2	46,8	50,4	54,0	57,6	64,8	68,4	72,0
нач, %	3,0	3,5	3,8	4,0	4,2	4,5	5,0	6,0	6,5	7,0
кон, %	30	31	32	33	34	35	36	37	38	40

Задача 11

Кристаллизация расплавов. Ликвационное рафинирование металлов.

По диаграмме свинец-олово (Приложение В, рис. В 1):

• 
  составить материальный баланс Х, % эвтектического превращения сплава Sn-Pb, содержащего  (% масс.) олова;
  
• 
  определить выход и состав продуктов ликвации G (кг) исходного сплава Sn-Pb сплава с  (% масс.) олова при температуре ликвации t (К);
  
• 
  установить температуру ликвации сплава с 85 % по массе олова, обеспечивающую в равновесных условиях 50% выход твердой фазы.
  

Таблица 11 – Рабочие параметры ликвации в системе Sn-Pb к задаче 11

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
G, кг	110	120	130	140	150	160	170	180	190	200
Х, %	5,0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
, %	30	40	50	45	35	90	30	25	80	90
t, К	473	473	463	473	473	473	463	473	463	463

Задача 12

Гетерогенные равновесия в трехкомпонентных металлических расплавах.

По фазовой диаграмме Pb – Sn – Cd (без учета незначительной области твердых растворов) (Приложение В, рис. В.2) определить массы двойной и тройной эвтектик и кристаллов металла, вкрапленного в эвтектику, при полной кристаллизации расплавов, отвечающих фигуративным точкам 1-10. Для ответа выбрать фигуративную точку с номером Вашего варианта.

Задача 13

Разделение и рафинирование металлов перегонкой**

По диаграмме зависимости состава пара от состава сплава Zn – Pb при изменении температуры (Приложение В, рис. В3) определить:

• 
  для сплава Zn – Pb, содержащего  (% масс) свинца состав дистиллята однократной простой перегонки при температуре t (К) и массы разделенных фаз;
  
• 
  возможно ли полное разделение свинца и цинка методом многократной (фракционной) дистилляции;
  

**на основе материального баланса для бинарной смеси Zn – Pb, поступающий на дистилляцию в количестве Р₁ моль, с мольной долей низкокипящего компонента в питании Р, дистилляте D и кубовом остатке W, соответственно, х_р, х_D, х_w, по правилу коноды мольный расход питания на один моль дистиллята составит:
;
относительный мольный расход кубового остатка составит:
;

Таблица 12 – Технологические условия дистилляции сплава Zn – Pb к задаче 13

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
,% масс	30	35	40	45	50	55	60	65	70	80
t, ^0С	1100	1200	1250	1300	1350	1400	1500	1450	1550	1600

Задача 14

Ректификационное рафинирование тетрахлорида титана от тетрахлорида кремния.
Технический TiCl₄ содержит до 2,5% масс SiCl₄. В жидкой фазе оба хлорида неограниченно растворимы.
По диаграмме зависимости состава пара от состава смеси TiCl₄ - SiCl₄ при изменении температуры (Приложение В рис. В4) построить диаграмму х – у для низкокипящего компонента и определить графо-аналитическим методом число тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия для получения технического тетрахлорида титана. Содержание SiCl₄ в разгоняемой смеси х_р (% мол.). Дистиллят требуется получать с содержанием SiCl₄ х_D (%, мол.), а в кубовом остатке получают технический TiCl₄ с содержанием SiCl₄ х_w (%, мол.). Коэффициент избытка флегмы 1.8. Число тарелок, эквивалентное одной ступени изменения концентрации равно 1.5. Питание колонны Р кмоль/с исходной смеси.

• 
  Написать уравнения рабочих линий для укрепляющей и исчерпывающей частей ректификационной колонны и указать отношение потоков пара и жидкостей в колонне.
  
• 
  Подтвердить аналитически, что пересечение рабочих линий верхней и нижней частей колонны имеют абсциссу х_р, а пересечение рабочей линии нижней части колонны с диагональю в точке С имеет абсциссу х_w.
  

Таблица 13 – Рабочие условия непрерывной ректификации к задаче 14

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Р, кмоль/с	10	11	12	13	14	15	16	17	18	20
хр, % мол.	40	45	50	55	60	65	70	40	50	30
хD, % мол.	90	91	92	93	94	95	94	93	92	90
х, % мол.	2,1	2,5	2,4	2,3	2,2	2,3	2,4	2,5	2,1	2,4

Задача 15

Экстракционные процессы в металлургии. Жидкостная экстракция в перекрестном токе.
По диаграмме фазового равновесия для системы вода - Меⁿ⁺ - Е (ТБФ) (Приложение В, рисунок В 7) при рН = 2,5, где Меⁿ⁺ (U⁶⁺, Pu⁶⁺, Th⁴⁺, Am³⁺, Ge³⁺, Zr⁴⁺, Y³⁺, Be²⁺, Zn²⁺, Co²⁺) определить:

• 
  массу экстрагента Е , необходимого для обработки G_р (кг) необходимого раствора (Н₂О - Меⁿ⁺), если эктрагирование производится в одну ступень. Содержание экстрагируемого Меⁿ⁺ в исходной смеси _р (%, масс.). Рафинат должен содержать не более _R (%, масс.) Меⁿ⁺ ;
  
• 
  выход рафината; выход и состав экстракта после удаления из него экстрагента;
  
• 
  число ступеней экстрагирования, если на каждой ступени экстракция производится свежим экстрагентом с массой, равной массе обрабатываемой смеси.
  

Таблица 14 – Рабочие условия жидкостной экстракции к задаче 15

Номер варианта	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
G, кг	100	200	150	300	100	200	500	200	100	400	500
р, %, масс.	40	50	40	30	50	40	40	30	50	35	45
R, %, масс.	5,0	10	10	5,0	2,5	15	8,0	3,0	15	5,0	10

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1 Тихонов Б.С. Тяжелые цветные металлы и сплавы. Справочник Т.1. /Под общей ред. Подвишенского С.Н. –М.: ЦНИИЭИцветмет, 1999. –452с.
2 Дорохина Л.Н., Таужнянская З.А., Никерова Л.Ф., Кручер Г.Н. Легкие цветные металлы и сплавы. Справочник Т.2. /Под общей ред. Подвишенского С.Н., Теслицкой М.В. –М.: ЦНИИЭИцветмет, 1999. –412c.
3 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973. –714с.
4 Еремин Н.И., Наумчик А.Н.. Казаков В.Г. Процессы и аппараты глиноземного производства. –М.: Металлургия, 1980. –359с.
5 Бесков С.Д. Технологические расчеты. –М.: Высшая школа, 1966. –494с.
6 Вакуумные системы и их элементы: Справочник – атлас /Под ред. В.Д. Лубонца. –М.: Машиностроение, 1968. –189с.
7 Справочник металлурга по цветным металлам /Под ред. Л.М. Элькинда. –М.: Металлургия, 1971. –560с.
8 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 5-е изд. –М.: Химия, 1968. –847с.
9 Линчевский Б.В. Техника металлургического эксперимента. –М.: Металлургия, 1967. –847с.
10 Алкацев М.И. Процессы цементации в цветной металлургии. –М.: Металлургия, 1981. –112с.
11 Мечев В.В., Быстров В.П. Автогенные процессы в цветной металлургии. –М.: Металлургия, 1991. –413с.
12 Дембовский В. Плазменная металлургия: Пер. с чешского. –М.: Металлургия, 1981. –279с.
13 Ритчи Г.М. Эшбрук А.В. Экстракция в металлургии: Пер. с англ. /Под ред. Б.Н. Ласкорина. –М.: Металлургия, 1983. –407с.
14 Вакуумная металлургия: Пер. с англ. –М.: Металлургия, 1973. –184с.
15 Пазухин В.А., Фишер А.Я. Разделение и рафинирование металлов в вакууме. –М.: Металлургия, 1969. –203с.
16 Снурников А.П. Комплексное использование сырья в цветной металлургии. –М.: Металлургия, 1977. –272с.
17 Давыдов Я. Качественная металлургия ХХ века. –М.: Знание, 1969. –61с.
18 Новые способы извлечения металлов: Пер. с англ. /Под ред. Колли М. –М.: Металлургия, 1987. –255с.
19 Новое в технологии металлургических процессов: Сб. тр. –Красноярск, 1973. –219 с.
20 Диомидовский Д.А. Металлургические печи. –М.: Металлургия, 1970. –701с.
21 Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. /Под ред. Ю.И. Дытнерского. -М.: Химия, 1983. –271с.
22 Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии – М.: Химия, 1992
23 Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. –Л.: Химия, 1991
24 Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии. /Под ред. Романкова П.Г. –Л.: Химия, 1990
25 Витков Г.А. и др. Гидродинамика и теплообмен в химической технологии – М.: Наука, 1994
26 Янков В.И. и др. Гидродинамика и теплообмен в химической технологии. –Тверь: ТПИ, 1992
27 Испирян Р.А., Клингер А.В. Тепло и массобмен в химико-технологических процессах. –Тверь: ТПИ, 1991
28 Васильев Ю.Н. и др. Новые теплообменники. – М.: Недра, 1994
29 Лесохин Е.И. Рашковский П.В. Теплообменники – конденсаторы в процессах химической технологии: моделирование, расчет, управление. –Л.: Химия, 1990
30 Тимонин А.С. Конструирование и расчет выпарных и кристаллизационных аппаратов. –М.: МИХМ, 1989
31 Киприанов А.И. Процессы и аппараты химико-механической технологии. Массообменные процессы. –Л.: ЛТА, 1991
32 Романков П.Г., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии. –Л.: Химия, 1990
33 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973
34 Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. /Под ред. Ю.И. Дытнерского. –М.: Химия, 1983
35 Павлов К.Ф., Романков В.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. –Л.: Химия, 1987
36 Кобахидзе В.В. Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии. Учебник для ВУЗов. –М.: МИСИС, 1994
37 Егоров А.В. Расчет мощности и параметров электроплавильных печей. –М.: МИСИС, 2000
38 Процессы и аппараты химической технологии. /Под ред. Фельдмана Л. –Талин: ТТУ, 1987
39 Процессы и аппараты химической технологии: лабораторный практикум. /Под ред. Ершова А.И. –Минск: Университетское, 1988
40 Тябин Н.В., Кондакова Л.А. и др. Процессы и аппараты химической технологии: лабораторный практикум. Учебное пособие. – Волгоград, 1987
41 Бурмистров Г.Н. Материаловедение для футеровщиков-каменщиков и огнеупорщиков. Учебник. 3-е изд. –М.: Стройиздат, 1995
42 Кривандин В.А. и др. Металлургическая теплотехника. В 2-х томах. –М.: Металлургия, 1986
Дополнительная

43 Гальперин И.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1 –ВЗПИ, 1962

44 Планковский А.Н. Рамм В.М. Процессы и аппараты химической технологии. –М.: Химия, 1968
45 Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы. Справочник. /Под ред. В.А. Григорьева. –М.: Энергия, 1980
46 Сучков В.Д. Теплофизические величины. Справочные данные для проектирования металлургических печей. –М., 1963
47 Атлас. Металлургические печи. 1988
48 Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник. /Под ред. В.А. Григорьева. –М.: Энергоиздат, 1980
49 Кипарисов С.С.. Падалко О.В. Оборудование предприятий порошковой металлургии. –М.: Металлургия, 1988
50 Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. –М.: Машиностроение, 1973. -342с.