11. Производство чугуна

Чугун – железоуглеродистый сплав, содержащий более 2% углерода. Кроме углерода, в нем всегда присутствуют кремний (до 4%), марганец (до 2%), а также фосфор и сера. Чугун является основным исходным материалом для получения стали, на что расходуется примерно 80-85% всего чугуна.

Производство чугуна : Чугун получают в доменных печах высокотемпературной (до 1900 °С) обработкой смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса. Эти компоненты, сплавляясь друг с другом, образуют доменный шлак, который представляет собой в основном смесь силикатов и алюминатов кальция, близкую по составу к портландцементу.

Доменная печь — очень большое инженерное сооружение. Полезный объем печи — 2000…3000 м3, а суточная производительность — 5000…7000 т.

В печь сверху через устройство загружают шихту, а снизу через фурмы подают воздух. По мере продвижения шихты вниз ее температура поднимается. Кокс, сгорая в условиях ограниченного доступа кислорода, образует СО, который, взаимодействуя с оксидами железа, восстанавливает их до чистого железа, окисляясь до С02. Железо плавится и при этом растворяет в себе углерод (до 5 %), превращаясь в чугун. Расплавленный чугун стекает в низ печи, а расплав шлака , как более легкий, находится сверху чугуна. Чугун и шлак периодически выпускают через лотки в ковш. На каждую тонну чугуна получается около 0,6 т огненно-жидкого шлака.

Д оменный шлак — ценное сырье для получения строительных материалов: лакопортландцемента, пористого заполнителя для бетонов — шлаковой пемзы, шлаковой ваты и др.

Чугун главным образом (около 80 ) идет для производства стали, остальная часть чугуна используется для получения литых чугунных изделий.

12. Состав битума. Особенности образования твердых, жидких, вязких битумов

Битум- сложная смесь высокомолекулярных углеводородов и их неметаллич. производных (соединения углерода с кислородом, серой, азотом).

Элементарный химический состав всех битумов примерно одинаковый: С(70-80 %); Н(15 %);О (10%);S( до 5%); N( до 3%).

Поскольку выделить индивидуальные углеродные соединения из битумов сложно, поэтому из битумов спец. Методами выделяют группы углеводородов с более или менее сходными свойствами т.е. определяют групповой состав.

Групповой состав –сюда включают основные группы углеводородов в процентах: 1)асфальтены- твердые вещ-ва (10-25%);

2) смолы(20-40%);

3)масла ( 45-60%);

4) парафины (до 5%);

5) асфальтогеновые кислоты их адгидриды (до 1%).

Масла- легко растворяются в бензине, придают текучесть, снижают температуру размягчения.

Смолы- более сложн. структура чем масел, много сернистых и азотных соединений, хорошо растворяются в этиловом спирте, а так же в бензине и флорофоре. Они придают растяжимость и эластичность.

Асфальтены- твёрдые неплавкие вещ-ва, от них зависит вязкость и температура размягчения.

Парафины -нейтральная вязкоподобная масса, плавятся +50 С⁰;при их содержании более 3% увелич. хрупкость битума.

Групповой состав не является постоянным, под влиянием факторов внешней среды масла→ в смолы, а смолы→ асфальтены.

Определен. соотношение между группами определяет свой-ва битумов. К этим свойствам относятся вязкость, старение, хрупкость и эластичность. В поставляемых партиях битума групповой состав указывается как факультативное требование. В среднем основн. часть молекул битума состоит из «скелета» состоящего из 30-150 атомов углерода.

Сырьё для получения.

Для производства дорожных битумов используют 2 группы битумов: высокосмоистые, смолистые(8-20%),малосмолистые. По содержанию парафинов: высопарафинистые (более 6%), малопарафинистые (менее 6 %).

(схема 1 и 2 )

Производство вязких дорожных битумов

Принципиальная схема производства битума (схема)

Основным недостатком многих органич. вяжущих является их высокая вязкость в обычных условиях. Поэтому при их использовании надо их нагревать свыше 100 С⁰ . Кроме этого недостатка вязкие битумы не обеспечивают хорошего сцепления с влажн. поверхностью минеральных материалов. Поэтому при строительстве усовершенств. покрытий и оснований применяют жидкие нефтяные битумы, нагретые до температуры 100 С⁰,а так же холодные при температуре 15-20 С⁰.

Жидкие битумы готовят путём разжижения вязких битумов БНД 40/60, БНД 60/90, БН 60/90. Легкими нефтяными продуктами разжижают(лигроином, керосином, нефтяными маслами, с добавлением ПАВ и других добавок). Характерной особенностью их является способность загустевать в дорожном покрытии и преобретать вязкость адекватную исходному битуму. По мере загустевания прочность в покрытии увеличивается.