Pirometallurgiya fanidan ma'ruza mashg’ulotlari

Oksidli eritmalarning tuzilishi
Hozirgi davrda umumiy tushunishni oksidli eritmalar tuzilishining ionli nazariyasi oldi. Ionli nazariyaga muvofiq, shlakni tuzuvchi moddalar eritmada ionli ajralish holatida mavjuddir. Shunday ekan, elektrolitlar eritmalariga mos hamma muhim elektr kimyoviy hodisalar ham shlakli eritmalarga mosdir. Masalan, suyuq silikatlarning bir qatori uchun elektrolizda Faradey qonuni kuzatiladi, bir necha silikatlarning erishida elektr o’tkazgichning keskin o’zgarishi aniqlangan, metal (sulfid)-shlak chegarasida elektropilyar hodisalarning mavjudligi ta’riflangan.
Ionli nazariyaga binoan, shlakni eng oddiy kation va murakkab anionli komplekslardan tuzilgan deb aytsa bo’ladi.
Shlakli eritmalarni tashkil kiluvchi ionlar o’zining empirik tasvirlari bilan teng baholi emas. Bu ionlarning har xil effektiv zaryadlar va ularning o’lchamlariga bog’liq. Kationning "kuch" kriteriyasi bo’lib ionli potentsial o’lchami xizmat qilishi mumkin.
Hamma kationlarni ikki katta guruhga bo’lsak bo’ladi. Birinchi guruh kation-modifikatorlar kiradi. Ularga kationlarning kislorod bilan aloqaligi ionli xarakteri bilan ajralib turadi. Bu ishqorli va ishqor-tuprokli ma’danlar va boshqa kationlardir. Al, Ti va boshqa turli ko’p zaryadli kuchli kationlar, qaysiki kislorod bilan aloqasi katta darajada kovalentlidir, kationlarning ikkinchi guruhi-to’r to’quvchilarga kiradi.
Umumiy holda eritilgan silikatlarni murakkab mikro xilma xil ionli va bir qator sharoitlarda yarim o’tkazgich xususiyatlarga ega bo’lgan suyuqlik kabi tasvirlash mumkin.

20 – ma’ruza
SHLAK SISTEMALARINING HOLAT DIAGRAMMALARI.
IKKI KOMPONENETLI OKSID SISTEMALARINING HOLAT DIAGRAMMALARI
Reja:
1. Metallurgiyada asos bo’lgan ikki komponentli sistemalar
2. Diagrammadan ikki komponentli sistemani tarkibini aniqlash usullari.
3. Ikki komponentli diagrammada evtektikalar ahamiyati.


Kalit so’zlar: shlakli eritmalar, silikatlar, suyuq eritmalar, evtektika, turg’un kimyoviy birikmalar, binarli diagrammalar.

Pirometallurgiyada shlakli eritmalarining ko’pchiligi silikatlar guruhiga kiradi. Fazali o’zgarishlar davrida tushunchani, asosan, oddiy silikatlarni erish harorati haqidagi holat binarli diagrammalaridan olish mumkin.

A va B komponentlarning aralashtirganda qattiq yoki suyuq eritmalar paydo bo’lishi mumkin. Qattiq eritmalar har xil elementlarni atom yoki ionlarini aralashtirganda umumiy kristal panjara tashkil qilganda paydo bo’ladi. Qattiq holatda ikkita moddaning bir-birida chegarasiz erishi kamdan-kam uchraydi. Bunga asosiy sabab elementlarni aralashganda har xil elektron tuzilishidir. Metallurgiyada ko’proq oksidlar qattiq holatda cheklangan eruvchanligi uchraydi. Bunday eritmalarga silikatlarni n MeOm SiO₂, shpinel fazalarni (Me¹ Me¹¹₂O₃ va boshqalar) kiritish mumkin.
Moddaning suyuq holatiga o’tish davrida uzluksiz eruvchanlikga ega bo’lgan eritmalarni xosil bo’lish imkoniyati ko’payadi. Qattiq va suyuq moddalarning tuzilishida ko’p o’xshashlik bo’lishi bilan, suyuq holatdagi vakansiyani miqdorligi ko’payishi, cheklashtiruvchi energetik omilning ta’sirini kamaytiradi.
Shlaklarni asosiy tashkil qiluvchi binarli oksid sistemalari judaxam kam holatlarda uzluksiz qattiq eritmalar qatorini eritma tashkil qiladi. Misol hisobida quyidagi komponentlardan tuzilgan shlak sistemalarini keltirish mumkin: Cr₂O₃ - Al₂O₃; MgO-NiO; MgO-FeO; CaO-MnO va boshqalardir.
Metallurgiyada ko’pchilik shlak eritmalari silikatlar qatoriga kiradi, fazalar o’zgarishi to’g’risidagi ma’lumot, oddiy silikatlarni erish harorati va boshqa shu sistemaga mos xususiyatlarni binarli holat diagrammalaridan olish mumkin.
Binarli silikatlarga mos bo’lgan umumiy xususiyat - bu diagrammaning o’rta qismida (40-70% SiO₂) bitta, yoki bir nechta evtektikalarni mavjudligidir. Ushbu evtektikalar dastlabki SiO₂ va Me_xOu larga nisbatan pastroq erish haroratiga egadirlar.
Bir qator binarli evtektikalar uchun bitta yoki bir nechta mustahkam kimyoviy birikmalar bo’lishi kuzatiladi. Masalan, quyidagi mustahkam kimyoviy birikmalar mavjuddir: 2FeOSiO₂ MgO SiO₂ va boshqalardir. Metallurgiyada shlaklarni asoslovchi CaO-SiO₂ va FeO-SiO₂ sistemalarni batafsilroq ko’rib chiqamiz.
Sistema CaO - SiO₂. Qattiq holatda ikkita murakkab kimyoviy birikma borligi bilan ajralib turadi: CaOSiO₂ (erish harorati = 1540°C) va 2CaO SiO₂ (erish harorati 2130°C). Erkin kaltsiy va kremniy oksidlarini erish haroratlari 2570 va 1713 °C tashkil qiladi.
Bu kimyoviy birikmalardan tashqari, sistemada yana ikkita kimyoviy birikma paydo bo’ladi: 3CaO SiO₂ va 3CaO 2SiO₂. Bu birikmalar cheklangan harorat masofasida mustahkamdir. 2CaO^.CuO₂ birikmaning likvidus chizigini o’tkir formasi CaO SiO₂ birikmaga nisbatan murakkabligini ko’rsatadi.
Ikki komponentli diagrammalardagi gorizontal chiziqlar 3 ta kondensatsiyalangan va bitta gaz fazalarning muvozanat holatini ta’riflaydi. Bunday sharoitlarda sistemaning erkinlik darajasi 0 ga teng (ion variant sistema). Fazalar sonini o’zgarmaydigan, haroratni hech qanday o’zgartirish mumkin emas (S = Q – F + 2 = 2 – 4 + 2 = 0). Masalan, 1200°C da tarkibida 55 % - SiO₂ bo’lsa muvozanatda tridimit (kristallik tuzilishi) - SiO₂ - CaO  SiO₂ - gaz fazasi bo’ladi.
CaOSiO₂ holat diagrammasini CaO va kremniy oksidlarini paydo bo’lish erkin diagrammasi bilan solishtirish qiziqarlidir.
Ushbu diagrammada ordinata o’qida eritma paydo bo’lish erkinlik energiyasini 4,575 T ga nisbatligi joylashtiriladi (AO/4,575 T). Solishtirish shuni ko’rsatadiki, sistemada eng kam quvvatga ega bo’lgan 2SaO  SiO₂ birikma mustahkamdir. AO/4,575 T ni tarkibga bog’likligi holat diagrammasidagi maksimum formasi bilan yaxshi taqqoslanadi. (Yuqori haroratlarda eritma katlamlanish tarkiblarida Raul qonunidan musbat siljish ko’riladi (N SiO₂ > 0,9)).
Ma’lumki Raul qonunida binoan musbat siljish sistemani mustahkam jihatidan chiqishi va eritmani mustaqil tarkiblarga qatlamlanishida olib keladi.
Holat diagrammalari sistemadagi eng past erish haroratga ega bo’lgan tarkiblarni aniqlab beradi. Bu metallurglarga past erish haroratga ega bo’lgan tarkiblarni tanlab texnologik maqsadlarni yechishga imkon yaratadi. Temir silikatlari va oksidlari metallurgiyada asosiy shlak tuzuvchi elementlarga kiradi. Temir oksidlari shlaklarni elektr o’tkazuvchanligi, yopishqoqligi, metall isrofgarchiligi va boshqa muhim xususiyatlarni aniqlovchi moddadir. Temir bir nechta kislorod bilan birikmalar hosil qiladi. Bu xususiyat kislorodni eritmalarda har xil aktivligini hosil qiladi va eritmalarni termodinamik xususiyatlarini o’zgartiradi.
FeO-SiO₂ sistemasida fazalar o’zgarishlarini ko’rish uchun diagrammani ko’rib chiqamiz.
Binarli silikatlar erish diagrammalariga xos xususiyati bo’lib sistemani o’rta mintaqasida bitta yoki bir necha evtektika mavjudligi bo’ladi. Ushbu evtektika SiO₂ va MexO boshlang’ich oksidlarga nisbatdan ancha past erish haroratlarga ega.
Binarli silikat sistemalar qatori uchun bitta yoki bir necha turg’unli kimyoviy birikmalarning mavjudligi mos keladi. Masalan, quyidagi turg’unli kimyoviy birikmalar ma’lum: 2 FeOSiO₂; MgOSiO va boshqalar.

TESTLAR

Savollar	To’g’ri javob	Noto’g’ri javob	Noto’g’ri javob	Noto’g’ri javob
Metallurgiya deganda Siz nimani tushunasiz?	Dastlabki xom ashyodan metal yoki uni quymasini ishlab chiqaradigan fan, ilm va texnologiyalarni bir qismi	Maxsulot chiqaradigan sanoat korxona	Metal va quymalarni qayta ishlash.	Metaldan dastgox yasash
Boshqa elementlardan metal nima bilan ajralib turadi?	Elektron gazi mavjudligi bilan	Zishlik va eguvchanlik bilan.	Nisbiy og’irlik bilan	Rangi bilan
Metal uchun nima xosdir?	Metallik yarqirash	Kristallik tuzilishi va rangi	Zishlik va qattiqlik	Yopishqoqlik
diagrammasi gomogen mintaqasida erkinlik darajasi nechaga teng?	2 ga teng	1	3	4
Erkinlik darajasi qaysi qatorda to’g’ri ko’rsatilgan?	C = K – F +2	S = F + K - 2	S = F – K + 2	S = F – K + 1
Fe-S diagrammasi toza temir chizig’ida (100%Fe) erkinlik darajasi nechchiga teng?	1	2	3	4
Temir oksidlari qaysi qatorda to’g’ri ko’rsatilgan?
OAJ “Uzmetkombinat” qanday asosiy mahsulotni ishlab chiqaradi.	Po’lat, latun	Oltin, kumush	Mis, temir	Mis, uran
Magnetit qaysi qatorda to’g’ri yozilgan?	Fe3O4	FeO	Fe2O3	Fe2O4
Reaksiya qaysi haroratda oqib o’tadi?	600 chunki bu reaksiya 570^0C oqib o’tishni boshlaydi	400	500	300
Ikki valentli metal oksidini ajralish jarayoni qaysi reaksiyada to’g’ri keltirilgan?
Parchalanish reaksiyasi xarorat oshishida muvozanat qaysi tomonga siljiydi?	Le-Shatel’e qoidasi bo’yicha o’ng tomonga suriladi	o’zgarmaydi	chap tomonga	yangi muvozanat holatigacha
reaksiyada kislorodni parsial bosimi kamaysa qaysi tomonga suriladi?	Le-Shatel’e qoidasi bo’yicha o’ng tomonga suriladi	o’zgarmaydi	chapga	yangi muvozanat xolatgacha
Ajralish reaksiyasida kislorodni parsial bosimi deb nima aytiladi?	ajralish paytidagi kislorod ajralib chiqadi va uning bosimi parsial bosim deb nomlanadi	havodagi kislorodni miqdorligi	havodagi kislorodning bosimi	oksiddagi kislorodning miqdorligi
Agarda atrof muhitda kislorodning miqdorligi 10 % bo’lsa ni qaysi qiymatida ajralish reaksiyasi boshlanadi?	= 0,1da ajralish boshlanadi	= 0,01	= 10,0	= 1,0
Atmosfer bosimida normal sharoitda qaysi xaroratda ajralish reaksiyasi boshlanadi?	970 : = 0,21 chunki atmosferada kislorodning parsial bosimi 0,21 ga teng	700 : = 0,15	800 : = 0,35	600 : = 0,50
Birlamchi metal qaysi xom-ashyodan olinadi?	Tabiiy xom ashyo rudasidan	Metal lomidan	Ikkilamchi (xom ashyo)zahiradan	Metall prokatidan
Ikkilamchi metall qaysi xom ashyodan olinadi?	Texnogen chiqindi va metal lomidan	Rudadan	Turli eritmalardan	Birlamchi metaldan
Reaksiya dissosiasiya bo’lishida Gibbs energiyasi formulasi qaysi qatorda to’g’ri keltirilgan:
Yangi texnologik sxema yaratilganda qanday ilmiy asos tushuniladi?	Nazariy metallurgiya	Moddaning xususiyati	Moddaning tuzilishi	Metallarga talab
«Pirometallurgiya» deganda nimani tushunasiz?	Yuqori haroratlar natijasida metallurgik agregatlarda moddalarning fizika-kimyoviy o’zgarishi natijasida metall olish	past haroratlar natijasida metallurgik agregatlarda moddalardan metal olish	kimyoviy reagentlarning suvli eritmalari yordamida metallni eritmaga o’tqazish	Metall ionlarini eritmalardan elektroliz yordamida sho’ktirish
Pirometallurgik jarayonning yakunlashdan maqsad?	Metalni toza holatda ajratib olish	Rudalarni qayta tiklash	Rudalarni boyitish	Bo’sh tog’ jinsidan ajratish
Moddaning dissosialanishi nima?	qizdirishda turg’un bo’lmagan kimyoviy moddalarning ajralishi	Moddaning vaqt davomida parchalanishi	Sovutish davrida moddalar tarkibida bo’lgan elementlarning parchalanishi	Tiklanish va oksidlanish jarayonlari
Karbonatlarni parchalanishi qaysi reaksiyada ko’rsatilgan?	MeCO3 = MeO+CO2	MeSO4=MeO+SO3	FeS2=FeS+1/2S2	2MeO=2Me+O2
Qaysi reaksiya metal oksidini qattiq uglerod bilan tiklanishini to’g’ri ifoda qiladi?
keltirilgan reaksiya dissosiasiyasiga muvozanat konstantasi qaysi javobda mavjud.
Qaysi reaksiya ikki valentli metall oksidlanishida to’g’ri keltirilgan?
Agarda reaksiya kinetik tartibda o’tsa uni tezlatish uchun	xaroratni ko’tarish kerak chunki xarorat reaksiyaga katta ta’sir ko’rsatadi	metalni miqdorligini oshirish kerak	kislorodni miqdorligini oshirish kerak	kislorodni bosimini oshirish kerak
Valentligi o’zgaruvchan metal oksidlanganda qanday kuyindi hosil bo’ladi?	Kuyindi qatlami miqdori metal valentligiga teng	Bir qatlamli	Ikki qatlamli	Qatlamlari aniqlanmagan
«Klark» degan nima?	Er yuzidagi metalni o’rtacha tarqalgan tarkibi	Metalni eritmadagi tarkibi	Metalni rudadagi tarkibi	Metalni konsentratdagi tarkibi
«Ruda» tushunchasini qancha talqini bor.	2	3	4	1
“Shlak” deb nimani tushunasiz?	shlak bu oksidlar va ular paydo qilgan birikmalarning eritmasi	Shlak bu oksid eritmasi	shlak bu metal eritmasi	shlak bu sul’fid eritmasi
Qaysi shlaklar nordondir?	agarda shlak tarkibida kremniy va alyuminiy oksidlarning yig’indisi 40% dan ko’proq bo’lsa	agarda shlak tarkibida temir oksidi 40 % dan kamroq bo’lsa	agarda shlak tarkibida kremniy, 40 % dan ko’proq bo’lsa	agarda shlak tarkibida kalsiy oksildarning 40 % bo’lsa.
keltirilgan tarkibli shlakning asosligi nechchiga teng?	1, 38	1,18	1,28	1,09
Shlak eritmalarining tuzilish nazariyalaridan qaysi biri zamonaviydir?	Shlak eritmasini tuzilining zamonaviysi bu ion nazariyasidir	Molekulyar nazariyasi	Ion va molekulyar nazariyasi	Ion va elektron nazariyasi
Agarda ikki komponentli shlak sistemasida kimyoviy birikmani likvidus chizig’ida o’tkir burchak bo’lsa unda suyuq holatiga o’tishda:	birikma qisman ajraladi, shunki burchakning qiymati ajralish darajasini ko’rsatadi	birikma ajralmaydi	birikma to’liq ajraladi	ajralish darajasi burchakning qiymatiga bog’liq emas
Boyitish jarayonida “chiqindi” degan nima?	O’z tarkibida tog’ jinsi va foydali mineralni kam miqdorligida bo’lgan boyitish jarayoni mahsuloti	Tayyor metal	Dastlabki ruda	Boyitish mahsuloti
Shlak eritmalarining yopishqoqligiga magnetit qanday ta’sir qiladi?	Magnetit shlak eritmasining yopishqoqligini oshiradi	ta’sir qilmaydi	Kamaytiradi	kam ta’sir qiladi
Mostovich qoidasiga binoan shteynda oltin gugurtning tarkibi qancha?	25-30 va bu miqdorlik o’zgarmaydi	18-22	15-20	10-15
Yer yuzasida eng keng tarqalgan birikma guruhi qaysilar?	Oksidlar	Karbonatlar	Gidratlar	Sulfidlar
Litosfera qatlamida asosiy element qaysi?	Kislorod	Vodorod	Azot	Karbonat angidrid
Gaz fazasida oltingugurt necha valentga teng	2	1	3	4
Qaysi reaksiya bo’yicha pirit dissosiasiyalanadi?	FeS2 = FeS + 0,5 S2	CuFeS2 = CuS + FeS	2Cu2S = 4Cu + S2	ZnS = Zn + 0,5S2
Mis qanday sulfidlarni hosil qiladi?	Cu2S, CuS	CuS, FeS	CuS, FeS	CuS, PbS
Qaysi javobda temirni hamma oksid birikmalari to’g’ri keltirilgan?
Shlak sistemalarining sirt tarangligiga uch valentli oksidlar qanday ta’sir qiladi?	Uch valentli oksidlar shlak sistemasini sirt tarangligini kamaytiradi	Ta’sir sezilmaydi	Oshiradi	Ta’sir qilmaydi
Shlak – shteyn chegarasida qanday ko’rinish ro’y beradi?	Kation va anionlardan tuzilgan ikkilamchi elektr qatlami paydo bo’ladi.	Molekulalar bitta fazadan ikkinchisiga o’tadi	ikkita suyuqlik aralashib ketadi	kimyoviy reaksiya ketadi