Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja) |
Nakon položenog kolegija student će moći:
1. Primijeniti temeljna načela kemijskih procesa koji se vrše pri povišenim i visokim temperaturama u heterogenim sustavima.
2. Kategorizirati procese termičkih razlaganja.
3. Procijeniti uvjete za nastajanje i disocijaciju metalnih oksida.
4. Objasniti procese sinteriranja i mehanizme reakcija u čvrstom stanju.
5. Interpretirati fazne dijagrame sustava značajnih za proizvodnju cementa i za sintezu čistih sastojaka cementnog klinkera.
6. Ilustrirati načine primjene teorije redukcije metala u procesima visoke peći i pri metalotermijskoj redukciji metalnih oksida u proizvodnji ferolegura.
7. Koristiti teorijsku osnovu procesa oksidacije u procesima pročišćavanja metalnih talina pri proizvodnji čelika i drugih metala.
8. Objasniti teorijsku osnovu proizvodnje metala elektrolizom rastaljenih soli te proizvodnju tehničkog stakla iz silikatnih talina.
9. Objasniti kinetiku i mehanizam procesa hidratacije portlandskog cementa te predložiti procese hidratacije cement |
Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave |
1. tjedan: Uvod. Opći principi i zakonitosti provedbe kemijskih procesa. Procesi termičkih razlaganja (dehidratacija i dehidroksilacija, termička disocijacija). Dehidratacija gipsa. Dehidratacijja i dehidroksilacija glina.
2. tjedan: Termička disocijacija metalnih oksida, hidroksida i sulfata. Afinitet metala prema kisiku i tlakovi disocijacije oksida. Model, mehanizam i uvjeti disocijacije karbonata.
Seminar: Termička disocijacija vapnenca i dobivanje vapna. Rješavanje zadataka.
3. tjedan: Procesi stvaranja tehničkih silikata. Procesi sinteriranja i reakcije u čvrstom stanju. Mehanizam reakcija. Pokretačka sila procesa. Mehanizam prijenosa tvari. Kemijske i fizikalne promjene tijekom sinteriranja.
Seminar: Fazni dijagrami stanja. Gibbsovo pravilo faza. Ternarni sustav CaO-SiO2-Al2O3 s područjima (zonama) pojave pojedinih tehničkih silikata. Rješavanje zadataka.
4. tjedan: Portlandski (silikatni) cement. Proizvodnja PC klinkera. Osnovni klinkerski minerali. Cementni moduli. Klasifikacija portlandskog cementa prema EN 197-1.
Seminar: Tehnološka shema proizvodnje portlandskog cementa. Proračun sirovinske smjese za proizvodnju portlandskog klinkera. Rješavanje zadataka.
5. tjedan: Tehnički silikati dobiveni sinteriranjem u reakcijskom sustavu SiO2-Al2O3. Klasični keramički materijali. Lončarska roba, crijep, porculan. Vatrostalni materijali.
Seminar: Fazni dijagram SiO2-Al2O3. Dijagram stabilnosti SiO2. Vatrostalni materijali temeljeni na MgO-SiO2 reakcijskom sustavu. Forsterit, periklas.
6. tjedan: Procesi stvaranja silikata i aluminata u talinama. Primjeri: vodeno staklo, aluminatni cement. Provjera znanja (I. kolokvij).
7. tjedan: Silikatne taline. Staklo. Definicija. Podjela i uloga glavnih iona u staklu. Karakteristike staklastog stanja. Rastakljivanje. Kristalizacija. Tehničko staklo. Kemijski sastav, podjela, svojstva i praktična primjena. Fizikalno-kemijska i mehanička svojstva stakla.
8. tjedan: Tehnološki proces i postupak dobivanja tehničkog stakla. Sirovine. Taljenje i pretvorba sirovina u staklo. Dijagram Na2O-SiO2. Oblikovanje i preradba stakla. Hlađenje i površinska obrada stakla.
Seminar: Tehnološka shema proizvodnje tehničkog stakla. Proračun sirovinske smjese za proizvodnju bezbojnog i obojenog (zelenog) stakla. Rješavanje zadataka.
9. tjedan: Dobivanje ugljičnih materijala, grafit, karbidi. Redukcija MeO s ugljikom i CO. Procesi u visokoj peći. Procesi pročišćavanja metalnih talina. Metalotermijske i elektrotermijske redukcije metalnih oksida u proizvodnji ferolegura.
Seminar: Primjeri redukcije MeO i pročišćavanja metala u industrijskoj praksi. Redukcija željezovih oksida i dobivanje željeza u visokoj peći. Čelik. Ferolegure.
10. tjedan: Elektroliza u talini. Elektroliza glinice i dobivanje aluminija. Gustoća struje. Anodni efekt. Tehnološka shema dobivanja aluminija. Rješavanje zadataka. Provjera znanja (II. kolokvij).
11. tjedan: Anorganski procesi u heterogenim sustavima pri niskim temperaturama. Hidratacija produkata termičkih razlaganja (gips, vapno). Reakcije hidratacije i očvršćivanja gipsa i vapna. Utjecajni čimbenici na reaktivnost vapna.
Seminar: Proizvodnja vapna i gipsa. Postrojenja, osnovne operacije i uređaji. Peći.
12. tjedan: Anorganski procesi u heterogenim sustavima pri niskim temperaturama. Procesi hidratacije, vezanja i očvršćivanja silikatnog cementa (portlandski cement). Mehanizam i kinetika hidratacije. Produkti hidratacije u sustavu cement-voda.
Seminar: Primjena termičkih metoda (DTA-TG/DTG) u kemiji cementa. Kinetika i mehanizam hidratacije portlandskog cementa. Rješavanje zadataka.
13. tjedan: Razvoj mikrostrukture i korozijska stabilnost cementnog kompozitnog veziva. Čimbenici koji utječu na čvrstoću betona. Hidratacija i vezanje aluminatnog cementa.
Seminar: Primjeri iz prakse. Utjecaj pucolanskih dodataka na čvrstoću i trajnost cementnog kompozita.
14. tjedan: Aditivi za cement i beton. Plastifikatori i superplastifikatori. Aeranti. Zamjenski dodaci cementu. Beton. Kompozitni materijali.
15. Uloga procesa hidratacije cementa u trajnom zbrinjavanju štetnih tvari i industrijskog otpada. Održivi razvoj i zaštita okoliša. Provjera znanja (III. kolokvij).
SEMINAR:
Tijekom semestra obrađuju se numerički zadaci (primjeri iz prakse) za izračunavanje procesnih parametara s prikazima dijagrama tijeka odabranih tehnoloških procesa (fizičko-kemijske osnove procesa, procesna oprema i utjecaj na okoliš), što zajedno s predavanjima čini jedinstvenu cjelinu.
VJEŽBE:
1. Određivanje reaktivnosti vapna ovisno o uvjetima pečenja vapnenca.
2. Određivanje veličine i raspodjele čestica metodom Andreasenove pipete.
3. Određivanje fizikalno-kemijskih svojstava silikatnog cementa (gustoća, specifična površina, normalna konzistencija, vrijeme vezanja, toplina hidratacije).
4. Određivanje kapaciteta izmjene kationa kod glina metodom amonijeva acetata i identifikacija glinenih minerala.
5. Određivanje kemijske otpornosti Na2O-CaO-SiO2 stakla.
6. Terenska nastava - posjet tehnološkim pogonima za proizvodnju betona, gipsa, vapna, portlandskog cementa i stakla. |
