Вольфрам кендері және олардың маңызы

Жұмыстың мақсаты:

Метал кендерінің құрамдарына байланысты байытудың технологиялық схемалары, реагенттік режимдері, минералдық құрамының байыту технологиясына тигізетін әсерлері, кеннен алынатын біртекті концентраттарын бөлу әдістері туралы теориялық негіз алу және кендерді байыту негізінде металдарды өндіріске жіберумен танысу

Жоспар:

Теориялық кіріспе

Негізгі бөлім

2. 1 Вольфрам кендері және олардың маңызы 2. 2 Вольфрам концентраттарын қорыту әдістері 2. 3 Вольфрам кендерінің заттық құрамы және түрлері 2. 4 Вольфрам кендерінің және қиыршықтарының

байыту технологиясы

2. 5 Кендердің сапасы мен концентраттарына

қойылатын талаптар

2. 6 Технологиялық схемалар және байыту көрсеткіштері

2. 7 Вольфрамның Қазақстандағы кен орындары

2. 8 Қолданылуы

III. Қорытынды

IV. Пайданылған әдебиеттер

Вольфрам

Вольфрам (латынша Wolframіum) ашық сұр түсті, баяу балқитын металл табиғатта аз тараған, жер қыртысының 0, 0004%-ын құрайды. Бос күйінде кездеспейді, оның минералдары - вольфраматтар, аздап оксидтер және сульфидтер күйінде кездеседі.

Вольфрамды 1781 жылы швед химигі Карл Шееле тапқан, 1783 жылы ағайынды д’Элуяр вольфрам ангидридін көміртекпен тотықсыздандыру арқылы алғаш рет металл вольфрам алған.

Вольфрамның бізге танымал 15 минералдарының екеуі ғана өндірісте маңызды орын алған, ол вольфрамит (Fe, Mn) WO4 жəне шеелит СаWO4. Вольфрамның кендегі мөлшері 0, 14 %-тен 0, 5%-ке дейін ауытқып тұрады.

Вольфрам минералдары

Вольфрамит (xFeWO4·yMnWO4) темір және марганец вольфраматтарының изоморфты қоспасы. Егер минералды темір 80%дан көп болса, оны ферберит деп атайды. Егер минералда марганец 80%дан көп болса, оны гюбернит деп атайды.

Шеелит CaWO4 таза кальций вольфраматы. Вольфрам кендерінде вольфрам аз болады, оларды қорыту тиімді болу үшін ірі кен орындарында WO3 минималды мөлшері 0, 14-0, 15%, ал кішкене кен орындарында 0, 4-0, 5% болуы қажет. Кендерде қоспа ретінде қалайы касситерит түрінде болады, және молибденнің, висмуттың, мышьяктың және мыстың минералдары кездеседі. Бос тау жынысы негізінен шынытастан тұрады.

Вольфрам кендерін және қиыршықтарын байыту

Вольфрам кендерін байыту сұлбалары әртүрлі және күрделі. Оларда гравитациялық байытумен, магниттік немесе электростатикалық сепарациямен және флотациямен бірлестіріліп жүргізіледі. Байытудың әртүрлі әдістерін біріктіре қолданып, WO3 55-72% деңгейінде болатын концентраттар алады. Вольфрамның кеннен концентратқа өтуі 82-90%.

Вольфрам концентраттарының құрамы, %: WO3-40-72; MnO-0, 008-18; SiO2-5-10; Mo-0, 008-0, 25; S-0, 5-4; Sn-0, 03-1, 5; As-0, 01-0, 05; P-0, 01-0, 11; Cu-0, 1-0, 22.

Волфрам концентраттарын қорытудың технологиялық сұлбасы екі топқа бөлінеді: сілтілік және қышқылдық.

Байытудың принципиалды схемасы

Байыту қондырғыларының схемасы

Вольфрам концентраттарын қорыту әдістері

Вольфрамиттік және шеелиттік концентраттарды қорытудың алғашқы сатысы ашу деп аталады, ол вольфрам минералдарын жеңіл еритін химиялық қосылыстарға айналдыру. Вольфрамитті концентраттарды ашу үшін оған сода қосылады немесе 800-9000С температурада балқытады. Бұл кезде келесі реакциялар жүреді:

4FeWO4 + 4Na2CO3 + O2 = 4Na2WO4 + 2Fe2O3 +4CO2 (1)

6MnWO4 + 6Na2CO3 + O2 = 6Na2WO4 + 2Mn3O4 +6CO2 (2)

Шеелитті концентраттарды 800-9000С температурада келесі реакциялар жүреді:

CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4+ CaCO3 (3)

CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4+ CaO + CO2 (4)

Вольфрамның концентраттарынан вольфрам (VI) оксидін өндіруге мынадай тəсілдер қолданады:

1. Вольфрамит пен шеелит концентраттарын содамен жоғарғы температурада өңдеп содан кейін суда ерітіп бөліп алу.

2. Концентраттарды (шеелит пен вольфрамит) автоклавта соданың ерітіндісінде еріту.

3. Вольфрамит концентратын натрийдін, гидроксидінде еріту.

4. Вольфрамның концентратын қышқылдарда еріту.

Н2WO4 вольфрам қышқылын аммиакты суда ерітеді.

Буландырып суытқаннан кейін (NH4) 10H2W12O42·4H2O қосылысы кристалданады.

Тазартылған WO3 алу үшін сүзілген тұнбаны жуып, кептіріп, 500-850 °C қыздырады

Тазартылған WO3 алу:

Металды вольфрам алу:

Балқу температурасы жоғары болуына байланысты вольфрам металын оксидтерді тотықсыздандыру кезінде ұнтақ түрінде алады. Содан кейін оны электронды-сəулелі немесе вакуум-доғалы пештерде балқытып ұнтақты металлургия əдісімен тұтас бұйымға айналдырады. WO3 тотықсыздануы 700-850 °C-та сутегімен жүргізіледі. Процесс екі кезеңде жүреді:

(I) WO3 + Н2 = WO2 + Н2О;

(II) WО2 + 2H2 = W + 2H2O.

Тотықсыздандыру ретін (жылдамдық пен температураны) қадағалап түрлі ірілікте вольфрамды ұнтақ алуға болады.

Тұтас вольфрам алу

Келесі операциялар жүреді:

а) ұнтақтардан пресстеп ұзындығы 500-650 мм, көлденең қимасы 10´10-40´40 мм-гедейін жететін дайындықтарды (штабик) алу;

ə) үлгілердің тығыздығы мен беріктігін өсіру үшін осындай дайындықтарды күйдіру. Күйдіруді 1150-1300 °C температурада электрпештерде 0, 5-2 сағат бойы жүргізеді. Осылайша өңделген штабиктерді вакуум-доғалы пештерде пайдаланатын электродтарды дайындауда қолданады;

б) штабиктерді «пісіру» - пісіру процесін 2900-3000°C температурада жүргізеді. Қыздыруды сутектің атмосферасында штабиктер қыздыру элементінің міндетін атқаратын жабдықтарда іске асырады, штабиктердің бір ұшына 10-20 В кернеу беріледі. Қажетті температураға жету үшін штабиктердің көлденең қимасына байланысты 2, 5-12 мың ампер аралығында ток күшін береді. Пісірілген штабиктерді қысыммен өңдеу кезіндегі дайындықтар ретінде қолданылады: соғуға, штамптауға, прокаттауға, созуға пайдаланады.

Құйылған вольфрам алу.

Алып мөлшердегі қаңылтыр жаймасын дайындауға арналған, құю əдісімен бұйымдарды жасауға жəне құбырларды созуға арналған ірі дайындықтарды (200- 3000 кг) өндіру үшін, вольфрамды вакуумды-доғалы немесе электрон-сəулелі пештерде балқытады. Жалпы процесс терең вакуум жағдайында жүретін болғандықтан (10-3 Па), балқыған вольфрамнан бу ретінде: O, N, C, H, Fe, Cu, Ni, Mn жəне Co қоспалары бөлінеді. Сонымен қатар шығындалатын электроды арнайы штабиктен жасалған доғалы пештер қолдануда. Штабиктерді бір-бірінің ұзындығымен 1, 0-2, 5 м дейін жалғап пісіреді. Содан кейін оларды 4-16 данадан қалталарға жинақтайды. Металдағы оттегі мөлшерін төмендету мақсатында электродтарды дайындау барысында оларға азғантай тотықтырғыштарды қосады: C, Zr, Ti секілді. Қайта балқытылған вольфрамның құрамында оттегі, азот, көміртегі жəне сутегі қоспаларының 10-3-10-5 % болады.

Қолданылуы

Бұл металдың балқу температурасы басқа барлық металдардан жоғары, тек көміртегінен төмен. Сондықтан бұл металдың ерекшелігі, өте жоғары температурада қайнайды да, баяу жылдамдықпен буланады.

Қазіргі кездегі металлургия саласындағы алынып жүрген вольфрамды мынадай өндірістерде пайдаланады.

Оның 50-55 %-ті вольфрамньң карбиді мен қатты құймаларын, 20 %-ті аспаптар алу үшін болатқа қосылады, 15 %-ті ұнтақталған металл, қалған 10 %-ті ыстыққа төзімді құймалар мен жəне басқа заттарды алуға қолданылады. Мысалы,

вольфрам мен болаттың қоспасынан темірден жасалған заттарды жылдам кесетін арнайы (ара, фрез, фильер жəне т. б. ) аспаптарды дайындайды. Оньң құрамында 8 %-тен 20 %-ке

дейін W; 2 ¸ 7 % Сr; О ¸ 2, 5 % V; 1 ¸ 5 % Со; 0, 5-1 % С болады.

Вольфрамның басқа металл құймаларымен қосылыстарының қолданылуы

Вольфрамның карбиді мен қатты құймалары өздерінің қаттылығымен, беріктігімен,

төзімділігімен жəне өте жоғары температурада балқитындығынан өнеркəсіпте көп

қолданылады. Осымен қатар вольфрамның тантал, ниобий, молибден, рениймен жəне

тағы басқа металдармен қосылған құймалары ыстыққа төзімді келеді. Сондықтан бұл

құймалардан ауа қозғалтқыштың жапқыштарын, турбина қалақтарын, бұрғылау

аспаптарын даярлайды. Мыс пен вольфрамның құймаларынан көптеген материалдар

жасалынады, мысалы электр ажыратқышы, қосқыштары жəне тағы басқалары. Таза

вольфрамнан сымдар, ленталар, катодтар, жоғарғы вольтті түзеткіштер, жогары

температурада 3000 °С-та жұмыс істейтін электр қыздырғыштар жасайды. Вольфрамнын,

химиялық қосылыстары, мысалы Nа2WO4 лак жəне əртүрлі пигмент жасайтын

өндірістерде, оның аммоний сульфаты мен фосфатының қоспасы тігін енеркəсібінде отқа

жəне суға төзімді маталар жасау үшін, вольфрамның қышқылы (Н2WO4) тігін

өнеркəсібінде маталарды бояу үшін, химия өнеркəсібінде жоғарғы сапалы бензин алу

үшін катализатор ретінде қолданылады.

Вольфрамның Қазақстандағы кен орындары

Вольфрам қоры жөнінен Қазақстан әлемде бірінші орын алады. Вольфрам қорының 53 % - дан астамы 16 кен орнында шоғырланған, оның 12 - сі баланстық. Вольфрам кенінің басым типтері - кварц-желілі-грейзенді және штокверкті, оларға Қараоба, Ақшатау, Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, т. б. кен орындары жатады. Вольфрамға бай кентастар скарндық-грейзендік кен орындарында (Солтүстік Қатпар, Баян) немесе олардың мүжілген қатпарларында (Көктіңкөлі) кездеседі.

Өнеркәсіптік шоғырланған түрлері

Кенді-формационды түрі

Табиғи түрлері (минералды)

Mo мен W құрамы, үлеспен, %

Басқа да компоненттер

Өнеркәсіптік түрлері

(технологиялық)

Шоғырланған жерлерге мысалдар

Штокверкті

(грейзеновый)

Молибденді штокверкті

Молибденді

0, 05-0, 25

Cu, Pb, Zn, Bi

Металлургиялық молибденді (сұрыпталған, флотационды)

Бугдалин,

Жирекенс

Вольфрам-

молибденді штокверкті

Шеелит-вольфрамиды

молибденитті

0, 03-0, 10

(WO3 0, 6 дейін)

Cu, Bi

Металлургиялық вольфрам-молибденді

(сұрыпталған, флотационды-гравитациялық)

Көктінкөл

Кесте 1

Молибденді-вольфрамды кендердің өнеркәсіптік шоғырланған түрлері және үлестері

Вольфрамның негізгі қорлар 6 ірі және аса ірі: Жетіқара-Қайрақты, Бұғыты, Қараоба (штокверк), Солтүстік Қатпар, Көктіңкөлі, Баян, Ақсораң кен орындарында шоғырланған.

Жетіқара-Қайрақты вольфрам кен орны - Қарағанды облысындағы Ағадыр темір жол станциясынан солтүстік-шығысқа қарай 50 км жерде орналасқан. Кен орнын 1945 жылы геолог Г. И. Бедров ашқан.

Вольфрамның негізгі кен орындары

Жетіқара-Қайрақты вольфрам кен орны.

Кендердің сапасы мен концентраттарына қойылатын талаптар

Қоспа маркасы

Ұнтақтар қоспасындағы негізгі компонеттердің құрамы, %

Физико-хииялық қасиеттері

вольфрам карбиді

ванадий

карбиді

Хром карбиді

Тантал

карбиді

кобальт

Иілу кезіндегі беріктік шегі, кгс/мм2

Тығыздығы, г/см3

Қаттылығы

ВК15-М

155

13, 8-14, 1

87, 0

ВК20-М

175

13, 3-13, 7

85, 0

ВК15-0М

82, 9

0, 1

150

13, 8-14, 3

87, 0

ВК10-Х0М

89, 2

0, 8

150

н. м. 14, 3

89, 0

ВК15-Х0М

84, 2

0, 8

165

н. м. 13, 8

87, 5

ТУ 48-19-60-78 Вольфрамды қоспа, титан-вольфрамды қоспа, титан-тантал-вольфрамды қоспаларға технологиялық талаптар.

1. Қоспа ұнтақтарының және күйдірілген үлгілердің негізгі физико-механикалық құрамдары ГОСТ 3882-74 (МЕСТ 3882-74) талаптарына сай болу керек немесе 1-кестеге сай болу қажет.

Кесте 1

2. Екі жақ келісімі бойынша қоспа құрамында кобальт, көміртек, оттек және темір белгілі талаптарға сай бекітілген мөлшерде болуы мүмкін. Құрамындағы мөлшер нормалары ТУ 48-1У-10. 4-73 талаптарына немесе 2- кестеге сай болу қажет. Кесте-2

Қоспа маркасы

Компоненттер мен қоспалардың құрамы%

Кобальт

Жалпы көміртек

Кем емес

Еркін көміртек

Оттек

Темір

ВК3

2, 8-3, 3

5, 65-5, 8

0, 1

0, 4

0, 3

ВК20

19, 5-20, 5

4, 7-4, 95

0, 1

0, 5

0, 3

ВК25

24, 5-25, 5

4, 5-4, 75

0, 1

0, 5

0, 3

ВК3-М

2, 8-3, 2

5, 7-5, 95

0, 1

0, 6

0, 3

ВК6-0М

5, 8-6, 2

5, 7-6, 0

0, 25

0, 9

0, 3

ВК10-М

9, 5-10, 5

5, 3-5, 5

0, 08

1, 0

0, 3

ВК15-М

14, 2-15, 5

5, 0-5, 2

0, 08

1, 2

0, 3

ВК10-Х0М

9, 5-10, 5

н. м. 5, 40

0, 25

0, 8

0, 5

ВК20-М

19, 0-20, 5

4, 7-4, 9

0, 08

1, 5

0, 3

ВК15-Х0М

14, 2-15, 5

н. м. 5, 10

0, 25

1, 0

0, 5

ВК10-0М

9, 5-10, 5

5, 4-5, 7

0, 25

1, 0

0, 3

ВК15-0М

14, 2-15, 5

н. м. 5, 10

0, 25

1, 0

0, 8

3. Мемлекеттік сапа Белгісімен аттестацияланған қоспа маркалары бойынша дайындалған бақылаудағы үлгілердің физико-механикалық қасиеттері төмендегі 3-кестеде көрсетілген.

Кесте 3

Қоспа маркасы

Физико-механикалық қасиеттері

Ұқсас жұмыстар

Қазақстанның қазба байлықтары!!!

Қазақстанның пайдалы қазбалар байлығы

Қазба байлық ресурстар

Моңғолия Республикасы

ҚР пайдалы қазбалары

Қазақстанның пайдалы қазбалары

Табиғаттағы металдар

Металдар өндірісі туралы ақпарат