Жеңіл металдар

Жеңіл металдарды өндіру кезіндегі негізі операциялар

Орындаған:Асабай Е. Қ

Қабылдаған: Есмурзаева Райхан

ХТ-19-2к

Қазақстан металдар тізімі

Жеңіл металдар

Жеңіл металдарға он бір металдарды жатқызады, олардың тығыздығы қатты түрінде 0, 534 - 3, 6 г/см3 тен. Олардың арасында - алюминий, магний жəне бериллий өндірісте зор мағнаға ие. Жерсілтілі металдардың арасында ең маңыздысы кальций жəне барий, ал сілтіліден - литий жəне натрий. Жеңіл металдар химиялық активті эрекеттеседі оттегімен, галоидтармен, күкіртпен жəне көміртегімен; кернеу қатарында олар электртеріс элементтер орынында орналасқан. Сондықтан, электролитте электроң қоспалары бар элементтер болмауға тиісти, себебі олар бірінші катодта шөгеді де алынатын металдың сапасың төмендетеді. Жеңіл металдарды алу үшін əр түрлі күрделі технологиялық схемалар қолданылады. Бұл технологиялар химиялық жəне электрохимиялық процестермен байланысты. Сондықтан, əр технологияны жеке өндіріске шығаруға болады. Мысалы, алюминий металлургиясы төрт өндірістен тұрады: сазбалшық, фтор тұздар, электродтар өндірісі жəне эектролиттік жолмен алюминийді алу.

Кендерді байыту. Көптеген жеңіл металдар үшін, зерттеліп жəне өнеркəсіпке енгізілген əдістерге, гравитациялау, флотациялау, магнитті, электростатикалық жəне əртүрлі байытудың құрастырылған тəсілдері жатады. Соңғы жылдары жеңіл металдар кендерін байыту металлургиялық переделдармен байланысы күшейді. Байыту фабрикаларының байыту схемаларында, жоғары сапалы шоғырлар алу мен шығару үшін, күйдіру мен гидрометаллургиялық процестерді өте жиі қолданады.

Жеңіл металдарды (ашу) ыдырату. Əртүрлі қышқылдарға, тұздарға, хлорларға негізделген реагенттерді қолдана отырып, пирометаллургиялық, сондай ақ, гидрометаллургиялық процестермен атқарылады.

Жеңіл металдарды электрлі пештерде қалпына келтіріп балқыту арқылы оның ферроқорытпасын алу ірі ғалымдар мен инженерлердің жұмыстарына арналған. Жеңіл металдардың мол мөлшердегі шоғырларын ашудың гидрометаллургиялық əдістері де аса толық зерттелген.

Металға дейін қалпына келтіру. Химиялық қосындыларды металға дейін қалпына келтірудің əртүрлі əдістері көптеген жеңіл элементтер үшін əбден зерттелген. Тотықтардан хлоридтар мен фторидтар арқылы рубидий, берилий, титанды қалпына келтірудің металлотермиялық процестері ашылды.

Техникалық рубидий алу үшін, вакуумде кальциймен металлотермиялық калпына келтіру əдісі енгізілді. Электролиттік əдіспен жеңіл металдар алуды үйрену бойынша көптеген зерттеулік жұмыстар жүргізілді. Алюминий, магний, литий жəне берилий үшін балқытылған ортада электролиздеу зерттелді.

Металдарды тазалау. Өнеркəсіптің үздіксіз қойып отырған талаптары, ұнтақты металлургия мен жеңіл металдарды балқытып тазалау бойынша кең ғылыми-зерттеулермен қатар өндіріске енгізу жұмыстарын жүргізу.

Вакуумда дистилляциялау əдістері, əсіресе жеңіл металдармен сирек жер элементтерінің топтары үшін кең дамыған. Жеңіл металдар өнеркəсібінде, терең вакуумде электронды шоқтармен қыздырылған пештерде тазалау əдістері ерекше маңызды роль атқарады.

Химиялық əдістермен қатар талдаудың спектралды эмиссионды əдісі кең қолданысқа ие болды. Оның таратылуының бір басты себебі - əдістің универсалдығы, қарапайым жолмен алынған элементтер үлгісінен, əр жеке элементтер үшін спецификалық шаралар қолданбай ақ анықтауға мүмкіндігі бар.

Ион алмасу мен хроматографиялы экстракциялау жолымен қоспаларды концентрирлеу əдістері ашылды, оның анықтаумен сай келушіліктің оптико- спектралдының соңы - 10-5%-ға дейінгі, ал сай келушіліктің нейтронды-активациялық соңы - сезімталдықты (чувствительность) қамтамасыз етті. Бір уақытта тазалық негіздері 10-6% болатын элементтер алынған. Талдаудың рентгенді спектралды əдістері дамуда. Химиялық талдаулар саласындағы ғалымдардың салмақты жетістіктерінің бірі радиоактивационды əдісті тауып қолданысқа енгізулері болып саналады. Бұл əдістің физикалық негізі, оның көмегімен радиоактивті жəне жоғары шешулік қабілетті спектрометрлерді қоздыру үшін, сəулеленудің əртүрлі көздерін пайдалану кезінде, оны тіркеу үшін кез-келген элементтерді, кез-келген сай келушілікте, басқа талдау əдістерінің қолы жетпейтін дəлдікпен жəне сезімталдықпен анықтауға мүмкіндік бере алады. Жеңіл металдардың газдарын сезімталды жəне дəлдік əдістермен талдау, осы күнгі масспектралды, анықтауға мүмкіндік беретін құралдарды пайдалану арқылы жүргізіледі.

Техникалық классификациялау

топтары

Элементтер

Периодтық жүйенің

топтары

Жеңіл

Li, Rb, Sг, Be, Al,

Mg, Ва, Са, К, Νа,

Ті

І, ІІ, ІІІ, 1V

Жеңіл металдарды техникалық классификациялау

Жеңіл металдар өндіру технологиясы əрқашан да көп сатылы сипатқа ие жəне əдетте мынадай негізгі кезеңдерден тұрады:

кендерді немесе əртүрлі қалдықтарды байыту;

шоғырларды (ашу) ыдырату;

таза химиялық қосындылар алу;

оларды металл түріне дейін қалпына келтіру;

металды тазарту (рафинерлеу) ;

металдар мен қорытпалардың компакті кесектерін алу.

Жеңіл металдар металлургиясы

Ауыр металдарға Қарағанды жеңіл металдар кендерінде пайдалы компоненттер көп болады. Бұл - тасымалдауға қолайлы шикізат.

Бірақ оны өңдеуге орасан көп мөлшерде электр қуаты қажет. Мысалы, 1 т алюминий мен магнийге 15 мың кВт/сағ электр қуаты жұмсалса, титанға - 40 мың кВт/сағ энергия керек. Сондықтан жеңіл металдар шығаратын зауыттар арзан энергия көздеріне жақын орналасады. Бұл - оларды орналастырудың негізгі принциптері.

Біздің елімізде жеңіл металдарды алюминий мен титан-магний өнеркәсіптері өндіреді.

Жеңілдігі мен жоғары электр өткізгіштігіне байланысты ол шаруашылықта кеңінен қолданылады.

Магниттік қасиеттерінің болмауы, әсіресе, авиация, электроника және кеме жасауда, ал улы болмауы - тамақ өнеркәсібі үшін құнды болып саналады. Алюминийдің жемірілімге төзімді болуы - көлік пен құрылыс үшін тамаша сапалы өнім болып табылады.

Оны алатын шикізат құрамында алюминий тотығы (глинозем) бар боксит. Боксит Арқалық және жоғарғы Тобыл аудандарында өндіріледі.