Түсті металдарды өңдеу

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 42 бет
Таңдаулыға:

1 Технологиялық бөлім

1.1 Түсті металдардың қоры

Қазақстан Республикасында түсті металлургия өнеркәсібі ұлттық шаруашылықтың жетекші салаларының бірі. Республика аумағында түсті металдар өндіру ерте заманнан-ақ пайда болған. 3 мың жылдан астам уақыт бұрын Атасу маңында мыс қорытатын пештер болған, ал Алтай тауларында қорғасын, күміс кендерінің қазылған орындары көп кездеседі. Жоңғар Алатауының теріскейінде - Текеліде кен қазылған, мұның өзі сол кездері жергілікті тайпалардың түсті металдар өндірісімен айналысқанын дәлелдейді.
Қазақстанда 19 ғасырдан бастап кен зауыттары жұмыс істей бастады. Осы ғасырдың аяқ кезінде кен орындарын молынан игеру мақсатымен күрделі қаржысы бар түрлі қоғамдар құрыла бастады. 1858 жылы күміс, қорғасын кендеріне негізделген Николаевск зауыты іске қосылды. 1889 жылы өнеркәсіп- тік қоғам үлгісіндегі Воскресенск кен зауыты құрылды. 20 ғасырдың 20-жылдары Жезқазған, Нілді (Успенск), Риддер кен орындары мен зауыттары өнім бере бастады. 1921 жылы Риддер кенішінде алғашқы кен өнімі беріл- се, 1927 жылы тұңғыш қорғасын алынды. Сол жылдары Қарсақпай мыс қорыту зауыты да қайтадан іске қосылды. Бұл кезеңде түсті металлургия өнімдерін шығару қарқын алды: 1928 жылы 7,3 мың мыс кентасы өндіріліп, оның көле- мі 1932 жылы 147,5 мың тоннаға өсті, ал жалпы өнім 26,2 млн сомға жетті. 1937 жылы республикада түсті металлургия өнеркәсібі саласы бойынша 20 ірі кәсіпорын жұмыс істеді. Олардың қатарында Шымкент қорғасын зауыты, Ащысай полиметалл және Лениногор комбинаттары болды. Соғыс жылдары Қазақстанның түсті металлургия өнеркәсібі саласы майдан арсеналдарының біріне айналды. Осы кезеңде 25 кеніш, шахта, кенжарма, 11 байыту фабрика- сының жаңа құрылыстары жүргізілді, сонымен қатар республика аумағына КСРО-ның еуропа бөлігінен көшірілген әр түрлі 150 кәсіпорын орналасты- рылып, Қазақстанның түсті металлургия өнеркәсібі қуатты өндіріске айналды. Бұл кезеңде Мырғалымсай - Березовск кеніштері алғашқы өнімдерін берсе, Текелі қорғасын-мырыш комбинатының 1-кезегі пайдалануға берілді, Белоу- совск және Березовск байыту комбинаттары іске қосылды. 1943 жылы Ақшатау вольфрам комбинаты өнім бере бастады. Шымкент қорғасын зауытының қуаты едәуір ұлғайтылды. Қазақстанда соғыс жылдары жауға атылған 100 оқтың 86-сы Қазақстан металынан құйылды. 1955 жылы қызыл мыс қорыту 3,1 есе, тазартыл- ған қорғасын өндіру 5,9 есе өсті. Қазақстанның түсті металлургия өнеркәсібінде озық технологиялық үдерістер мен жаңа техника түрлерін игеріп, өндіріске енгізу кеңінен қолға алынды. 1965 жылы Мырғалымсай кенішінің кеншілері көлбей үңгілеу бойынша шыңтасты 10 м2 кеңдікте тік жарып, 1237,6 м жерді
31 күнде үңгіп шығып, рекорд жасады. Ал өскемен қорғасын-мырыш комбинатын-да мырыш концентраттарын қайнаған қабатта күйдіру әдісін игеру жабдық-тардың жұмыс өндірімділігін 3-4 есе өсірді.
Металлургия зауыттарын кентаспен және концентраттармен қамтамасыз ететін 8 кен байыту комбинаты - Ащысай полиметал комбинаты (Кентау), Шалқия кеніші (Қызылорда облысы), Шығыс Қазақстан мыс-химиялық, Зырянов қорғасын, Ертіс полиметалл комбинаттары (Шығыс Қазақстан облысы) Жәйрем және Қарағайлы кен байыту комбинаттары (Қарағанды облысы), Текелі қорғасын-мырыш комбинаты (Алматы облысы) жұмыс істейді. Мыс өндіретін, қорытатын кәсіпорындар Орталық және Шығыс Қазақстанда шоғырландырылған. Олар Жезқазған, Саяқ, Қоңырат кеніштерінің кентастары мен Алтайдың мыс концен-траттарын пайдаланады. Олар - Балқаш және Жезқазған кен металлургия комбинаттары, Ертіс мыс қорыту зауыты. Павлодар алюминий зауыты Қостанай мен Ақмола облыстарында өндірілетін боксит кентастары негізінде жұмыс істейді. Қазақмыс, Қазақмырыш сияқты корпорациялар нарық талабына сай көп салалы, түпкі өнім шығаратын кен металлургия кәсіпорындарын біріктіреді. Қазақстанда дұрыс экономикалық саясат жүргізілуі нәтижесінде республикада түсті металлургия өнеркәсібінің қуатты әлеуеті қалыптасты: түсті металдарды өндіру көлемінің соңғы он жыл бойына серпінді қарқынмен өсуі байқалды.

Түсті Металдар: Ерекшеліктері мен пайдалану бағыттары. Түсті металдар өңдеу
Түсті металдар мен олардың қорытпалары кеңінен өнеркәсібінде пайдаланылады. Олардың жабдықтарды, құралдарды, материалдарды, және құрылыс жоқ шығарады. Қолдану Олар тіпті мұндай ескерткіштер мен мүсіндер салу үшін, сондай-өнер табылған. түсті металдар қандай? олар қандай мүмкіндіктер бар? оны іздеп көрейік.
Металдар қандай?
Металл атты зерттеу басында тұжырымдамасын бөліп, сондай-ақ, минералдар мен кендерді қамтиды XVI ғасырда ғана басталды. Металдар - белгілі бір қасиеттерге ие қарапайым заттар болып табылады. негізгі сипаттамалары мезгілде жылу өткізгіштік және электр өткізгіштігі, Икемділік, металл жылтыл, жоғары Икемділік және күш болып табылады.
Периодтық таңда күдіктілер 94 элемент кіреді. Химиялық қасиеттері, олар қалыпты жағдайларында сілтілік, өтпелі, жарық, лантаноидов, актинидов, жартылай металдар бөлінеді, және т.б.. Д., олар қатты күйінде бастапқыда болып табылады.

темір - пайдалану ең танымал металл бірі. қара металдар деп аталады құрамында темірі қорытпалары, өнеркәсіпте олар жеке офлайнды өнеркәсіп алады. Бұл, мысалы, темір және болат қорытпалардан тұрады. Арналған қара металдардың кейде хром және марганец аталады. Басқа боялған.
Түсті металдар
Бұл түрі жиі Түсті металдар деп аталады. қара салыстырғанда, олар, киюге жоғары сезімтал болып табылмайтын жоғары төзімділігі және өрт қарсылық бар. Түсті металдар көп икемді және өңдеуге оңай. Олар қышқыл төзімді қорытпаларды құра алады.
Олар физикалық қасиеттері және таралуы байланысты, бірнеше топқа бөлінеді. Сондықтан, ауыр және жеңіл металдар бар. магний, бериллий, литий және алюминий - Бұл бірінші қорғасын, қалайы, сынап, мырыш, және екінші тиесілі. Титан, ванадий, молибден, вольфрам балқитын ретінде сипатталады.

сирек кездесетін және бағалы металдар сияқты оқшауланған. сирек тантал, молибден, радий, торий қатысты. Олар жер қыртысында өте ортақ емес, және олардың өңдеу қиын. Асыл немесе қымбат бағалы металдар мүлдем ерекше жылтырлығы тот және болуы мүмкін емес болып табылады. Олар алтын, платина, күміс, рутений, осмий, Palade, иридий ұсынды.
Өңдеу және өндірістік
олар көп кездеседі, себебі түрлі-түсті металдар өндіру және қайта өңдеу, темір емдеу астам ресурстарды талап етеді. кендері әдетте өнеркәсібінде пайдаланылатын пайдалы агент 5% дейін қамтиды. Бірден байыту өндіру кейін, металл мазмұнды ұлғайту, Кварцтан оны бөліп.
Келесі, ол өлшемдерін, кескіндер, қасиеттерін өзгерту үшін әр түрлі процестерге ұшырайды. әдісі қадамдар және өңдеу әдістері нысаналы мақсатына байланысты. Түсті металдар, соғу, дәнекерлеу басу, олардың құю қамтуы мүмкін, сондықтан олардың қасиеттерін белгілі үшін. Д. бір-бірімен араласады. ең танымал қорытпалар анодированного алюминий, Баббит, қола, Силумин, жезден жасалған.

ең танымал өнеркәсіптік түсті металдар - алюминий және мыс. Олардың Ресей, АҚШ, Италия, Германия, Жапония, Австралия, және Латын Америка өндіреді. Чилиде Ең мыс кеніштері. Австрия, қалайы - - Индонезия қорғасын өндіруде боксит өндіру дүниежүзілік нарық лидері, Гвинея. Оңтүстік Африка Мексикада өндірілген алтын мен күміс өндіру бойынша бірінші орында тұр.
Металдарды пайдалану
Түсті металдар мен олардың қорытпалары әмбебап материалдар болып табылады. Күнделікті өмірде, күн сайын біз олармен күресуге тиіс. Олардың есік тұтқалары, кәстрөлдер, шәйнектер, және сандық тұрмыстық техника, жиһаз, шамдар және одан жасалған.
Олар кеңінен түрлі бөлшектер мен құралдар құрылысында пайдаланылады. сым, бұрандалар, гайкалар, бұрандалар, шегелер жасалған сол, түрлі өлшемдері, жолақтар, табақтар және түтіктер фольга табақшаларды жеткізіңіз.

Түсті металдар ірі жабдықтарды өндіру үшін жарамды, сондықтан қорғаныс өнеркәсібі пайдаланылады. Олар темір әлдеқайда жеңіл болып табылады, мысалы, автомобильдер, кемелер, ұшақтар суасты қайықтарына және бірдей уақытта, сондықтан пайдаланылатын қажетті күші мен жеңілдігі,.
құбырларды өндіру кезінде мыс, сәулет пайдаланылады. беріктігін үшін бұл зергерлік бұйымдарды өндіруге алтын қосылады. Қорғасын сия қосылады, ол оқтар мен жарылғыш заттарды өндіру үшін, сымын үшін пайдаланылады. литий дәрі, электроникада оптика үшін сілтілік батареяларды өндіру үшін қажетті.
Ерекшеліктері және қызықты фактілер
Жер қыртысында ең көп таралған металл - алюминий. Барлық ашық элементтерінің арасында үшінші оттегі және кремний артта болып табылады. оған қарағанда неміс өзенінің Рейн атындағы табиғатта сирек металл рений, бар.
Литий жеңіл болып табылады. Ол төмен тығыздығы, сондықтан тіпті керосин өзгермелі. Литий улы болып табылады және теріге және тітіркенуіне бойынша күйік туғызады. Ол минералды май немесе парафин арнайы сауыттағы сақталады.
Ең отқа вольфрам саналады. Ол 3422 градус Цельсий қайнау температурасынан жоғары температурада балқытылған мүмкін - 5555 градус. ол шамдары мен кинескопов жылы жіп үшін пайдаланылатын осы мүмкіндіктің арқасында.
1.1.1 Мыс және оның минералдары

Түсті металдардың ішіндегі ең көп таралғаны - мыс. Мыс, Cu - элементтердің периодтық жүйесінің І - тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 29, атомдық массасы 63,546. Табиғатта тұрақты екі изотопы бар: 63Cu және 65Cu. Негізгі минералдары: халькопирит, халькозин, ковеллин, малахит, азурит. Пластикалық қызыл түсті металл, кристалл торы қырлары центрленген кубтық, тығыздығы 8,94 гсм3, балқу температурасы 1084,5°С, қайнау температурасы 2540°С, тотығу дәрежесі +1, +2. Құрғақ ауадағы бөлме температурасында тотықпайды. Қыздырғанда ауада CuО және Cu2О-ға дейін тотығады, галлогендермен, S, Se, HNO3, H2SO4-пен әрекеттеседі. Аммиак, цианидтермен, т.б. кешенді қосылыстар түзеді. Сульфид концентратын балқытып, одан түзілген мыс штейнін қара мысқа дейін тотықтырып, оны жалынмен не электролиттік әдіспен тазарту арқылы; гидрометаллургиялық әдіс
- құрамында мысы бар минералдарды күкірт қышқылымен (немесе NH3 ерітіндісімен) өңдеп, одан әрі электролиздеу арқылы алады. Мыс кабельдердің, электр қондырғылары мен жылу алмастырғыштардың ток өткізгіш бөлігін жасау үшін пайдаланылады; қорытпалардың (латунь, қола, мыс - никель, т.б.) құраушысы ретінде қолданылады.
Қазақстандағы алғашқы түсті металлургия кәсіпорны 1928 жылы Қарағанды облысында іске қосылды (мыс зауыты). Мыстың Қазақстандағы негізгі кен орындары: Қосқұдық, Милықұдық, Айнакөл, Злато (Жезқазған), Ақтоғай, Бозшакөл (Павлодар), Ақбастау, Құсмұрын (Шығыс Қазақстан), Көлсай (Алматы облысы), т.б. Қазақстан сондай-ақ, мырыш, қорғасын, вольфрам, ванадий өндіруде дүние жүзінде бірінші орынды иеленді. Еліміздегі түсті металдарды өңдейтін ірі кәсіпорындар: Өскемен титан - магний комбинаты, Қазмырыш, Южполиметалл, Қазалтын, Майқайыңалтын Кастинг т.б.
Мыс кентастары - құрамынан мыс алынатын табиғи шикізат. Оның құрамына мысы бар 240-тан аса минерал кіреді. Олардың ішінде өнеркәсіптік негізгілері: халькопирит (құрамындағы мыстың мөлшері 34 пайыз), борнит (63,3 пайыз), ковеллин (66,4 пайыз), халькозин (79,8 пайыз), теннантит (57 пайыз), энаргит (48,3 пайыз), тетраэдрит (52,3 пайыз), куприт (88,8 пайыз), тенорит (79,8 пайыз), малахит (57,7 пайыз), азурит (55,3 пайыз), хризоколла (36,1 пайыз), брошантит (56,2 пайыз), атакамит (59,5 пайыз). Мысты құмтас кен орындарында мыстың мөлшері көп болады. Қазақстанда бұл кен типтері басты орында (мысалы, Жезқазған кен орны). Минералдық және химиялық құрамдарына байланысты мыс кендерінің технологиялық сорттары сульфидтік, тотыққан, аралас болып ажыратылады. Сонымен қатар мыс кендері сом және сеппелі - тарамшалы болып бөлінеді. Қазақстанда мыс кендерінің ірі кен орындарына Жезқазған, Қоңырат, Ақтоғай, Жаманайбат, т.б. жатады.
Мысқұрамды шикізатта болатын мыстың негізгі қосылыстарының мине- ралды сипаттамасы 1- кестеде көрсетілген. А қосымшасында келтірілген.

1.1.2 Мыc және оның қасиеттері

Мыс (Cu) - элементтер периодының жүйесіндегі І-тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі - 29, атомдық массасы-64 И. Менделеевтің химиялық элементтердің периодтық жүйесінің төртінші кезеңнің он бірінші тобының элементі (бірінші топтың жанама кіші тобы). Мыс - қарапайым зат, алтын түстес, қызғылт түсті пластикалық өтпелі металл (оксидті пленка болмаған жағдайда қызғылт түсті). Ертеден бері адамдар кеңінен қолданды. Табиғи мыс екі тұрақты изотоптардың қоспасынан тұрады - Cu[63] (69,1 пайыз) және Cu[65](30,9 пайыз) Мыс- жылу және электр өткізгіштігі өте жоғары, жұмсақ, пластикалық металл.
Физикалық қасиеттері. Мыс қызғылт-сары түсті, жұмсақ металл. Ауада жылдым тотығып, ашық қызыл-сары рең береді. Мыс жұқа түрінде көгілдір- жасыл түске ие. Мыс куб тәріздес көпбұрышты торшадан құралған. Кеңістікте тобын F m3m, a = 0,36150 нм, Z=4 құрайды. Мыс өте жоғары жылу және электр өткізгіштігімен(электрөткізгіштік-к үмістен кейін 2 орында, 200С та өздік өткізгіштік 55,5-58МСмм) белгілі. Екі тұрақты изотобы бар. [63]Cu және [65]Cu. Бірнеше радиоактивті изотоптары да кездеседі. Ең көп сақталынатын изотобы [64]Cu, оның жартылай ыдырау периоды 12,7 сағ. Бұл екі нұсқамен ыдырап, басқа заттар түзіледі. Мыстың әртүрлі құймалары белгілі: мырыш пен латун, қола мен қалайы, мельхиор мен никель, бабит пен қорғасын және тағы басқа.
Мыстың аналитикалық қасиеттері. Дәстүрлі түрде мыс әлсіз қышықыл ерітіндіден қышқылсутек көмегімен бөлінетін Ерітінділерде мыс иондары комплексонометриялық және ионометриялық түрде анықталады. Ерітінділерде мыстың өте аз мөлшерде кинэтикалық тәсілмен анықталады.
Химиялық қасиеттері. Ауада ылғалсыз және диоксид көмірсутегі болмаған жерде өзгермейді. Су қосылған тұз қышқылымен әрекеттеспейді. Оттегі қоспасының нәтижесінде ерітіндіге айналады. Мыс концентрленген күкірт және азот қышқылымен, патша арағымен,оттегімен, галогендермен, х алькогендермен, металл еместердің оксидтерімен тотығады. Қыздыру нәтижесінде галогенсутектермен әрекеттеседі
Екінші дәрежелі тотығу мыстың ең тұрақты тотығатын дәрежесі. Мыс қышқылдары(ІІ) мыстың қышқыл ерітінділерінде еруі нәтижесінде пайда болады. Бұл дәрежеде тотыққан тұздар көк немесе жасыл түске ие. Мыс қоспалары(ІІ) әлсіз тотығу қасиеттеріне ие, сондықтан оны анализдерде қолданады.(Мысалы, Фелинг реактивін қолдану).

1.1.3 Мыс кендерінен мысты шаймалау

Қазіргі уақытта үйінділерді шаймалау процесі негізінен мыс пен мырыштан 0,1-ден 3пайыз-ға дейінгі мыс-мырыш кендерін тотықтырады. Сонымен қатар, негізгі еріткіш реагенті ретінде күкірт қышқылы ерітінділері қолданылады. Өнімді ерітінділерден металлдарды алу цементтеу, гальванокоагуляция, сорбция және тағы басқалары. әдістермен жүзеге асырылады. Алайда, пирит кен орындары (~ 90пайыз) Оралдағы мыс пен мырыш өнеркәсібінің минералды қорларының негізін құрайды, оның негізгі минералдары: пирит, халькопирит және сфалерит. Осындай кендерді дәстүрлі (флотациялық) әдістермен өңдеу, негізінен сульфидті минералдармен ұсынылған түсті металдардың көп мөлшерде байыту қондырғыларының қоқыстарында жинақталуына әкелді. Мұндай минералды шикізатты шаймалау кезінде күкірт қышқылының ерітіндісін пайдалану тиімсіз, себебі күкірт қышқылы оны қосымша тотықтырғыштарсыз тотықсыздандырмайды, оларды пайдалану сульфидті күкірттің 𝑆𝑂4 иондарына тотықтырылуына әкеледі және
тағы басқалары. нәтижесінде түсті металдарды сұйық фазаға көшіруге болады.
Тотығу агенттері ретінде: 𝐹𝑒[2+] тұздары, сутегі асқын тотығы, натрий гипохлориті, оттегі және тағы басқалары. жатады.
Әдеби мәліметтер мен зерттеу нәтижелерін талдау негізінде комплекстік материал құрамының мыс-мырыш кендерін үймелі шаймалау процесін қарқындату мүмкіндігі негізделген, шаймалаушы агент ретінде (РФ патент № 2354819) электрохимиялық өңделген жер қойнауы суы жоғары оттегі концентрациясымен сипатталады. Алайда, жүргізілген зерттеулерде мыс пен мырыш иондарын шаймалау жылдамдығын арттырудың принципті мүмкіндігі ғана анықталған, бірақ цементтеу процесін өнеркәсіптік іске асыру үшін шоғырлануға қол жеткізілмеген. Қиын еритін сульфидтерге электрохимиялық өңделген бастапқы сулардың әсер ету механизмі ашылмаған, бұл бастапқы суларды электрохимиялық өңдеудің ұтымды параметрлерін ғылыми негіздеуге және күрделі, пайдалану шығындары төмен және қоршаған ортаға ең аз әсер еткен кезде кедей және техногендік минералдық шикізатты өңдеуге тартуға мүмкіндік беретін осы процесті іске асыру схемасын әзірлеуге мүмкіндік берер еді.
Қазіргі уақытта кеңінен қолданылатын мырыш ерітінділерін электр оң қоспалардан (мыс, кадмий) тазарту тәсілі металл мырыштағы цементтеу реакциясын пайдалануға негізделген. Көп компонентті бастапқы мыс және мырыш шикізатын, техногендік қалдықтарды (шаңдар, шламдар, кектер) күкірт қышқылды шаймалау арқылы қайта өңдеу күрделі құрамды сульфатты ерітінділердің пайда болуымен сүйемелденеді.
Жұмыста мырыш ерітінділерін никель мен кобальттан тазарту үшін оксиді мен барий сульфидін, гидроксиламин мен этилендиамин,
𝑁𝑎2𝑆 қоспасындағы сілтілі металдардың ксантогенаттарын пайдалану ұсынылған. Мырыш ерітінділерін қоспалардан кешенді тазарту үшін жоғары ток тығыздығы кезінде электролизбен біріктіріп мырыш ұнтағымен қоспаларды цементтеуді жүргізеді. Түзілетін мырыш жоғары белсенділікке ие, бұл процесс көрсеткіштерін жақсартуға мүмкіндік береді.
Күкірт қышқылының ерітіндісі мыс гидрометаллургиясында кең тараған еріткіш. Оның еріткіштік қабылеті жоғары, арзан және қайтадан қалпына келтіріледі (регенерацияланады). Егер кенде негіздік минералдар (әктас, доломит, кальцит тағы басқалары.) көп болса, күкірт қышқылының ерітіндісін қолдану тиімсіз болады, өйткені бұл минералдармен әрекеттесуінің салдарынан ерітіндінің шығыны көбейеді.

2Cu2S+3O2 = 2Cu2O+2SO2
(1)
2Cu2O+Cu2S = 6Cu+SO2
(2)

Ал күкірт қышқылының CaSO4 және MgSO4-тен қайта түзілу мүмкіндігі жоқтың қасы.Темір (Ш) сульфатының ерітіндісі мыс сульфидтерінің көбін жақсы ерітеді. Бірақ су ерітіндісінде ол гидролизденеді:

CuFeS2 +2Fe2(SO4)3 + 2H2O + 3O2 = CuSO4 + 2H2 SO4 + 5FeSO4
3
Cu2S + 2Fe2(SO4)3 = 2CuSO4 + 4FeSO4 + S
4
Мыс кендері мен концентраттарын ерітінділеуде әртүрлі әдістер қолданылады: үймеде ерітінділеу, жерасты ерітінділеу. Ерітіндіні кен қабатынан тіке шаймалау (перколяция), автоклавты ерітінділеу (қысымда ерітінділеу). ТМД елдерінде және Қазақстанда тек қана үймеде ерітінділеу және жерасты ерітінділеу қолданылады. Уймеде ерітінділеуді, құрамында 0,1- 0,3пайыз Cu бар, карьер үймелерінен және кесек кедей кендерден мысты алуда қолданады. Еріткіш ретінде күкірт қышқылымен қышқылдандырылған темір (Ш) сульфатының сұйытылған ерітіндісін қолданады. Темір (Ш) сульфаты пиритке судың және оттегінің әсерінен түзіледі:
2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4
5
4FeSO4 + 2H2 SO4 + O2 = 2Fe2(SO4)3 + 2H2O
6
CuFeS2 +2Fe2(SO4)3 + 2H2O + 3O2 = CuSO4 + 2H2 SO4 + 5FeSO4
7
CuS + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O + O2 = 2CuSO4 + 2FeSO4 + 4FeSO4
8

1.1.4 Мыс минералдары, кен орындары (мыс-мырыш кендері туралы), қорлары (әлемде және елімізде)

Мыс - электроөтімділігі жоғары, химиялық тұрақты, иілімділік пен көптеген металдармен қорытпаларды жасау қабілеттілігі: қалайымен (қола), мырышпен (жез), никельмен (мельхиор) мен басқалар. Электротехникада мен байланыс құралдарда (50пайыз), машинасалуда (25пайыз), құрылыстық, тағамдық, химиялық өнеркәсіптерінде (25пайыз) жақсы қолданылады. Оны мысты, мыс-молибденды, мыс-никельды мен полиметалды кендерден алады. Зауыттарда жай (99пайыз), тазартылған (99,6пайыз) және электролитті мыс (99,95пайыз) шығарылады.
Мыстың барланған қорлары 434,3 млн т, жалпы 854,9 млн т. Ерекше кен орындарының мыс қорлары 5 млн т-дан асады, өте ірі 5-1 млн т, орта 1-0,2 млн т, кішігірім 0,2 млн т. Бай кендерде Cu 3-2,5, жай 2,5-1, кедей 0,5 пайыз төмен.
XVIII ғасырда Ресей алтын, күміс және мыс өндіруден алдынғы қатарлы елдердің бірі болды. Орал шойыны Англияға экспортталды; бірақ бірінші дүниежүзілік соғыстың басына дейін орыс металлургiиясы тек қана шойын бойынша ішкі қажеттіліктерді қамтамассыз ете алды; ал мыс бойынша 85пайыз, мырыш бойынша 6пайыз, қорғасын бойынша 3пайыз. Никель, алюминий, магний, қалайы және сирек металдар Ресейде мүлде балқытылған жоқ.

1.2.1 кесте - Мыстың өнеркәсіптік минералдары

Атауы
Химиялық формуласы
Минерал құрамындағы Cu мөлшері,пайыз
Таза мыс
Cu
92
Хальклпирит
CuFeS
34,6
Борнит
Сu5FeS4
63,3
Кубанит
CuFe2S3
22-24
Халькозин
Cu2S
79,9
Ковеллин
CuS
66,5
Теннатит
3Cu2S-As2S3
57,5
Тетраэдит
3Cu2S-Sb2S3
52,3
Энаргит
Cu3AsS4\
48,4
Куприт
Cu2O
88,8
Тенорит
СuO
79,9
Малахит
CuCO3-Cu(OH)2
57,4
Азурит
2CuCO3-Cu(OH)2
55,3
Халькантит
CuSO4-Cu(OH)2
31,8
Брошантит
CuSO4-3Cu(OH)2
56,2
Атакамит
CuCl2-3Cu(OH)2
59,5
Хризоколла
Cu4[Si4O10 (OH)2*4H2O
36,0

Мыс қолданылу аймақтары. Мыстың табиғатта кездесуі, жер қыртысында (4,7-5,5)·10−3 пайыз құрайды. Ал, көл мен озен суларында мыс, әлдеқайда аз мөлшерде, 3·10−7 пайыз және 10−7 пайыз құрайды. Әлем бойынша дәлелденген мыс қоры 700 000 000 тенгені құрайды. Осының көп құрамы Чили, Австралия, Перу, АҚШ және Мексика аймақтарында шоғырланған. Әлемдік қызыл металл қоры шамамен 20 000 000 құрайды. Соған қарамастан, тазартылған мыс өндірушілерге Қытай, Чили, Европалық союз, Жапония, АҚШ және Ресей елдері жатады. Қазақстан Республикасына келетін болсақ, әлемдік мыс қоры 6пайыз немесе шамамен 41 000 000 теңгені құрайды. Қазіргі таңда мысты пайдалану 64 аймақта жүргізіледі, оның 14 аймағында пайдаға асырылады, 35 аймақта игеріледі және қалған 15 аймақта игеріліп, пайдаға асады. 2000-2016 жылдар аралығында Қазақстанда 8,5 млн теңге шамасында мыс игеріліп, соған қарамастан мыс қорының жоғарылауы 13,6 млн теңгені құрады. Мысты игеру қазіргі кезеңде шамамен 10 млрд доллор көлемінде инвестицияланған. Оның 199 млн доллор теңгесі геологиялық игерулерге жұмсалған. Өткен жылы өңдіру аймағына 781,1 млн теңге жұмсалған болатын. Соның ішінде ГРР - ға 8,9 млн доллор жұмсалды. Рейтинг бойынша мысты игеру жұмыстарына ТОО Корпорация Казахмыс, ТОО
Казцинк, ТОО Востокцвегмег, KAZ Minerals Bozshakol, ТОО Коппер Текнолоджи, ТОО Kazakhmys Aktogay, ТОО Сары Казына және басқада компанияларға жұмсалады. 2017 жылдың болжауына байланысты мысты өндіру саласына 876 млн доллор тенге шамасында бөлінді. Соның ішінде 10 млн доллор тенге ГРР жүргізуге жұмсалады.
Қазақстан 1990 жылдардың басында мыс кенін өндіру бойынша бірінші
орынды алған болатын. Қазақстан мыс кенінің кең қорына ие. Басты дамыған кен түрлеріне құмтас (71пайыз), мыс порфиры (24пайыз) жатады. Ең үлкен құмтас кен орындары Жезқазған қаласында орналасқан. Жалпы Қазақсан мыс игеруде 7 орынды иеленеді, мыс кенінің 92 пайыз шет ел аймақтарына экспортталады. Ең бай аймақтары Жезқазған қаласына жақын аймақта орналасқан. Мыс кені қоры жобалап алғанда 30 млн тоннаға тең келеді. Оларға Қарағанды, Қарқаралы және Жезқазған аймағындағы кен орындары жатады. Ең ірі аймақтарға Бозшакөл мен Қоныарт жатады. Олар ашық түрде өндіріледі, бірақ кендердің құрамында металлдың аз болуымен ерекшеленеді. Поллиметалл кендері қорғасын, цинк, мыс және тусті металлдарды қамтиды.
Орталық Қазақстан аймағында мыстың, қорғасын, мырыш, түсті металлдардың, темір мен марганец кенінің түрлері көп. Белгілі Жезқазған аймағындағы мыс кенінің қоры өткен СССР бойынша бірінші орында болған. Сонымен қатар, Қоңырат, Бозшакөл, Саяқ; Қарағандылық тас-көмір бассейні сияқты кен өндіру аймақтары белгілі. Спасск мыс кен орыны Қазақстанның Қарағанды қаласына қарасты орналасқан. Кеңдігі бойынша 330 км - ді және 30-40 км зона аймағын қамтиды. Спасск кен орыны 6275 кв.км. құрайды. Басқарушылық қатынас бойынша жұмыс аймағы Бұхар-Жырау, Абай қаласы, Қарқаралы аумағында орналасқан. Геологиялық өндіру кезеңі бойынша бұл аймақтарда қолайлы инфраструктура және жұмыс күшінің бұл аймақтардың Қарағанды қаласының орталық аймағына жақын болуы өте қолайлы болып отыр. Энергия көзі мен су қорының бар болуы өте қолайлы және осы аймақтардың болашақта әрі қарай дамуына үлкен үлес қосады. Негізгі магистральдар объектінің орталығынан өтеді және бірқатар жолдар бар, ол объектінің көптеген учаскелеріне қол жеткізу үшін пайдаланылуы мүмкін.

1.2 Мыс экстракциясы

Құрамында мыс бар органикалық фазаны қышқылды ерітінділермен өңдеу кезінде (реэкстракция кезінде) металлоргникалық қосылыстар бұзылады; бірақ осылайша, концентрленген мысты ерітінділер түзіледі және экстракциялайтын фазалар қалпына келтіріледі. Болып жатқан процесстер қарапайым түрде төмендегідей түрде болуы мүмкін:

4 2 орг 2 4
[2HR]орг + Cu2+ + SO 2- -- [R Cu] + [2H SO ] (1.1)

3 4
2
орг
[2HR]орг + Cu(NH ) 2+ + 2OH- -- [R Cu]+ 4NH+ 2H O (1.2)
Реэкстракция:

[R2Cu]орг + [2H+ + SO42-]aq -- [2RH]орг + CuSO4 (1,3

Қалпына келтірілген органикалық фаза мысты бөліп алу үшін қолда- нылады. Шығындалатын жалғыз реагент ретінде күкірт қышқылы қолданылады. Бірақ та мысты тұндыруға қолдану тиімді емес (электролиз, автоклавты тұндыру, электродиализ процестеріне).
Экстракцияның тиімділігін таралу коэффициенті арқылы бағалайды, яғни, алынатын металдың органикалық фазадағы және сулы ерітіндідегі концентрацияларының қатынасыменан анықталады. Таралу коэффициенті алынатын металдың экстрагентке түпкілікті қанығуына және оның құрамына байланысты. Экстрагентке қосымша талаптар қойылады: ол мысты селективті түрде (таңдамалы) бөліп алуы, суда ерімеуі және қанығатын метал бойынша жоғары сыйымдылықта болуы қажет.
Экстрагенттің еріткішпен қоспасын тұтқырлықты және органикалық фазаның тығыздығын төмендету үшін қолданады, бұл сулы ерітіндіден жақсырақ айыруына ықпал етеді. Еріткішті таңдау кезінде оның экстрагентпен өзара әрекеттесуін (еріткіш экстрагенттің диссоциациясына елеулі әсер ету мүмкін және оның сутекті иондарын металл иондарына ауыстыру шарты), тұтқырлығын, тығыздығын, химиялық тұрақтылығын, токсинділігін, өртке және жарылысқа қауіпсіздігін, және бағасын ескереді.
Мысты бөліп алу үшін келесідей экстрагенттерді қолданады:
азотқұрамды (негізінен аминдер), хлорид ерітінділерінде эффективті әсер ететін, ал күкірт қышқылды ерітінділерде тек қана темірді бөліп алатын экстрагент. Аминдерді аммиакты ерітінділерден мысты бөліп алуда қолдануға болады;
бейтарап органофосфорлы қосылыстар (трибутилфосфат - ТБФ), хлорид ерітінділерінен мысты бөліп алу көрсеткіштері жоғары болып келеді (құрамында үш валентті темірі жоқ);
алкилфосфорлы қышқылдар (ди-2-этилгексилфосфорлы қышқыл, Д2ЭГФК), құрамында үш валентті темірі жоқ азотқышқылды және хлоридті ерітінділердегі мырыш пен мысты бөлу үшін арналған. Мырыш pH = 1,5-4,0 болған кезінде, ал мыс pH = 2,5-3,5 болған кезінде бөлінеді;
карбоксильді топты қышқылдар (нафтендік, молекулярлық массасы 165- 300 болатын жоғарымолекулярлық), күкірт қышқылды ерітінділерден мысты, никельді, темірді, мырышты, кадмийді және кобальтті бөлу үшін арналған. α- бромлауринді қышқыл бұл класстың қызықты экстрагенті болып табылады; мысалы, мысты қатты қышқыл ерітінділерден, мыс гидроксидінің тұну қаупін алып тастайды, бөліп алу мүмкіндігі бар. Экстракция катион алмасуға байланысты, соның арқасында, жүйедегі сутекті иондардың концентра- циясының жоғарылауына әкеледі. Сондықтан да, мыс мөлшері жоғары болатын ерітінділерді өңдеу кезінде (4-5 гл) ерітіндіні бейтараптандыру қажет; ал мыс мөлшері төмен болған жағдайда (1,0-1,5 гл), бейтараптандыру қажет болмайды. Мысалы, үшінші сатыдағы монокарбонды қышқылды (Версатик-9) және ерітіндінің арнайы дайындығын пайдалану арқылы келесі металдарды селективті (таңдамалы) түрде бөліп алуға болады: темірді (pH = 2,0-2,6), мысты (pH = 3,6- 4,7), мырышты (pH = 4,7-5,6), никель және кобальтті (pH = 5,5-6,5).
Г.В.Иллювиеваның деректері бойынша, металдар нафтенді қышқылдардан келесі кезекпен бөлінеді:
Fe Cu Al Zn Co Ni Mn Ca Mg Na
майлы қышқылдар және олардың сабындары (C7-C13, олеинді, лино- леинді, элеостеаринді); мысты бейтарап және сілтілі ерітінділерден бөліп алады; беттік белсенді экстрагенттер (полипропиленгликоль, жоғарымолеку- лярлы сульфон қышқылдары). Алкиларилсульфонды қышқыл pH ≈ 2 болатын ерітінділерден 95 пайыз-дан жоғары мысты бөліп алады;
аралас реагенттер (спирттер, жай және күрделі эфирлер, кетондар). 2- октанол, карболды спирт, метилизобутилкетон сульфатты ерітінділерден нашар бөліп алады, сонымен қатар, суда ерігіштігі жоғары болып келеді;
Кедей сульфатты және аммиакты ерітінділерден мысты бөліп алуға арналған экстрагенттер (маңыздылығы жоғары, әрі практикада қолданылуы жағынан) Дженерал Милз фирмасынан синтезделген. 1963 жылдың соңында LIX-63 экстрагенті шығарылды. Мысты бөліп алуда жоғары селективті, бірақ pH 3,0 болған жағдайда ғана жүзеге асырылды (pH = 5,8 болғанда 98,8 пайыз Cu бөлінеді); нәтижесінде, ерітіндіні бейтараптандыруға және темірдің гидраттық тұнбасы бар мыс шығындарын тудырды.
Кейінгі зерттеулер нәтижесінде, 2-гидрохибензофеноксим қоспасын білдіретін LIX-64 реагенті шығарылды. Бұл реагент мыс бойынша жоғары селективтілікке ие; pH = 2 болған жағдайда, ең бірінші, мыс, содан кейін Fe3+, аз мөлшерде Mo6+, V4+ бөлінеді, ал Zn2+, Sn2+, Ca2+, Mg2+, As3+, Al3+, Fe2+, Si4+, Co2+, Ni2+ мүлдем бөлінбейді. Экстракцияның жоғары селективтігінің арқасында таза мыс ерітіндісі алынады, кейіннен электролиз нәтижесінде мөлшері 99,9 пайыз- дан кем емес мыс болатын катодтық мыс бөлінеді. LIX-64 сутегі иондарына кері әсерін тигізеді, сондықтан да, экстракция кезінде ортаның қышқылдылығы жоғарылайды. LIX-64 реагентіне еріткіш ретінде керосин қолданылады. Мысқа қаныққан органикалық фаза сулы ерітіндіден оңай ажыратылады және сулы ерітіндіде ерімейді.
Экстрагент сыйымдылығы LIX-64 : керосин қоспасының қатынасына байланысты; экстрагенттің тиімді сыйымдылығы 2,4-2,5 г Cuл болып табылады, ол қоспадағы LIX-64 реагентінің мөлшері 7-10 пайыз-ды құрағанда алынады.
Экстрагенттердің LIX сериясынан жоғарыда көрсетілгендерден де басқа маркалары бар: LIX-64 N және LIX-70.

5.1 Кешенді гидрометаллургиялық технология

Байыту, балқыту және электррафинирлеу бөлімдерінен тұратын мысты бөліп алудың классикалық схемасы - бай сульфидті мысты және полиметалдық мыс кендерін алуға қолданылатын. Шикізаттың осындай түрінің ерекшелігі - оның құрамында асыл металдардың болуы. Бұл жағдай осы технология - асыл металдар қара мысты анодта жиналып, электролитті тазартудан өнім ретінде бөлініп шығуы - үшін шешуші болды. Осымен қатар аралас тотыққан-сульфидті аз мөлшерлі мыс пен тотыққан мысты кендердің айтарлықтай қоры болады. Мұндай кендер де өңделетін, бірақ едәуір аз мөлшерде және жеңілдетілген технологияда; бұл технология - атмосфералық шартта күкірт қышқылының әлсіз ерітінділерімен шаймалау арқылы құрамындағы мыстың 5-10 гл болатын ерітінділер мен артық қышқыл алу процесі. Осыдан кейін ерітінді мысты әр түрлі формада байыту және тұндыру мақсатында өңдеуге ұшырайтын; мысалы, металдық темірді қолдану арқылы цементация әдісімен немесе күкірт қышқылын H2S пайдаланып, тұндыру әдісімен. Алынған концентрат балқытумен немесе электрорафинирлеумен (тазалаудан) әрі қарай өңделеді. Осы технологияның қарапайымдылығына қарамастан, оның жоғары сапалы мыс алуына мүмкіндік бермейтін айтарлықтай жетіспеушілігі бар.
Сұйық экстракция технологиясы дәстүрлі әдіске балама ретінде белгілі бола бастады. 1960 жылдардың ортасында аналитикалық химияда қолданылатын Cu - селективті гидроксидоксид реагенттерінің негізіне сүйене отырып, өндірістік жағдайларда алғаш рет мыс экстракциясына арналған экстрагенттер әзірленді. Бұл экстрагенттер (LIX(R)63, LIX(R)64 и LIX(R)65N) қышқылды шаймалаудың сұйылтылған ерітіндісінен CuSO4 концентрленген ерітіндісіне (50 гл Cu және 150-180 гл H2SO4), темірдің (негізгі қоспа) минималды бөлінуімен, мысты селективті (таңдамалы) ауыстыру қабілетіне ие. Әрі қарай реэкстракция нәтижесінде алынатын CuSO4 ерітіндісінен мыстың электроэкстракциясы жүреді. Экстракциядан кейін қышқылды рафинат шаймалауға түседі. Осы айтылғандардың бәрі 1 - суреттегі схемамен түсіндіріледі.
Сурет - L-SX-EW технологиясының принципиалды ағын схемасы Схемаға

сәйкес, бірінші операция болып бастапқы мысқұрамды жартылай
өнімнің (тотыққан кен немесе кедей сульфидті концентрат) экстракция процесі- мен алынатын, күкірт қышқыл ерітіндісімен (рафинат) шаймалануы болып табылады. Шаймалаудан кейін алынатын мысқұрамды өнімнің ерітіндісі экстракция операциясына түседі; экстракция нәтижесінде осы ерітіндідегі мыс экстрагентке шығып, ал сулы ерітінді эквивалентті мөлшерде сутегі иондарына өтеді. Экстрагенттегі мыстың бөлінуі мыс электроэкстракциясының электролитімен өңделген реэкстракция кезінде жүзеге асады (электролит 1), нәтижесінде электролит 2 - электроэкстракцияға бағытталған, мыс сульфатының ерітіндісі пайда болады.
Осы технологияда ағып жатқан заттардың кіріс ағынынан шығыс ағындарына түрлену схемалары:
1. Шаймалау (L - leaching) - жер-сілтілі металдардың, марганецтің, темірдің және т.б. қоспаларынан тұратын, сұйылтылған ерітінділер алу үшін, мыстың бастапқы минералдарының еруі.
2. Экстракция (SX - экстракция-реэкстракция - solvent extraction) - Cu2+ + 2(HR)оф(R) 2Н+ + (СuR2)оф.
3. Реэкстракция - 2Н+ + (СuR2)оф (R) Cu2+ + 2(HR)оф.
4. Электроэкстракция (EW - electro winning) - CuSO4 + H2O +- 2F = Cu + H2SO4 + 12O2.
Көрсетілген схемадағы оф индексімен белгіленген заттар - органикалық катионалмастырушылардың молекулалары, сутегі иондарының экстракцион-ды әрекеттесу кезінде мыс иондарына ауысуы. Нәтижесінде шаймалау және экстракция - реэкстракция шектері жүзеге асқанда, электроэкстракцияға құрамы CuSO4 түріндегі мыс және, шамамен, 150-180 гл күкірт қышқылы болатын электролит түседі. Электролиз нәтижесінде катодта катодты мыс пайда болады, ал анодта күкірт қышқылы мен оттегі бөлінеді. Шығып жатқан ерітінді 30 гл-ге дейін мысты және 180-210 гл H2SO4-ті құрайды.

4.1 Мыстың экстрагенттермен кешенді қосылыс түзуін зертеу әдістері

Экстракция кезінде бөліп алынатын металдың экстракциялық реагентпен берік кешенді қосылысты түзуі өте маңызды, ол жалпы экстракция және реэкстракция процестерінің өнімділігін анықтайды. Сондықтан кешенді қосылыстарды зерттеу маңызды мәселе болып табылады.
Кешенді қосылыстарды зерттеудің әдістері өте көп, соның ішінде кең таралғандары физико-химиялық және эксперименталды әдістер. Соңғы әдістерге зертханада жүргізуге оңтайлы молярлық қатынастар әдісі және изомолярлы сериялар әдісі жатады.

4.1.1 Молярлық қатынастар және изомолярлы сериялар әдісі

Молярлық қатынастар әдісінің мәні реакция компоненттерінің бірінің концентрациясы тұрақты, ал екіншісінің концентрациясы (изомолярлы сериялар әдісінен айырмашылығы) өзгереді, сонымен бірге концентрациясы салыстырмалы.
Аналитикалық сипаттағы жұмыстарда экстрагирленетін кешенішілік қосылыстардың құрамын изомолярлы сериялар әдісінің көмегімен жиі анықтайды. Бұл әдісте әсер ететін екі компоненттің де концентрациялары өзгереді, бірақ олардың сомасы үнемі тұрақты болып қалады.
Түзілетін қосылыстың шоғырлануы барынша жоғары болатын жүйедегі компоненттердің бастапқы арақатынасы қолайлы жағдайларда олардың кешендегі арақатынасына тең.
Комплексішілік қосылыстарды экстракциялау кезінде әдісті жүзеге асыру тәсілі. Экстрагирленетін комплексішілік қосылыстың құрамын х мл сумен немесе буферлі ерітіндімен араласқан 1 - х мл металдың сулы ерітіндісін 1 - х мл таза еріткішпен араласқан (бастапқы ерітінділердегі компоненттердің концентрациясы тең) органикалық еріткіштегі реагент ерітіндісінің х мл тепе - теңдігі анықталғанға дейін сілкілейді. Осы немесе одан басқа да тәсілмен кешеннің органикалық фазадағы шоғырлануын (немесе қасиетін, концентрациясын мысалы, оптикалық тығыздық немесе радиоактивтілік) анықтайды. Осы концентрацияның немесе жүйедегі компоненттің бастапқы қатынасындағы қасиетінің тәуелділік графигін құрастырады.

Әдіс экстрагирленетін кешеннің құрамын анықтауға мүмкіндік береді. Әдетте, металдың реагенті мен ионы полимерленбеуі тиіс; құрамын анықтауға кедергі келтіретін, әсіресе реагенттің жетіспеуі кезінде металл иондарының гидролизі болмауы тиіс.
Изомолярлы сериялар әдісін пайдалану компоненттердің белсенділігін есептерде концентрациялар алмасуы мүмкін деп болжайды. Бұл, егер бүкіл серияда тұрақты иондық күш қолданылса рұқсат етілген, яғни жұмыс тұздардың салыстырмалы жоғары концентрациясы және негізгі компоненттердің аз концентрациясы бар тұзды ерітінділерде жүреді. Сондай-ақ, барлық сериядағы сутегі иондарының концентрациясы тұрақты түрде болуы маңызды, бұған буферлік ерітінділерді қолдану арқылы қол жеткізіледі (мүмкіндігінше металмен кешендер құрмайтын) .

4.2 СББ станоктары

Қазіргі уақытта машина жасауда сандық бағдарламалық басқарылатын (СББ) станоктарды өндіріске енгізу ерекше орын алады. Бағдарламалық басқару машина жасаудың жетекші салаларында айтарлықтай ауқымға ие болды.
... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.