Ферроқорытпаларды зерттеу
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта қара металлургияны дамытудағы басты бағыт бірнеше жылдар бойы орын алған материалдар өндірісінің көлемінің ұлғаюымен емес, өндірістің физикалық көлемінің салыстырмалы түрде төмен өсу қарқынымен өнім сапасының артуымен байланысты. Яғни, балқымаға легірлеуші элементтерді енгізу арқылы металл сыйымдылығы аз, бірақ механикалық қасиеттерінің жоғары деңгейімен құрылымдық материал шығару болып табылады. Кейде бұл элементтер таза түрінде енгізіледі, бірақ, ферроқорытпалар түрінде - легирлеуші элементтері бар темір қорытпалары ретінде қолданылады. Металлургиялық шикізаттың тұрақты тапшылығы жағдайында дәстүрлі емес технологияларды қолдану арқылы табиғи концентраттардан негізгі элементтерді жоғары болуымен ферроқорытпаларды алу мәселесі ерекше өзекті болып отыр.
Ферроқорытпалар-бұл болат өндірісінде қолданылатын кремний, марганец, хром, вольфрам және басқа элементтері бар темір қорытпалары. Қажетті элементті болатқа таза металл түрінде емес, оның темірмен қорытпасы түрінде енгізу оның балқу температурасының төмендеуіне байланысты ыңғайлы және тиімдірек, өйткені темірмен қорытпадағы жетекші элементтің құны техникалық таза металдың құнымен салыстырғанда төмен. Ферроқорытпалардың негізгі тұтынушылары металлургиялық кәсіпорындар болып табылады, яғни төмен легирленген болат маркаларын өндірушілер, сондай-ақ арнайы қасиеттері бар металл технологиялық циклде әр түрлі легирленген және модификацияланған қоспалардың едәуір мөлшерін пайдаланады.
Болаттарды балқыту кезінде қажетті көрсеткіштерді алу үшін зарядтың негізгі компоненттерінің, энергия көздерінің, қосалқы материалдардың шығыны мен құрамына, сонымен қатар өндірістің технологиялық цикліне әсер ететін ферроқорытпалардың едәуір мөлшері қолданылады. Сондықтан пайдаланылатын ферроқорытпадағы негізгі компоненттің мазмұны үлкен мәнге ие. Бұл көрсеткіш неғұрлым жоғары болса, дайын өнім бірлігіне ферроқорытпаның шығыны соғұрлым төмен болады және сәйкесінше алынған қорытпалардың құрылымына әсер ететін қоспалар аз болады. Мысалы, 09-10г2бт маркалы құбырлы болатты конвертерлік тәсілмен өндіру кезінде балқыту массасы 330 тонна болатын металы бар шөмішке 16 тоннаға дейін ферроқорытпалар себіледі, бұл айтарлықтай дәрежеде материалдық және жылу теңгеріміне, сондай-ақ энергия тасымалдаушылардың шығынына әсер етеді. Бұл жағдайда қолданылатын ферроқорытпалардағы негізгі элементтердің құрамы қоспалардың жалпы массасын шектеу, олардың ассимиляциясының максималды дәрежесін қамтамасыз ету және балқыманың температурасы мен химиялық құрамы бойынша орташа уақытын азайту бөлігінде шешуші рөл атқарады.
Металлургия өнеркәсібінің дамуының негізгі бағыттарының бірі-құрамында негізгі элементтер көп болатын шихта мен ферроқорытпалардың таза компоненттерін пайдалану. Бұл дайын өнімнің өзіндік құнын едәуір төмендетуге және қажетті пайдалану көрсеткіштерін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Ең көп таралған және тиімді ферроқорытпалардың бірі-ферротитан.
1.ТИТАН ШИКІЗАТЫНЫҢ ӘЛЕМДІК ҚОРЛАРЫНЫҢ ЖӘНЕ ОЛАРДАН ЖАСАЛҒАН ӨНІМДЕР ӨНДІРІСІНІҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ
1.1 ТИТАН БАР ШИКІЗАТТЫҢ ӘЛЕМДІК ҚОРЛАРЫ ЖӘНЕ ӨНДІРІСІ
Титан-Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесінің IV тобының элементі. Титанның екі кристалды модификациясы белгілі. 882°C-қа дейін тұрақты α-титан, алтыбұрышты тығыз оралған торы бар. 882оС -тан жоғары α-титанның β - титан-кубтық көлемдік-орталықтанған түрлендіруге айналуы жүреді [1]. Α--β ауысу кезінде көлемнің өзгеруі +5,5%, өтудің жылу әсері 1,59 кДжмоль құрайды. 1-кестеде титанның кейбір физикалық қасиеттері көрсетілген.
Кесте 1. Титанның физикалық қасиеті
Атомдық саны
22
Атомдық салмағы
47,9
Тығыздығы, гсм3
4,51
Балқу температурасы, оС
1668+-4
Қайнау температурасы, оС
~3300
Балқу температурасы, Джмоль
~435,14
Меншікті жылу сыйымдылық, Джг∙ оС
0,53
Жылу өткізгіштік, Джсм∙сек∙ оС
0,167
Нақты электрөткізу, ом∙см∙10-6
20[о]С - температурада
800[о]С - температурада
42
180
Титан, әдетте, ферротитан түрінде болат өндірісінде дезоксидтеу, легирлеу және газсыздандыру үшін қолданылады. Тот баспайтын және ыстыққа төзімді болаттар өндірісінде титан көміртекті титан карбидіне байланыстырады, бұл дәнекерлеуді және коррозияға төзімділікті жақсартады. Титанмен өңделген немесе оның белгілі бір мөлшері бар болаттар механикалық қасиеттерге ие. Оттегі мен азотқа жоғары жақындықтың арқасында титан болатты залалсыздандыру және ондағы ерітілген азоттан тазарту үшін қолданылады (азотпен титан болаттарда ерімейтін нитрид түзеді). Болатты оттегі мен азот қоспаларынан тазарту механикалық қасиеттері жоғарылаған Болаттың жұқа және тығыз құрылымының пайда болуына ықпал етеді. Титан тек оттегі мен азотты ғана емес, сонымен қатар күкіртті де күшті сульфидтер түзеді. Бұл болаттың құрылымында болаттың қызыл сынуын тудыратын Fe-FeS эвтектикасының жеңіл балқитын аралық қабаттарының пайда болуын жояды. Сонымен қатар, титан марганец, хром, хромолибден және хром-никель болаттарының құрамына кіреді, оларды карбидтің (ICC) кристалл аралық коррозиясынан қорғайды. Титан карбиді (TiC), жоғары қаттылыққа ие және отқа төзімді, титан-вольфрамды аспаптық қатты қорытпалардың құрамына кіреді. Түсті металлургияда таза түрдегі титанның белгілі бір мөлшері түсті металдар қорытпаларының құрамына қосылып, олардың физика-механикалық және коррозияға қарсы қасиеттерін жақсартады.
Жер қыртысында титанның мөлшері 0,61% құрайды. Металдар арасында таралуы бойынша ол алюминийден (8,13%), темірден (5%) және магнийден (2,1%) кейін төртінші орында.
Қазіргі уақытта сексенге жуық минералдар бар, олардың құрамына титан кіреді. Құрамында титан бар минералдар мен кен орындарының мөлшері жер қойнауы барланған сайын артады. 2-кестеде өнеркәсіптік маңызы бар титан бар негізгі минералдар көрсетілген.
Кесте 2. Өнеркәсіпте қолданылатын негізгі титанды минералдар
Атауы
Түсі
Формула
Тығыздық, тм3
Мөлшері, ТіО2, %
Ильменит
Рутил
Лейкоксен
Ксантитан
Сфен (титанит)
Перовскит
Металл жылтырлығы бар қоңыр немесе қоңыр-қара
Қызғылт
Қою қоңырдан аққа дейін
Ақшыл-сары
Сарыдан қараға дейін
Әр түрлі
FeO * ТіО2
ТіО2
ТіО2 * ₙH2O
ТіО2(Al2O3) * ₙH2O
CaO*SiO2* ТіО2
CaO* ТіО2
4.56-5.24
4.2
3.8-4.0
2.5-3.0
3.4-3.6
4
53
90-98
66-79
80-95
34-42
58-59
Титан диоксиді халық шаруашылығының әртүрлі салаларында кеңінен қолданылады, мысалы, отқа төзімді және отқа төзімді керамика өндірісінде, бояу, электронды, тоқыма өнеркәсібінде және т.б. Титан диоксидін концентраттардан бөлудің келесі әдістері өнеркәсіпте дамыды: күкірт қышқылы (сульфат), хлорид және электротермиялық.
Титан өнеркәсібінің шикізат базасын үш геологиялық және өнеркәсіптік типтегі кен орындары құрайды. Бұл қазіргі және ежелгі жағалаудағы-теңіз және аллювиалды ильменит, рутил, лейкоксен немесе күрделі ильменит-рутил-циркон шөгінділері; габбродағы ильменит-магнетит, ильменит-гематит және ильменит-рутил кендерінің байырғы магмалық кен орындары-анортозиттер және анатаз-перовскит-карбонатиттердің латеритті ауа-райы корорларындағы апатит кендері.
Кесте 3. Ильменит концентраттары өндірісінің динамикасы, мың т.
Ел атаулары
2001
2002
2003
2004
2005
2006
0605, %
Европа
1235
1262
1261
1230
1356,8
1450
106,9
Норвегия
750
750
840
860
806,8
850
105,4
Украина
485
512
421
370
550
600
109,1
Азия
1201,74
1638,92
1719,11
1785,22
2321,17
2657,67
114,5
Вьетнам
180
180
200
200
360
360
100
Индия
430
460
500
520
704,24
690
98
Қазақстан
0
0
9,3
11,67
10
25
250
Қытай
300
750
800
840
1015
1300
128,1
Оңтүстік Корея
161,99
142,73
114,66
150,74
157,43
179,98
114,3
Малайзия
129,75
106,2
95,15
61,47
38,2
45,65
119,5
Шри-Ланка
0
0
0
1,34
36,3
57,03
157,1
Африка
1876
1774
1706
1855
2029
2138,82
105,4
Египет
125
125
125
125
125
125
100
Сьерра-Леоне
0
0
0
0
0
13,82
...
ОАР
1751
1649
1581
1730
1904
2000
105
АҚШ
2944,64
2677,03
2520,16
2733
2727,14
3030
111,1
Бразилия
144,64
177,03
120,16
133
127,14
130
102,2
Канада
2300
2100
1900
2100
2100
2400
114,3
США
500
400
500
500
500
500
100
Ок.и Авст.
2017
1917
2006
1921
2034
2378
116,9
Австралия
2017
1917
2006
1921
2034
2378
116,9
Барлығы
9274,38
9268,95
9212,27
9524,22
10468,12
11654,48
111,3
Кесте 4. Рутилді концентраттар өндірісінің динамикасы, мың т.
Европа
60
70
60
60
90
100
111,1
Украина
60
70
60
60
90
100
111,1
Азия
19
25,56
36,97
49,61
34,47
39,7
115,2
Вьетнам
...
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
100
Индия
19
18
18
19
20,3
20
98,5
Малайзия
...
7,06
18,47
27,31
5,51
16,92
307,2
Шри-Ланка
0
0
0
2,8
8,16
2,28
27,9
Африка
134
138
108
110
130
194,6
149,7
Сьерра-Леоне
0
0
0
0
0
73,6
...
ОАР
134
138
108
110
130
121
93,1
АҚШ
2,27
1,88
2,34
3
2,78
3
107,8
Бразилия
2,27
1,88
2,34
3
2,78
3
107,8
Ок.и Авст.
206
219
173
162
177
232
131,1
Австралия
206
219
173
162
177
232
131,1
Барлығы
421,27
454,44
380,31
384,61
434,25
569,3
131,1
Әлемнің 48 елінде анықталған титан ресурстары 1,23 млрд.т (мұнда және бұдан әрі - титан диоксидіне қайта есептегенде - TiO2), оның ішінде ильменитте - шамамен 1 млрд. т, қалғаны - негізінен рутильде және анатазада бағаланады. Ильмениттегі титан ресурстарының көп бөлігі Австралия, Үндістан, Канада, Қытай, Норвегия, АҚШ, Украина және Оңтүстік Африка, рутильдегі титан - Австралия, Үндістан, Сьерра-Леоне және Оңтүстік Африка Республикасында.
Әлемде титан минералдарының 300 - ден астам кен орны анықталды, оның ішінде 70 - магмалық, 10-латеритті және 230-дан астам шөгінді. Олардың ішінде 90 кен орны өнеркәсіптік категориялар бойынша барланған, көбінесе шашыраңқы. Тамырлы (магматикалық) кен орнын жасасады шамамен 69%, кен кор желмен мүжілген - 11,5%, шашыранқы кен орындары - 19,5%, әлемдік (Ресейден басқа) қорлардың титан; оның ішінде қорларды ильмените - ден астам 82% - ға, анатазе - кемінде 12% - ға, рутиле - 6%.
Ильменит-магнетит және ильменит-гематит кендері Канада, Қытай және Норвегия титан өнеркәсібінің минералды-шикізат базасының негізін құрайды. Карбонатиттердің кор кен орындары тек Бразилияда белгілі және дамыған. Басқа елдерде титан минералдарының негізгі қорлары негізінен Күрделі кен орындарында орналасқан.
Ресейде титанның минералды-шикізат базасының негізін күрделі ильменит-рутил-циркон құмдарының (Центральное, Лукояновское, Бешпагирское, Туганское, Тарское, Георгиевское), ильменит құмдарының (Тулунское, Катенское, Николаевское), лейкоксен құмдарының (Ярегское), ильменит-титаномагнетит құмдарының (Оралдағы Ай өзені бассейнінің шөгінділері,т. б.) құрайды. Өзен саласы-Рыбинск суқоймасы су алабындағы өзендер, өзен алабы-Куйбышев суқоймасына (Ока су алабын қоспағанда) дейінгі (Жоғарғы) Еділ.
Титан шикізатының негізгі көздері апатит-ильменит кендері (Гремяха-Вырмес, үлкен Сейім), титаномагнетит-ильменит (Медведев, Кручинин, Харловское, Чинейское), титаномагнетит (Пудожгорское, Подлысанское) және лопарит (Ловозерское) кендері болып табылады. Қазіргі және ежелгі жағалау-теңіз және олармен бірге жүретін дөңдердің ең үлкен өнеркәсіптік маңызы бар. Әр шөгінділердің ұзындығы аз (жүздеген метрден бірнеше шақырымға дейін), бірақ көбінесе олар ондаған және жүздеген шақырымға созылатын шөгінділерді құрайды, олар кенсіз шөгінділердің кішкене бөліктерімен бөлінеді. Мұндай шөгінділер Австралия (континенттің батыс және шығыс жағалауларында), Үндістан (батыс және шығыс жағалаулары), АҚШ (Флорида түбегінің Атлант жағалауы), Оңтүстік Африка және Кения (Үнді мұхитының жағалауы) титан шикізатының көп бөлігін, Бразилия қорларының едәуір бөлігін қамтиды. (Атлант жағалауы).
Қазақстанның жер қойнауынан табылған темір-титан кендері салыстырмалы ерекшелігімен сипатталады және бірқатар қуатты шашыранды кен орындарынан тұрады: Сатпаев (ШҚО), Шоқаш (Ақтөбе обл.) және Обухов (СҚО). Барланған кен орындары оларды өңдеудің бастапқы сатысында - концентраттар алу арқылы игеріледі, ал олардың қорлары жүздеген жылдарға қайта өңдеу кәсіпорындарын шикізатпен қамтамасыз етуге қабілетті. Кен екі кәсіпорында ильменит концентраттарын бөле отырып өңделеді, олар Өскемен титан-магний комбинаты ("ӨТМК" АҚ) және Ақтөбе ферроқорытпа зауыты (АктЗФ, "ТНК"Казхром"АҚ).
Ақтөбе облысының минералдық-шикізат базасы өте ауқымды. Оның аумағында хромның барлық дерлік қоры, 55% никель, 40% титан, 4,7% мырыш, 3,6% мыс және 2% алюминий шоғырланған.
Өнеркәсіптік санаттағы (В+С1) теңгерімдік кен қорлары және олардағы пайдалы минералдар сомасы бойынша қазіргі заманғы кондиция талаптары кезінде "Шоқаш" кен орны өнеркәсіптік игеруге дайындалған Қазақстанның ұқсас кен орындарының арасында бірінші орын алады. Кен орны-бұл жағалау-Теңіз өндірістік-генетикалық типіне жататын шөгінді, салыстырмалы түрде қарапайым геологиялық құрылымымен және таяз тереңдігімен, құмды материалдың жақсы табиғи сұрыпталуымен және қарапайым материалдық құрамымен сипатталады. Қазақстан мен ТМД-дағы ұқсас кен орындарымен салыстырғанда "Шоқаш" кен орны ең жақсы тау-геологиялық жағдайларымен ерекшеленеді (аршу коэффициентінің аз мөлшері - кен орны бойынша орташа алғанда 0,44), баланстық кендердің жартысы іс жүзінде жер бетінде жатыр. Кен орнының кен құмдарына ильмениттің жоғары мөлшері тән.
Кеніште қара ильменит концентратын және ұжымдық рутил-циркон-кварц өнеркәсіптік өнімін ала отырып, кенді гравитациялық-магниттік байыту жұмыс істейді. АктЗФ байыту фабрикасының ильменит концентратының орташа химиялық құрамы салмағы бойынша % төменде 5-кестеде келтірілген.
Кесте 5. Концентраттың химиялық құрамы
ТУ 1510 РК 39441737
TiO2
Feобщ.
Al2O3
SiO2
Cr2O3
MgO
MnO
ZrO2
P2O5
53,7
33,9
1,89
3,46
1,65
0,8
0,95
0,16
0,06
Шоқаш кен орнының титан кендерінен басқа облыста тағы 9 шағын бос кен орындары шоғырланған. Оның ішінде барланған қорлар бойынша неғұрлым ірілері 1.1.6 - кестеде келтірілген, ал қалғандары бойынша олардағы мазмұн бойынша мынадай деректер бар , TiO2 мың тонна: Шпаковское - 820,0; Есет - 416,0; Құмкөл - 413,0; Сингирбай-868,0; Дангирау - Тастыш - 660,0; Сабандыкөл-170,0.
Кен орындары бойынша орташа алғанда Кендегі TiO2 мөлшері 4,42-ден 6,5% - ға дейін ауытқиды.
Кесте 6. Кен құмдарының барланған қорлары және олардың құрамы
Атауы
Минерал құрамы, мың. т
Рутил
Ильменит
Лейкоксен
Новомихайловское
83,9
759,0
86,4
Ащисай
227,0
1792,0
176,5
Шубарсай
271,5
803,6
89,0
Қазақстандық темір-титан кендері аллювийлік-өзен және теңіз жағасындағы аллювийлік-теңіз шөгінділерінің құмдарына жатады. Титан диоксидінің негізгі компонентінің құрамы шөгінділерде 1 м3 үшін бірліктен жүздеген килограмға дейін өзгереді. Күрделі шөгінділер хром, ванадий, ниобий және тантал оксидтерінің қоспалары бар титан диоксидінің жоғарылауымен сипатталады. Олардағы басым минералды фаза-өзгертілген ильменит (FeO∙ TiO2)∙n Н2O (лейкоксен).
Қазақстанда титанның барлық дерлік қорлары циркон-ильменит-рутил кен орындарымен шектелген, олардың негізгілері Обуховское және Бектемир. Олардың біріншісі пайдаланылады, ал екіншісі өнеркәсіптік дамуға дайындалады. Шикізатты өндіру және титан және циркон концентраттарын өндіру аз мөлшерде жүзеге асырылады.
Вниицветметтің зерттеулерімен "ка-ракоткель", "Бектемир" (Сатпаев), "Песчанка" және "Тобыл"кен орындарының титан кендерін байыту технологияларын әзірлеу бойынша едәуір жұмыс көлемі орындалды. Бұл кен орындарының айрықша ерекшелігі-хром оксиді мен фосфордың төмен мөлшері. Қараөткел және Бектемір кен орындарының титан шикізатын қайта өңдеу кендердің каолин сазының жоғары құрамымен (50% және одан да көп) және ильмениттің 1 м3-ге 20-50 кг салыстырмалы түрде төмен құрамымен сипатталуымен күрделене түседі. ВНИИцветмет жартылай өнеркәсіптік жағдайда осы операцияның тұрақты көрсеткіштерін қамтамасыз ете отырып, кенді бөлшектеу және жуу технологиясын әзірледі және сынап көрді. Каолин балшығы, ильменит, циркон, Слюда, полешпат және кварц концентраттары ка-Ракель кенін байытудың ілеспе өнімдері болып табылады. Ильменит концентраты бастапқы кеннің 55% - ын немесе жуылған құмдардың 82% - ын алу кезінде 50% TiO2бар. Бұл ретте "Бектемір" (Сатпаев) кен орнының кендерінде TiO2құрамы 1,87-4,28%, ал жуылған құмдарда 5,36-8,71% құрайтыны анықталды. Кенді байытудың технологиялық схемасы: ірілігі 40мкм сыныбы бойынша дезинтеграция, шламсыздану, гравитация және магнитті сепарация - ильменитті (49,4-52,8% TiO2) және ұжымдық концентраттарды бөле отырып қамтиды. Сатпаев кен орнының ильменит концентраты темір оксидінің жоғары құрамымен және ванадийдің 0,6% - на дейін сипатталады.
Өткен ғасырдың аяғында титанның әлемдік тұтынуы 180 мың тоннаға дейін өсті. соңғы жылдары капиталистік нарық елдерінде титан шикізатын өндіру және өңдеу салаларындағы корпоративті құрылымдар күрделі өзгерістерге ұшырады. Бұл жаңа кеніштер құрылысының көптеген жобаларын жүзеге асыруға және ұсынылатын өнімді өңдеу дәрежесін арттыруға байланысты.
Ильменит концентраттарын өндіруде негізгі көшбасшылар Австралия (әлемдік өндірістің 31%), Норвегия (30%) және ОАР (23%) болып табылады. Шет елдердің байыту фабрикаларының жиынтық қуаты жылына 5,3 млн. тоннадан асып, 75-80% - ға пайдаланылды.
Батыс Австралия BHP Titanium Minerals Pty Ltd компаниясын қамтамасыз етуі керек еді. титан шикізатымен 20 жылға. Кәсіпорын әлі күнге дейін 51-54% TiO2 ильменит концентратын жылына 600 мың т жобалық қуатына шыққан жоқ: 1998 жылы тек 580 мың т өндірілді, алынған концентраттың шамамен жартысы (200 мың т) жыл сайын Титан қожын алу үшін Норвегияның Тусседал қаласындағы Tinfos Titan & Iron KS компаниясының зауытына жіберіледі. мұнда BHP Titanium Minerals Pty Ltd. акциялардың 36% иеленеді және өндірісті жаңғыртуды қаржыландырады. Жобаны қатырудың негізгі себебі игеріліп жатқан жыныстардың беріктігінің артуы, драже жабдығын істен шығару және кенді құмдарда саз қоспасының көп болуы, оларды байытуды қиындату болды.
Consolidated Rutile Ltd Компаниясы Батыс Австралия, оның жалпы қоры 20 миллион тонна, расталған - 12,9 миллион тонна TiO2. Кен минералдарының орташа мөлшері 10% - ға жетеді, оның 37% - ы ильменит, 32% - ы циркон, 7% - ы рутилден тұрады.
ОАР-да Richards Bay Minerals (RBM) компаниясы (Rio Tinto plc және Billiton plc компанияларының филиалы) елдің солтүстігіндегі Квазулу-Натал провинциясында титан түйіршіктерін әзірлейді. 1 млн т титан қожы (85% TiO2) және 100 мың т рутил өнімі болып табылады. 1999 жылы компания жаңа байыту фабрикасымен кешенде драже жабдығын пайдалану арқылы өндіруді кеңейтуді жоспарлап отыр.
Anglo American Corp компаниясының "Намаква-Сандс" тау-кен кешені. Бранд-Се-Баай кенішінің шикізатымен қамтамасыз етіледі және кен құмдарын бастапқы байыту фабрикасын, ильменит, циркон және рутил концентраттарын өндіретін бөлу фабрикаларын, сондай-ақ 85% титан қожын өндіретін зауытты және Салданья Бей экспорттық терминалын қамтиды.
Үндістан әлемдегі ильменит концентраттарының шамамен 15% өндіреді. Жетекші орынды Indian Rare Earths Ltd алады. Чавара ауданының оңтүстігінде Керала, Манавалакуричи кен орны Тамил Наду, сондай-ақ Чатрапура ауданындағы бірқатар кен орындары, Орисса. Чавара кен орнының кен құмдарында шамамен 30% ильменит бар (60% TiO2дейін).
Мұнда алынған ильменит концентраты хром мен ванадийдің төмен құрамымен сипатталады және хлоридті өңдеуге және синтетикалық рутилді алуға жарамды. Манавалакуричи кен орнында 17-20% кен минералдары, ильмениттегі TiO2құрамы - 55%. Орисса кен өндіру кешені құрамында шамамен 50% TiO2және шамамен 100 мың тг синтетикалық рутилі бар 200 мың тг ильменит концентратын өндіреді, алайда бұл өнімділік жобалаудан әлі алыс.
Kerala Minerals and Metals Ltd компаниясы. Керала, Тамил Наду және Бихар Штаттарында шөгінді кен орындарын игеруде. Жақын арада қуаты жылына 30 мың т титан концентратын өндіретін жаңа байыту фабрикасын іске қосу көзделіп отыр.
Норвегияда Titania AS (Kronos Titan as еншілес компаниясы) 30% ильмениттен тұратын 300 миллион тонна кен қоры бар Теллнес ильменит кендерінің байырғы кен орнын игеруде (ильмениттегі TiO2 мөлшері - 45%). Өндірілген шикізатты Kronos Titan AS компаниясы сульфат технологиясы бойынша титан диоксиді пигментін алу үшін өңдейді.
АҚШ-та Westralian Sands Ltd компаниясы. (WSL) Флорида штатының солтүстік-шығысындағы Грин-Ков-Спингс кен орнында және ескі Хистори кен орнында. Олардың екіншісінде жалпы қоры 73 млн т (ауыр минералдардың 8,1%), ал расталғандары - 27 млн т (ауыр минералдардың 12%) құрайтын жоғары сапалы кендер бар.
Шри-Ланкада Lanka Mineral Sands Co. Тринкомали портынан солтүстікке қарай 30 км жерде орналасқан Пулмоддаи шөгінді кен орнын пайдаланады, онда ильменит жылына 50 мың тонна (53,5% TiO2) және рутилден 10 мың тонна (95% TiO2) өндіріледі. Ильменит концентратын ACI Chemicals экспорттық компаниясы Германия, Ұлыбритания және АҚШ - қа сульфат технологиясы бойынша пигментті титан диоксидін өндіру үшін, ал рутилді концентратты электродтар өндіру үшін жеткізеді.
Украинада Волногорск мемлекеттік тау-кен металлургия комбинаты (VDGMK) Малышевское шөгінді ильменит-рутил-циркон кен орнын пайдаланады. Кен орнын игеруге американдық Cometals компаниясы қатысады. Кәсіпорынның жобалық қуаттылығы жылына 5 млн м3 кенді құм және 200 мың т ильменит концентратын құрайды. 1998 жылы өндіру көлемі 2,5 млн м3 құмды құрады, оның ішінде 120 мың тонна ильменит концентраты алынды. 1999 жылы бұл көрсеткіштерді тиісінше 4,5 және 160-қа дейін арттыру жоспарлануда. Кәсіпорында құрамында Cr2O3 төмендетілген ильменит концентратын (комбинат шығаратын қатардағы концентраттардағы 1,2-1,4% қарсы 0,3-0,4%) алу үшін қуаттылығы жылына 1 мың т тәжірибелік қондырғы құрылды, бұл титан пигментті диоксидін өндіру үшін жаңа өнімді пайдалануға мүмкіндік береді.
Иршан кен орны Житомир аймағында, Киевтің солтүстік-батысында 120 км жерде, Иршан кен орнын игеруді жалғастыруда. Вольногорск комбинатының концентраттарынан айырмашылығы, иршан ильмениті хромның төмен концентрациясымен сипатталады,ал ондағы жоғары (57-59, 5%) TiO2құрамы оны хлорид технологиясы бойынша титан диоксиді пигментін өндіру үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
Американдық Pennwood Technology Group және украиндық "Украинские полиметаллы" компаниясы Иршан кен орны базасында жылына 175-200 мың тонна көлемінде ильменитті үйінділерден және карьерден өндіру және қайта өңдеу консорциумын құрды. Алынған концентраттардың жартысына жуығы американдық Kerr-McGee Chemical Corp компаниясына жеткізіледі. пигментті титан диоксидін өндіру үшін.
Ресейде құрамында титаны бар өнімдердің негізгі өндірушілері мен жеткізушілері "ВММПО-АВИСМА", "Ключевскийді ферроқорытпалар зауыты" ААҚ, "Каскад АВС" АҚ және т.б. болып табылады.
Әлемдік нарықта "ВММПО-АВИСМА" корпорациясы авиация үшін титан мен алюминийдің ірі өндірушісі болып табылады. Кеуекті титан өндірісі қоян процесіне негізделген, яғни титан қожын алу арқылы кен пештеріндегі ильменитті байыту. Ависма өндірген кеуекті Титан Boeing, Airbus сияқты фирмалардың ұшақтарында, Pratt & Whitney, General Electric, Rolls-Roice авиақозғалтқыштарында және басқа компанияларда қолданылады.
1.2 ТИТАН ҚҰРАМДЫ ӨНІМДІ ТАЛДАУ, ӨНДІРІС ЖӘНЕ ТҰТЫНУ
Қазіргі уақытта титан қорытпалар түрінде немесе оксид түрінде қара және түсті металлургияда кеңінен қолданылады. Металл титанның негізгі соңғы тұтынушылары (өндірістің жалпы көлемінің 80-90%) - авиация және зымыран-ғарыш өнеркәсібі болып табылады. Химиялық машина жасауда және медицинада титан мен оның негізіндегі қорытпаларға сұраныс үнемі артып келеді.
Титанның оттегі мен азотқа жоғары жақындығы бар [1], ΔG0298 = -212,384 кДжмоль және -294,369 кДжмоль, сәйкесінше, осы қасиеттің арқасында оның темір қорытпалары болаттарды залалсыздандыру, легирлеу және залалсыздандыру үшін қолданылады. Болатқа ферротитан түрінде титанның 0,03-0,2% енгізу арқылы олар жұқа және тығыз құрылымды алады (азотпен титан болаттарда ерімейтін нитрид түзеді). Титан күкіртті күшті сульфидтерге байланыстырады, болат конструкциялар мен өнімдерді қызыл сынғыштықтың ақауына жол бермейді. Сонымен қатар, титан марганец, хром, хромолибден және хром-никель болаттарының құрамына кіреді, оларды карбидтердің Кристалл аралық коррозиясынан (ICC) қорғайды. Титан карбиді (TiC) жоғары қаттылыққа және отқа төзімділікке ие, титан-вольфрамды аспаптық қатты қорытпалардың құрамына кіреді. Түсті металлургияда таза түрдегі титанның белгілі бір мөлшері түсті металдар қорытпаларының құрамына қосылып, олардың физика-механикалық және коррозияға қарсы қасиеттерін жақсартады.
Темір мен титанның ильменитті концентраттардан электротермиялық бөлінуі қатты және сұйық сатыларда темір оксидтерін көміртекпен азайтуға негізделген, бірақ оның нақты формасы техникалық мүмкіндіктермен, экономикалық факторлармен немесе басқа да ойлармен анықталады. Сонымен, металлургиялық тәжірибеде электротермия әдістеріне негізделген темір мен титан кен концентраттарының құрамындағы бөлу технологиясының оннан астам нұсқасы бар. Олардың ішінде ең маңыздыларын атап өтуге болады: ильменит агломератын, брикеттерді, түйіршіктерді және шикі концентратты әр түрлі қуаттылықтағы стационарлық және көлбеу пештерде доғасы бар және доғасы жоқ, жартылай жабық және жабық режимдерде, заряд материалдарын ерітіп, жабық пешпен жұмыс істеу кезінде үздіксіз және мерзімді процестермен және, сайып келгенде, алдын-ала екі сатыда. темірді қалпына келтіру, сондай-ақ шихта материалдарын жылыту және басқа да нұсқалар.
Төмен және жоғары пайыздық ферротитан алу технологияларын жетілдіруді аналитикалық бағалау болаттарды легирлеу үшін негізінен 70% ферротитан қолданылатындығын көрсетті, олар индукциялық пештерде техникалық титан мен оның негізіндегі қорытпалар өндірісінің қалдықтарын балқыту арқылы өндіріледі. Электр пештерінде жоғары өтімді ферротитан (тианның 50-70%) алу үшін БТШ пайдалану оны қолданудың перспективалы бағыттарының бірі болып табылатынын атап өткен жөн.
Төмен пайыздық фер-ротитан өндіру саласындағы ғылыми-техникалық жұмыстар пештен тыс балқыту шикіқұрамдарының құрамын оңтайландыруға және ильменит концентраттарын тотықтырғыш күйдіру режимдерін өңдеуге бағытталған. Сонымен қатар, калориметриялық деректерді қолдана отырып, зарядты термиялық есептеу әдістерін нақтылау, шлактардың фазалық құрамын зерттеу, олардан тауарлық глиноземді өнеркәсіптік өнімді алу үшін титанды қосымша қалпына келтіру әдістерін әзірлеу жұмыстары жүргізілуде.
Ильменит өндірісі бойынша Австралиядан кейін Канада мен Оңтүстік Африка Республикасы. "КИТ-ФЭР эт Титан Инк."шикізат өндіруді Канадада, ал "Ричардз бэй минералз" (РБМ) компаниясының ОАР-дағы филиалы жүзеге асырады. Онда механикалық байыту өнімдері - ильменит концентраттары БТШ-дағы электр балқыту арқылы өңделеді.
Норвегияда ильмениттің едәуір қоры бар, титаны бар кеннің негізгі бөлігі шоғырланған кеніштің иесі-Титаниа. Өткен ғасырдың 90-шы жылдарының соңында "ильменит смелте феркер КС" (КСИ) компаниясы бтш-да ильменит концентратын өңдеу бойынша әлемде көлемі бойынша үшінші кәсіпорын (TiО2 кемінде 75%) пайдалануға берілді.
АҚШ-та Титан шикізатын өңдеуге "Дюпон де Немур и К°, Инкл", "Минерал рикавериз Инк", "Ассошиэйтед минералз" (ЮСА) және "Керр-Макрджи"компаниялары қатысады. Шикізат импорты кен орындарын игеруден гөрі арзан болғандықтан, АҚШ Австралия, Канада және ОАР-дан ильменит концентраты мен БТШ-ның негізгі үлесін алады. Жапонияда жасанды рутилді алуға арналған шикізат толығымен шетелден әкелінеді. Ильменит концентраттарын Австралия мен Малайзия импорттайды. Бразилияның тәжірибелі зауытында "Компаниа вале ду Рио Доси" (КВДР) компаниясымен құрамында 20-25% TiО2 (негізгі минерал анатаз) бар бай кенді хлорлау тәсілімен 90% TiО2бар концентрат алынады.
Ключевск ферроқорытпа зауытының номенклатурасында өндірілетін негізгі қорытпалардың бірі болып табылады [13]. Бұрын Ферро-титан пештен тыс алюминотермиялық әдіспен балқытылды, ал жылдық өндіріс көлемі 45-47 мың тоннаға жетті. Әдістің мәні металл қоспалар мен ильменит концентратының бір бөлігін балқыманы алюминий термиялық қалпына келтіре отырып, электр доғаларының астында алдын-ала балқыту болып табылады. Балқыту электр пеш қондырғысында жүзеге асырылады, оның конструкциясы болмашы Доры бар төмен көміртекті ферротитан өндіру үшін ҚҚҚ-мен әзірленген.
Титан және ферроти-тан негізіндегі қорытпаларды өндіруге келетін болсақ, қазіргі уақытта біздің елімізде осы жартылай фабрикаттарды шығаратын өнеркәсіптік кәсіпорындар жоқ. Ферроқорытпаның негізгі жеткізушісі Ресей Федерациясы болып табылады, ал төмен және орташа легірленген Болат маркаларын шығару бойынша "Арселор Миттал Теміртау" ақ оларды дезоксидтеу кезінде болаттарға нақты қасиеттер беруге мүмкіндік бермейтін ферроқорытпалардың балама түрлерін пайдалануға мәжбүр. Сондықтан жоғары берік болаттардың әртүрлілігі минимумға дейін азаяды немесе мүлдем жоқ. Ферротитанның қазіргі заманғы өндірісі тұтынушылардың талаптарын қанағаттандыратын өнімнің капитал сыйымдылығы төмен жаңа технологияларды әзірлеуге және қолданыстағыларын жетілдіруге бағытталған.
"Қазхром" ТҰК " АҚ әлемдегі ферроқорытпа өндірісі бойынша көшбасшы компаниялардың бірі, 90-шы жылдардың соңынан бастап "Шоқаш" кен орнының (Ақтөбе обл.) титаноцирконий кенін қайта өңдеудің толық циклін жүзеге асырады. Кеніште 2007 жылдан бастап кен орындарын игерудің екінші кезегін іске асыру, кен құмдарын өндіру және өңдеу бойынша қуаты жылына 800 мың т. дейін КБК салу және пайдалану жоспарланған.
Ерекше қасиеттері бар металл конструкцияларын тұтыну тұрақты түрде артып келеді. Осының салдарынан оларды ұтымды пайдалану және кен шикізатынан металдарды барынша алу жолдарын іздестіру қажеттілігі туындайды. Осыған байланысты қазақстандық темір-титан кен орындарын толыққанды игеру және олардан жоғары дайындық дәрежесі бар өнімдер өндіру бүгінгі күні өзекті және уақтылы ғылыми-техникалық міндет болып табылады.
Осылайша, біздің Республикамызда титаны бар өнімдерді өндіру үшін айтарлықтай шикізат базасы бар деген қорытындыға келеміз және сапа стандарттарын сақтай отырып, қымбат емес өнімді алуға қабілетті сенімді технологияларды әзірлеу міндеті бірінші орынға қойылады.
2. КӨМІР ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
2.1 "БОРЛЫ", "САРЫАДЫР" ЖӘНЕ "БОГАТЫРЬ" КЕНДЕРІНІҢ КӨМІРЛІ ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ МЕН ҚҰРАМЫ
Орталық Қазақстанның көмір бассейндерінің көмір шикізатын талдау кезінде негізгі назар көмірлі жыныстар күлінің химиялық құрамына, күлі 50% - дан асатын көмірлі жыныстардың құрамына және шоғырлардың қуатына аударылды. Күлдің химиялық құрамы туралы мәліметтер болмаған жағдайда, олар көмірдің бірлескен қабаттарындағы күлдің химиялық құрамына алдын-ала назар аударды. Қабаттарды және көмірлі қабаттардың орналасу сипатын анықтау үшін тікелей көмір разрездерінде жұмыстар жүргізілді, өйткені әдебиетте бар мәліметтер кеңес заманында жасалған. Көмір жыныстарын талдау және одан әрі таңдау кезінде:
- күлдегі кремний оксиді құрамының кемінде 57%, алюминий оксидінің кемінде 30%, сондай-ақ күлдің болуы мен оның балқу температурасына сәйкестігі;
- агломерацияға бейімділік, бұл метаморфизм түріне, көмірге және көмір массасының құрамындағы балқитын компоненттердің құрамына тәуелділік болып табылады.
Айта кету керек, көмір жынысын тек бір көрсеткіш бойынша таңдау, мысалы, күлдің химиялық құрамы дұрыс емес. Сонымен, күлде 57-60% кремний диоксиді және 28-32% алюминий оксиді бар екеніне қарамастан, күлі жоғары көмір мен Кушок көмір жынысы монолитті спектер (конгломераттар) қалыптастыру үшін синтездеуге бейім. Бұл витриниттік және лейптениттік топтың компоненттері басым болатын көмір массасының құрамының салдары. Кокстеуге немесе жентектеуге бейімділігі бар көмір жыныстары немесе күлділігі жоғары көмір балқыту процесінде көрсеткіштерін күрт нашарлатады.
Әр түрлі көмір разрездерінің көмірлі және көмірлі жыныстарының күлі жоғары сұрыптарын алдын ала зертханалық зерттеу ферросиликоалюминийді балқыту үшін пайдалану тұрғысынан олардың физика-химиялық қасиеттері мен өнеркәсіптік қуаты бойынша Қарағанды және теңіз-Қоржынкөл көмір бассейндерінің "Борлы" және "Сарыадыр" разрездерінің күлі жоғары көмір жыныстары неғұрлым қызықты болып табылатынын көрсетті. Сондықтан, бұл жұмыста осы көмір кесінділерінің көмір шикізатына баса назар аударылады. 7-кестеде "Борлы" және "Сарыадыр" көмір разрездерінің, сондай-ақ "Богатырь" және "Екібастұз көмір бассейні" разрездерінің көмірлі жыныстары күлінің техникалық талдауы мен химиялық құрамының орташа мәндері берілген. 7-кестеден көріп отырғанымыздай, Борлы және Сарыадыр көмір жыныстары күлдің химиялық құрамы бойынша ферросиликоалюминий балқыту талаптарына сәйкес келеді. Күлдегі оксидтер түріндегі кремний мен алюминийдің негізгі қосылыстары 95-97% құрайды. Борлы және Сарыадыр көмір жыныстарында темір, кальций және магний қосылыстарының төмен мөлшері, сондай-ақ Борлы көмір шикізатында фосфор мен күкірттің төмен мөлшері бар. Көмірлі жыныстардағы күлдің құрамы және оның градиенті бойынша Борлы және Сарыадыр көмірлі жыныстарының күлі орта есеппен 58-65% - ды құрайтыны, Екібастұзға қарағанда, онда көмірлі жыныстардағы күлдің орташа мөлшері 53-60% шегінде ауытқиды. Алайда, күлдің айырмашылығы іс жүзінде зерттелген көмір кеніштерінің ерекшеліктері емес, өйткені. көмір және көмір жыныстарын қазу кезінде оларды араластыруға болады, бұл жалпы орташа күлді біршама азайтады.
Кесте 7. Көмірлі жыныстар күлінің техникалық талдауы және химиялық құрамы
Көмір кеніші
Aс ,
%
Vс ,
%
S,
%
Күлдің химиялық құрамы, %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
P2O5
TiO2
Екібастұз көмір бассейні
Богатырь
54-58
16-18
0,8
57-62
33-36
3,5-8
3-5
0,5
0,04
1,0-1,3
Экибастузский
54-59
17-22
0,8
54-58
33-42
3,5-5,0
3-5
0,5
0,04
0,7-1,2
Қарағанды көмір бассейні
Борлы
57-65
15-18
0,5
60-65
30-34
0,45-1,2
0,35-1,5
0,2-0,3
0,01
0,8-1,4
Теңіз-Қоржынкөл көмір бассейні
Сарыдыр
53-66
20-25
0,6
60-64
33-35
0,6-0,9
0,9-1,4
0,1 -0,2
0,04
0,9
Көмір жыныстарының маңызды физикалық қасиеттерінің бірі-күлдің балқу температурасы. Ферроқорытпа өндірісі, атап айтқанда жоғары кремнийлі қорытпаларды балқыту тәжірибесінен Шикізат материалдарын балқыту немесе балқыту процесінің жылдамдығы қалпына келтіру реакцияларының жылдамдығынан аспауы керек екендігі белгілі, әйтпесе элементтерді қалпына келтіру процесі қиын қалпына келтірілетін шлактардың пайда болуымен бұзылады. Көмір жыныстарына қатысты минералды бөліктің балқу температурасы тұтастай алғанда зарядтың қаттылығын арттыру факторларының бірі болып табылады. Бұл көмір жыныстарының күлінде кремний мен алюминийдің оттегі қосылыстары каолинит немесе аргиллит түрінде болады, олар 580-590°C температурада ыдырағаннан кейін көмір жыныстарының минералды бөлігі ерігеннен кейін алюмосиликат - муллит түзе алады. Көмір жыныстарындағы күлдің отқа төзімділігі оның құрамындағы кальций, магний және темірдің шлак түзетін қосылыстарының мөлшеріне байланысты, олар кремний диоксиді мен алюминий оксидімен қоспадағы балқу температурасын едәуір төмендетеді. Бұл кремний мен алюминийді қалпына келтіру өте қиын болатын муллиттің пайда болуына себеп болуы мүмкін.
Кезде салыстырмалы төмен ұстау қож пайда болатын минералдық компоненттерін процесс муллитообразования қиындық туғызады, себебі оның білімі кремний карбидін. Сондықтан, бұл жағдайда кремний карбиді мен бос алюминий оксидінен тұратын заряд одан да қиын болады және қалпына келтіру процесіне оң әсер етеді. 8-кестеде көмір кеніштері бойынша көмір жыныстарының физикалық қасиеттері көрсетілген. 8-кестеден көріп отырғанымыздай, Борлы және Сарыадыр көмірлі жыныстары үшін күлді жұмсарту және балқыту температурасы Екібастұзға қарағанда 100-150°с жоғары. Бұл Борлы және Сарыадыр көмір жыныстарындағы күл құрамындағы темір, кальций және магний қосылыстарының төмен болуына байланысты.
Кесте 8. Көмір жыныстарының физикалық қасиеттері
№
пп
Материалдың атауы
Жұмсарудың басталу температурасы, °С
Балқу температурасы,
°С
Материалдардың көлемдік және үлес салмағы, гсм
Кеуектілік,
%
көрінетін
негізгі
1
Богатырь Көмір Кеніші (А=54-63%)
1450
1550
1,7
1,8
6
2
Богатырь Көмір Кеніші (А=63-75%)
1400
1500
1,95
2,3
15
3
Борлы көмірлі тау жынысы (А=58-65%)
1500
1650
2,1
2,3
9
4
Сарыадыр көмірлі тау жынысы (А=50-63%)
1500
1650
1,4
1,8
22
Борлы көмір жыныстарының тығыздығы ең жоғары, бұл олардың ұсақ фракцияларды ұнтақтауға және түзуге салыстырмалы түрде төмен бейімділігін білдіреді. Керісінше, Сарыадыр көмір жыныстары кеуектіліктің жоғары салыстырмалы мәндерімен ерекшеленеді, бұл зарядтың газ өткізгіштігін жақсарту үшін оң рөл атқарады және Сарыадыр көмір жыныстарының көмір массасы жіктелуі бойынша газға қарай тартылатындығымен түсіндіріледі.
Көмірдің органикалық массасын және онымен бірге жүретін көмір жыныстарын талдау салыстырмалы түрде бірдей компоненттік құрамды көрсетеді. Сондықтан "аналық" көмірдің құрамдас бөлігі туралы белгілі мәліметтер бойынша көмір жыныстарының көмір массасының құрамын жеткілікті сенімділікпен бағалауға болады.
Сондықтан төменде "Борлы", "Сарыадыр" және "Богатырь"разрездері бойынша көмірдің сапалық және техникалық құрамы туралы қысқаша жалпы мәліметтер мен деректер берілген. Екібастұз, Борлы және Сарыадыр көмірі сапасының жалпы сипаттағы мәліметтері 9-кестеде келтірілген, олардан Борлы және Сарыадыр көмір разрездерінің көмірі фосфор мен күкірттің қажетсіз қоспаларының құрамы бойынша "Богатырь"разрезінің көмірімен салыстырғанда неғұрлым қолайлы болып табылатыны көрінеді. Сарыадыр көмірінде Ұшпа компоненттердің жоғары құрамы байқалады, бұл көмір үшін табиғи болып табылады - газ.
Кесте 9. Екібастұз, Борлы Сарыадыр күлі көп көмірлеріне техникалық талдау
Көмір кені, қабаттар
Марка,
класс
Компоненттің мазмұны, %
Wр
Аc
Рcобщ
Scобщ
Vd
Сd
Нd
Nd
Богатырь
ССР
ССР
ССР
ССР
ССР
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
0,055
0,060
0,057
0,055
0,060
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
24,2
24,2
24,3
24,4
24,4
80,6
79,2
77,7
76,2
74,7
5,2
5,3
5,3
5.4
5,5
1,5
1,5
1,4
1,4
1,4
Борлы,
Төменгі
Ортанғы
Жоғарғы
К2ЭН
3,2
3,2
3,5
33-45
30-45
31
0,009
0,4
0,4
-
25
26
27
84
82
-
5,2
5,2
-
1,2
1,2
-
Сарыадыр,
Төменгі
Сенімді
Бес метірлік
ГЭН
1,8
3,0
2,5
31
29-34
23-27
0,04
0,04
0,04
0,9
0,5
0,5
39
31-35
33-36
91
80
80
5,7
5,3
5,6
-
-
-
2.1.1"БОРЛЫ" КӨМІР КЕНІ
"Борлы" көмір кеніші Қарағанды облысында орналасқан. Аққұдық, ашлярик, Қарағанды және надкарагандинск көмірлі шөгінділерінің (свит) жалпы қуаты 700 м құрайды, олардың даму ауданы 150 км2 [14]. Метаморфизм дәрежесі к, Ж және Г сатысына жақын болып табылады, Қарағанды свитасындағы кен орнында төменгі бөлігіне екі күрделі көмір қабаты орайластырылған көмір жыныстарының қуатты 100 метрлік көкжиегі бар: Төменгі (жалпы қуаты 20-35 М, есепті 6-8 м) және орташа (жалпы қуаты 10-25 м, есепті 1-7 м). 100 м жоғары орналасқан қабат жоғарғы қуаты 1,2-1,8 м (сурет 1). Кесілген көмір негізінен күңгірт және жартылай күңгірт сорттармен ұсынылған. Бұл күл сабағы және аралас дюреналар және кларено-дюреналар. Сабақтарының бөліктері үлкен жасушалы фюзен және сирек кездесетін витрен жолақтарымен ұсынылған. Көмір қабатының орташа күлділігі 40%, Карьерлік 45%.
Қорларды есептеу синклиналдың ең көп зерттелген Оңтүстік - Шығыс қанатында 300 м тереңдікке дейін жүргізілді.қорлар нақты, қалған аудандарда - мүмкін. Кен орнының жалпы қорлары 203 млн. т бағаланады, оның ішінде баланстық 72 млн. т. 50 млн. т жуық баланстық қорлар ашық тәсілмен 10 м3т аршу коэффициенті кезінде және 5 м3т аршу коэффициенті кезінде 25 млн. т игерілуі мүмкін, бұл ретте бірінші жағдайда игеру тереңдігі 200 м аспайды, ал екінші жағдайда 100-120 М.
Физикалық қасиеттері бойынша көмірмен қатарлас көмірлі жыныстар Екібастұз және Сарыадыр жыныстарынан айырмашылығы неғұрлым тығыз болып табылады және электр кедергісі мен күлдің балқу температурасының жоғары мәндеріне ие. Борлы жыныстардың орташа күлі 60-75% аралығында болады, бұл Екібастұз жыныстарын балқыту үшін қабылданған дәстүрлі технологияға мүлдем сәйкес келмейді, мұнда жұмысшы күлі 60% - дан аспауы керек және кварцит қоспалары қажет.
Сондықтан борлиндік көмір жыныстары құрамында 58-60% кремний және 30% - дан жоғары алюминий бар жоғары сапалы FSA сорттарын алу тұрғысынан үлкен қызығушылық тудырады, металл термиялық өндіріс процестеріне үлкен сұраныс бар және т.б. мұндай қорытпаны балқыту тек электр кедергісі жоғары көмірдің төмен күлді сорттарын қоспалармен ғана мүмкін болады.
Борлин көмірі жоғары күлді, өте бай, тек энергетикалық отын ретінде жарамды. Кәдімгі шикізаттың жануының төменгі төменгі жылуы-18,59-19,97 Джкг. ауа-райының тереңдігі - 22-25 М.
Барлық қабаттардың көмір массасының күлділігі жоғары: орташа мәні 35,5% (С1, В3) - 43,8 % (Н2 В1) шегінде ауытқиды, жекелеген пласт ауыспалы қималардағы шеткі мәндері 27-38 % (С1, В3, В5) және 47-51% (Н1, Н2, В1). Жекелеген көмір нүктелерінің күл құрамының ауытқуы өте үлкен-27% - дан 55% - ға дейін, жекелеген жағдайларда күлдің мөлшері 23% - ға дейін төмендейді. Көмірдің мұндай нүктелері қуаты жағынан мардымсыз және барлық көмір қабаттары ауданы бойынша ұсталмаған, сондықтан оларды бөлек өңдеу іс жүзінде мүмкін емес. Тау жыныстарының едәуір саны және минералдану қарапайым көмірдің жоғары күлін тудырды. Борлы разрезінің барлық қабаттарының көмірлері жіктеу параметрлері бойынша (ұшпа заттардың шығымы 26-36 %, пластикалық қабаттың қалыңдығы - 10-12 мм) к маркасына жатады, бірақ өте жоғары күлділігі мен қиын байытылуына байланысты коксохимиялық өнеркәсіпте пайдалануға жарамсыз. Борлы рарездің көмір шикізаты Қарағанды, Екібастұз бассейндерінің көмірімен салыстырғанда фосфордың (Рсобщ= 0,009 %) және күкірттің (Ѕсобщ = 0,56%) ең аз құрамына ие.). Көмір заты көбінесе Лентикулярлы-жолақты фрагменттер түрінде ұсынылатын, көбінесе жіп тәрізді тамырларға бөлінетін Δ және β құрылымы бар витренизацияланған заттан тұрады. Өсімдік тіндерінің семивитренизацияланған қалдықтары көмір массасында ірі және ұсақ фрагменторлы аттрит түрінде, сондай - ақ α, сирек β құрылымы бар оқшауланған ірі сынықтар түрінде болады. Фюзилденген зат негізінен α және β құрылымы бар семифузинит пен фюзиниттің сынықтарынан тұрады. Маталар әдетте үлкен және қалың қабырғалы болады. Жұқа жасушалық септумы бар фюзен сирек кездеседі. Микрокомпоненттердің таза көмір массасына құрамы кең шекте өзгереді: витринит 39-дан 71% - ға дейін, семивитринит 6-дан 23% - ға дейін, лейптинит 5-тен 12% - ға дейін, фюзинит 11-ден 31% - ға дейін. Балқымалы компоненттердің жалпы саны 46-63% құрайды. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қазіргі уақытта қара металлургияны дамытудағы басты бағыт бірнеше жылдар бойы орын алған материалдар өндірісінің көлемінің ұлғаюымен емес, өндірістің физикалық көлемінің салыстырмалы түрде төмен өсу қарқынымен өнім сапасының артуымен байланысты. Яғни, балқымаға легірлеуші элементтерді енгізу арқылы металл сыйымдылығы аз, бірақ механикалық қасиеттерінің жоғары деңгейімен құрылымдық материал шығару болып табылады. Кейде бұл элементтер таза түрінде енгізіледі, бірақ, ферроқорытпалар түрінде - легирлеуші элементтері бар темір қорытпалары ретінде қолданылады. Металлургиялық шикізаттың тұрақты тапшылығы жағдайында дәстүрлі емес технологияларды қолдану арқылы табиғи концентраттардан негізгі элементтерді жоғары болуымен ферроқорытпаларды алу мәселесі ерекше өзекті болып отыр.
Ферроқорытпалар-бұл болат өндірісінде қолданылатын кремний, марганец, хром, вольфрам және басқа элементтері бар темір қорытпалары. Қажетті элементті болатқа таза металл түрінде емес, оның темірмен қорытпасы түрінде енгізу оның балқу температурасының төмендеуіне байланысты ыңғайлы және тиімдірек, өйткені темірмен қорытпадағы жетекші элементтің құны техникалық таза металдың құнымен салыстырғанда төмен. Ферроқорытпалардың негізгі тұтынушылары металлургиялық кәсіпорындар болып табылады, яғни төмен легирленген болат маркаларын өндірушілер, сондай-ақ арнайы қасиеттері бар металл технологиялық циклде әр түрлі легирленген және модификацияланған қоспалардың едәуір мөлшерін пайдаланады.
Болаттарды балқыту кезінде қажетті көрсеткіштерді алу үшін зарядтың негізгі компоненттерінің, энергия көздерінің, қосалқы материалдардың шығыны мен құрамына, сонымен қатар өндірістің технологиялық цикліне әсер ететін ферроқорытпалардың едәуір мөлшері қолданылады. Сондықтан пайдаланылатын ферроқорытпадағы негізгі компоненттің мазмұны үлкен мәнге ие. Бұл көрсеткіш неғұрлым жоғары болса, дайын өнім бірлігіне ферроқорытпаның шығыны соғұрлым төмен болады және сәйкесінше алынған қорытпалардың құрылымына әсер ететін қоспалар аз болады. Мысалы, 09-10г2бт маркалы құбырлы болатты конвертерлік тәсілмен өндіру кезінде балқыту массасы 330 тонна болатын металы бар шөмішке 16 тоннаға дейін ферроқорытпалар себіледі, бұл айтарлықтай дәрежеде материалдық және жылу теңгеріміне, сондай-ақ энергия тасымалдаушылардың шығынына әсер етеді. Бұл жағдайда қолданылатын ферроқорытпалардағы негізгі элементтердің құрамы қоспалардың жалпы массасын шектеу, олардың ассимиляциясының максималды дәрежесін қамтамасыз ету және балқыманың температурасы мен химиялық құрамы бойынша орташа уақытын азайту бөлігінде шешуші рөл атқарады.
Металлургия өнеркәсібінің дамуының негізгі бағыттарының бірі-құрамында негізгі элементтер көп болатын шихта мен ферроқорытпалардың таза компоненттерін пайдалану. Бұл дайын өнімнің өзіндік құнын едәуір төмендетуге және қажетті пайдалану көрсеткіштерін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Ең көп таралған және тиімді ферроқорытпалардың бірі-ферротитан.
1.ТИТАН ШИКІЗАТЫНЫҢ ӘЛЕМДІК ҚОРЛАРЫНЫҢ ЖӘНЕ ОЛАРДАН ЖАСАЛҒАН ӨНІМДЕР ӨНДІРІСІНІҢ ҚАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ
1.1 ТИТАН БАР ШИКІЗАТТЫҢ ӘЛЕМДІК ҚОРЛАРЫ ЖӘНЕ ӨНДІРІСІ
Титан-Д.И. Менделеевтің периодтық жүйесінің IV тобының элементі. Титанның екі кристалды модификациясы белгілі. 882°C-қа дейін тұрақты α-титан, алтыбұрышты тығыз оралған торы бар. 882оС -тан жоғары α-титанның β - титан-кубтық көлемдік-орталықтанған түрлендіруге айналуы жүреді [1]. Α--β ауысу кезінде көлемнің өзгеруі +5,5%, өтудің жылу әсері 1,59 кДжмоль құрайды. 1-кестеде титанның кейбір физикалық қасиеттері көрсетілген.
Кесте 1. Титанның физикалық қасиеті
Атомдық саны
22
Атомдық салмағы
47,9
Тығыздығы, гсм3
4,51
Балқу температурасы, оС
1668+-4
Қайнау температурасы, оС
~3300
Балқу температурасы, Джмоль
~435,14
Меншікті жылу сыйымдылық, Джг∙ оС
0,53
Жылу өткізгіштік, Джсм∙сек∙ оС
0,167
Нақты электрөткізу, ом∙см∙10-6
20[о]С - температурада
800[о]С - температурада
42
180
Титан, әдетте, ферротитан түрінде болат өндірісінде дезоксидтеу, легирлеу және газсыздандыру үшін қолданылады. Тот баспайтын және ыстыққа төзімді болаттар өндірісінде титан көміртекті титан карбидіне байланыстырады, бұл дәнекерлеуді және коррозияға төзімділікті жақсартады. Титанмен өңделген немесе оның белгілі бір мөлшері бар болаттар механикалық қасиеттерге ие. Оттегі мен азотқа жоғары жақындықтың арқасында титан болатты залалсыздандыру және ондағы ерітілген азоттан тазарту үшін қолданылады (азотпен титан болаттарда ерімейтін нитрид түзеді). Болатты оттегі мен азот қоспаларынан тазарту механикалық қасиеттері жоғарылаған Болаттың жұқа және тығыз құрылымының пайда болуына ықпал етеді. Титан тек оттегі мен азотты ғана емес, сонымен қатар күкіртті де күшті сульфидтер түзеді. Бұл болаттың құрылымында болаттың қызыл сынуын тудыратын Fe-FeS эвтектикасының жеңіл балқитын аралық қабаттарының пайда болуын жояды. Сонымен қатар, титан марганец, хром, хромолибден және хром-никель болаттарының құрамына кіреді, оларды карбидтің (ICC) кристалл аралық коррозиясынан қорғайды. Титан карбиді (TiC), жоғары қаттылыққа ие және отқа төзімді, титан-вольфрамды аспаптық қатты қорытпалардың құрамына кіреді. Түсті металлургияда таза түрдегі титанның белгілі бір мөлшері түсті металдар қорытпаларының құрамына қосылып, олардың физика-механикалық және коррозияға қарсы қасиеттерін жақсартады.
Жер қыртысында титанның мөлшері 0,61% құрайды. Металдар арасында таралуы бойынша ол алюминийден (8,13%), темірден (5%) және магнийден (2,1%) кейін төртінші орында.
Қазіргі уақытта сексенге жуық минералдар бар, олардың құрамына титан кіреді. Құрамында титан бар минералдар мен кен орындарының мөлшері жер қойнауы барланған сайын артады. 2-кестеде өнеркәсіптік маңызы бар титан бар негізгі минералдар көрсетілген.
Кесте 2. Өнеркәсіпте қолданылатын негізгі титанды минералдар
Атауы
Түсі
Формула
Тығыздық, тм3
Мөлшері, ТіО2, %
Ильменит
Рутил
Лейкоксен
Ксантитан
Сфен (титанит)
Перовскит
Металл жылтырлығы бар қоңыр немесе қоңыр-қара
Қызғылт
Қою қоңырдан аққа дейін
Ақшыл-сары
Сарыдан қараға дейін
Әр түрлі
FeO * ТіО2
ТіО2
ТіО2 * ₙH2O
ТіО2(Al2O3) * ₙH2O
CaO*SiO2* ТіО2
CaO* ТіО2
4.56-5.24
4.2
3.8-4.0
2.5-3.0
3.4-3.6
4
53
90-98
66-79
80-95
34-42
58-59
Титан диоксиді халық шаруашылығының әртүрлі салаларында кеңінен қолданылады, мысалы, отқа төзімді және отқа төзімді керамика өндірісінде, бояу, электронды, тоқыма өнеркәсібінде және т.б. Титан диоксидін концентраттардан бөлудің келесі әдістері өнеркәсіпте дамыды: күкірт қышқылы (сульфат), хлорид және электротермиялық.
Титан өнеркәсібінің шикізат базасын үш геологиялық және өнеркәсіптік типтегі кен орындары құрайды. Бұл қазіргі және ежелгі жағалаудағы-теңіз және аллювиалды ильменит, рутил, лейкоксен немесе күрделі ильменит-рутил-циркон шөгінділері; габбродағы ильменит-магнетит, ильменит-гематит және ильменит-рутил кендерінің байырғы магмалық кен орындары-анортозиттер және анатаз-перовскит-карбонатиттердің латеритті ауа-райы корорларындағы апатит кендері.
Кесте 3. Ильменит концентраттары өндірісінің динамикасы, мың т.
Ел атаулары
2001
2002
2003
2004
2005
2006
0605, %
Европа
1235
1262
1261
1230
1356,8
1450
106,9
Норвегия
750
750
840
860
806,8
850
105,4
Украина
485
512
421
370
550
600
109,1
Азия
1201,74
1638,92
1719,11
1785,22
2321,17
2657,67
114,5
Вьетнам
180
180
200
200
360
360
100
Индия
430
460
500
520
704,24
690
98
Қазақстан
0
0
9,3
11,67
10
25
250
Қытай
300
750
800
840
1015
1300
128,1
Оңтүстік Корея
161,99
142,73
114,66
150,74
157,43
179,98
114,3
Малайзия
129,75
106,2
95,15
61,47
38,2
45,65
119,5
Шри-Ланка
0
0
0
1,34
36,3
57,03
157,1
Африка
1876
1774
1706
1855
2029
2138,82
105,4
Египет
125
125
125
125
125
125
100
Сьерра-Леоне
0
0
0
0
0
13,82
...
ОАР
1751
1649
1581
1730
1904
2000
105
АҚШ
2944,64
2677,03
2520,16
2733
2727,14
3030
111,1
Бразилия
144,64
177,03
120,16
133
127,14
130
102,2
Канада
2300
2100
1900
2100
2100
2400
114,3
США
500
400
500
500
500
500
100
Ок.и Авст.
2017
1917
2006
1921
2034
2378
116,9
Австралия
2017
1917
2006
1921
2034
2378
116,9
Барлығы
9274,38
9268,95
9212,27
9524,22
10468,12
11654,48
111,3
Кесте 4. Рутилді концентраттар өндірісінің динамикасы, мың т.
Европа
60
70
60
60
90
100
111,1
Украина
60
70
60
60
90
100
111,1
Азия
19
25,56
36,97
49,61
34,47
39,7
115,2
Вьетнам
...
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
100
Индия
19
18
18
19
20,3
20
98,5
Малайзия
...
7,06
18,47
27,31
5,51
16,92
307,2
Шри-Ланка
0
0
0
2,8
8,16
2,28
27,9
Африка
134
138
108
110
130
194,6
149,7
Сьерра-Леоне
0
0
0
0
0
73,6
...
ОАР
134
138
108
110
130
121
93,1
АҚШ
2,27
1,88
2,34
3
2,78
3
107,8
Бразилия
2,27
1,88
2,34
3
2,78
3
107,8
Ок.и Авст.
206
219
173
162
177
232
131,1
Австралия
206
219
173
162
177
232
131,1
Барлығы
421,27
454,44
380,31
384,61
434,25
569,3
131,1
Әлемнің 48 елінде анықталған титан ресурстары 1,23 млрд.т (мұнда және бұдан әрі - титан диоксидіне қайта есептегенде - TiO2), оның ішінде ильменитте - шамамен 1 млрд. т, қалғаны - негізінен рутильде және анатазада бағаланады. Ильмениттегі титан ресурстарының көп бөлігі Австралия, Үндістан, Канада, Қытай, Норвегия, АҚШ, Украина және Оңтүстік Африка, рутильдегі титан - Австралия, Үндістан, Сьерра-Леоне және Оңтүстік Африка Республикасында.
Әлемде титан минералдарының 300 - ден астам кен орны анықталды, оның ішінде 70 - магмалық, 10-латеритті және 230-дан астам шөгінді. Олардың ішінде 90 кен орны өнеркәсіптік категориялар бойынша барланған, көбінесе шашыраңқы. Тамырлы (магматикалық) кен орнын жасасады шамамен 69%, кен кор желмен мүжілген - 11,5%, шашыранқы кен орындары - 19,5%, әлемдік (Ресейден басқа) қорлардың титан; оның ішінде қорларды ильмените - ден астам 82% - ға, анатазе - кемінде 12% - ға, рутиле - 6%.
Ильменит-магнетит және ильменит-гематит кендері Канада, Қытай және Норвегия титан өнеркәсібінің минералды-шикізат базасының негізін құрайды. Карбонатиттердің кор кен орындары тек Бразилияда белгілі және дамыған. Басқа елдерде титан минералдарының негізгі қорлары негізінен Күрделі кен орындарында орналасқан.
Ресейде титанның минералды-шикізат базасының негізін күрделі ильменит-рутил-циркон құмдарының (Центральное, Лукояновское, Бешпагирское, Туганское, Тарское, Георгиевское), ильменит құмдарының (Тулунское, Катенское, Николаевское), лейкоксен құмдарының (Ярегское), ильменит-титаномагнетит құмдарының (Оралдағы Ай өзені бассейнінің шөгінділері,т. б.) құрайды. Өзен саласы-Рыбинск суқоймасы су алабындағы өзендер, өзен алабы-Куйбышев суқоймасына (Ока су алабын қоспағанда) дейінгі (Жоғарғы) Еділ.
Титан шикізатының негізгі көздері апатит-ильменит кендері (Гремяха-Вырмес, үлкен Сейім), титаномагнетит-ильменит (Медведев, Кручинин, Харловское, Чинейское), титаномагнетит (Пудожгорское, Подлысанское) және лопарит (Ловозерское) кендері болып табылады. Қазіргі және ежелгі жағалау-теңіз және олармен бірге жүретін дөңдердің ең үлкен өнеркәсіптік маңызы бар. Әр шөгінділердің ұзындығы аз (жүздеген метрден бірнеше шақырымға дейін), бірақ көбінесе олар ондаған және жүздеген шақырымға созылатын шөгінділерді құрайды, олар кенсіз шөгінділердің кішкене бөліктерімен бөлінеді. Мұндай шөгінділер Австралия (континенттің батыс және шығыс жағалауларында), Үндістан (батыс және шығыс жағалаулары), АҚШ (Флорида түбегінің Атлант жағалауы), Оңтүстік Африка және Кения (Үнді мұхитының жағалауы) титан шикізатының көп бөлігін, Бразилия қорларының едәуір бөлігін қамтиды. (Атлант жағалауы).
Қазақстанның жер қойнауынан табылған темір-титан кендері салыстырмалы ерекшелігімен сипатталады және бірқатар қуатты шашыранды кен орындарынан тұрады: Сатпаев (ШҚО), Шоқаш (Ақтөбе обл.) және Обухов (СҚО). Барланған кен орындары оларды өңдеудің бастапқы сатысында - концентраттар алу арқылы игеріледі, ал олардың қорлары жүздеген жылдарға қайта өңдеу кәсіпорындарын шикізатпен қамтамасыз етуге қабілетті. Кен екі кәсіпорында ильменит концентраттарын бөле отырып өңделеді, олар Өскемен титан-магний комбинаты ("ӨТМК" АҚ) және Ақтөбе ферроқорытпа зауыты (АктЗФ, "ТНК"Казхром"АҚ).
Ақтөбе облысының минералдық-шикізат базасы өте ауқымды. Оның аумағында хромның барлық дерлік қоры, 55% никель, 40% титан, 4,7% мырыш, 3,6% мыс және 2% алюминий шоғырланған.
Өнеркәсіптік санаттағы (В+С1) теңгерімдік кен қорлары және олардағы пайдалы минералдар сомасы бойынша қазіргі заманғы кондиция талаптары кезінде "Шоқаш" кен орны өнеркәсіптік игеруге дайындалған Қазақстанның ұқсас кен орындарының арасында бірінші орын алады. Кен орны-бұл жағалау-Теңіз өндірістік-генетикалық типіне жататын шөгінді, салыстырмалы түрде қарапайым геологиялық құрылымымен және таяз тереңдігімен, құмды материалдың жақсы табиғи сұрыпталуымен және қарапайым материалдық құрамымен сипатталады. Қазақстан мен ТМД-дағы ұқсас кен орындарымен салыстырғанда "Шоқаш" кен орны ең жақсы тау-геологиялық жағдайларымен ерекшеленеді (аршу коэффициентінің аз мөлшері - кен орны бойынша орташа алғанда 0,44), баланстық кендердің жартысы іс жүзінде жер бетінде жатыр. Кен орнының кен құмдарына ильмениттің жоғары мөлшері тән.
Кеніште қара ильменит концентратын және ұжымдық рутил-циркон-кварц өнеркәсіптік өнімін ала отырып, кенді гравитациялық-магниттік байыту жұмыс істейді. АктЗФ байыту фабрикасының ильменит концентратының орташа химиялық құрамы салмағы бойынша % төменде 5-кестеде келтірілген.
Кесте 5. Концентраттың химиялық құрамы
ТУ 1510 РК 39441737
TiO2
Feобщ.
Al2O3
SiO2
Cr2O3
MgO
MnO
ZrO2
P2O5
53,7
33,9
1,89
3,46
1,65
0,8
0,95
0,16
0,06
Шоқаш кен орнының титан кендерінен басқа облыста тағы 9 шағын бос кен орындары шоғырланған. Оның ішінде барланған қорлар бойынша неғұрлым ірілері 1.1.6 - кестеде келтірілген, ал қалғандары бойынша олардағы мазмұн бойынша мынадай деректер бар , TiO2 мың тонна: Шпаковское - 820,0; Есет - 416,0; Құмкөл - 413,0; Сингирбай-868,0; Дангирау - Тастыш - 660,0; Сабандыкөл-170,0.
Кен орындары бойынша орташа алғанда Кендегі TiO2 мөлшері 4,42-ден 6,5% - ға дейін ауытқиды.
Кесте 6. Кен құмдарының барланған қорлары және олардың құрамы
Атауы
Минерал құрамы, мың. т
Рутил
Ильменит
Лейкоксен
Новомихайловское
83,9
759,0
86,4
Ащисай
227,0
1792,0
176,5
Шубарсай
271,5
803,6
89,0
Қазақстандық темір-титан кендері аллювийлік-өзен және теңіз жағасындағы аллювийлік-теңіз шөгінділерінің құмдарына жатады. Титан диоксидінің негізгі компонентінің құрамы шөгінділерде 1 м3 үшін бірліктен жүздеген килограмға дейін өзгереді. Күрделі шөгінділер хром, ванадий, ниобий және тантал оксидтерінің қоспалары бар титан диоксидінің жоғарылауымен сипатталады. Олардағы басым минералды фаза-өзгертілген ильменит (FeO∙ TiO2)∙n Н2O (лейкоксен).
Қазақстанда титанның барлық дерлік қорлары циркон-ильменит-рутил кен орындарымен шектелген, олардың негізгілері Обуховское және Бектемир. Олардың біріншісі пайдаланылады, ал екіншісі өнеркәсіптік дамуға дайындалады. Шикізатты өндіру және титан және циркон концентраттарын өндіру аз мөлшерде жүзеге асырылады.
Вниицветметтің зерттеулерімен "ка-ракоткель", "Бектемир" (Сатпаев), "Песчанка" және "Тобыл"кен орындарының титан кендерін байыту технологияларын әзірлеу бойынша едәуір жұмыс көлемі орындалды. Бұл кен орындарының айрықша ерекшелігі-хром оксиді мен фосфордың төмен мөлшері. Қараөткел және Бектемір кен орындарының титан шикізатын қайта өңдеу кендердің каолин сазының жоғары құрамымен (50% және одан да көп) және ильмениттің 1 м3-ге 20-50 кг салыстырмалы түрде төмен құрамымен сипатталуымен күрделене түседі. ВНИИцветмет жартылай өнеркәсіптік жағдайда осы операцияның тұрақты көрсеткіштерін қамтамасыз ете отырып, кенді бөлшектеу және жуу технологиясын әзірледі және сынап көрді. Каолин балшығы, ильменит, циркон, Слюда, полешпат және кварц концентраттары ка-Ракель кенін байытудың ілеспе өнімдері болып табылады. Ильменит концентраты бастапқы кеннің 55% - ын немесе жуылған құмдардың 82% - ын алу кезінде 50% TiO2бар. Бұл ретте "Бектемір" (Сатпаев) кен орнының кендерінде TiO2құрамы 1,87-4,28%, ал жуылған құмдарда 5,36-8,71% құрайтыны анықталды. Кенді байытудың технологиялық схемасы: ірілігі 40мкм сыныбы бойынша дезинтеграция, шламсыздану, гравитация және магнитті сепарация - ильменитті (49,4-52,8% TiO2) және ұжымдық концентраттарды бөле отырып қамтиды. Сатпаев кен орнының ильменит концентраты темір оксидінің жоғары құрамымен және ванадийдің 0,6% - на дейін сипатталады.
Өткен ғасырдың аяғында титанның әлемдік тұтынуы 180 мың тоннаға дейін өсті. соңғы жылдары капиталистік нарық елдерінде титан шикізатын өндіру және өңдеу салаларындағы корпоративті құрылымдар күрделі өзгерістерге ұшырады. Бұл жаңа кеніштер құрылысының көптеген жобаларын жүзеге асыруға және ұсынылатын өнімді өңдеу дәрежесін арттыруға байланысты.
Ильменит концентраттарын өндіруде негізгі көшбасшылар Австралия (әлемдік өндірістің 31%), Норвегия (30%) және ОАР (23%) болып табылады. Шет елдердің байыту фабрикаларының жиынтық қуаты жылына 5,3 млн. тоннадан асып, 75-80% - ға пайдаланылды.
Батыс Австралия BHP Titanium Minerals Pty Ltd компаниясын қамтамасыз етуі керек еді. титан шикізатымен 20 жылға. Кәсіпорын әлі күнге дейін 51-54% TiO2 ильменит концентратын жылына 600 мың т жобалық қуатына шыққан жоқ: 1998 жылы тек 580 мың т өндірілді, алынған концентраттың шамамен жартысы (200 мың т) жыл сайын Титан қожын алу үшін Норвегияның Тусседал қаласындағы Tinfos Titan & Iron KS компаниясының зауытына жіберіледі. мұнда BHP Titanium Minerals Pty Ltd. акциялардың 36% иеленеді және өндірісті жаңғыртуды қаржыландырады. Жобаны қатырудың негізгі себебі игеріліп жатқан жыныстардың беріктігінің артуы, драже жабдығын істен шығару және кенді құмдарда саз қоспасының көп болуы, оларды байытуды қиындату болды.
Consolidated Rutile Ltd Компаниясы Батыс Австралия, оның жалпы қоры 20 миллион тонна, расталған - 12,9 миллион тонна TiO2. Кен минералдарының орташа мөлшері 10% - ға жетеді, оның 37% - ы ильменит, 32% - ы циркон, 7% - ы рутилден тұрады.
ОАР-да Richards Bay Minerals (RBM) компаниясы (Rio Tinto plc және Billiton plc компанияларының филиалы) елдің солтүстігіндегі Квазулу-Натал провинциясында титан түйіршіктерін әзірлейді. 1 млн т титан қожы (85% TiO2) және 100 мың т рутил өнімі болып табылады. 1999 жылы компания жаңа байыту фабрикасымен кешенде драже жабдығын пайдалану арқылы өндіруді кеңейтуді жоспарлап отыр.
Anglo American Corp компаниясының "Намаква-Сандс" тау-кен кешені. Бранд-Се-Баай кенішінің шикізатымен қамтамасыз етіледі және кен құмдарын бастапқы байыту фабрикасын, ильменит, циркон және рутил концентраттарын өндіретін бөлу фабрикаларын, сондай-ақ 85% титан қожын өндіретін зауытты және Салданья Бей экспорттық терминалын қамтиды.
Үндістан әлемдегі ильменит концентраттарының шамамен 15% өндіреді. Жетекші орынды Indian Rare Earths Ltd алады. Чавара ауданының оңтүстігінде Керала, Манавалакуричи кен орны Тамил Наду, сондай-ақ Чатрапура ауданындағы бірқатар кен орындары, Орисса. Чавара кен орнының кен құмдарында шамамен 30% ильменит бар (60% TiO2дейін).
Мұнда алынған ильменит концентраты хром мен ванадийдің төмен құрамымен сипатталады және хлоридті өңдеуге және синтетикалық рутилді алуға жарамды. Манавалакуричи кен орнында 17-20% кен минералдары, ильмениттегі TiO2құрамы - 55%. Орисса кен өндіру кешені құрамында шамамен 50% TiO2және шамамен 100 мың тг синтетикалық рутилі бар 200 мың тг ильменит концентратын өндіреді, алайда бұл өнімділік жобалаудан әлі алыс.
Kerala Minerals and Metals Ltd компаниясы. Керала, Тамил Наду және Бихар Штаттарында шөгінді кен орындарын игеруде. Жақын арада қуаты жылына 30 мың т титан концентратын өндіретін жаңа байыту фабрикасын іске қосу көзделіп отыр.
Норвегияда Titania AS (Kronos Titan as еншілес компаниясы) 30% ильмениттен тұратын 300 миллион тонна кен қоры бар Теллнес ильменит кендерінің байырғы кен орнын игеруде (ильмениттегі TiO2 мөлшері - 45%). Өндірілген шикізатты Kronos Titan AS компаниясы сульфат технологиясы бойынша титан диоксиді пигментін алу үшін өңдейді.
АҚШ-та Westralian Sands Ltd компаниясы. (WSL) Флорида штатының солтүстік-шығысындағы Грин-Ков-Спингс кен орнында және ескі Хистори кен орнында. Олардың екіншісінде жалпы қоры 73 млн т (ауыр минералдардың 8,1%), ал расталғандары - 27 млн т (ауыр минералдардың 12%) құрайтын жоғары сапалы кендер бар.
Шри-Ланкада Lanka Mineral Sands Co. Тринкомали портынан солтүстікке қарай 30 км жерде орналасқан Пулмоддаи шөгінді кен орнын пайдаланады, онда ильменит жылына 50 мың тонна (53,5% TiO2) және рутилден 10 мың тонна (95% TiO2) өндіріледі. Ильменит концентратын ACI Chemicals экспорттық компаниясы Германия, Ұлыбритания және АҚШ - қа сульфат технологиясы бойынша пигментті титан диоксидін өндіру үшін, ал рутилді концентратты электродтар өндіру үшін жеткізеді.
Украинада Волногорск мемлекеттік тау-кен металлургия комбинаты (VDGMK) Малышевское шөгінді ильменит-рутил-циркон кен орнын пайдаланады. Кен орнын игеруге американдық Cometals компаниясы қатысады. Кәсіпорынның жобалық қуаттылығы жылына 5 млн м3 кенді құм және 200 мың т ильменит концентратын құрайды. 1998 жылы өндіру көлемі 2,5 млн м3 құмды құрады, оның ішінде 120 мың тонна ильменит концентраты алынды. 1999 жылы бұл көрсеткіштерді тиісінше 4,5 және 160-қа дейін арттыру жоспарлануда. Кәсіпорында құрамында Cr2O3 төмендетілген ильменит концентратын (комбинат шығаратын қатардағы концентраттардағы 1,2-1,4% қарсы 0,3-0,4%) алу үшін қуаттылығы жылына 1 мың т тәжірибелік қондырғы құрылды, бұл титан пигментті диоксидін өндіру үшін жаңа өнімді пайдалануға мүмкіндік береді.
Иршан кен орны Житомир аймағында, Киевтің солтүстік-батысында 120 км жерде, Иршан кен орнын игеруді жалғастыруда. Вольногорск комбинатының концентраттарынан айырмашылығы, иршан ильмениті хромның төмен концентрациясымен сипатталады,ал ондағы жоғары (57-59, 5%) TiO2құрамы оны хлорид технологиясы бойынша титан диоксиді пигментін өндіру үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
Американдық Pennwood Technology Group және украиндық "Украинские полиметаллы" компаниясы Иршан кен орны базасында жылына 175-200 мың тонна көлемінде ильменитті үйінділерден және карьерден өндіру және қайта өңдеу консорциумын құрды. Алынған концентраттардың жартысына жуығы американдық Kerr-McGee Chemical Corp компаниясына жеткізіледі. пигментті титан диоксидін өндіру үшін.
Ресейде құрамында титаны бар өнімдердің негізгі өндірушілері мен жеткізушілері "ВММПО-АВИСМА", "Ключевскийді ферроқорытпалар зауыты" ААҚ, "Каскад АВС" АҚ және т.б. болып табылады.
Әлемдік нарықта "ВММПО-АВИСМА" корпорациясы авиация үшін титан мен алюминийдің ірі өндірушісі болып табылады. Кеуекті титан өндірісі қоян процесіне негізделген, яғни титан қожын алу арқылы кен пештеріндегі ильменитті байыту. Ависма өндірген кеуекті Титан Boeing, Airbus сияқты фирмалардың ұшақтарында, Pratt & Whitney, General Electric, Rolls-Roice авиақозғалтқыштарында және басқа компанияларда қолданылады.
1.2 ТИТАН ҚҰРАМДЫ ӨНІМДІ ТАЛДАУ, ӨНДІРІС ЖӘНЕ ТҰТЫНУ
Қазіргі уақытта титан қорытпалар түрінде немесе оксид түрінде қара және түсті металлургияда кеңінен қолданылады. Металл титанның негізгі соңғы тұтынушылары (өндірістің жалпы көлемінің 80-90%) - авиация және зымыран-ғарыш өнеркәсібі болып табылады. Химиялық машина жасауда және медицинада титан мен оның негізіндегі қорытпаларға сұраныс үнемі артып келеді.
Титанның оттегі мен азотқа жоғары жақындығы бар [1], ΔG0298 = -212,384 кДжмоль және -294,369 кДжмоль, сәйкесінше, осы қасиеттің арқасында оның темір қорытпалары болаттарды залалсыздандыру, легирлеу және залалсыздандыру үшін қолданылады. Болатқа ферротитан түрінде титанның 0,03-0,2% енгізу арқылы олар жұқа және тығыз құрылымды алады (азотпен титан болаттарда ерімейтін нитрид түзеді). Титан күкіртті күшті сульфидтерге байланыстырады, болат конструкциялар мен өнімдерді қызыл сынғыштықтың ақауына жол бермейді. Сонымен қатар, титан марганец, хром, хромолибден және хром-никель болаттарының құрамына кіреді, оларды карбидтердің Кристалл аралық коррозиясынан (ICC) қорғайды. Титан карбиді (TiC) жоғары қаттылыққа және отқа төзімділікке ие, титан-вольфрамды аспаптық қатты қорытпалардың құрамына кіреді. Түсті металлургияда таза түрдегі титанның белгілі бір мөлшері түсті металдар қорытпаларының құрамына қосылып, олардың физика-механикалық және коррозияға қарсы қасиеттерін жақсартады.
Темір мен титанның ильменитті концентраттардан электротермиялық бөлінуі қатты және сұйық сатыларда темір оксидтерін көміртекпен азайтуға негізделген, бірақ оның нақты формасы техникалық мүмкіндіктермен, экономикалық факторлармен немесе басқа да ойлармен анықталады. Сонымен, металлургиялық тәжірибеде электротермия әдістеріне негізделген темір мен титан кен концентраттарының құрамындағы бөлу технологиясының оннан астам нұсқасы бар. Олардың ішінде ең маңыздыларын атап өтуге болады: ильменит агломератын, брикеттерді, түйіршіктерді және шикі концентратты әр түрлі қуаттылықтағы стационарлық және көлбеу пештерде доғасы бар және доғасы жоқ, жартылай жабық және жабық режимдерде, заряд материалдарын ерітіп, жабық пешпен жұмыс істеу кезінде үздіксіз және мерзімді процестермен және, сайып келгенде, алдын-ала екі сатыда. темірді қалпына келтіру, сондай-ақ шихта материалдарын жылыту және басқа да нұсқалар.
Төмен және жоғары пайыздық ферротитан алу технологияларын жетілдіруді аналитикалық бағалау болаттарды легирлеу үшін негізінен 70% ферротитан қолданылатындығын көрсетті, олар индукциялық пештерде техникалық титан мен оның негізіндегі қорытпалар өндірісінің қалдықтарын балқыту арқылы өндіріледі. Электр пештерінде жоғары өтімді ферротитан (тианның 50-70%) алу үшін БТШ пайдалану оны қолданудың перспективалы бағыттарының бірі болып табылатынын атап өткен жөн.
Төмен пайыздық фер-ротитан өндіру саласындағы ғылыми-техникалық жұмыстар пештен тыс балқыту шикіқұрамдарының құрамын оңтайландыруға және ильменит концентраттарын тотықтырғыш күйдіру режимдерін өңдеуге бағытталған. Сонымен қатар, калориметриялық деректерді қолдана отырып, зарядты термиялық есептеу әдістерін нақтылау, шлактардың фазалық құрамын зерттеу, олардан тауарлық глиноземді өнеркәсіптік өнімді алу үшін титанды қосымша қалпына келтіру әдістерін әзірлеу жұмыстары жүргізілуде.
Ильменит өндірісі бойынша Австралиядан кейін Канада мен Оңтүстік Африка Республикасы. "КИТ-ФЭР эт Титан Инк."шикізат өндіруді Канадада, ал "Ричардз бэй минералз" (РБМ) компаниясының ОАР-дағы филиалы жүзеге асырады. Онда механикалық байыту өнімдері - ильменит концентраттары БТШ-дағы электр балқыту арқылы өңделеді.
Норвегияда ильмениттің едәуір қоры бар, титаны бар кеннің негізгі бөлігі шоғырланған кеніштің иесі-Титаниа. Өткен ғасырдың 90-шы жылдарының соңында "ильменит смелте феркер КС" (КСИ) компаниясы бтш-да ильменит концентратын өңдеу бойынша әлемде көлемі бойынша үшінші кәсіпорын (TiО2 кемінде 75%) пайдалануға берілді.
АҚШ-та Титан шикізатын өңдеуге "Дюпон де Немур и К°, Инкл", "Минерал рикавериз Инк", "Ассошиэйтед минералз" (ЮСА) және "Керр-Макрджи"компаниялары қатысады. Шикізат импорты кен орындарын игеруден гөрі арзан болғандықтан, АҚШ Австралия, Канада және ОАР-дан ильменит концентраты мен БТШ-ның негізгі үлесін алады. Жапонияда жасанды рутилді алуға арналған шикізат толығымен шетелден әкелінеді. Ильменит концентраттарын Австралия мен Малайзия импорттайды. Бразилияның тәжірибелі зауытында "Компаниа вале ду Рио Доси" (КВДР) компаниясымен құрамында 20-25% TiО2 (негізгі минерал анатаз) бар бай кенді хлорлау тәсілімен 90% TiО2бар концентрат алынады.
Ключевск ферроқорытпа зауытының номенклатурасында өндірілетін негізгі қорытпалардың бірі болып табылады [13]. Бұрын Ферро-титан пештен тыс алюминотермиялық әдіспен балқытылды, ал жылдық өндіріс көлемі 45-47 мың тоннаға жетті. Әдістің мәні металл қоспалар мен ильменит концентратының бір бөлігін балқыманы алюминий термиялық қалпына келтіре отырып, электр доғаларының астында алдын-ала балқыту болып табылады. Балқыту электр пеш қондырғысында жүзеге асырылады, оның конструкциясы болмашы Доры бар төмен көміртекті ферротитан өндіру үшін ҚҚҚ-мен әзірленген.
Титан және ферроти-тан негізіндегі қорытпаларды өндіруге келетін болсақ, қазіргі уақытта біздің елімізде осы жартылай фабрикаттарды шығаратын өнеркәсіптік кәсіпорындар жоқ. Ферроқорытпаның негізгі жеткізушісі Ресей Федерациясы болып табылады, ал төмен және орташа легірленген Болат маркаларын шығару бойынша "Арселор Миттал Теміртау" ақ оларды дезоксидтеу кезінде болаттарға нақты қасиеттер беруге мүмкіндік бермейтін ферроқорытпалардың балама түрлерін пайдалануға мәжбүр. Сондықтан жоғары берік болаттардың әртүрлілігі минимумға дейін азаяды немесе мүлдем жоқ. Ферротитанның қазіргі заманғы өндірісі тұтынушылардың талаптарын қанағаттандыратын өнімнің капитал сыйымдылығы төмен жаңа технологияларды әзірлеуге және қолданыстағыларын жетілдіруге бағытталған.
"Қазхром" ТҰК " АҚ әлемдегі ферроқорытпа өндірісі бойынша көшбасшы компаниялардың бірі, 90-шы жылдардың соңынан бастап "Шоқаш" кен орнының (Ақтөбе обл.) титаноцирконий кенін қайта өңдеудің толық циклін жүзеге асырады. Кеніште 2007 жылдан бастап кен орындарын игерудің екінші кезегін іске асыру, кен құмдарын өндіру және өңдеу бойынша қуаты жылына 800 мың т. дейін КБК салу және пайдалану жоспарланған.
Ерекше қасиеттері бар металл конструкцияларын тұтыну тұрақты түрде артып келеді. Осының салдарынан оларды ұтымды пайдалану және кен шикізатынан металдарды барынша алу жолдарын іздестіру қажеттілігі туындайды. Осыған байланысты қазақстандық темір-титан кен орындарын толыққанды игеру және олардан жоғары дайындық дәрежесі бар өнімдер өндіру бүгінгі күні өзекті және уақтылы ғылыми-техникалық міндет болып табылады.
Осылайша, біздің Республикамызда титаны бар өнімдерді өндіру үшін айтарлықтай шикізат базасы бар деген қорытындыға келеміз және сапа стандарттарын сақтай отырып, қымбат емес өнімді алуға қабілетті сенімді технологияларды әзірлеу міндеті бірінші орынға қойылады.
2. КӨМІР ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
2.1 "БОРЛЫ", "САРЫАДЫР" ЖӘНЕ "БОГАТЫРЬ" КЕНДЕРІНІҢ КӨМІРЛІ ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ МЕН ҚҰРАМЫ
Орталық Қазақстанның көмір бассейндерінің көмір шикізатын талдау кезінде негізгі назар көмірлі жыныстар күлінің химиялық құрамына, күлі 50% - дан асатын көмірлі жыныстардың құрамына және шоғырлардың қуатына аударылды. Күлдің химиялық құрамы туралы мәліметтер болмаған жағдайда, олар көмірдің бірлескен қабаттарындағы күлдің химиялық құрамына алдын-ала назар аударды. Қабаттарды және көмірлі қабаттардың орналасу сипатын анықтау үшін тікелей көмір разрездерінде жұмыстар жүргізілді, өйткені әдебиетте бар мәліметтер кеңес заманында жасалған. Көмір жыныстарын талдау және одан әрі таңдау кезінде:
- күлдегі кремний оксиді құрамының кемінде 57%, алюминий оксидінің кемінде 30%, сондай-ақ күлдің болуы мен оның балқу температурасына сәйкестігі;
- агломерацияға бейімділік, бұл метаморфизм түріне, көмірге және көмір массасының құрамындағы балқитын компоненттердің құрамына тәуелділік болып табылады.
Айта кету керек, көмір жынысын тек бір көрсеткіш бойынша таңдау, мысалы, күлдің химиялық құрамы дұрыс емес. Сонымен, күлде 57-60% кремний диоксиді және 28-32% алюминий оксиді бар екеніне қарамастан, күлі жоғары көмір мен Кушок көмір жынысы монолитті спектер (конгломераттар) қалыптастыру үшін синтездеуге бейім. Бұл витриниттік және лейптениттік топтың компоненттері басым болатын көмір массасының құрамының салдары. Кокстеуге немесе жентектеуге бейімділігі бар көмір жыныстары немесе күлділігі жоғары көмір балқыту процесінде көрсеткіштерін күрт нашарлатады.
Әр түрлі көмір разрездерінің көмірлі және көмірлі жыныстарының күлі жоғары сұрыптарын алдын ала зертханалық зерттеу ферросиликоалюминийді балқыту үшін пайдалану тұрғысынан олардың физика-химиялық қасиеттері мен өнеркәсіптік қуаты бойынша Қарағанды және теңіз-Қоржынкөл көмір бассейндерінің "Борлы" және "Сарыадыр" разрездерінің күлі жоғары көмір жыныстары неғұрлым қызықты болып табылатынын көрсетті. Сондықтан, бұл жұмыста осы көмір кесінділерінің көмір шикізатына баса назар аударылады. 7-кестеде "Борлы" және "Сарыадыр" көмір разрездерінің, сондай-ақ "Богатырь" және "Екібастұз көмір бассейні" разрездерінің көмірлі жыныстары күлінің техникалық талдауы мен химиялық құрамының орташа мәндері берілген. 7-кестеден көріп отырғанымыздай, Борлы және Сарыадыр көмір жыныстары күлдің химиялық құрамы бойынша ферросиликоалюминий балқыту талаптарына сәйкес келеді. Күлдегі оксидтер түріндегі кремний мен алюминийдің негізгі қосылыстары 95-97% құрайды. Борлы және Сарыадыр көмір жыныстарында темір, кальций және магний қосылыстарының төмен мөлшері, сондай-ақ Борлы көмір шикізатында фосфор мен күкірттің төмен мөлшері бар. Көмірлі жыныстардағы күлдің құрамы және оның градиенті бойынша Борлы және Сарыадыр көмірлі жыныстарының күлі орта есеппен 58-65% - ды құрайтыны, Екібастұзға қарағанда, онда көмірлі жыныстардағы күлдің орташа мөлшері 53-60% шегінде ауытқиды. Алайда, күлдің айырмашылығы іс жүзінде зерттелген көмір кеніштерінің ерекшеліктері емес, өйткені. көмір және көмір жыныстарын қазу кезінде оларды араластыруға болады, бұл жалпы орташа күлді біршама азайтады.
Кесте 7. Көмірлі жыныстар күлінің техникалық талдауы және химиялық құрамы
Көмір кеніші
Aс ,
%
Vс ,
%
S,
%
Күлдің химиялық құрамы, %
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
P2O5
TiO2
Екібастұз көмір бассейні
Богатырь
54-58
16-18
0,8
57-62
33-36
3,5-8
3-5
0,5
0,04
1,0-1,3
Экибастузский
54-59
17-22
0,8
54-58
33-42
3,5-5,0
3-5
0,5
0,04
0,7-1,2
Қарағанды көмір бассейні
Борлы
57-65
15-18
0,5
60-65
30-34
0,45-1,2
0,35-1,5
0,2-0,3
0,01
0,8-1,4
Теңіз-Қоржынкөл көмір бассейні
Сарыдыр
53-66
20-25
0,6
60-64
33-35
0,6-0,9
0,9-1,4
0,1 -0,2
0,04
0,9
Көмір жыныстарының маңызды физикалық қасиеттерінің бірі-күлдің балқу температурасы. Ферроқорытпа өндірісі, атап айтқанда жоғары кремнийлі қорытпаларды балқыту тәжірибесінен Шикізат материалдарын балқыту немесе балқыту процесінің жылдамдығы қалпына келтіру реакцияларының жылдамдығынан аспауы керек екендігі белгілі, әйтпесе элементтерді қалпына келтіру процесі қиын қалпына келтірілетін шлактардың пайда болуымен бұзылады. Көмір жыныстарына қатысты минералды бөліктің балқу температурасы тұтастай алғанда зарядтың қаттылығын арттыру факторларының бірі болып табылады. Бұл көмір жыныстарының күлінде кремний мен алюминийдің оттегі қосылыстары каолинит немесе аргиллит түрінде болады, олар 580-590°C температурада ыдырағаннан кейін көмір жыныстарының минералды бөлігі ерігеннен кейін алюмосиликат - муллит түзе алады. Көмір жыныстарындағы күлдің отқа төзімділігі оның құрамындағы кальций, магний және темірдің шлак түзетін қосылыстарының мөлшеріне байланысты, олар кремний диоксиді мен алюминий оксидімен қоспадағы балқу температурасын едәуір төмендетеді. Бұл кремний мен алюминийді қалпына келтіру өте қиын болатын муллиттің пайда болуына себеп болуы мүмкін.
Кезде салыстырмалы төмен ұстау қож пайда болатын минералдық компоненттерін процесс муллитообразования қиындық туғызады, себебі оның білімі кремний карбидін. Сондықтан, бұл жағдайда кремний карбиді мен бос алюминий оксидінен тұратын заряд одан да қиын болады және қалпына келтіру процесіне оң әсер етеді. 8-кестеде көмір кеніштері бойынша көмір жыныстарының физикалық қасиеттері көрсетілген. 8-кестеден көріп отырғанымыздай, Борлы және Сарыадыр көмірлі жыныстары үшін күлді жұмсарту және балқыту температурасы Екібастұзға қарағанда 100-150°с жоғары. Бұл Борлы және Сарыадыр көмір жыныстарындағы күл құрамындағы темір, кальций және магний қосылыстарының төмен болуына байланысты.
Кесте 8. Көмір жыныстарының физикалық қасиеттері
№
пп
Материалдың атауы
Жұмсарудың басталу температурасы, °С
Балқу температурасы,
°С
Материалдардың көлемдік және үлес салмағы, гсм
Кеуектілік,
%
көрінетін
негізгі
1
Богатырь Көмір Кеніші (А=54-63%)
1450
1550
1,7
1,8
6
2
Богатырь Көмір Кеніші (А=63-75%)
1400
1500
1,95
2,3
15
3
Борлы көмірлі тау жынысы (А=58-65%)
1500
1650
2,1
2,3
9
4
Сарыадыр көмірлі тау жынысы (А=50-63%)
1500
1650
1,4
1,8
22
Борлы көмір жыныстарының тығыздығы ең жоғары, бұл олардың ұсақ фракцияларды ұнтақтауға және түзуге салыстырмалы түрде төмен бейімділігін білдіреді. Керісінше, Сарыадыр көмір жыныстары кеуектіліктің жоғары салыстырмалы мәндерімен ерекшеленеді, бұл зарядтың газ өткізгіштігін жақсарту үшін оң рөл атқарады және Сарыадыр көмір жыныстарының көмір массасы жіктелуі бойынша газға қарай тартылатындығымен түсіндіріледі.
Көмірдің органикалық массасын және онымен бірге жүретін көмір жыныстарын талдау салыстырмалы түрде бірдей компоненттік құрамды көрсетеді. Сондықтан "аналық" көмірдің құрамдас бөлігі туралы белгілі мәліметтер бойынша көмір жыныстарының көмір массасының құрамын жеткілікті сенімділікпен бағалауға болады.
Сондықтан төменде "Борлы", "Сарыадыр" және "Богатырь"разрездері бойынша көмірдің сапалық және техникалық құрамы туралы қысқаша жалпы мәліметтер мен деректер берілген. Екібастұз, Борлы және Сарыадыр көмірі сапасының жалпы сипаттағы мәліметтері 9-кестеде келтірілген, олардан Борлы және Сарыадыр көмір разрездерінің көмірі фосфор мен күкірттің қажетсіз қоспаларының құрамы бойынша "Богатырь"разрезінің көмірімен салыстырғанда неғұрлым қолайлы болып табылатыны көрінеді. Сарыадыр көмірінде Ұшпа компоненттердің жоғары құрамы байқалады, бұл көмір үшін табиғи болып табылады - газ.
Кесте 9. Екібастұз, Борлы Сарыадыр күлі көп көмірлеріне техникалық талдау
Көмір кені, қабаттар
Марка,
класс
Компоненттің мазмұны, %
Wр
Аc
Рcобщ
Scобщ
Vd
Сd
Нd
Nd
Богатырь
ССР
ССР
ССР
ССР
ССР
7,0
7,0
7,0
7,0
7,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
0,055
0,060
0,057
0,055
0,060
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
24,2
24,2
24,3
24,4
24,4
80,6
79,2
77,7
76,2
74,7
5,2
5,3
5,3
5.4
5,5
1,5
1,5
1,4
1,4
1,4
Борлы,
Төменгі
Ортанғы
Жоғарғы
К2ЭН
3,2
3,2
3,5
33-45
30-45
31
0,009
0,4
0,4
-
25
26
27
84
82
-
5,2
5,2
-
1,2
1,2
-
Сарыадыр,
Төменгі
Сенімді
Бес метірлік
ГЭН
1,8
3,0
2,5
31
29-34
23-27
0,04
0,04
0,04
0,9
0,5
0,5
39
31-35
33-36
91
80
80
5,7
5,3
5,6
-
-
-
2.1.1"БОРЛЫ" КӨМІР КЕНІ
"Борлы" көмір кеніші Қарағанды облысында орналасқан. Аққұдық, ашлярик, Қарағанды және надкарагандинск көмірлі шөгінділерінің (свит) жалпы қуаты 700 м құрайды, олардың даму ауданы 150 км2 [14]. Метаморфизм дәрежесі к, Ж және Г сатысына жақын болып табылады, Қарағанды свитасындағы кен орнында төменгі бөлігіне екі күрделі көмір қабаты орайластырылған көмір жыныстарының қуатты 100 метрлік көкжиегі бар: Төменгі (жалпы қуаты 20-35 М, есепті 6-8 м) және орташа (жалпы қуаты 10-25 м, есепті 1-7 м). 100 м жоғары орналасқан қабат жоғарғы қуаты 1,2-1,8 м (сурет 1). Кесілген көмір негізінен күңгірт және жартылай күңгірт сорттармен ұсынылған. Бұл күл сабағы және аралас дюреналар және кларено-дюреналар. Сабақтарының бөліктері үлкен жасушалы фюзен және сирек кездесетін витрен жолақтарымен ұсынылған. Көмір қабатының орташа күлділігі 40%, Карьерлік 45%.
Қорларды есептеу синклиналдың ең көп зерттелген Оңтүстік - Шығыс қанатында 300 м тереңдікке дейін жүргізілді.қорлар нақты, қалған аудандарда - мүмкін. Кен орнының жалпы қорлары 203 млн. т бағаланады, оның ішінде баланстық 72 млн. т. 50 млн. т жуық баланстық қорлар ашық тәсілмен 10 м3т аршу коэффициенті кезінде және 5 м3т аршу коэффициенті кезінде 25 млн. т игерілуі мүмкін, бұл ретте бірінші жағдайда игеру тереңдігі 200 м аспайды, ал екінші жағдайда 100-120 М.
Физикалық қасиеттері бойынша көмірмен қатарлас көмірлі жыныстар Екібастұз және Сарыадыр жыныстарынан айырмашылығы неғұрлым тығыз болып табылады және электр кедергісі мен күлдің балқу температурасының жоғары мәндеріне ие. Борлы жыныстардың орташа күлі 60-75% аралығында болады, бұл Екібастұз жыныстарын балқыту үшін қабылданған дәстүрлі технологияға мүлдем сәйкес келмейді, мұнда жұмысшы күлі 60% - дан аспауы керек және кварцит қоспалары қажет.
Сондықтан борлиндік көмір жыныстары құрамында 58-60% кремний және 30% - дан жоғары алюминий бар жоғары сапалы FSA сорттарын алу тұрғысынан үлкен қызығушылық тудырады, металл термиялық өндіріс процестеріне үлкен сұраныс бар және т.б. мұндай қорытпаны балқыту тек электр кедергісі жоғары көмірдің төмен күлді сорттарын қоспалармен ғана мүмкін болады.
Борлин көмірі жоғары күлді, өте бай, тек энергетикалық отын ретінде жарамды. Кәдімгі шикізаттың жануының төменгі төменгі жылуы-18,59-19,97 Джкг. ауа-райының тереңдігі - 22-25 М.
Барлық қабаттардың көмір массасының күлділігі жоғары: орташа мәні 35,5% (С1, В3) - 43,8 % (Н2 В1) шегінде ауытқиды, жекелеген пласт ауыспалы қималардағы шеткі мәндері 27-38 % (С1, В3, В5) және 47-51% (Н1, Н2, В1). Жекелеген көмір нүктелерінің күл құрамының ауытқуы өте үлкен-27% - дан 55% - ға дейін, жекелеген жағдайларда күлдің мөлшері 23% - ға дейін төмендейді. Көмірдің мұндай нүктелері қуаты жағынан мардымсыз және барлық көмір қабаттары ауданы бойынша ұсталмаған, сондықтан оларды бөлек өңдеу іс жүзінде мүмкін емес. Тау жыныстарының едәуір саны және минералдану қарапайым көмірдің жоғары күлін тудырды. Борлы разрезінің барлық қабаттарының көмірлері жіктеу параметрлері бойынша (ұшпа заттардың шығымы 26-36 %, пластикалық қабаттың қалыңдығы - 10-12 мм) к маркасына жатады, бірақ өте жоғары күлділігі мен қиын байытылуына байланысты коксохимиялық өнеркәсіпте пайдалануға жарамсыз. Борлы рарездің көмір шикізаты Қарағанды, Екібастұз бассейндерінің көмірімен салыстырғанда фосфордың (Рсобщ= 0,009 %) және күкірттің (Ѕсобщ = 0,56%) ең аз құрамына ие.). Көмір заты көбінесе Лентикулярлы-жолақты фрагменттер түрінде ұсынылатын, көбінесе жіп тәрізді тамырларға бөлінетін Δ және β құрылымы бар витренизацияланған заттан тұрады. Өсімдік тіндерінің семивитренизацияланған қалдықтары көмір массасында ірі және ұсақ фрагменторлы аттрит түрінде, сондай - ақ α, сирек β құрылымы бар оқшауланған ірі сынықтар түрінде болады. Фюзилденген зат негізінен α және β құрылымы бар семифузинит пен фюзиниттің сынықтарынан тұрады. Маталар әдетте үлкен және қалың қабырғалы болады. Жұқа жасушалық септумы бар фюзен сирек кездеседі. Микрокомпоненттердің таза көмір массасына құрамы кең шекте өзгереді: витринит 39-дан 71% - ға дейін, семивитринит 6-дан 23% - ға дейін, лейптинит 5-тен 12% - ға дейін, фюзинит 11-ден 31% - ға дейін. Балқымалы компоненттердің жалпы саны 46-63% құрайды. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz