Вольфрам кендерін және үгітінділерін байыту технологиясы

Мазмұны
І. Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
ІІ. Негізгі бөлім
1. Вольфрам кендері және олардың маңызы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
2. Вольфрам концентраттарын қорыту әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
3. Вольфрам кендерінің заттық құрамы және түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
4. Вольфрам кендерінің және үгітінділерінің байыту технологиясы ... ... ... ... ... ..12
5. Кендердің сапасы мен концентраттарына қойылатын талаптар ... ... ... ... ... ... .16
6. Технологиялық схемалар және байыту көрсеткіштері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
7. Вольфрамның Қазақстандағы кен орындары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
ІІІ. Қорытынды
ІV. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Вольфрам (латынша Wolframіum) табиғатта аз тараған, жер қыртысының 4 %-ын құрайды. Бос күйінде кездеспейді, оның минералдары – вольфраматтар, аздап оксидтер және сульфидтер күйінде кездеседі. Вольфрамды 1781 жылы швед химигі Карл Шееле тапқан, 1783 жылы ағайынды д’Элуяр вольфрам ангидридін көміртекпен тотықсыздандыру арқылы алғаш рет металл вольфрам алған. Вольфрам ашық сұр түсті, баяу балқитын металл. Оның ең көп тараған минералдары – вольфрамит (Fe, Mn) [WО4] және шеелит CaWО4. Вольфрамның балқу температурасы 3410 Ғ қайнау температурасы 5900С. Вольфрам араласқан құймалардың механикалық қасиеті молибденге жақын. Қалыпты жағдайда ол химиялық тұрақты, ауада қыздырғанда тотығып, вольфрам ангидридіне айналады. Вольфрам және оның қосылыстарын алу үшін вольфрамиттер мен шеелиттерді (олардағы WО3 2%-дан аспайды) байытып, концентраттарын пайдаланады. Концентраттардан химиялық жолмен таза вольфрам қышқылдары мен оның тұздары алынады. Оларды тотықсыздандырғанда ұнтақ металл бөлінеді. Вольфрам электр шамының қылы, электр пештерінде қыздырғыштар, рентген түтіктерде, катодтар, тағыда басқа электрлік құралдарда электродтар ретінде қолданылады.
Вольфрамға легирлеуші элементтерді (молибден, рений, мыс, никель және т. б.) қосу нәтижесінде алынған қорытпа. Вольфрам қорытпалары ұнтақты металлургияда немесе компоненттерді арнаулы пештерде қорыту әдісімен өндіреді.
Вольфрам қоры жөнінен Қазақстан әлемде бірінші орын алады. Вольфрам қорының 53%-дан астамы 16 кен орнында шоғырланған, оның 12-сі баланстық. Вольфрам кенінің басым типтері – кварц-желілі-грейзенді және штокверкті, оларға Қараоба, Ақшатау, Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, т.б. кен орындары жатады. Вольфрамға бай кентастар скарндық-грейзендік кен орындарында (Солтүстік Қатпар, Баян) немесе олардың мүжілген қатпарларында (Көктіңкөлі) кездеседі. Вольфрамның 16 кен орны есепке алынған. Оның 85%-на жуығы штокверк кендері (Шығыс Қайрақты, Бұғыты, Көктіңкөлі, Қараоба, т.б.), ондағы вольфрам триоксидінің мөлш. 0,12 – 0,19%. Негізгі қорлар 6 ірі және аса ірі: Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, Қараоба (штокверк), Солтүстік Қатпар, Көктіңкөлі, Баян, Ақсоран кен орындарында шоғырланған.
Вольфрам кендерінің орналасқан жерлеріне байланысты келесі негізгі өндірістік түрлерге бөлінеді:

1. «Қазақстан»: Ұлттық энцклопедия / Бас редактор Ә. Нысанбаев – Алматы «Қазақ энциклопедиясы» Бас редакциясы, 1998 ISBN 5-89800-123-9, V том
2. http://fullref.ru/job_79097e245ecf39634ea7a1a3d01dfa33.html
3. Издательство Московского государственного горного университета, Москва, 2006 г., 310 стр., УДК: 622.7, ISBN: 5-7418-0399-7 / «Основы обогащения полезных ископаемых. Технологи обогащения полезных ископаемых Том 2»/ В.М. Авдохин, Том 2
4. М.М. Бәкенов., К.Т.Отарбаев. Қазақстанның бейметалды пайдалы қазбалары ҚазҰТУ, 1998.
5. Позин М.Е. Технология минеральных солей. – Л.: Химия, 1974. В 2 ч. Часть І и ІІ. – 558 с.
6. Н. С. Шәріпова, А. Ә. Мұсабекова / Сирек элементтердің минералдары мен кендерін талдау, 2009 г.

Пән: Тау-кен ісі
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті
Химия және химиялық технология факультеті
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы

Курстық жұмыс

Тақырыбы:
Вольфрам кендерін және үгітінділерін байыту технологиясы. Вольфрам кендерінің заттық құрамы, кендердің негізгі түрлері. Кендердің негізгі түрлері. Кендердің сапасы мен концентраттарына қойылатын талаптар. Технологиялық схемалар және байыту көрсеткіштері.

Орындаған: Болат Меруерт БЗХТ-301
Тексерген: Серікбаев Б.А.

Алматы, 2015
Мазмұны
І. Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
ІІ. Негізгі бөлім
1. Вольфрам кендері және олардың маңызы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... .5
2. Вольфрам концентраттарын қорыту әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
3. Вольфрам кендерінің заттық құрамы және түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
4. Вольфрам кендерінің және үгітінділерінің байыту технологиясы ... ... ... ... ... ..1 2
5. Кендердің сапасы мен концентраттарына қойылатын талаптар ... ... ... ... ... ... .16
6. Технологиялық схемалар және байыту көрсеткіштері ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ...17
7. Вольфрамның Қазақстандағы кен орындары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
ІІІ. Қорытынды
ІV. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

І. Кіріспе.
Вольфрам (латынша Wolframіum) табиғатта аз тараған, жер қыртысының 4 %-ын құрайды. Бос күйінде кездеспейді, оның минералдары - вольфраматтар, аздап оксидтер және сульфидтер күйінде кездеседі. Вольфрамды 1781 жылы швед химигі Карл Шееле тапқан, 1783 жылы ағайынды д'Элуяр вольфрам ангидридін көміртекпен тотықсыздандыру арқылы алғаш рет металл вольфрам алған. Вольфрам ашық сұр түсті, баяу балқитын металл. Оның ең көп тараған минералдары - вольфрамит (Fe, Mn) [WО4] және шеелит CaWО4. Вольфрамның балқу температурасы 3410 Ғ қайнау температурасы 5900С. Вольфрам араласқан құймалардың механикалық қасиеті молибденге жақын. Қалыпты жағдайда ол химиялық тұрақты, ауада қыздырғанда тотығып, вольфрам ангидридіне айналады. Вольфрам және оның қосылыстарын алу үшін вольфрамиттер мен шеелиттерді (олардағы WО3 2%-дан аспайды) байытып, концентраттарын пайдаланады. Концентраттардан химиялық жолмен таза вольфрам қышқылдары мен оның тұздары алынады. Оларды тотықсыздандырғанда ұнтақ металл бөлінеді. Вольфрам электр шамының қылы, электр пештерінде қыздырғыштар, рентген түтіктерде, катодтар, тағыда басқа электрлік құралдарда электродтар ретінде қолданылады.
Вольфрамға легирлеуші элементтерді (молибден, рений, мыс, никель және т. б.) қосу нәтижесінде алынған қорытпа. Вольфрам қорытпалары ұнтақты металлургияда немесе компоненттерді арнаулы пештерде қорыту әдісімен өндіреді.
Вольфрам қоры жөнінен Қазақстан әлемде бірінші орын алады. Вольфрам қорының 53%-дан астамы 16 кен орнында шоғырланған, оның 12-сі баланстық. Вольфрам кенінің басым типтері - кварц-желілі-грейзенді және штокверкті, оларға Қараоба, Ақшатау, Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, т.б. кен орындары жатады. Вольфрамға бай кентастар скарндық-грейзендік кен орындарында (Солтүстік Қатпар, Баян) немесе олардың мүжілген қатпарларында (Көктіңкөлі) кездеседі. Вольфрамның 16 кен орны есепке алынған. Оның 85%-на жуығы штокверк кендері (Шығыс Қайрақты, Бұғыты, Көктіңкөлі, Қараоба, т.б.), ондағы вольфрам триоксидінің мөлш. 0,12 - 0,19%. Негізгі қорлар 6 ірі және аса ірі: Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, Қараоба (штокверк), Солтүстік Қатпар, Көктіңкөлі, Баян, Ақсоран кен орындарында шоғырланған.
Вольфрам кендерінің орналасқан жерлеріне байланысты келесі негізгі өндірістік түрлерге бөлінеді:
oo Желілі;
oo Штокверкті;
oo Шор тасты;
oo Үгінді;
Негізгі вольфрам қорлары (сәйкесінше 65 және 87% негізгі қорынан) шор тасты кендер түрінде шоғырланған. Вольфрам негізгі әдетте желілі және шор тасты рудалы жерлерден шығарылады.
Вольфрам шор тасты рудаларында негізінен шеелит түрінде, аз жағдайда молибденді-шеелит түрінде кездеседі. Шеелит кендерде негізінен гранатты-пироксенді, аз жағдайда кварцталған немесе амфиболиттелінген шор тасты түрде ұштастырылған, ол жерде шеелит қарапайым кезде ұсақ жинақталған түрде себілген.
Вольфрам желілі кендерде негізінен вольфрамит түрінде көрсетілген, кейбір жағдайда шеелит түрінде де көрсетіледі. Әдетте ол:
oo Кварц-вольфрамитты;
oo Кварц-касситерит-вольфрамитты;
oo Кварц-гюбнеритті;
oo Кварц-ферберитті түрлерінде кездеседі.
oo Вольфрамды минералдардан басқа кендерде пирит, халькпирит, арсенопирит, галенит, алтын, тағы да басқалары бар.

ІІ. Негізгі бөлім
1. Вольфрам кендері және олардың маңызы
Вольфрам минералдарының ішінде вольфрамит және шеелит топтарының минералдарының практикалық мыңызы бар. Вольфрамит (xFeWO4·yMnWO4) темір және марганец вольфраматтарының изоморфты қоспасы.
Егер митералды темір 80%дан көп болса, оны ферберит деп атайды.
Егер минералда марганец 80%дан көп болса, оны гюбернит деп атайды. Шеелит CaWO4 таза кальций вольфраматы.
Вольфрам кендерінде вольфрам аз болады, оларды қорыту тиімді болу үшін ірі кен орындарында WO3 минималды мөлшері 0,14-0,15%, ал кішкене кен орындарында 0,4-0,5% болуы қажет. Кендерде қоспа ретінде қалайы касситерит түрінде болады, және молибденнің, висмуттың, мышьяктың және мыстың минералдары кездеседі. Бос тау жынысы негізінен шынытастан тұрады. Вольфрам кендері байытылады. Вольфрамитті кендер гравитациялық әдіспен, ал шеелит кендері флотациялық әдіспен байытылады. Вольфрам кендерін байыту сұлбалары әртүрлі және күрделі. Оларда гравитациялық байыту магниттік сепарация, флотогравитация және флотациямен бірлестіріліп жүргізіледі. Байытудың әртүрлі әдістерін біріктіре қолданып, WO3 55-72% деңгейінде болатын концентраттар алады. Вольфрамның кеннен концентратқа өтуі 82-90%. Вольфрам концентраттарының құрамы, %: WO3-40-72; MnO-0,008-18; SiO2-5-10; Mo-0,008-0,25; S-0,5-4; Sn-0,03-1,5; As-0,01-0,05; P-0,01-0,11; Cu-0,1-0,22. Волфрам концентраттарын қорытудың технологиялық сұлбасы екі топқа бөлінеді: сілтілік және қышқылдық.

2. Вольфрам концентраттарын қорыту әдістері.
Вольфрамиттік және шеелиттік концентраттарды қорытудың алғашқы сатысы ашу деп аталады, ол вольфрам минералдарын жеңіл еритін химиялық қосылыстарға айналдыру. Вольфрамитті концентраттарды ашу үшін оған сода қосып күйежентектейді немесе 800-9000С температурада балқытады. Бұл кезде келесі реакциялар жүреді:
4FeWO4 + 4Na2CO3 + O2 = 4Na2WO4 + 2Fe2O3 +4CO2 (1)
6MnWO4 + 6Na2CO3 + O2 = 6Na2WO4 + 2Mn3O4 +6CO2 (2)
Шеелитті концентраттарды 800-9000С температурада күйежентектегенде келесі реакциялар жүреді:
CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4+ CaCO3 (3)
CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4+ CaO + CO2 (4)
Соданың шығынын азайту үшін және бос кальций оксидінің түзілмеуі үшін кальций оксидін қиын еритін силикатқа байланыстыру үшін шикіқұрамға кремнезем қосады:
2CaWO4 + 2Na2CO3 + SiO2 = 2Na2WO4+ Ca2SiO4 + CO2 (5)
Шеелитті концентратты содамен және кремнеземмен күйежентектеу барабанды пештерде 850-9000С температурада жүргізіледі. Алынған күйежектек (қорытпа) сумен ерітінділенеді. Ерітінділеу кезінде ерітіндіге натрий вольфрамиті Na2WO4, ерігіш қоспалар (Na2SiO3, Na2HPO4, Na2AsO4, Na2MoO4) және артық сода өтеді. Ерітінділеуді 80-900С температурада периодты жұмыс істейтін механикалық араластырғышы бар болат реакторларда немесе үздіксіз жұмыс істейтін барабанды айналмалы пештерде жүргізеді. Вольфрамның ерітіндіге өтуі 98-99%. Ерітінділеудің соңында ерітіндіде 150-200 гл WO3 болады. Ерітінді сүзіліп, қатты қалдықтарды бөлгеннен кейін кремний, мышьяк, фосфор және молибденнен тазартуға жіберіледі. Кремниден тазарту рН = 8-9 мөлшерінде бейтараптанған ерітіндіні қайнатқанда Na2SiO3-нің гидролитік ыдырауын негізделген. Ерітіндідегі артық соданы бейтараптау тұз қышқылымен жүргізіледі. Гидролиз нәтижесінде аз еритін кремний қышқылы түзіледі: Na2SiO3 + 2H2O = 2NaOH + H2SiO3 (6)
Фосфор мен мышьяктан тазарту үшін фосфат- және арсенат иондарын аз еритін аммонилі-магнилік тұздарды тұндыру әдісі қолданылады:
Na2HPO4 + MgCl2+ NH4OH = Mg(NH4)PO4 + 2NaCl + H2O (7)
Na2HAsO4 + MgCl2+ NH4OH = Mg(NH4)AsO4 + 2NaCl + H2O (8)
Молибденнен тазарту вольфрамат ерітіндісіне күкіртті натрий қосып молибденнің сульфотұзын ыдырату арқылы жүргізіледі:
Na2MoO4 + 4NaHS = Na2MoS4 + 4NaOH (9)
Ерітіндіні рН = 2,5-3,0 дейін қышқылдандырғанда сульфотұз бұзылып, аз еритін молибденнің үшульфиді бөлінеді:
Na2MoS4 + 2HCl = MoS3 + 2NaCl + H2S (10)
Тазартылған натрий вольфраматы ерітіндісіне СaCl2 қосып, кальций вольфраматын тұндырады:
Na2WO4 + СaCl2 = CaWO4 + 2NaCl. (11)
Реакцияны, құрамында 0,3-0,5% сілті бар, қайнаған ерітіндіде механикалық араластырып жүргізеді. Жуылған кальций вольфраматының тұнбасы қойыртпақ немесе паста түрінде тұз қышқылымен ыдыратылады:
CaWO4 + 2HCl = H2WO4 + CaCl2 (12)
Ыдырату кезінде қойыртпақтың қышқылдығын жоғары деңгейде (90-120 гл HCl) ұстайды, бұл вольфрам қышқылының тұбасынан тұз қышқылында еритін фосфордың, мышьяктың және молибденнің қоспаларының бөлінуін қамтамасыз етеді. Тазартылған натрий вольфраматының ерітіндісінен вольфрам қышқылын тікелей тұз қышқылымен тұндырып бөліп алуға болады. Ерітіндіні тұз қышқылымен қышқылдандырғанда натрий вольфраматының гидролизденуінің әсетінен H2WO4 тұнбаға түседі:
Na2WO4 + 2H2О = 2NaOH + H2WO4 (13)
Гидролиздені реакциясының нәтижесінде түзілген сілті тұз қышқылымен әрекеттеседі:
2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H2O (14)
(8.13) және (8.14) реакцияларды қосу вольфрам қышқылын тұз қышқылымен түндырудың реакциясын береді:
Na2WO4 + 2HCl = 2NaCl + H2WO4 (15)
Бірақ тұнбаны натрий иондарынан жуу көп қиыншылықтар туғызады, сондықтан бұл әдіс соңғы кезде өте сирек қолданылады. Тұндыру арқылы алынған вольфрам қышқылында қоспалар болады, сондықтан оны тазарту қажет. Техникадық вольфрам қышқылын тазартудың аммиактық әдісі кеңірек тараған. Оның негізінде вольфрам қышқылының аммиакта жақсы еруі, ал қоспалардың көпшілігі ерімейтіні жатады:
H2WO4 + 2NH4OH = (NH4)2WO4 + 2H2O (16)
Вольфрам қышқылының аммиактық ерітіндісінде қоспа ретінде молибден және сілтілік металдардың тұздары болуы мүмкін. Тереңірек тазарту ерітіндіні суалтып аммоний паравольфраматының ірі кристалдарын алғанда жүзеге асады:
12(NH4)2WO4 = (NH4)10W12O41·5Н2О + 14NH3 + 2H2O (17)
Кристалдар қоспалармен ластанбауы үшін кристалдандыруды тереңірек жүргізу қажет емес. Қоспалармен байытылған өзекті ерітіндіден вольфрам CaWO4 немесе H2WO4 түрінде тұндырылып, алғашқы өңдеулерге жіберіледі. Паравольфраматтың кристалдары алдымен сүзгіде одан соң центрифугада сығылады, суық сумен жуылады және кептіріледі. Вольфрам оксидін WO3 электр тоғымен қыздырылатын айналмалы құбырлы пештерде вольфрам қышқылын немесе паравольфраматты 500-8500С қыздырып алады: H2WO4 = WO3 + H2O (18)
(NH4)10W12O41·5Н2О = 12WO3 + 10NH3 +10H2O (19)
Вольфрам алуға арналған вольфрам оксидінде WO3 99,95%-дан кем болмауы керек, ал қатты қорытпалар алуға арналғандарда 99,9%-дан кем болмау керек.

3. Вольфрам кендерінің заттық құрамы және түрлері
Таблица 1
Молибденді-вольфрамды кендердің өнеркәсіптік шоғырланған түрлері және үлестері
Өнеркәсіптік шоғырланған түрлері
Кенді-формационды түрі

Табиғи түрлері (минералды)
Mo мен W құрамы, үлеспен, %
Басқа да компоненттер
Өнеркәсіптік түрлері
(технологиялық)

Шоғырланған жерлерге мысалдар

1
2
3
4
5
6
7
Штокверкті
(грейзеновый)
Молибденді штокверкті гранитоидада

Молибденді

0,05 - 0,25

Cu, Pb, Zn, Bi

Металлургиялық молибденді (сортировочный, флотационный)
Бугдалин,
Жирекенс

Вольфрам-
молибденді штокверкті вгранитоидада
Шеелит-вольфрамиды-
молибденитті
0,03 - 0,10
(WO3 до 0,6)
Cu, Bi
Металлургиялқ вольфрам-молибденді
(сортировочный, флотационно-гравитационный)
Коктенколь

Медно-молибденовый штокверковый в монцоноидах, гранодиоритах и гранитах
Халькопирит-молибденитовый
0,00n - 0,0n
(Cu до 0,3)
Au, Ag,
Se, Tl,
Bi, Re, Ge

Металлургический медно-молибденовый
(сортировочный, флотационный)
Сорское,
Каджаранское и др. (Армения)
Қабатталған
(скарновый)
Вольфрам-молибденовый пластово-залежный скарновый
Шеелит-молибденитовый

0,003 - 0,2
(Cu до 0,3; WO3 до 0,8)
Сu, Bi, Se, Tl, Au, Ag

Металлургический вольфрам-молибденовый
(сортировочный, флотационный)
Тырныаузское

Медно-молибденовый пластово-залежный скарновый
Халькопирит-молибденитовый
0,004
(Cu до 0,3)

Se, Tl, Au, Ag, Sn, Bi
Металлургический медно-молибденовый
(сортировочный, флотационный)
Киялых-Узеньское
Желілі
Молибденовый жильный в биотитовых и роговообманковых гранитах и гранит-порфирах
Молибденитовый

0,1 - 0,9
Pb, Zn, Ag, Bi
Металлургический молибденовый (сортировочный, флотационный)

Шахтаминское, Умальтинское

Вольфрам-молибденовый жильный в лейкократовых гранитах
Волфрамит-
молибденитовый

0,05 - 0,4
(WO3 до 2,0)
Sn, Bi, Sc
Металлургический вольфрам-молибденовый
(сортировочный, гравитационно-флотационный)
Калгутинское

4. Вольфрам кендерінің және үгітінділерінің байыту технологиясы
Вольфрам кендері комплексті болып саналады және вольфраммен қатар ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.