Сүрме минералдары
ТҰЖЫРЫМ
АНЫҚТАМАЛАР
КІРІСПЕ
ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Сүрме минералдарының негізгі сипаттамасы
1.1.2 Сүрменің физикалық және химиялық қасиеттері
1.1.3 Сүрмені өндіру. "Қара" сүрмені алу процесі
1.1.4 Тұнбалы балқытудағы процестер
1.1.5 Тұнбалы балқымадағы шлактар
1.1.6 Шихтаны дайындау
1.1.7 Тұнбалы балқыманың өнімі
1.1.8 Тотықсыздандырғыш балқыма
1.1.9 Шихтаны дайындау
1.1.10 Электропеште тотықсыздандырғыштық балқыту
1.1.11 Шахталы пештегі балқыма
1.1.12 Тотықты шикізатты балқыту
1.1.13 Сульфидті шикізатты балқыту
1.1.14 Тотықсыздандырғыш балқыма өнімі
1.1.15 Сүрмені рафинирлеу
1.1.16 Отты рафинирлеу
Тәжірибелік бөлім
2.1 Қажетті құралдар. жабдықтар, реагенттер
2.1.1. Бастапқы заттар сипаттамасы
2.1.2 Тотықсыздандырғыш балқыту арқылы металдық сүрмені алу және оптимальды факторларын анықтау
2.1.3 Қара сүрмені отты рафинирлеудің әдістемесі
2.1.4 Рафинирлеу арқылы металдық сүрмені алу
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚОСЫМША
АНЫҚТАМАЛАР
КІРІСПЕ
ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Сүрме минералдарының негізгі сипаттамасы
1.1.2 Сүрменің физикалық және химиялық қасиеттері
1.1.3 Сүрмені өндіру. "Қара" сүрмені алу процесі
1.1.4 Тұнбалы балқытудағы процестер
1.1.5 Тұнбалы балқымадағы шлактар
1.1.6 Шихтаны дайындау
1.1.7 Тұнбалы балқыманың өнімі
1.1.8 Тотықсыздандырғыш балқыма
1.1.9 Шихтаны дайындау
1.1.10 Электропеште тотықсыздандырғыштық балқыту
1.1.11 Шахталы пештегі балқыма
1.1.12 Тотықты шикізатты балқыту
1.1.13 Сульфидті шикізатты балқыту
1.1.14 Тотықсыздандырғыш балқыма өнімі
1.1.15 Сүрмені рафинирлеу
1.1.16 Отты рафинирлеу
Тәжірибелік бөлім
2.1 Қажетті құралдар. жабдықтар, реагенттер
2.1.1. Бастапқы заттар сипаттамасы
2.1.2 Тотықсыздандырғыш балқыту арқылы металдық сүрмені алу және оптимальды факторларын анықтау
2.1.3 Қара сүрмені отты рафинирлеудің әдістемесі
2.1.4 Рафинирлеу арқылы металдық сүрмені алу
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚОСЫМША
Жұмыс мақсаты:Сүрме түзілімдерінен тазалығы жоғары металл сүрмені алу және қоспалардан тазарту әдістерін қарастыру.
Жұмыстың міндеті: Әртүрлі әдістерді қолдана отырып, алынған металдың мөлшерін анықтау, салыстырмалы түрде қоспалардан тазарту жолдарын қарастыру. Қосымша металдардан бөлудегі металдық сүрменің тазалығын анықтау.
Сүрме – химиялық элемент, жер қыртысында 4•10–5% шамасында.
Сүрме жартылай өткізгіштер өндіретін өндірісте, батарея, сіріңке, кабель қаптамасын және т.б алуда қолданылады. Басқа металдардан айырмашылығы, суығанда көлемі үлкейеді. Сүрме қорғасынның балқу және кристалдану нүктесін төмендетеді, ал құйманың көлемін ұлғайтады. Сүрме қалайы және мыспен бірігіп, антифрикционды және подшипник өндіруде қолданылатын баббит деген металдық балқыма түзеді.
Өндірілетін сүрменің 70-80 % құйма өндірісінде қолданылады. Себебі, сүрме металл күйінде жұмсақ металл болып келеді.
Сүрменің әлемдік саудадағы жоғары сұранысын ескере отырып, сүрме құрамды шикізатты тауарлық өнімге қайта өңдеудің актуалды жағдайын таңдау. Сүрме мөлшері жоғары және антимонатты шикізаттағы натрий қосылыстарынан металдық сүрмені тотықсыздандырғыш балқытумен алу.
Жұмыс барысында пирометаллургиялық әдіс арқылы металдық сүрмені алу қарастырылады.
Жұмыстың міндеті: Әртүрлі әдістерді қолдана отырып, алынған металдың мөлшерін анықтау, салыстырмалы түрде қоспалардан тазарту жолдарын қарастыру. Қосымша металдардан бөлудегі металдық сүрменің тазалығын анықтау.
Сүрме – химиялық элемент, жер қыртысында 4•10–5% шамасында.
Сүрме жартылай өткізгіштер өндіретін өндірісте, батарея, сіріңке, кабель қаптамасын және т.б алуда қолданылады. Басқа металдардан айырмашылығы, суығанда көлемі үлкейеді. Сүрме қорғасынның балқу және кристалдану нүктесін төмендетеді, ал құйманың көлемін ұлғайтады. Сүрме қалайы және мыспен бірігіп, антифрикционды және подшипник өндіруде қолданылатын баббит деген металдық балқыма түзеді.
Өндірілетін сүрменің 70-80 % құйма өндірісінде қолданылады. Себебі, сүрме металл күйінде жұмсақ металл болып келеді.
Сүрменің әлемдік саудадағы жоғары сұранысын ескере отырып, сүрме құрамды шикізатты тауарлық өнімге қайта өңдеудің актуалды жағдайын таңдау. Сүрме мөлшері жоғары және антимонатты шикізаттағы натрий қосылыстарынан металдық сүрмені тотықсыздандырғыш балқытумен алу.
Жұмыс барысында пирометаллургиялық әдіс арқылы металдық сүрмені алу қарастырылады.
Полывянный И.Р. Лата В.А «Металлургия сурьмы»1991.-56б.
www.library.kz Статья свойства сурьмы
Шиянов А.Г «Производство сурьмы»1961.-60 б.
Мельников С.М «Сурьма»1977.- 536 б.
Ишанходжаев С.И «Химия сурьмы и свинца» Ташкент,"Фан" , 1984 Тырышкин -125 б.
Полывянный И.Р. Лата В.А «Металлургия сурьмы»1991.-79 б.
Немодруг А.А «Аналитическая химия сурьмы»1986.165б .
Сажин Н.П «Сурма»1981.-89 б.
Когай Л.М,Деменов Н.В, Баткок А.Г«Химия и технология сурьмы »1965.- 235 б.
Мызенков Ф.А «Переработка сурьмяных материалов»1988.100-121 б.
Диссертация Шестапалов М.В на тему «Очищание сурьмы от свинца»1977.-97-99 б.
Лазарев В.Б. , Салов А.В. , Беруль С.И. , Журнал неорганическая химия1986.№ 5. 121 б.
Беленький А.М. , Ким В.Д. , Рябов Э.Н. , «Цветная металлургия»1986.-69 б.
Крысенко Н.С. , Федеров Ю.П. , Николов Л, . «Рудодобыча и металлургия»1977.-69 б.
Полывянный И.Р. , Лата В.А. , Адилова А.А. , Ивакина Л.П. , «Растворимость свинца и сурьмы в силикатно-натриевых расплавах»1979.-89 б.
Петкова Е., Василев Х «Металлургия»1980.-119 б.
Меченов П., Бакъярджиев П., Грозданов И., «Рудодобыча и металлургия»1964.-161 б.
Вечер А.А., Гусаков А.Г., Козыро А.А., Полущук П.А., Журнал физическая химия 1981.-79 б.
Исакова Р.А., Челохсаев Л.С., «Цветные металлы»1969.-78 б.
Исакова Р.А., Челохсаев Л.С., Угрюмова Л.Е., «Эффективные процессы пирометаллургии тяжелых цветных металлов» 1966.-91-96 б.
Помосов А.В., Мурашева И.Б., «Цветная металлургия» 1970.-189 б.
Господинов Г.Г., Поповкин Б.А., Пашинкин А.С., «Химия»1979.-6 б.
Бугенов Е.С., Мусаева Г.Т. предпатент РК № 41597 от 17.01.2003г.
Пономарев В.Д., Коноплицкий С.П. //Сборник трудов КазГМИ, №6, Алма-Ата, 1946.- 78 б.
Ситникова Г.Н Журнал электроанализ , 2004г , №8 с 1967-1974
Способ получения сурьмы из концентрата// Розловский А. А., Бондаренко, Е.В., Дьяков В.Е., Звонков Ю.Ф. Опубл. 20.12.2003 Бюл. №35]
EP 0 806 487A1 C22 B30/02, C25 C1/22. Extraction of antimony from suifide ores by alkaline leaching, recovery of elemental sul-fur and electrowinning antimony from fluobo-rate solution / Olper, Marco. Date of publication
Авт.св. 872586 СССР.С1 С22B30/ 02. Способ выщелачивания антимонита//Соложенкин П.М., Глухов И.А., ШалухинаЛ.М. Опубл. 1981 Бюл38.
Solozhenkin P. M., Volkov S.V., Shaluhina L. M., Fokina Z.A., Zinchenko Z. A., Emelyanov A.F.The technology of Gold Recovery from Black Sands by Method of Liquid Phase Chlorination. In: Proceedings of the XVIII IMPC, Sydney,23-28 May 1993.р.1147-1152.
Патент 2254386РФ. МПК7С22 В11/00, 30/02,3/12. Способ переработки зо-лотосодержащего сурьмяного концентрата//Жирков Е.П., Каздобин В.А., Соложенкин П.М., Усова С.В., Иванова Н.К., Соложенкин И.П., Соложенкин О.И. Опубл. 20.06.2005 Бюл №17.
Соложенкин П.М., Ляликова Медведева Н.Н. Биотехнология переработки сурьмяных руд и концентратов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.2001, №5, 95-103б.
Solozhenkin P. M. and Lyalikova – Medvedeva N.N. Journal of Mining Science, 2001, Vol. 37, №5, р.534-541. Anderson C.G. The metallurgy of antimony. Chemie der Erde geochemistry, 2012.
Австралия патенті N AU-B-69707/87, кл. С 22 В 30/02).
Соложенкин П.М. Развитие обогаще-ния и переработки золото-сурьмяных руд и концентратов Республики Саха(Якутия) взоне вечной мерзлоты. ВестникXXI. Горно-металлургическая секция. Разведка, добыча, переработка полезных ископаемых. Сборник статей.15 лет РАЕН. Москва. 2005.- 344-352б
Бондаренко Е.В., Кушаков Ш.Т., Соложенкин П.М. Извлечение металлической сурьмы из сарылахских золото– сурьмяных концентратов феррохлоридным выщелачиванием. Современные методы оценки техноло-гических свойств труднообогатимого и нетрадиционного минерального сырья благо-родных металлов и алмазов и прогрессивные технологии их переработки (Плаксинские чтения): Материалы международного сове- щания. Иркутск. – М.: Альтекс. – 2004. – 154-155 б.
EP 0 806 487A1 C22 B30/02, C25 C1/22. Extraction of antimony from suifide ores by alkaline leaching, recovery of elemental sul-fur and electrowinning antimony from fluobo-rate solution / Olper, Marco. Date of publication
Авт.св. 872586 СССР.С1 С22B30/ 02. Способ выщелачивания антимонита//Соложенкин П.М., Глухов И.А., ШалухинаЛ.М. Опубл. 1981 Бю.
Solozhenkin P. M., Volkov S.V., Shaluhina L. M., Fokina Z.A., Zinchenko Z. A., Emelyanov A.F.The technology of Gold Recovery from Black Sands by Method of Liquid Phase Chlorination. In: Proceedings of the XVIII IMPC, Sydney,23-28 May 1993.р.1147-1152.
www.library.kz Статья свойства сурьмы
Шиянов А.Г «Производство сурьмы»1961.-60 б.
Мельников С.М «Сурьма»1977.- 536 б.
Ишанходжаев С.И «Химия сурьмы и свинца» Ташкент,"Фан" , 1984 Тырышкин -125 б.
Полывянный И.Р. Лата В.А «Металлургия сурьмы»1991.-79 б.
Немодруг А.А «Аналитическая химия сурьмы»1986.165б .
Сажин Н.П «Сурма»1981.-89 б.
Когай Л.М,Деменов Н.В, Баткок А.Г«Химия и технология сурьмы »1965.- 235 б.
Мызенков Ф.А «Переработка сурьмяных материалов»1988.100-121 б.
Диссертация Шестапалов М.В на тему «Очищание сурьмы от свинца»1977.-97-99 б.
Лазарев В.Б. , Салов А.В. , Беруль С.И. , Журнал неорганическая химия1986.№ 5. 121 б.
Беленький А.М. , Ким В.Д. , Рябов Э.Н. , «Цветная металлургия»1986.-69 б.
Крысенко Н.С. , Федеров Ю.П. , Николов Л, . «Рудодобыча и металлургия»1977.-69 б.
Полывянный И.Р. , Лата В.А. , Адилова А.А. , Ивакина Л.П. , «Растворимость свинца и сурьмы в силикатно-натриевых расплавах»1979.-89 б.
Петкова Е., Василев Х «Металлургия»1980.-119 б.
Меченов П., Бакъярджиев П., Грозданов И., «Рудодобыча и металлургия»1964.-161 б.
Вечер А.А., Гусаков А.Г., Козыро А.А., Полущук П.А., Журнал физическая химия 1981.-79 б.
Исакова Р.А., Челохсаев Л.С., «Цветные металлы»1969.-78 б.
Исакова Р.А., Челохсаев Л.С., Угрюмова Л.Е., «Эффективные процессы пирометаллургии тяжелых цветных металлов» 1966.-91-96 б.
Помосов А.В., Мурашева И.Б., «Цветная металлургия» 1970.-189 б.
Господинов Г.Г., Поповкин Б.А., Пашинкин А.С., «Химия»1979.-6 б.
Бугенов Е.С., Мусаева Г.Т. предпатент РК № 41597 от 17.01.2003г.
Пономарев В.Д., Коноплицкий С.П. //Сборник трудов КазГМИ, №6, Алма-Ата, 1946.- 78 б.
Ситникова Г.Н Журнал электроанализ , 2004г , №8 с 1967-1974
Способ получения сурьмы из концентрата// Розловский А. А., Бондаренко, Е.В., Дьяков В.Е., Звонков Ю.Ф. Опубл. 20.12.2003 Бюл. №35]
EP 0 806 487A1 C22 B30/02, C25 C1/22. Extraction of antimony from suifide ores by alkaline leaching, recovery of elemental sul-fur and electrowinning antimony from fluobo-rate solution / Olper, Marco. Date of publication
Авт.св. 872586 СССР.С1 С22B30/ 02. Способ выщелачивания антимонита//Соложенкин П.М., Глухов И.А., ШалухинаЛ.М. Опубл. 1981 Бюл38.
Solozhenkin P. M., Volkov S.V., Shaluhina L. M., Fokina Z.A., Zinchenko Z. A., Emelyanov A.F.The technology of Gold Recovery from Black Sands by Method of Liquid Phase Chlorination. In: Proceedings of the XVIII IMPC, Sydney,23-28 May 1993.р.1147-1152.
Патент 2254386РФ. МПК7С22 В11/00, 30/02,3/12. Способ переработки зо-лотосодержащего сурьмяного концентрата//Жирков Е.П., Каздобин В.А., Соложенкин П.М., Усова С.В., Иванова Н.К., Соложенкин И.П., Соложенкин О.И. Опубл. 20.06.2005 Бюл №17.
Соложенкин П.М., Ляликова Медведева Н.Н. Биотехнология переработки сурьмяных руд и концентратов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых.2001, №5, 95-103б.
Solozhenkin P. M. and Lyalikova – Medvedeva N.N. Journal of Mining Science, 2001, Vol. 37, №5, р.534-541. Anderson C.G. The metallurgy of antimony. Chemie der Erde geochemistry, 2012.
Австралия патенті N AU-B-69707/87, кл. С 22 В 30/02).
Соложенкин П.М. Развитие обогаще-ния и переработки золото-сурьмяных руд и концентратов Республики Саха(Якутия) взоне вечной мерзлоты. ВестникXXI. Горно-металлургическая секция. Разведка, добыча, переработка полезных ископаемых. Сборник статей.15 лет РАЕН. Москва. 2005.- 344-352б
Бондаренко Е.В., Кушаков Ш.Т., Соложенкин П.М. Извлечение металлической сурьмы из сарылахских золото– сурьмяных концентратов феррохлоридным выщелачиванием. Современные методы оценки техноло-гических свойств труднообогатимого и нетрадиционного минерального сырья благо-родных металлов и алмазов и прогрессивные технологии их переработки (Плаксинские чтения): Материалы международного сове- щания. Иркутск. – М.: Альтекс. – 2004. – 154-155 б.
EP 0 806 487A1 C22 B30/02, C25 C1/22. Extraction of antimony from suifide ores by alkaline leaching, recovery of elemental sul-fur and electrowinning antimony from fluobo-rate solution / Olper, Marco. Date of publication
Авт.св. 872586 СССР.С1 С22B30/ 02. Способ выщелачивания антимонита//Соложенкин П.М., Глухов И.А., ШалухинаЛ.М. Опубл. 1981 Бю.
Solozhenkin P. M., Volkov S.V., Shaluhina L. M., Fokina Z.A., Zinchenko Z. A., Emelyanov A.F.The technology of Gold Recovery from Black Sands by Method of Liquid Phase Chlorination. In: Proceedings of the XVIII IMPC, Sydney,23-28 May 1993.р.1147-1152.
РЕФЕРАТ
Дипломдық жұмысының көлемі 46 беттен, 4 суреттен, 1 технологиялық сызба-нұсқадан , 15 кестеден және 38 әдебиеттер тізімінен тұрады.
Түйін сөздер.натрий антимонаты,тотықсыздандырғыш балқыту, рафинирлеу, металдық сүрме
Зерттеу нысаны.Қорғасын өндірісінің техногенді қалдығы- натрий антимонаты.
Жұмыстың мақсаты. Техногенді түзілімнен металдық сүрмені алуды зерттеу.
Жұмыс нәтижелері. Дипломдық жұмыста бастапқы шикізат ретінде қорғасын өндірісінің өнімі натрий антимонатын кокс қатысында тотықсыздандырғыштық балқыту жүргізіліп,біріншілік металл алынды, осы процеске әсер етуші факторлары (температура, қыздыру жылдамдығы),түзілген өнімнің құрамы зерттелді. Біріншілік металдағы қоспалардан тазарту үшін рафинациялау процесі жүргізілді.Натрий антимонатынан металдық сүрмені алудың сызба-нұсқасы ұсынылды.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из введения, обзора и анализа литературных данных, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, списка использованных литературных источников, приложения. Работа изложена на 46 страницах, содержит 4 рисунков, 1 технологическую схему, 15 таблиц, 38 литературных источника.
Ключевые слова: антимонат натрия, восстанавительная плавка, рафинация, металлическая сурьма
Объекты исследования: техногенные отходы свинцовой промышленности - антимонат натрия.
Цель работы: исследование условий получения металлической сурьмы из техногенных продуктов.
Основные результаты исследования: В дипломной работе проводилось восстановительная плавка антимоната натрия, исследованы влияющие факторы (температура, скорость нагревания) на этот процесс , исследован состав полученного продукта. Предложена схема получения металлической сурьмы пирометаллургическим способом из антимонатного сырья.
МАЗМҰНЫ
ТҰЖЫРЫМ
АНЫҚТАМАЛАР
КІРІСПЕ
ӘДЕБИ ШОЛУ
7
1.1
Сүрме минералдарының негізгі сипаттамасы
7
1.1.2
Сүрменің физикалық және химиялық қасиеттері
8
1.1.3
Сүрмені өндіру. "Қара" сүрмені алу процесі
11
1.1.4
Тұнбалы балқытудағы процестер
11
1.1.5
Тұнбалы балқымадағы шлактар
13
1.1.6
Шихтаны дайындау
14
1.1.7
Тұнбалы балқыманың өнімі
15
1.1.8
Тотықсыздандырғыш балқыма
16
1.1.9
Шихтаны дайындау
17
1.1.10
Электропеште тотықсыздандырғыштық балқыту
18
1.1.11
Шахталы пештегі балқыма
19
1.1.12
Тотықты шикізатты балқыту
20
1.1.13
Сульфидті шикізатты балқыту
21
1.1.14
Тотықсыздандырғыш балқыма өнімі
22
1.1.15
Сүрмені рафинирлеу
22
1.1.16
Отты рафинирлеу
24
Тәжірибелік бөлім
30
2.1
Қажетті құралдар- жабдықтар, реагенттер
30
2.1.1.
Бастапқы заттар сипаттамасы
30
2.1.2
Тотықсыздандырғыш балқыту арқылы металдық сүрмені алу және оптимальды факторларын анықтау
31
2.1.3
Қара сүрмені отты рафинирлеудің әдістемесі
35
2.1.4
Рафинирлеу арқылы металдық сүрмені алу
40
ҚОРЫТЫНДЫ
41
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
42
ҚОСЫМША
Анықтамалар
Пирометаллургия - металдарды әртүрлі қоспалардан жоғары температурада бөлу әдісі. Оған металлотермия, силикатермия,сутекпен тотықсыздандыру жатады.
Гидрометаллургия - металды шикізаттан химиялық реакцияны сулы ерітіндіде жүргізе отырып бөліп алу әдісі.
Рафинация - металдардан қоспаларды бөлу процесі.
Штейн - сульфидті рудалардан түсті металды (Cu,Ni,Pb т.б) алудағы кезекті өнімнің бірі.Штей темір сульфидінің балқымасы.
Шлак- металлургиялық балқыту процесінде сұйық металдың бетін қаптайтын балқыма.Шлак металды пештегі газдың әсерінен сақтайды және қоспаларды жояды.
КІРІСПЕ
Жұмыс мақсаты:Сүрме түзілімдерінен тазалығы жоғары металл сүрмені алу және қоспалардан тазарту әдістерін қарастыру.
Жұмыстың міндеті: Әртүрлі әдістерді қолдана отырып, алынған металдың мөлшерін анықтау, салыстырмалы түрде қоспалардан тазарту жолдарын қарастыру. Қосымша металдардан бөлудегі металдық сүрменің тазалығын анықтау.
Сүрме - химиялық элемент, жер қыртысында 4·10 - 5% шамасында.
Сүрме жартылай өткізгіштер өндіретін өндірісте, батарея, сіріңке, кабель қаптамасын және т.б алуда қолданылады. Басқа металдардан айырмашылығы, суығанда көлемі үлкейеді. Сүрме қорғасынның балқу және кристалдану нүктесін төмендетеді, ал құйманың көлемін ұлғайтады. Сүрме қалайы және мыспен бірігіп, антифрикционды және подшипник өндіруде қолданылатын баббит деген металдық балқыма түзеді.
Өндірілетін сүрменің 70-80 % құйма өндірісінде қолданылады. Себебі, сүрме металл күйінде жұмсақ металл болып келеді.
Сүрменің әлемдік саудадағы жоғары сұранысын ескере отырып, сүрме құрамды шикізатты тауарлық өнімге қайта өңдеудің актуалды жағдайын таңдау. Сүрме мөлшері жоғары және антимонатты шикізаттағы натрий қосылыстарынан металдық сүрмені тотықсыздандырғыш балқытумен алу.
Жұмыс барысында пирометаллургиялық әдіс арқылы металдық сүрмені алу қарастырылады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
0.1 Сүрме минералдарының негізгі сипаттамасы
Қазіргі таңда сүрменің120-дан астам минералдары белгілі [1].Сонымен қоса интерметалдық қосылыстары,антимонидтер,сульфидтер мен сульфотұздары,жай және күрделі оксидтері мен гидроксидтері,арсенаттары бар.Түзілімдері ішінде сүрменің концентрациясы жоғарысы балшықты сланцта 2,2гт, боксит пен фосфоритте 2гт және төмен концентрациясы құмда 0,3 гт .Сүрменіңкөп мөлшері көмір золында болады [1].
Көп тараған және өндірісте маңыздысы-сүрме жылтыры немесе стибнит (антимонит) Sb2S3 болып табылады.Оның тығыздығы 4,52-4,62 гсм3, минералдағы сүрме мөлшері 71,7 %,күкірт 28,3 %.Табиғатта сүрме жылтыры тотыққан түрінде кездеседі.Олар валентинит және сенармонтит-Sb2O3, сервантит-Sb2O4 ,фольгирит-Sb2O5 ,стибианит-S2O6*H2O. Сүрме жылтырының жартылай тотыққан минералдары кермезит немесе қызыл сүрме рудасы 2Sb 2S3*Sb 2O3. Сонымен қоса көп тараған минералдарының бірі- мыс құрамдас тетраэдрит (сұр мысты руда)4Cu2S*Sb2S3 және ливингстонит (сүрме сынап суьфидті)HgS*2Sb2S3 [1].Рудадан сүрме формасына байланысты сульфидті, тотыққан,сүрме оксиді түрінде бөліп алады.Нақты бөлу шарттары бойынша табиғатта сүрменің сульфидті және оксиді араласқан сульфидті-тотыққан түрі кездеседі.Бұл жағдай сүрме рудасын өңдеудің технологиялық сызбанұсқасын таңдауда маңызды болып табылады.
Сүрме жылтыры-типтік минерал,рудада кристалл түрінде,кейде тығыз масса түрінде кездеседі.Сүрме және оның қосылыстарын құрамында 1 % -дан жоғары сүрме бар рудалардан алады.Сүрме рудасының құрамындасүрмеден басқа түсті металдар алтын,күміс,мыс, мырыш,сынап кездеседі.Оларды сүрмеден және бір-бірінен бөлу , өңдеу экономикалық жағынан тиімді.
Дүние жүзі бойынша сүрмені өндіруден негізгі орынды Қытай Халық Республикасы алады.Сүрме рудасының негізгі минералы антимонит өндіріледі. Тотыққан минерал түрінде руданың беттік қабатында кездеседі.
Сүрменің орташа мөлшері 4 %.Өндірістік өңдеуде руданың құрамындағы сүрме мөлшерін 10-15% жеткізеді.Мышьяк,мыс қорғасын аз мөлшерде және өндірістік маңызы жоқ [2].
Сүрмені өндіруде және қоры бойынша үшінші орындағы мемлекет Боливия.Сүрменің кварц-антимонит,қорғасын және мыс сульфотұздары,ферберит,пирит, алтын қоспалары бар.Сонымен қоса халцедон,кальцит,анкерит және каолинит бар.Тереңгі қабатында кварц-антимонит және алтынның мөлшері көп.Боливия рудасыннан 20% сүрме өндіріледі [2].
Тағы да сүрмені көп өндіретін мемлекет Оңтүстік Африка Республикасы мен АҚШ болып табылады.Оңтүстік Африка республикасындағы негізгі өндіретін орны Трансвааль провинциясы.Өндірістің аумағы 15 км - ді алып жатыр және кварц-антимонитті руда,құрамында сүрмемен қоса,алтын мен күміс көп мөлшерде кездеседі.Руда құрамындағы сүрме 2-ден 40 % -ке дейін барады.Руда құрамында кедергі келтіретін заттар тектоникалық бұзылып, гидрометалдық қайта өңдеу хлоритизация,серитизация,карбанатиз ацияжүргізіледі.Руда құрамында кварц және антимониттан басқа,карбанаттар,сульфидтер бар [2].
АҚШ-тағы руда орны Саншайн (Айдахо)штатында орналасқан.Бұл орында 6 км-ге дейінгі қалыңдықты докембрия,аргиллит,балшықты және ізбесті сланц алып жатыр.Руда орны қорғасын-мырышты,мыс-сүрмелі,күміс және мырышты рудалармен бірге 12 зонаға топтастырылған [2].
1-кесте. Сүрменің қоры бойынша мемлекеттердің алатын орны
Мемлекет
Резерв
%
ҚХР
950 000
51,88
Ресей
350 000
19,12
Боливия
310 000
16,93
Тәжікістан
50 000
2,73
Оңт.Африка
21 000
1,15
Басқа елдер (КанадаАвстралия)
150 000
8,19
Дүние жүзінде
1 831 000
100,0
1.1.2 Сүрменің физикалық және химиялық қасиеттері
Сүрме- Д.И Менделеевтің элементтер периодтық жүйесінің бесінші тобында орналасқан химиялық элемент,атомдық массасы 121,75 .Сүрменің екі стабильді изотоптары белгілі;Sb121 (57,25%), Sb123 (45,75% ) және 14 жасанды радиоактивті изотоптары бар [1].
Сүрменің төрт модификациясы бар; қарапайым - кристалдық және үш аморфты - сары,қаражәне жарылғыш.Ең көп таралған кристалдық түрі - қатты жылтыр және көкшіл жолақтары бар күміс-ақ түсті металл.Кристалдың структурасы ромбоэдрикалық (а=0,45 нм, α=0,57 нм) [1].
Сүрменің негізгі физикалық қасиеті тығыздығы төмен - 6,69 гсм3,Бринел бойынша қаттылығы - 32,5-34,0 гсм2,Моос бойынша қаттылығы -3-3,5,серпімділік модулі- 7600кгмм2,беріктілігі-8,6 кгмм2,балқу температурасы-630,50С,қайнау температурасы-16350С,балқу жылуы-162,9 Джг,булану жылуы-1575-1717,8 Джг,сызықтық кеңеюдің термиялық коэффиценті(0-ден 1000С)-11,5*10-6 [1].
Балқытылған сүрменің беттік керілуі температура жоғарлаған сайын төмендейді.Мысалы,7500С температурада 368 динсм,800-367,900-361,1000-355,110 00С 348 динсм. Балқытылған сүрменің беріктілігі температура жоғарлаған сайын артады(0,015-6300С-ден 11000С-де 0,082) [1].
Сүрменің электрөткізгіштігі төмен, мыс қатысындағы электрөткізгіштігі 3,76% құрайды [1].
Сүрменің аморфтық түрінің практикалық тұрғыдан мәні жоқ.Сары аморфты сүрмені - сұйық сүрмені сутектен (стибин) 900С - та оттекті өткізу арқылы алуға болады,800С сары сүрме қараңғыда қараяды,ал 500С - қара формаға ауысады.Жарықта бұл процесс жылдам және төмен температурада жүреді.Сары сүрме күкірт сутекте ериді.Қара сүрме модификацияның тығыздығы 5,3 гсм3.Қара сүрме- сүрмебуын бірден суытқанда түзіледі,бірақ 4000С температурада ауасыз қыздырғанда кристалдық формаға ауысады.Химиялы аморфты сүрме кристалдық формаға қарағанда активті,оңай тотығады және қалыпты температурада тұтанады [1].
Жарылғыш сүрме-күміс түстіжылтыр, аморфты зат,тығыздығы 5,64-5,97 гсм3.Оны SbCl3 17-33% ерітіндісі мен тығыздығы 1,12 гсм3 тұз қышқылымен электролизде алуға болады.Электролиздегі ток тығыздығы 0,043-тен 0,2 Адм2 дейін болады. Катодта алынған аморфты сүрмені соққанда немесе ұрғанда оңай жарылады. Бұдан сүрменің кристалдық формасы түзіледі [1].
Сүрменің қосылыстары 3 және 5 валентті, бірақ металдармен (антимонид) қосылыстарында теріс валенттілік - 3 көрсетеді; сутекпен қосылыстары 3 валенттілік көрсетіп сүрмелы сутек SbH3 түзеді.Қалыпты жағдайда таза сүрме тұрақты,ылғал қатысында да беттік жылтырын сақтап ауада тотықпайды,бірақ ауада қыздырғанда оңай тотығады.Металдық қызарғанға дейін қыздырып,су буын жібергенде сутегін бөле отырып,үшоксидке дейін тотығады.Сүрме үшоксиді ұшқыш.Сондықтан белгілі бір шарттарда сүрмені балқымалардан бөліп алуда осы ұшқыштық қабілеті қолданылады [1].
Сүрме оттекпен әрекеттесіп үшоксид түзеді: үшоксид, төрт және бесоксидтері бар.Күкіртпен сүрменің екі қосылысы, үш күкірт және бес күкірт сүрмесі бар.
Сүрменің негізгі қосылыстарының бірі- сүрменің үшоксиді ,Sb2O3 - ақ кристалды ұнтақ,балқу температурасы 6560С,қайнау температурасы 14560С , меншікті массасы 5,19 [1].
Сүрме оксиді сутек , көміртек және көміртек оксидімен металдық күйге дейін тотықсызданады. Sb2O3 - температура жоғарлағанда ұшады,вакуумде 4000С ұша бастайды.
Sb2O3 - ны металдық сүрмеге токпен қысу арқылы ,үшкүкіртті сүрмені аз ауаны жіберіп тотықтырғанда немесе үшхлорлы сүрме ерітіндісін сумен ыдырату арқылы алуға болады.
Sb2O3 ауада 3700С - ден жоғары температурада тотығып,сүрменің төрт оксидін Sb2O4 түзеді. Sb2O4 410-4500С температура интервалында энергетикалық түзілу жүреді. Sb2O4 Sb2O3-ке қарағанда айдалмайды және ерімейді, қыздырғанда Sb2O3 - ке және оттекке ыдырайды [1].
2Sb2O4-- 2Sb2O3 + O2
Ыдырау 9000С температурада басталады да 10300С аяқталады.
Балқытылған сүрмемен әрекеттесіп, Sb2O4 Sb2O3-ке айналады:
3 Sb2O4 + 2 Sb= 4 Sb2O3
Ал, үшкүкіртті сүрме Sb2O4 - пен әрекеттесіп, Sb2O3 және күкіртті газ бөледі [1]:
9 Sb2O4 +Sb2S3= 10 Sb2O3 + 3SO2
Сүрме - типті халькофильді элемент,ол табиғатта сульфидті түрде таралғаны анықталған. Қыздырғанда сүрме күкірт,селенжәне фосформен оңай қосылады.Азотпен әрекеттеспейді және қосылыс түзбейді, бірақ галогендермен активті түрде әрекеттеседі.Мысалы,сүрме ұнтақ түрінде хлорға сіңіріліп,сүрме пентахлоридін түзеді.Металдық сүрме бөлме температурасында газды қоспадан хлорды сіңіреді.Нәтижесінде сүрме хлориді түзіледі.Ұсақталған сүрмені қыздырғанда хлораттар мен сілтілік металдар нитраттарымен жақсы әрекеттесіп,сүрме қышқылының тұздарын түзеді.
Металдық сүрме морт сынғыш және оңай ұнтаққа айналады.Сүрменің сынғыштығы металдың тазалығы мен құю жылдамдығына тәуелді.Металл таза және тез суытылса кристалдық структурасы ірі болады. Ауада сүрме қалыпты температурада тотықпайды,бірақ балқу нүктесінен жоғары температурада қыздырғанда оңай тотығады.
Аммиак ерітіндісі мен сілтілік металл гидроксидтері сүрмеге әсер етпейді.Таза сүрме натрий көмірқышқылында тұрақты, бірақ концентрлі сілтілік натрий және калиймен әрекеттесіп, антимонаттар түзеді.
Бор,көміртек және кремний балқытылған сүрмемен әрекеттеспейді.Көміртек балқытылған сүрмеде (0,33% 10550С ) оңай ериді,бірақ суытқанда графит түрінде бөлінеді [1].
Сүрме суда ерімейді,концентрлі күкірт қышқылында қыздырғанда сүрме сульфатын түзе отырып ериді. Концентрлі азот қышқылындада триоксид және пентаоксид түзе отырып ериді,бірақ сүрменің беттік қабатындағы оксидті қабық одан кейінгі еруді болдырмайды. Сүрме патша арағы мен шарап қышқылында оңай ериді,ал органикалық қышқылдарда аз ериді.
Күкірт қышқылы сүрме күкірт газын бөле отырып Sb2(SO4)3 түзеді [1];
2Sb+6H2SO4= Sb2(SO4)3 +3SO2+6H2O
Азот қышқылы сүрменісүрмелы қышқылға айналдырады (шартты формуласы H3SbO4;
Sb+5HNO3= H3SbO4 +5NO2+H2O
Сүрме патша арағында ериді;
3Sb+18HCl+5HNO3=3H[SbCl6]+5NO+10H2O
Сүрменің күкірт қосылысымен ұқсастығы мыс,мырыш,никель,темір,қалайы,қорға сындарға қарағанда аз,сондықтан сүрмені темірден,сонымен қоса екіншілік деңгейге дейін - мыс және мырыштан күкірт қатысында тазалауға мүмкіншілік береді.
Сүрме көптеген жұмсақ металдардың қаттылығы мен беріктігін арттырып,оңай балқымалар түзеді.
Сүрме қаптамасы оңай поляризацияланады.Сүрмемен полирленген беттік қабат жоғары шағылыстырғыш қабілетке ие болады [1].
Сүрме жұмсақтылығына байланысты өндірісте таза күйінде қолданылмайды,бірақ қорғасын, мыс және қалайы өндірісінде кеңінен қолданылады.Сүрменің алынған 50-70% балқыма алуға қосылыс ретінде қолдануға жіберіледі.Сүрме балқымалары металға жоғары қаттылық,коррозияға тұрақтылық қабілет береді.Сүрменің көп тараған балқамаларына-қатты қорғасын немесе гартблей,типографиялық металл,подшипниктік металл жатады [3].
1.1.3 Сүрмені өндіру . "Қара"сүрмені алу процесі
"Қара" сүрмені алуметалдық сүрме өндірісінің негізі болып табылады. Металды бөлу,сапасы және тауарлық сүрменің бағасы өндірістің эффектілігіне тәуелді. "Қара" сүрмені алудағы маңыздысы шикізатты балқыту әдісі мен процесс жүретін пешті дұрыс таңдау болып табылады.
4.0.4 Тұнбалы балқытудағы процестер
Тұнбалы балқыту - "қара" сүрмені крудум және сульфидті концентраттан алуда қолданылады.Бұл әдісті құрамында 45-63% сүрме бар шикізатты қайта өңдегенде тиімді,бірақ бұл әдіс 28-30% сүрме бар шикізатты өңдеуде де қолданылып жүр [3].
Сүрмелік материалды тұнбалы балқыту сүрмеге қарағанда , күкірт пен оттектің темірге ұқсастығына негізделген.
Балқыту кезінде сүрме тотықтары мен күкірттері темірмен әрекеттеседі де,күкірттің немесе темірдің шала тотығы және металдық сүрме тамшылары пештің жоғары бөлігінде жиналады,ал бос жыныстар шлакқа айналады.
Балқытылған сүрме , күкіртті темір және шлак ваннада әртүрлі массада қабаттарға бөлінеді.Осылайша, оларды бөліп алуға болады.
Тұнбалы балқыту кезінде сүрменің тотықсыздануы келесі реакция арқылы жүреді [3]:
Sb2S3 + 3Fe--2 Sb + 3 FeS
Осыдан күкіртті темір штейнге өтеді. Бұл реакция 11000-15000С жақсы жүреді.Сүрмені толықтай тотықсыздандыру үшін темірдің мөлшері 5-10% болуы керек [3].
Темірдің артық мөлшері сүрме сульфидіне әсер етпейді,күкіртті темір штейн түзеді.Темір мөлшері 10% артса, алынатын "қара" сүрме темірмен ластанады және балқымаға теріс әсер етеді. Темір мөлшерін нақты шамада шихтаға салғанда,алынған "қара" сүрме құрамындағыы сүрме мөлшері 70-80% жетеді.Мұндай металл құрамында темір көп болғандықтан балқу температурасы жоғары болады,сондықтан ваннада қиын балқиды және штейнмен шлактан қиын бөлінеді.Штейн темірмен қанығып массасы артады да,темірлі сүрме массасына жақындайды.Бұл жағдай штейн мен шлактағы тамшы түріндегі сүрмені жоғалтуға алып келеді. Артық темір мөлшері процесс кезінде жиі тотығып,темір тотығы шлактың балқу температурасы мен беріктілігін арттырады.Нәтижесінде темірдіңартық мөлшері шихтадағы балқыма көрсеткішін төмендетеді,сонымен қоса шлакпен штейндегі сүрменің жоғалуын жоғарлатады.Темірлі сүрмені рафинирлеу қиын және қосымша шығындарды арттырады [3].
Қайта өңделетін шикізат құрамындағы сүрме тотығы шихта құрамындағы темір мен көміртекпен әрекеттесіп, металдық сүрмеге дейін келесі реакция бойынша тотықсызданады [3]:
Sb2O3+ 3 Fe= 2Sb+3FeO
2 Sb2O3+3C=4Sb+3CO2
Осы реакция жүру арқылы тұнбалық балқытумен тек қана сульфидті шикізатты өңдемей,сонымен қоса сульфидті-тотықты концентратты,сүрме өндірісіндегі рафинирленген балқымадағы шлактыда өңдеуге болады.
Тұнбалы балқымамен өңделген сүрме концентратындағы сүрме мөлшері, бос жыныстың - негізінен кремнезем түрінде түзілетіні төменгі кестеде көрсетілген.Сүрмелі концентраттағы кальций, магний және алюминий тотықтары 12-15% артық болса, тұнбалы балқымаға жарамсыз болып табылады [3].
Темір сүрменіңтотықсыздандарғыш ретінде қолданылады, сондықтан ол шихтаға болат және шойындыжоңқа түрінде енгізіледі. Шихта қабатында тотықсыздандырғыш орта жасау үшін, шихтаның өзінде тұнбалы балқыма жасауда тотықсыздандырғыштар қосады. Тотықсыздандырғыш сүрменің тотығуын және балқыту кезінде ұшқыш сүрменің үшоксид түрінде жоғалуын төмендетеді. Тотықсыздандырғыш ретінде ағаш көмір, тас көмірдің ұсақтары және кокс қолданылады. Шихтаға тотықсыздандырғыш концентрат массасынан 3-4% артық болады [3].
Кестеден қоспалардан тазартылған сүрменің тазалығының аз мөлшерде екендігін көруге болады.
Шихтадағы тотықсыздандырғыштың шығыны балқыма көрсеткішін жақсартпайды, керісінше, флюс шығынының артуына алып келеді.
2-кесте.Тұнбалы балқымамен өңделген сүрме концентратындағы сүрменің құрамы
Үлгі нөмері
Sbжалпы
Sbсульфат
As
Pb
Fe
Sжалпы
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
1
2
3
4
5
28,7
27,96
26,95
30,66
34,1
11,81
20,7
16,26
17,7
13,5
0,21
0,16
0,18
0,07
0,03
0,10
0,08
0,1
0,09
2,34
3,0
1,9
8,0
4,4
1,6
7,8
11,9
15,0
14,8
8,1
46,58
43,2
23,8
26,3
42,9
2,4
1,6
5,1
4,8
3,76
0,6
0,8
0,4
0,6
1,0
2,1
1,5
6,1
9,0
2,3
Егер флюс қоспасы ретінде натрий сульфаты қолданса, көміртек шығына қатысында ол күкіртті натрийге дейін тотықсызданады [3].
Na2SO4+4C=Na2S+4CO
Түзілген күкіртті натрий бос жыныста шлактанбай, штейнде темір күкіртіне айналады. Нәтижесінде бұл сульфат шығынын арттырады.
5.0.5 Тұнбалы балқымадағы шлактар
Тұнбалы балқымады шлак құрамын дұрыс таңдап алу керек,себебі шлактан балқыма температурасы,бөлу мен балқымадағы металдың шығыны тәуелді болады.
Шлак құрамын процесс жүргізу үшін бастапқы шикізат температурасына байланысты таңдап алады[3].Шлактың балқу температурасы шихта компоненті мен шлак арасындағы химиялық реакция жүруі үшін төмен болуы керек. Сонымен қоса штейн және алынатын "қара" сүрменің балқу температурасынан жоғары болу керек. Шлак бағасы қолжетімді болуы тиіс. Және де шлактың құрамындағы сүрме және штейн мөлшері минимальды болуы қажет. Ол үшін шлак жеңіл, төмен температурада аз байланысқыш және сүрме қосылыстарын ерітпеуі тиіс.Шлак және штейнді бөлу үшін шлактың массасы штейннен аз,1-ден кіші болу керек. Осы талаптарға құрамында сілтілік металдардың тұздары мен тотықтары бар шлактар жауап береді. Шлакта натрий тотығы түзілетін флюс ретінде сода және натрий сульфаты қолданылады.Сода жоғары температурада натрий тотығы мен көмірқышқылы газына диссоциацияланады [3]:
Na2CO3--Na2O+CO2
Және де кремний қышқылымен екі компонентті шлакқа және көмір қышқылына ыдырайды:
Na2CO3+SiO2=Na2O*SiO2+CO2
Натрий сульфаты балқымада темір, кремнезем және көміртекпен әрекеттеседі [3]:
Na2SO4+Fe= Na2O*FeO+SO2
Na2SO4+Fe+ SiO2= Na2O*FeO*SO2+ SO2
Na2SO4+C+ SiO2= Na2O*SO2+CO+SO2
Na2SO4+4C=Na2S+4CO
Сүрмелі руда және концентраттарда араласқан түріндегі минералдарында кремнезем мөлшері 40 % жоғары болса, қышқылдық шлактар алынады.
Сүрмелі материалдарды тұнбалы балқытуға есеппен алынатын шлак құрамында 40-45% кремнезем, 25-30% темір, 15-20% натрий тотығы және 10-15% бар басқа компоненттерқосылады [3].
Натрий сульфатын үнемдеу мақсатында шихтаға "қара " сүрме рафинирлеуінен қалған шлакты қолданады. Сонымен қоса, натрий сульфатының шығынын төмендету үшін пеште шихтаның балқу жылдамдығын жоғарлатуға және рафинирленген шлак құрамындағы сүрмені бөлуге болады. Сүрмелі рудада кездесетін фторлы кальций шихтаның балқу процесіне кері әсер етеді.Фторлы кальций шлакты сұйылтады, балқу температурасын және сүрменің мөлшерін төмендетеді. Сүрмені бөлуде жақсы нәтиже алу үшін фторлы кальцийдің 10-12 % концентраты жеткілікті. Шихтаны балқытуда CaF2 концентраты 20-30% -ке дейін жоғарлайды [3].
Құрамында 50%-тен жоғары сүрме бар бай концентрат және крудум үшін тұнбалы балқымада шлактанбаған бос жыныс қолданылады. Бай материалдарды балқыту кезінде көп мөлшерде штейн және аз мөлшерде шлактанатын бос жыныс қалады.Түзілген штейнді кремнеземмен ерітеді, негізгі бос жыныс массасын терезеден немесе пештен штейнмен бірге жібереді. Мұндай әдіспен балқытуда бос жынысты шлактауға флюс қажет емес, процесте сүрмені газдармен бірге жоғалту аз мөлшерде болады. Себебі, түзілген материал штейн қабатының астында болады [3].
6.0.6 Шихтаны дайындау
Жақсы дайындалған шихта металлургиялық процесті жүргізудің негізі болып табылады. Сондықтан, шихтаны дайындауға ерекше көңіл бөлу керек. Зауытта әртүрлі сұрыптағы концентратты және айналымдағы өнімді сақтау орындары бөлек болу керек.
Зауыттағы концентраттар құрамы, ірілігі және ылғалдылығы бойынша әртүрлі. Олар жабық бетонды, асфальтты алаңда және бөлек шикізат түріне арналған жабық қоймаларда немесе бункерлерде сақталуы керек.
Тұнбалы балқымаға қажетті ылғалды концентраттар кептіріледі, себебі, ылғал пештің өнімділігін төмендетеді, жылу шығынының жоғарлауына алып келеді.Концентратты кептіруде ылғалдылығы 3-5% болу керек, концентрат толықтай кептірілсе, оны тасымалдауда және шихтаны дайындауда шаңды болады [3].
Сүрме тотығы мен сульфитінің балқу температурасы төмен және сүрме сульфитінің оңай тотығатына байланысты концентратты 3000 жоғары температурада қыздырмау керек. Жоғары температурада үшкүкіртті сүрме тотығады және концентрат қайнап кетеді.Концентратты барабанды кептіргіштерде кептіреді.
Шихтада ірі сульфатты, рафинирленген шлакты, штейнді немесе концентратты қолдану, процеске және балқыма нәтижесіне кері әсер етеді.Балқу уақытын ұзартады, "қара " сүрменің шығымын азайтады, сүрменің шлакпен жоғалуын арттырады. Сондықтан, ірі материалдарды балқытпастан бұрын, 50 мм дейін жақты ұсақтағышта ұсақтайды.
Шойынды жоңқанышихтаға енгізілген 20 мм бөлшектер шығарылып тасталынады, олар еріп үлгермейді де, сол күйінде қара металға өтеді, ол рафинирлеуге кедергі келтіреді. Болатты жоңқаны ірі бөлшекті магнитті сеперация және түсті металдар қоспасын механикалық бөлу жүреді.
Есептелген шихта мөлшерін дозалайды да үзіліссіз немесе периодты араластырғыштарға жібереді. Аз көлемді өндірісте периодты араластырғыш қолданылады. Өлшенген концентрат, флюс, жартылайөнім және тотықсыздандырғыш араластырғышқа жіберіледі, белгіленген уақыттан кейін шихта араласады, одан кейін араластырғыштан шығарылады [3].
Араластырылған шихтаның біртектілігі балқыманың жақсы жүруіне әсер етеді. Жақсы араласқан шихта компоненттер бөлшегі жақсы әрекеттесіп, қажетті раекцияның жүру шарттарын және шихтаның жылдам еруіне жағдай жасайды. Тұнбалы балқымада шағылыстырғыш және қысқа айналмалы пештер қолданылады.
1.1.7 Тұнбалы балқыманың өнімі
Тұнбалы балқыма нәтижесінде "қара" сүрме, штейн, шлак және газ алынады. Өнімдердің сапасы өңделетін шикізат құрамына және тұнбалы балқыманы жүргізу әдісіне тәуелді. Сүрме мөлшері шикізатта жоғары болса, "қара" металл мен штейннің шығымы жоғары, ал шлак пен флюс және отынның шығыны аз болады."Қара" сүрмедегі темір мөлшері 1,0-20% арасындаболады. Жоғары технологиялық көрсеткіш бойынша тұнбалы балқымен алынған қара сүрмеде темір мөлшері 3-5% көп емес жағдайда алуға мүмкіндік береді. Бастапқы шикізат құрамындағы мышьяк, қорғасын, мыс, алтын, күміс, сонымен қоса , темір жоңқамен шихтаға түскен мыс пен никель "қара" сүрмені ластайды. "Қара" сүрмеге қорғасын, алтын, күміс, мышьяк, аздап мыс пен никель толықтай өтеді. Қорғасын және күміспен ластанса, ол балқыту кезінде темірдің жоғалуын жоғарлатады, сондықтан аса таза "қара" сүрме алу үшін құрамында алтын мен күміс жоқ бай сульфидті материалдарды тұнбалы балқытуды екі сатыды жүргізеді. Бірінші сатыда сүрме шихтаға жүктелген темірді төмендету арқылы. Екінші сатыда алтын құрамды бай концентраттарды қолданып, бірінші сатыдағыдай темір мөлшерін аз қосады, алынған сүрменің құрамында алтын көп болады [3].
Қара металдардан сүрмені бөлу бастапқы шикізат мөлшеріне байланысты 77-92 % болады. 3,9-4,5гсм3 тұнбалы балқымадан алынған штейнде 2-5% сүрме болады.
Штейнде сүрме сульфид күйінде және көп бөлігі металл королька түрінде болады. Сүрмеге бай штейн бірінші тұндырғыш бөлікте 12% болады. Одан кейін оны тұнбалы балқыма шихтасына жібереді. Штейн келесі бөлікте 1,5-3 % сүрме болады және байытуға жіберіледі. Ауада сақталған штейн ұнтаққа айналады, оны електен өткізіп, байыту машинасына жібереді. Одан құрамында 25-30% сүрме бар концентрат алынады. Сүрменің штейнмен жоғалуы 3-5% болады [1].
Тұнбалы балқымадағы шлактар әйнек тәріздес, қара түсті. Темір тотығы көп болған сайын, түсі де қара болады. Құрамында кремнезем көп мөлшерде болса, әйнеккке ұқсас болады, егер натрий тотығы көп болса, мөлдір болады да, түсі ашық болады. Шлактың меншікті массасы 2,7-3,1 гсм3.
Негізгі шлак шихтадағы темір шығыны кезіндеде сүрме мөлшері жоғары болады(3-5%). Орташа шлакта 38-40 % SiO2, 18-20% Na2O, 30-35% FeO , 0.5-1.5 % Sb [1].
Сүрмені шлакпен бірге жоғалту сонымен қоса, өңделетін шикізаттағы сүрме мөлшеріне де тәуелді. Тұнбалы балқымада сүрме (9-14%) шаң және ұшқыш тотық түрінде немесе газдармен бірге ұшып кетеді. Әсіресе, шихтаны тиегенде және пеште араластырғанда ұшқыштығы жоғарлайды. Сондықтан, тұнбалы балқытуда пеш газдарын ұстап қалады. Оның құрамында 60-70% Sb, 2-5 % SiO2, 6-10 % Na2O, 0,2-1,0 % FeO болады.
1.1.8 Тотықсыздандырғыш балқыма
Балқыма кезіндегі процестер мен реакциялар тотықсыздандырғыш балқыма төмен температурада сүрме оксидінің оңай тотықсыздануына негізделген.Процесс негізгі қайта өңделетін шикізаттың құрамындағы сүрме тотығы металдық сүрме мен бос жынысқа дейін тотықсызданады.Тотықсыздандырғыш ретінде ағаш,тас көмір ,көміртегі немесе кокс қолданылады.
Сүрме окисінің көміртекпен тотықсыздануы келесі реакция түрінде жүреді [3]:
Sb2O3+3С= 2 Sb+3CO
2Sb2O3+3C=4 Sb+3CO2
Sb2O4+2C=2Sb+ 2CO2
2 Sb2O5+5C=4Sb+5CO2
Тотықсыздану 800-10000С температурада жүреді. Бұл температура көрсетілген реакцияның жүруіне жеткілікті,өнімді балқыма түрінде алуына мүмкіндік береді.Қайта өңделетін шикізат флюспен шлактанады.Процесс температурасы төмен болғанмен,шихтадағы флюс оңай еритін, шлактың массасының аз болуын қамтамасыз етеді.Флюс ретінде сода немесе поташ қолданылады.Флюс әсерінен шлактың балқу температурасы төмен, массасы аз болады. Бұл жағдай тотықсызданатын сүрмені шлактан оңай бөлуге көмектеседі.Тотықсыздандырғыш балқымада флюс ретінде сүрмені мышьяктан рафинирлеуде 45% натрий тотығы қолданылады.
Сүрмені тотықсыздандырғыш балқытуда шихта құрамында басқа металдар оксиді де тотықсызданыпсүрмені ластайды.Мұндай оңай тотықсызданатын оксидтергесүрмелі шихта құрамындағы мышьяк және қорғасын оксидтері жатады. Басқа да қиын тотықсызданатын оксидтер төмен температурада тотықсызданбайды және шлакқа өтеді.
Флюс қымбат және сүрмені шлакпен салыстырмалы түрде көп жоғалтатындықтан және ұшқыштығына байланысты тотықсыздандырғыш тәсілді құрамындасүрменің мөлшері 40 % жоғары бай материалдарды пайдаланғанда қолданады.Тотықсыздандырғыш балқытқышпеште таза тотықты концентраттарды және күйдіргеннен кейінгі күл қалдықтарын қайта өңдеуге болады. Бұл процесте негізгі шикізат ретінде сүрме зауытындағы газдарды тазалау кезінде ұсталған шаңдарды қолданады [3].
Тотықсыздандырғыш балқыманы тұнбалы балқымаларға қолданатын құрылымы ұқсас шағылыстырғыш және қысқа барабанды,сонымен қоса ,шахталы немесе электрлі пештерде жүргізіледі.
1.1.9 Шихтаны дайындау
Тұнбалық балқыма сияқты,тотықсыздандырғыш балқыманың нәтижесі дайындалатын шихта сапасына тәуелді болады.Сүрме тотығы мен шлактанатын бос жыныстың тотықсыздану процесі сүрме шикізатының бір бөлігі флюс және тотықсыздандырғыштың қарама-қарсы беттік қабатында жүреді.Сондықтан шихтаны дайындау процесінде шихта компоненттерін жеткілікті мөлшерде ұсақтау мен араластыру керек.
Ірі тотықты рудаларды,күйдіргеннен қалған қалдықты,рафинирленген шлак және тотықсыздандырғышты балқытқанға дейін 15 мм кем емес мөлшерге дейін ұсақтайды [3].
Тотықсыздандырғыштық балқымада бай шикізатты пайдаланғандықтан, оны сақтау мен тасымалдау жұмысын жақсылап қадағалау керек. Бұл материалдарды бункерде сақтау тиімді.Тасымалдауда қиындақ тудыратыны сүрме зауытында газды тазалауда ұсталған шаң, сондықтан оны тиеп тасымалдамауға тырысу қажет.
Өлшенген шихта компонентін тұнбалық балқыма шихтасы сияқты үзіліссіз немесе периодты араластырғыштық әдіспен араластырады.Араластырғыш шихта шаңданып кетпес үшін максимальды тығыз орналасуы тиіс. Шихта араластырғыштан шихта пешіне, контейнерге және кюбелдерге шнек бойынша тасымалданады.
Тотықсыздандырғыш балқыманың шихта құрамы үшін шағылыстырғыш пештер көп қолданбайды, көбінесе практикалық жағдайда ғана қарастырады.Тотықсыздандырғыштың артық мөлшері толықтай сүрмені тотықсыздандыруы мүмкін және де сүрме газ күйінде шығындалады, аз мөлшерде болса, "қара" сүрменің шығымы аз болады. Сондықтан қалыпты мөлшермен қосу керек.
Сүрме тотығын тотықсыздандыруды жоғары реакциялық жылдамдықпен жүргізу үшін 100 кг сүрме тотығына тоериялық тұрғыда 6,1-6,5 кг көміртек кетеді.Практикалық тұрғыда тотықсыздандырғыш шихтаны теориялық шамадан 2,5-3 есе артық салады. Осылайша,сүрме үшоксидін балқытуда ағаш көмір 12-15% немесе тас көмір шаңы 20-25% болады [5].Тотықсыздандырғыш балқыма кезінде алынған сүрме шихтасына тотықсыздандырғыш ретінде мазут немесе мұнай қосады.Бұл сүрмені газдармен бірге ұшуы мен сүрменің шлакқа өтуін төмендетеді.Тотықсыздандырғыш балқымада флюстерді пештерде негізгі оңай еритін және сұйық шлакты аз массада алу үшін қосады. Шихтаға соданы шлактағы кремнеземнің мөлшері 20 % артық болмау үшін қосады [3].
1.1.10 Электропеште тотықсыздандырғыштық балқыту
Соңғы жылдары тотықты сүрмелі шикізатты электропеште тотықсыздандырғыштық балқытуды практикалық тұрғыда жасап жүр.
Электробалқытудың басқа балқытуларға қарағанда келесідегідей ерекшеліктері бар:
* жоғары температурада қиын балқитын балқымаларды қолдануға мүмкіндік береді, нәтижесінде арзан шлактарды қолдануға болады (флюстың шығынын азайтады).
* газ мөлшері салыстырмалы түрде аз түзіледі, газды тазалауды азайтуға мүмкіндік береді.
* электропеш жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді және сүрменің кедей шлагын алуға мүмкіншілік береді.
* электробалқымалық процесін қадағалауға мүмкіншілік береді, кейде қадағалау процесі толықтай автоматтандырылады.
Бұл ерекшеліктер сүрмелі шикізатты қайта өңдеуде бірден бір перспективті жағдай жасайды. Электробалқытуды көп қолданбау себебі , процестің аз зерттелгені және электроэнергияның қымбаттылығымен түсіндіріледі.
АҚШ-та электробалқыту "қара"сүрмені алуда қолданылады. Зауытконцентраттың екі сортын қайта өңдейді,сүрмелі концентратты, құрамында 46% Sb, 1.8% As, 22%S, 7гт Au , 482гт Ag және алтын құрамды концентратты 4,0 % Sb, 9% As, 35% S, 71гт Au және 85гт Ag [1].
Екі концентратта 470-5500С температурада көп қабатты пеште толықтай күйдіріледі. Күйдіру кезінде құрамындағы барлық алтын және сүрменің көп бөлігі бар "қалдық" түзіледі, ал газдардан шаң ұсталынып қалады, онда мышьяктың үштотығы және сүрменің үшоксидінің аз мөлшері болады. Ұсталған шаңды мышьяктан бөлуге жібереді. Нәтижесінде күйдірілген сүрме концентратынан 75% шамасында сүрме"қалдықта" қалады, қалған бөлігі газдан ұсталынып қалады. Екі концентратты күйдіргеннен қалған "қалдық" және газды тазалаудан қалған шаң электропеште тотықсыздандырғыштық балқытуға жіберіледі.
Тотықсыздандырғыш ретінде шихтаға көмір қосады. Негізінен "қалдықтың" негізгі бөлігі темір тотығы болғандықтан флюс ретінде сода, ізбес және кварц қолданады [3].
Шихта пешке периодты түрде жіберіледі; пеште шихтаның үлесі 36т ; балқытылады және шлак түсіріледі, содан кейін келесі порциясы жіберіледі. Металл пеште жиналғанына байланысты шығарылады, шамамен 6 сағат сайын, шлактың шығарылмастан бұрынғы температурасы 1190-12300С , металдың температурасы 925-9800С. Электропеште алынған "қара" сүрмеде 3-5% темір және басқа қоспалар бар. "Қара" сүрмеде алтын және күміс болады. Электробалқыту кезінде электрэнергия шығыны 1т шихтаға 360-380 кв*сағ [3].
1.1.11 Шахталы пештегі балқыма
Шойын және түсті металдар алудағы шахталы балқыту сүрме металлургиясында қызығушылық тудырып отыр. Шахталы балқымадағы пештер дөңгелек және тікбұрышты формада болады; бұл пештердің жоғарғы бөлігінен шихта және отын енгізіледі, шахтаның төменгі жағынан "фурма " деп аталатын арнайы бөлігінен ауа айдалады [1].(1 сурет) Жылу есебінен жану кезінде шихтаның балқуы жүреді. Нәтижесінде бір бөлігінде (қар металл, штейн) металл бөлінеді,екіншісінде (шлак) бос жыныс өтетін араласпайтын екі өнім түзіледі. Сұйық өнім балқыма үздіксіз пештің төменгі бөлігіне құйыладыжәне үздіксіз немесе периодты түрде тұндырғыш ошаққа түседі. Нәтижесінде әртүрлі меншікті массада және өзара араласпайтын сұйық өнім балқыма бөлінеді. Ауа арнайы фурмадан келіп отырады. Шахтадағы шаңдар және ұшқыш сүрме тотығы пештің жоғарғы бөлігіне жиналады да, тазалауға жіберіледі. Шахталы пеште тек қана ірі-кесекті материалды (15-200мм) өңдеуге болады, ұсақ материалды балқыма алдын ала брикеттеледі, яғни байланыстырғыш заттар ізбес, глина және т.б қолданылады. Шахталы балқымада отын және тотықсыздандырғыш ретінде кокс қолданылады. Фурманың жоғарғы бөлігінде температура 1300-15000С жоғары болады, газдардың жоғары қозғалуынан және жылудың берілуіне қарсы шихта қозғалған сайын температура 200-3000С - ке дейін төмендейді. Шахталы пештің қалыпты температурасы жеткілікті шамада қыздырылған шлактың температурасымен анықталады.Сүрме шикізатын шахталы балқытудағы қайта өңдеуде негізгі оң нәтижелер алуға болады; пештердің өнімділігі жоғары, шлактың құрамындағы сүрме аз болады, отын шығыны аз және кедей шикізаттарды қайта өңдеуге мүмкіншілік береді.Шахталы пешті шаңмен көп ұшатын сүрмені, темірмен ластанған немесе бастапқы материалда түсті металдар болған шикізаттардан "қара" сүрме алуда қолданылады [3].
Шахталы балқыту тотықты және сульфид мөлшері аз кедей шихтаны қайта өңдеуде жоғары шығыммен "қара" сүрме алуға болады. Сондықтан шахталы пеште сульфидті және тотықты материалдарды қайта өңдеу бөлек жүргізіледі.
1-ішкі бөлігі; 2-шығару тетігі; 3- сыртқы тұрғы
1 -сурет. Шахталы пештің жұмыс істеу сызбасы
1.1.12 Тотықты шикізатты балқыту
Құрамында алтын жоқ тотықты сүрме материалды тотықсыздандырғыштық балқытудағы шахта биіктігі 4,5м - ден 6 м-ге дейін,диаметрі немесе фурмадағы зонаның ені 1-1,2 м. Пеште металдық қорап сумен суытылатын кессондар орналасқан, биіктігі 1-1,5м.
Өнделетін материалдардың ірі бөлігі балқымаға, ұсақтары 8-10 % ізбеспен брикеттеленуге жіберіледі [3].
Флюс ретінде ізбес, пиритті қалдықтарнемесе бай темір рудасы қолданылады.Балқымадан құрамында 45-46% кремнезем, 31-35% кальций оксиді және 20% темір тотығы бар қышқыл шлак алуға жіберіледі.Балқымадағы шихта массасы бойынша кокс шығыны 13-15%. Балқыма пештен тұрғыға түседі. Тұрғыда сүрмені қалдырады және периодты түрде жіберіледі. Шахталы пеште алынған қара сүрме құрамында 3-6% темір, 1-3% күкірт,мышьяк, қорғасын және т.б қоспалар бар. Тотықсыздандырғыш балқыма шлагында 1% сүрме болады. Қара сүрменің темірмен аз мөлшерде ластанған түрінде алу үшін балқымаға коксты минимальды шамада қосады. Қара металдағы сүрменің мөлшері 50-5% аралығында болады [3].Қара сүрмедегісүрменің шығымын жоғарлату үшін суық колошникте жүргізеді, ал шихтадағы сүрме мөлшері 20% жоғары болмау керек. Ол үшін бай рудалардың шихтасына сүрмекоролькалары бар айналымдағы шлакты қосады.
1.1.13 Сульфидті шикізатты балқыту
Шахталы балқыма құрамында алтын бар кедей сульфидті-тотықты материалды мақсатты қайта өңдейді, негізгі сүрме бөлігін шахталы газдармен тотық және құрамындағы алтынның барлығын қайта өңдеп, сүрменің аз мөлшерін "қара" металл түрінде алады [1].
Сульфидті материалды қайта өңдеу үшін қолданылатын шахталы пештің биіктігі 3,5-4,5 м , балқыманы ыстық колошникпен жүргізеді. Бұл фактор шихтадан ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дипломдық жұмысының көлемі 46 беттен, 4 суреттен, 1 технологиялық сызба-нұсқадан , 15 кестеден және 38 әдебиеттер тізімінен тұрады.
Түйін сөздер.натрий антимонаты,тотықсыздандырғыш балқыту, рафинирлеу, металдық сүрме
Зерттеу нысаны.Қорғасын өндірісінің техногенді қалдығы- натрий антимонаты.
Жұмыстың мақсаты. Техногенді түзілімнен металдық сүрмені алуды зерттеу.
Жұмыс нәтижелері. Дипломдық жұмыста бастапқы шикізат ретінде қорғасын өндірісінің өнімі натрий антимонатын кокс қатысында тотықсыздандырғыштық балқыту жүргізіліп,біріншілік металл алынды, осы процеске әсер етуші факторлары (температура, қыздыру жылдамдығы),түзілген өнімнің құрамы зерттелді. Біріншілік металдағы қоспалардан тазарту үшін рафинациялау процесі жүргізілді.Натрий антимонатынан металдық сүрмені алудың сызба-нұсқасы ұсынылды.
РЕФЕРАТ
Дипломная работа состоит из введения, обзора и анализа литературных данных, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, списка использованных литературных источников, приложения. Работа изложена на 46 страницах, содержит 4 рисунков, 1 технологическую схему, 15 таблиц, 38 литературных источника.
Ключевые слова: антимонат натрия, восстанавительная плавка, рафинация, металлическая сурьма
Объекты исследования: техногенные отходы свинцовой промышленности - антимонат натрия.
Цель работы: исследование условий получения металлической сурьмы из техногенных продуктов.
Основные результаты исследования: В дипломной работе проводилось восстановительная плавка антимоната натрия, исследованы влияющие факторы (температура, скорость нагревания) на этот процесс , исследован состав полученного продукта. Предложена схема получения металлической сурьмы пирометаллургическим способом из антимонатного сырья.
МАЗМҰНЫ
ТҰЖЫРЫМ
АНЫҚТАМАЛАР
КІРІСПЕ
ӘДЕБИ ШОЛУ
7
1.1
Сүрме минералдарының негізгі сипаттамасы
7
1.1.2
Сүрменің физикалық және химиялық қасиеттері
8
1.1.3
Сүрмені өндіру. "Қара" сүрмені алу процесі
11
1.1.4
Тұнбалы балқытудағы процестер
11
1.1.5
Тұнбалы балқымадағы шлактар
13
1.1.6
Шихтаны дайындау
14
1.1.7
Тұнбалы балқыманың өнімі
15
1.1.8
Тотықсыздандырғыш балқыма
16
1.1.9
Шихтаны дайындау
17
1.1.10
Электропеште тотықсыздандырғыштық балқыту
18
1.1.11
Шахталы пештегі балқыма
19
1.1.12
Тотықты шикізатты балқыту
20
1.1.13
Сульфидті шикізатты балқыту
21
1.1.14
Тотықсыздандырғыш балқыма өнімі
22
1.1.15
Сүрмені рафинирлеу
22
1.1.16
Отты рафинирлеу
24
Тәжірибелік бөлім
30
2.1
Қажетті құралдар- жабдықтар, реагенттер
30
2.1.1.
Бастапқы заттар сипаттамасы
30
2.1.2
Тотықсыздандырғыш балқыту арқылы металдық сүрмені алу және оптимальды факторларын анықтау
31
2.1.3
Қара сүрмені отты рафинирлеудің әдістемесі
35
2.1.4
Рафинирлеу арқылы металдық сүрмені алу
40
ҚОРЫТЫНДЫ
41
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
42
ҚОСЫМША
Анықтамалар
Пирометаллургия - металдарды әртүрлі қоспалардан жоғары температурада бөлу әдісі. Оған металлотермия, силикатермия,сутекпен тотықсыздандыру жатады.
Гидрометаллургия - металды шикізаттан химиялық реакцияны сулы ерітіндіде жүргізе отырып бөліп алу әдісі.
Рафинация - металдардан қоспаларды бөлу процесі.
Штейн - сульфидті рудалардан түсті металды (Cu,Ni,Pb т.б) алудағы кезекті өнімнің бірі.Штей темір сульфидінің балқымасы.
Шлак- металлургиялық балқыту процесінде сұйық металдың бетін қаптайтын балқыма.Шлак металды пештегі газдың әсерінен сақтайды және қоспаларды жояды.
КІРІСПЕ
Жұмыс мақсаты:Сүрме түзілімдерінен тазалығы жоғары металл сүрмені алу және қоспалардан тазарту әдістерін қарастыру.
Жұмыстың міндеті: Әртүрлі әдістерді қолдана отырып, алынған металдың мөлшерін анықтау, салыстырмалы түрде қоспалардан тазарту жолдарын қарастыру. Қосымша металдардан бөлудегі металдық сүрменің тазалығын анықтау.
Сүрме - химиялық элемент, жер қыртысында 4·10 - 5% шамасында.
Сүрме жартылай өткізгіштер өндіретін өндірісте, батарея, сіріңке, кабель қаптамасын және т.б алуда қолданылады. Басқа металдардан айырмашылығы, суығанда көлемі үлкейеді. Сүрме қорғасынның балқу және кристалдану нүктесін төмендетеді, ал құйманың көлемін ұлғайтады. Сүрме қалайы және мыспен бірігіп, антифрикционды және подшипник өндіруде қолданылатын баббит деген металдық балқыма түзеді.
Өндірілетін сүрменің 70-80 % құйма өндірісінде қолданылады. Себебі, сүрме металл күйінде жұмсақ металл болып келеді.
Сүрменің әлемдік саудадағы жоғары сұранысын ескере отырып, сүрме құрамды шикізатты тауарлық өнімге қайта өңдеудің актуалды жағдайын таңдау. Сүрме мөлшері жоғары және антимонатты шикізаттағы натрий қосылыстарынан металдық сүрмені тотықсыздандырғыш балқытумен алу.
Жұмыс барысында пирометаллургиялық әдіс арқылы металдық сүрмені алу қарастырылады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
0.1 Сүрме минералдарының негізгі сипаттамасы
Қазіргі таңда сүрменің120-дан астам минералдары белгілі [1].Сонымен қоса интерметалдық қосылыстары,антимонидтер,сульфидтер мен сульфотұздары,жай және күрделі оксидтері мен гидроксидтері,арсенаттары бар.Түзілімдері ішінде сүрменің концентрациясы жоғарысы балшықты сланцта 2,2гт, боксит пен фосфоритте 2гт және төмен концентрациясы құмда 0,3 гт .Сүрменіңкөп мөлшері көмір золында болады [1].
Көп тараған және өндірісте маңыздысы-сүрме жылтыры немесе стибнит (антимонит) Sb2S3 болып табылады.Оның тығыздығы 4,52-4,62 гсм3, минералдағы сүрме мөлшері 71,7 %,күкірт 28,3 %.Табиғатта сүрме жылтыры тотыққан түрінде кездеседі.Олар валентинит және сенармонтит-Sb2O3, сервантит-Sb2O4 ,фольгирит-Sb2O5 ,стибианит-S2O6*H2O. Сүрме жылтырының жартылай тотыққан минералдары кермезит немесе қызыл сүрме рудасы 2Sb 2S3*Sb 2O3. Сонымен қоса көп тараған минералдарының бірі- мыс құрамдас тетраэдрит (сұр мысты руда)4Cu2S*Sb2S3 және ливингстонит (сүрме сынап суьфидті)HgS*2Sb2S3 [1].Рудадан сүрме формасына байланысты сульфидті, тотыққан,сүрме оксиді түрінде бөліп алады.Нақты бөлу шарттары бойынша табиғатта сүрменің сульфидті және оксиді араласқан сульфидті-тотыққан түрі кездеседі.Бұл жағдай сүрме рудасын өңдеудің технологиялық сызбанұсқасын таңдауда маңызды болып табылады.
Сүрме жылтыры-типтік минерал,рудада кристалл түрінде,кейде тығыз масса түрінде кездеседі.Сүрме және оның қосылыстарын құрамында 1 % -дан жоғары сүрме бар рудалардан алады.Сүрме рудасының құрамындасүрмеден басқа түсті металдар алтын,күміс,мыс, мырыш,сынап кездеседі.Оларды сүрмеден және бір-бірінен бөлу , өңдеу экономикалық жағынан тиімді.
Дүние жүзі бойынша сүрмені өндіруден негізгі орынды Қытай Халық Республикасы алады.Сүрме рудасының негізгі минералы антимонит өндіріледі. Тотыққан минерал түрінде руданың беттік қабатында кездеседі.
Сүрменің орташа мөлшері 4 %.Өндірістік өңдеуде руданың құрамындағы сүрме мөлшерін 10-15% жеткізеді.Мышьяк,мыс қорғасын аз мөлшерде және өндірістік маңызы жоқ [2].
Сүрмені өндіруде және қоры бойынша үшінші орындағы мемлекет Боливия.Сүрменің кварц-антимонит,қорғасын және мыс сульфотұздары,ферберит,пирит, алтын қоспалары бар.Сонымен қоса халцедон,кальцит,анкерит және каолинит бар.Тереңгі қабатында кварц-антимонит және алтынның мөлшері көп.Боливия рудасыннан 20% сүрме өндіріледі [2].
Тағы да сүрмені көп өндіретін мемлекет Оңтүстік Африка Республикасы мен АҚШ болып табылады.Оңтүстік Африка республикасындағы негізгі өндіретін орны Трансвааль провинциясы.Өндірістің аумағы 15 км - ді алып жатыр және кварц-антимонитті руда,құрамында сүрмемен қоса,алтын мен күміс көп мөлшерде кездеседі.Руда құрамындағы сүрме 2-ден 40 % -ке дейін барады.Руда құрамында кедергі келтіретін заттар тектоникалық бұзылып, гидрометалдық қайта өңдеу хлоритизация,серитизация,карбанатиз ацияжүргізіледі.Руда құрамында кварц және антимониттан басқа,карбанаттар,сульфидтер бар [2].
АҚШ-тағы руда орны Саншайн (Айдахо)штатында орналасқан.Бұл орында 6 км-ге дейінгі қалыңдықты докембрия,аргиллит,балшықты және ізбесті сланц алып жатыр.Руда орны қорғасын-мырышты,мыс-сүрмелі,күміс және мырышты рудалармен бірге 12 зонаға топтастырылған [2].
1-кесте. Сүрменің қоры бойынша мемлекеттердің алатын орны
Мемлекет
Резерв
%
ҚХР
950 000
51,88
Ресей
350 000
19,12
Боливия
310 000
16,93
Тәжікістан
50 000
2,73
Оңт.Африка
21 000
1,15
Басқа елдер (КанадаАвстралия)
150 000
8,19
Дүние жүзінде
1 831 000
100,0
1.1.2 Сүрменің физикалық және химиялық қасиеттері
Сүрме- Д.И Менделеевтің элементтер периодтық жүйесінің бесінші тобында орналасқан химиялық элемент,атомдық массасы 121,75 .Сүрменің екі стабильді изотоптары белгілі;Sb121 (57,25%), Sb123 (45,75% ) және 14 жасанды радиоактивті изотоптары бар [1].
Сүрменің төрт модификациясы бар; қарапайым - кристалдық және үш аморфты - сары,қаражәне жарылғыш.Ең көп таралған кристалдық түрі - қатты жылтыр және көкшіл жолақтары бар күміс-ақ түсті металл.Кристалдың структурасы ромбоэдрикалық (а=0,45 нм, α=0,57 нм) [1].
Сүрменің негізгі физикалық қасиеті тығыздығы төмен - 6,69 гсм3,Бринел бойынша қаттылығы - 32,5-34,0 гсм2,Моос бойынша қаттылығы -3-3,5,серпімділік модулі- 7600кгмм2,беріктілігі-8,6 кгмм2,балқу температурасы-630,50С,қайнау температурасы-16350С,балқу жылуы-162,9 Джг,булану жылуы-1575-1717,8 Джг,сызықтық кеңеюдің термиялық коэффиценті(0-ден 1000С)-11,5*10-6 [1].
Балқытылған сүрменің беттік керілуі температура жоғарлаған сайын төмендейді.Мысалы,7500С температурада 368 динсм,800-367,900-361,1000-355,110 00С 348 динсм. Балқытылған сүрменің беріктілігі температура жоғарлаған сайын артады(0,015-6300С-ден 11000С-де 0,082) [1].
Сүрменің электрөткізгіштігі төмен, мыс қатысындағы электрөткізгіштігі 3,76% құрайды [1].
Сүрменің аморфтық түрінің практикалық тұрғыдан мәні жоқ.Сары аморфты сүрмені - сұйық сүрмені сутектен (стибин) 900С - та оттекті өткізу арқылы алуға болады,800С сары сүрме қараңғыда қараяды,ал 500С - қара формаға ауысады.Жарықта бұл процесс жылдам және төмен температурада жүреді.Сары сүрме күкірт сутекте ериді.Қара сүрме модификацияның тығыздығы 5,3 гсм3.Қара сүрме- сүрмебуын бірден суытқанда түзіледі,бірақ 4000С температурада ауасыз қыздырғанда кристалдық формаға ауысады.Химиялы аморфты сүрме кристалдық формаға қарағанда активті,оңай тотығады және қалыпты температурада тұтанады [1].
Жарылғыш сүрме-күміс түстіжылтыр, аморфты зат,тығыздығы 5,64-5,97 гсм3.Оны SbCl3 17-33% ерітіндісі мен тығыздығы 1,12 гсм3 тұз қышқылымен электролизде алуға болады.Электролиздегі ток тығыздығы 0,043-тен 0,2 Адм2 дейін болады. Катодта алынған аморфты сүрмені соққанда немесе ұрғанда оңай жарылады. Бұдан сүрменің кристалдық формасы түзіледі [1].
Сүрменің қосылыстары 3 және 5 валентті, бірақ металдармен (антимонид) қосылыстарында теріс валенттілік - 3 көрсетеді; сутекпен қосылыстары 3 валенттілік көрсетіп сүрмелы сутек SbH3 түзеді.Қалыпты жағдайда таза сүрме тұрақты,ылғал қатысында да беттік жылтырын сақтап ауада тотықпайды,бірақ ауада қыздырғанда оңай тотығады.Металдық қызарғанға дейін қыздырып,су буын жібергенде сутегін бөле отырып,үшоксидке дейін тотығады.Сүрме үшоксиді ұшқыш.Сондықтан белгілі бір шарттарда сүрмені балқымалардан бөліп алуда осы ұшқыштық қабілеті қолданылады [1].
Сүрме оттекпен әрекеттесіп үшоксид түзеді: үшоксид, төрт және бесоксидтері бар.Күкіртпен сүрменің екі қосылысы, үш күкірт және бес күкірт сүрмесі бар.
Сүрменің негізгі қосылыстарының бірі- сүрменің үшоксиді ,Sb2O3 - ақ кристалды ұнтақ,балқу температурасы 6560С,қайнау температурасы 14560С , меншікті массасы 5,19 [1].
Сүрме оксиді сутек , көміртек және көміртек оксидімен металдық күйге дейін тотықсызданады. Sb2O3 - температура жоғарлағанда ұшады,вакуумде 4000С ұша бастайды.
Sb2O3 - ны металдық сүрмеге токпен қысу арқылы ,үшкүкіртті сүрмені аз ауаны жіберіп тотықтырғанда немесе үшхлорлы сүрме ерітіндісін сумен ыдырату арқылы алуға болады.
Sb2O3 ауада 3700С - ден жоғары температурада тотығып,сүрменің төрт оксидін Sb2O4 түзеді. Sb2O4 410-4500С температура интервалында энергетикалық түзілу жүреді. Sb2O4 Sb2O3-ке қарағанда айдалмайды және ерімейді, қыздырғанда Sb2O3 - ке және оттекке ыдырайды [1].
2Sb2O4-- 2Sb2O3 + O2
Ыдырау 9000С температурада басталады да 10300С аяқталады.
Балқытылған сүрмемен әрекеттесіп, Sb2O4 Sb2O3-ке айналады:
3 Sb2O4 + 2 Sb= 4 Sb2O3
Ал, үшкүкіртті сүрме Sb2O4 - пен әрекеттесіп, Sb2O3 және күкіртті газ бөледі [1]:
9 Sb2O4 +Sb2S3= 10 Sb2O3 + 3SO2
Сүрме - типті халькофильді элемент,ол табиғатта сульфидті түрде таралғаны анықталған. Қыздырғанда сүрме күкірт,селенжәне фосформен оңай қосылады.Азотпен әрекеттеспейді және қосылыс түзбейді, бірақ галогендермен активті түрде әрекеттеседі.Мысалы,сүрме ұнтақ түрінде хлорға сіңіріліп,сүрме пентахлоридін түзеді.Металдық сүрме бөлме температурасында газды қоспадан хлорды сіңіреді.Нәтижесінде сүрме хлориді түзіледі.Ұсақталған сүрмені қыздырғанда хлораттар мен сілтілік металдар нитраттарымен жақсы әрекеттесіп,сүрме қышқылының тұздарын түзеді.
Металдық сүрме морт сынғыш және оңай ұнтаққа айналады.Сүрменің сынғыштығы металдың тазалығы мен құю жылдамдығына тәуелді.Металл таза және тез суытылса кристалдық структурасы ірі болады. Ауада сүрме қалыпты температурада тотықпайды,бірақ балқу нүктесінен жоғары температурада қыздырғанда оңай тотығады.
Аммиак ерітіндісі мен сілтілік металл гидроксидтері сүрмеге әсер етпейді.Таза сүрме натрий көмірқышқылында тұрақты, бірақ концентрлі сілтілік натрий және калиймен әрекеттесіп, антимонаттар түзеді.
Бор,көміртек және кремний балқытылған сүрмемен әрекеттеспейді.Көміртек балқытылған сүрмеде (0,33% 10550С ) оңай ериді,бірақ суытқанда графит түрінде бөлінеді [1].
Сүрме суда ерімейді,концентрлі күкірт қышқылында қыздырғанда сүрме сульфатын түзе отырып ериді. Концентрлі азот қышқылындада триоксид және пентаоксид түзе отырып ериді,бірақ сүрменің беттік қабатындағы оксидті қабық одан кейінгі еруді болдырмайды. Сүрме патша арағы мен шарап қышқылында оңай ериді,ал органикалық қышқылдарда аз ериді.
Күкірт қышқылы сүрме күкірт газын бөле отырып Sb2(SO4)3 түзеді [1];
2Sb+6H2SO4= Sb2(SO4)3 +3SO2+6H2O
Азот қышқылы сүрменісүрмелы қышқылға айналдырады (шартты формуласы H3SbO4;
Sb+5HNO3= H3SbO4 +5NO2+H2O
Сүрме патша арағында ериді;
3Sb+18HCl+5HNO3=3H[SbCl6]+5NO+10H2O
Сүрменің күкірт қосылысымен ұқсастығы мыс,мырыш,никель,темір,қалайы,қорға сындарға қарағанда аз,сондықтан сүрмені темірден,сонымен қоса екіншілік деңгейге дейін - мыс және мырыштан күкірт қатысында тазалауға мүмкіншілік береді.
Сүрме көптеген жұмсақ металдардың қаттылығы мен беріктігін арттырып,оңай балқымалар түзеді.
Сүрме қаптамасы оңай поляризацияланады.Сүрмемен полирленген беттік қабат жоғары шағылыстырғыш қабілетке ие болады [1].
Сүрме жұмсақтылығына байланысты өндірісте таза күйінде қолданылмайды,бірақ қорғасын, мыс және қалайы өндірісінде кеңінен қолданылады.Сүрменің алынған 50-70% балқыма алуға қосылыс ретінде қолдануға жіберіледі.Сүрме балқымалары металға жоғары қаттылық,коррозияға тұрақтылық қабілет береді.Сүрменің көп тараған балқамаларына-қатты қорғасын немесе гартблей,типографиялық металл,подшипниктік металл жатады [3].
1.1.3 Сүрмені өндіру . "Қара"сүрмені алу процесі
"Қара" сүрмені алуметалдық сүрме өндірісінің негізі болып табылады. Металды бөлу,сапасы және тауарлық сүрменің бағасы өндірістің эффектілігіне тәуелді. "Қара" сүрмені алудағы маңыздысы шикізатты балқыту әдісі мен процесс жүретін пешті дұрыс таңдау болып табылады.
4.0.4 Тұнбалы балқытудағы процестер
Тұнбалы балқыту - "қара" сүрмені крудум және сульфидті концентраттан алуда қолданылады.Бұл әдісті құрамында 45-63% сүрме бар шикізатты қайта өңдегенде тиімді,бірақ бұл әдіс 28-30% сүрме бар шикізатты өңдеуде де қолданылып жүр [3].
Сүрмелік материалды тұнбалы балқыту сүрмеге қарағанда , күкірт пен оттектің темірге ұқсастығына негізделген.
Балқыту кезінде сүрме тотықтары мен күкірттері темірмен әрекеттеседі де,күкірттің немесе темірдің шала тотығы және металдық сүрме тамшылары пештің жоғары бөлігінде жиналады,ал бос жыныстар шлакқа айналады.
Балқытылған сүрме , күкіртті темір және шлак ваннада әртүрлі массада қабаттарға бөлінеді.Осылайша, оларды бөліп алуға болады.
Тұнбалы балқыту кезінде сүрменің тотықсыздануы келесі реакция арқылы жүреді [3]:
Sb2S3 + 3Fe--2 Sb + 3 FeS
Осыдан күкіртті темір штейнге өтеді. Бұл реакция 11000-15000С жақсы жүреді.Сүрмені толықтай тотықсыздандыру үшін темірдің мөлшері 5-10% болуы керек [3].
Темірдің артық мөлшері сүрме сульфидіне әсер етпейді,күкіртті темір штейн түзеді.Темір мөлшері 10% артса, алынатын "қара" сүрме темірмен ластанады және балқымаға теріс әсер етеді. Темір мөлшерін нақты шамада шихтаға салғанда,алынған "қара" сүрме құрамындағыы сүрме мөлшері 70-80% жетеді.Мұндай металл құрамында темір көп болғандықтан балқу температурасы жоғары болады,сондықтан ваннада қиын балқиды және штейнмен шлактан қиын бөлінеді.Штейн темірмен қанығып массасы артады да,темірлі сүрме массасына жақындайды.Бұл жағдай штейн мен шлактағы тамшы түріндегі сүрмені жоғалтуға алып келеді. Артық темір мөлшері процесс кезінде жиі тотығып,темір тотығы шлактың балқу температурасы мен беріктілігін арттырады.Нәтижесінде темірдіңартық мөлшері шихтадағы балқыма көрсеткішін төмендетеді,сонымен қоса шлакпен штейндегі сүрменің жоғалуын жоғарлатады.Темірлі сүрмені рафинирлеу қиын және қосымша шығындарды арттырады [3].
Қайта өңделетін шикізат құрамындағы сүрме тотығы шихта құрамындағы темір мен көміртекпен әрекеттесіп, металдық сүрмеге дейін келесі реакция бойынша тотықсызданады [3]:
Sb2O3+ 3 Fe= 2Sb+3FeO
2 Sb2O3+3C=4Sb+3CO2
Осы реакция жүру арқылы тұнбалық балқытумен тек қана сульфидті шикізатты өңдемей,сонымен қоса сульфидті-тотықты концентратты,сүрме өндірісіндегі рафинирленген балқымадағы шлактыда өңдеуге болады.
Тұнбалы балқымамен өңделген сүрме концентратындағы сүрме мөлшері, бос жыныстың - негізінен кремнезем түрінде түзілетіні төменгі кестеде көрсетілген.Сүрмелі концентраттағы кальций, магний және алюминий тотықтары 12-15% артық болса, тұнбалы балқымаға жарамсыз болып табылады [3].
Темір сүрменіңтотықсыздандарғыш ретінде қолданылады, сондықтан ол шихтаға болат және шойындыжоңқа түрінде енгізіледі. Шихта қабатында тотықсыздандырғыш орта жасау үшін, шихтаның өзінде тұнбалы балқыма жасауда тотықсыздандырғыштар қосады. Тотықсыздандырғыш сүрменің тотығуын және балқыту кезінде ұшқыш сүрменің үшоксид түрінде жоғалуын төмендетеді. Тотықсыздандырғыш ретінде ағаш көмір, тас көмірдің ұсақтары және кокс қолданылады. Шихтаға тотықсыздандырғыш концентрат массасынан 3-4% артық болады [3].
Кестеден қоспалардан тазартылған сүрменің тазалығының аз мөлшерде екендігін көруге болады.
Шихтадағы тотықсыздандырғыштың шығыны балқыма көрсеткішін жақсартпайды, керісінше, флюс шығынының артуына алып келеді.
2-кесте.Тұнбалы балқымамен өңделген сүрме концентратындағы сүрменің құрамы
Үлгі нөмері
Sbжалпы
Sbсульфат
As
Pb
Fe
Sжалпы
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
1
2
3
4
5
28,7
27,96
26,95
30,66
34,1
11,81
20,7
16,26
17,7
13,5
0,21
0,16
0,18
0,07
0,03
0,10
0,08
0,1
0,09
2,34
3,0
1,9
8,0
4,4
1,6
7,8
11,9
15,0
14,8
8,1
46,58
43,2
23,8
26,3
42,9
2,4
1,6
5,1
4,8
3,76
0,6
0,8
0,4
0,6
1,0
2,1
1,5
6,1
9,0
2,3
Егер флюс қоспасы ретінде натрий сульфаты қолданса, көміртек шығына қатысында ол күкіртті натрийге дейін тотықсызданады [3].
Na2SO4+4C=Na2S+4CO
Түзілген күкіртті натрий бос жыныста шлактанбай, штейнде темір күкіртіне айналады. Нәтижесінде бұл сульфат шығынын арттырады.
5.0.5 Тұнбалы балқымадағы шлактар
Тұнбалы балқымады шлак құрамын дұрыс таңдап алу керек,себебі шлактан балқыма температурасы,бөлу мен балқымадағы металдың шығыны тәуелді болады.
Шлак құрамын процесс жүргізу үшін бастапқы шикізат температурасына байланысты таңдап алады[3].Шлактың балқу температурасы шихта компоненті мен шлак арасындағы химиялық реакция жүруі үшін төмен болуы керек. Сонымен қоса штейн және алынатын "қара" сүрменің балқу температурасынан жоғары болу керек. Шлак бағасы қолжетімді болуы тиіс. Және де шлактың құрамындағы сүрме және штейн мөлшері минимальды болуы қажет. Ол үшін шлак жеңіл, төмен температурада аз байланысқыш және сүрме қосылыстарын ерітпеуі тиіс.Шлак және штейнді бөлу үшін шлактың массасы штейннен аз,1-ден кіші болу керек. Осы талаптарға құрамында сілтілік металдардың тұздары мен тотықтары бар шлактар жауап береді. Шлакта натрий тотығы түзілетін флюс ретінде сода және натрий сульфаты қолданылады.Сода жоғары температурада натрий тотығы мен көмірқышқылы газына диссоциацияланады [3]:
Na2CO3--Na2O+CO2
Және де кремний қышқылымен екі компонентті шлакқа және көмір қышқылына ыдырайды:
Na2CO3+SiO2=Na2O*SiO2+CO2
Натрий сульфаты балқымада темір, кремнезем және көміртекпен әрекеттеседі [3]:
Na2SO4+Fe= Na2O*FeO+SO2
Na2SO4+Fe+ SiO2= Na2O*FeO*SO2+ SO2
Na2SO4+C+ SiO2= Na2O*SO2+CO+SO2
Na2SO4+4C=Na2S+4CO
Сүрмелі руда және концентраттарда араласқан түріндегі минералдарында кремнезем мөлшері 40 % жоғары болса, қышқылдық шлактар алынады.
Сүрмелі материалдарды тұнбалы балқытуға есеппен алынатын шлак құрамында 40-45% кремнезем, 25-30% темір, 15-20% натрий тотығы және 10-15% бар басқа компоненттерқосылады [3].
Натрий сульфатын үнемдеу мақсатында шихтаға "қара " сүрме рафинирлеуінен қалған шлакты қолданады. Сонымен қоса, натрий сульфатының шығынын төмендету үшін пеште шихтаның балқу жылдамдығын жоғарлатуға және рафинирленген шлак құрамындағы сүрмені бөлуге болады. Сүрмелі рудада кездесетін фторлы кальций шихтаның балқу процесіне кері әсер етеді.Фторлы кальций шлакты сұйылтады, балқу температурасын және сүрменің мөлшерін төмендетеді. Сүрмені бөлуде жақсы нәтиже алу үшін фторлы кальцийдің 10-12 % концентраты жеткілікті. Шихтаны балқытуда CaF2 концентраты 20-30% -ке дейін жоғарлайды [3].
Құрамында 50%-тен жоғары сүрме бар бай концентрат және крудум үшін тұнбалы балқымада шлактанбаған бос жыныс қолданылады. Бай материалдарды балқыту кезінде көп мөлшерде штейн және аз мөлшерде шлактанатын бос жыныс қалады.Түзілген штейнді кремнеземмен ерітеді, негізгі бос жыныс массасын терезеден немесе пештен штейнмен бірге жібереді. Мұндай әдіспен балқытуда бос жынысты шлактауға флюс қажет емес, процесте сүрмені газдармен бірге жоғалту аз мөлшерде болады. Себебі, түзілген материал штейн қабатының астында болады [3].
6.0.6 Шихтаны дайындау
Жақсы дайындалған шихта металлургиялық процесті жүргізудің негізі болып табылады. Сондықтан, шихтаны дайындауға ерекше көңіл бөлу керек. Зауытта әртүрлі сұрыптағы концентратты және айналымдағы өнімді сақтау орындары бөлек болу керек.
Зауыттағы концентраттар құрамы, ірілігі және ылғалдылығы бойынша әртүрлі. Олар жабық бетонды, асфальтты алаңда және бөлек шикізат түріне арналған жабық қоймаларда немесе бункерлерде сақталуы керек.
Тұнбалы балқымаға қажетті ылғалды концентраттар кептіріледі, себебі, ылғал пештің өнімділігін төмендетеді, жылу шығынының жоғарлауына алып келеді.Концентратты кептіруде ылғалдылығы 3-5% болу керек, концентрат толықтай кептірілсе, оны тасымалдауда және шихтаны дайындауда шаңды болады [3].
Сүрме тотығы мен сульфитінің балқу температурасы төмен және сүрме сульфитінің оңай тотығатына байланысты концентратты 3000 жоғары температурада қыздырмау керек. Жоғары температурада үшкүкіртті сүрме тотығады және концентрат қайнап кетеді.Концентратты барабанды кептіргіштерде кептіреді.
Шихтада ірі сульфатты, рафинирленген шлакты, штейнді немесе концентратты қолдану, процеске және балқыма нәтижесіне кері әсер етеді.Балқу уақытын ұзартады, "қара " сүрменің шығымын азайтады, сүрменің шлакпен жоғалуын арттырады. Сондықтан, ірі материалдарды балқытпастан бұрын, 50 мм дейін жақты ұсақтағышта ұсақтайды.
Шойынды жоңқанышихтаға енгізілген 20 мм бөлшектер шығарылып тасталынады, олар еріп үлгермейді де, сол күйінде қара металға өтеді, ол рафинирлеуге кедергі келтіреді. Болатты жоңқаны ірі бөлшекті магнитті сеперация және түсті металдар қоспасын механикалық бөлу жүреді.
Есептелген шихта мөлшерін дозалайды да үзіліссіз немесе периодты араластырғыштарға жібереді. Аз көлемді өндірісте периодты араластырғыш қолданылады. Өлшенген концентрат, флюс, жартылайөнім және тотықсыздандырғыш араластырғышқа жіберіледі, белгіленген уақыттан кейін шихта араласады, одан кейін араластырғыштан шығарылады [3].
Араластырылған шихтаның біртектілігі балқыманың жақсы жүруіне әсер етеді. Жақсы араласқан шихта компоненттер бөлшегі жақсы әрекеттесіп, қажетті раекцияның жүру шарттарын және шихтаның жылдам еруіне жағдай жасайды. Тұнбалы балқымада шағылыстырғыш және қысқа айналмалы пештер қолданылады.
1.1.7 Тұнбалы балқыманың өнімі
Тұнбалы балқыма нәтижесінде "қара" сүрме, штейн, шлак және газ алынады. Өнімдердің сапасы өңделетін шикізат құрамына және тұнбалы балқыманы жүргізу әдісіне тәуелді. Сүрме мөлшері шикізатта жоғары болса, "қара" металл мен штейннің шығымы жоғары, ал шлак пен флюс және отынның шығыны аз болады."Қара" сүрмедегі темір мөлшері 1,0-20% арасындаболады. Жоғары технологиялық көрсеткіш бойынша тұнбалы балқымен алынған қара сүрмеде темір мөлшері 3-5% көп емес жағдайда алуға мүмкіндік береді. Бастапқы шикізат құрамындағы мышьяк, қорғасын, мыс, алтын, күміс, сонымен қоса , темір жоңқамен шихтаға түскен мыс пен никель "қара" сүрмені ластайды. "Қара" сүрмеге қорғасын, алтын, күміс, мышьяк, аздап мыс пен никель толықтай өтеді. Қорғасын және күміспен ластанса, ол балқыту кезінде темірдің жоғалуын жоғарлатады, сондықтан аса таза "қара" сүрме алу үшін құрамында алтын мен күміс жоқ бай сульфидті материалдарды тұнбалы балқытуды екі сатыды жүргізеді. Бірінші сатыда сүрме шихтаға жүктелген темірді төмендету арқылы. Екінші сатыда алтын құрамды бай концентраттарды қолданып, бірінші сатыдағыдай темір мөлшерін аз қосады, алынған сүрменің құрамында алтын көп болады [3].
Қара металдардан сүрмені бөлу бастапқы шикізат мөлшеріне байланысты 77-92 % болады. 3,9-4,5гсм3 тұнбалы балқымадан алынған штейнде 2-5% сүрме болады.
Штейнде сүрме сульфид күйінде және көп бөлігі металл королька түрінде болады. Сүрмеге бай штейн бірінші тұндырғыш бөлікте 12% болады. Одан кейін оны тұнбалы балқыма шихтасына жібереді. Штейн келесі бөлікте 1,5-3 % сүрме болады және байытуға жіберіледі. Ауада сақталған штейн ұнтаққа айналады, оны електен өткізіп, байыту машинасына жібереді. Одан құрамында 25-30% сүрме бар концентрат алынады. Сүрменің штейнмен жоғалуы 3-5% болады [1].
Тұнбалы балқымадағы шлактар әйнек тәріздес, қара түсті. Темір тотығы көп болған сайын, түсі де қара болады. Құрамында кремнезем көп мөлшерде болса, әйнеккке ұқсас болады, егер натрий тотығы көп болса, мөлдір болады да, түсі ашық болады. Шлактың меншікті массасы 2,7-3,1 гсм3.
Негізгі шлак шихтадағы темір шығыны кезіндеде сүрме мөлшері жоғары болады(3-5%). Орташа шлакта 38-40 % SiO2, 18-20% Na2O, 30-35% FeO , 0.5-1.5 % Sb [1].
Сүрмені шлакпен бірге жоғалту сонымен қоса, өңделетін шикізаттағы сүрме мөлшеріне де тәуелді. Тұнбалы балқымада сүрме (9-14%) шаң және ұшқыш тотық түрінде немесе газдармен бірге ұшып кетеді. Әсіресе, шихтаны тиегенде және пеште араластырғанда ұшқыштығы жоғарлайды. Сондықтан, тұнбалы балқытуда пеш газдарын ұстап қалады. Оның құрамында 60-70% Sb, 2-5 % SiO2, 6-10 % Na2O, 0,2-1,0 % FeO болады.
1.1.8 Тотықсыздандырғыш балқыма
Балқыма кезіндегі процестер мен реакциялар тотықсыздандырғыш балқыма төмен температурада сүрме оксидінің оңай тотықсыздануына негізделген.Процесс негізгі қайта өңделетін шикізаттың құрамындағы сүрме тотығы металдық сүрме мен бос жынысқа дейін тотықсызданады.Тотықсыздандырғыш ретінде ағаш,тас көмір ,көміртегі немесе кокс қолданылады.
Сүрме окисінің көміртекпен тотықсыздануы келесі реакция түрінде жүреді [3]:
Sb2O3+3С= 2 Sb+3CO
2Sb2O3+3C=4 Sb+3CO2
Sb2O4+2C=2Sb+ 2CO2
2 Sb2O5+5C=4Sb+5CO2
Тотықсыздану 800-10000С температурада жүреді. Бұл температура көрсетілген реакцияның жүруіне жеткілікті,өнімді балқыма түрінде алуына мүмкіндік береді.Қайта өңделетін шикізат флюспен шлактанады.Процесс температурасы төмен болғанмен,шихтадағы флюс оңай еритін, шлактың массасының аз болуын қамтамасыз етеді.Флюс ретінде сода немесе поташ қолданылады.Флюс әсерінен шлактың балқу температурасы төмен, массасы аз болады. Бұл жағдай тотықсызданатын сүрмені шлактан оңай бөлуге көмектеседі.Тотықсыздандырғыш балқымада флюс ретінде сүрмені мышьяктан рафинирлеуде 45% натрий тотығы қолданылады.
Сүрмені тотықсыздандырғыш балқытуда шихта құрамында басқа металдар оксиді де тотықсызданыпсүрмені ластайды.Мұндай оңай тотықсызданатын оксидтергесүрмелі шихта құрамындағы мышьяк және қорғасын оксидтері жатады. Басқа да қиын тотықсызданатын оксидтер төмен температурада тотықсызданбайды және шлакқа өтеді.
Флюс қымбат және сүрмені шлакпен салыстырмалы түрде көп жоғалтатындықтан және ұшқыштығына байланысты тотықсыздандырғыш тәсілді құрамындасүрменің мөлшері 40 % жоғары бай материалдарды пайдаланғанда қолданады.Тотықсыздандырғыш балқытқышпеште таза тотықты концентраттарды және күйдіргеннен кейінгі күл қалдықтарын қайта өңдеуге болады. Бұл процесте негізгі шикізат ретінде сүрме зауытындағы газдарды тазалау кезінде ұсталған шаңдарды қолданады [3].
Тотықсыздандырғыш балқыманы тұнбалы балқымаларға қолданатын құрылымы ұқсас шағылыстырғыш және қысқа барабанды,сонымен қоса ,шахталы немесе электрлі пештерде жүргізіледі.
1.1.9 Шихтаны дайындау
Тұнбалық балқыма сияқты,тотықсыздандырғыш балқыманың нәтижесі дайындалатын шихта сапасына тәуелді болады.Сүрме тотығы мен шлактанатын бос жыныстың тотықсыздану процесі сүрме шикізатының бір бөлігі флюс және тотықсыздандырғыштың қарама-қарсы беттік қабатында жүреді.Сондықтан шихтаны дайындау процесінде шихта компоненттерін жеткілікті мөлшерде ұсақтау мен араластыру керек.
Ірі тотықты рудаларды,күйдіргеннен қалған қалдықты,рафинирленген шлак және тотықсыздандырғышты балқытқанға дейін 15 мм кем емес мөлшерге дейін ұсақтайды [3].
Тотықсыздандырғыштық балқымада бай шикізатты пайдаланғандықтан, оны сақтау мен тасымалдау жұмысын жақсылап қадағалау керек. Бұл материалдарды бункерде сақтау тиімді.Тасымалдауда қиындақ тудыратыны сүрме зауытында газды тазалауда ұсталған шаң, сондықтан оны тиеп тасымалдамауға тырысу қажет.
Өлшенген шихта компонентін тұнбалық балқыма шихтасы сияқты үзіліссіз немесе периодты араластырғыштық әдіспен араластырады.Араластырғыш шихта шаңданып кетпес үшін максимальды тығыз орналасуы тиіс. Шихта араластырғыштан шихта пешіне, контейнерге және кюбелдерге шнек бойынша тасымалданады.
Тотықсыздандырғыш балқыманың шихта құрамы үшін шағылыстырғыш пештер көп қолданбайды, көбінесе практикалық жағдайда ғана қарастырады.Тотықсыздандырғыштың артық мөлшері толықтай сүрмені тотықсыздандыруы мүмкін және де сүрме газ күйінде шығындалады, аз мөлшерде болса, "қара" сүрменің шығымы аз болады. Сондықтан қалыпты мөлшермен қосу керек.
Сүрме тотығын тотықсыздандыруды жоғары реакциялық жылдамдықпен жүргізу үшін 100 кг сүрме тотығына тоериялық тұрғыда 6,1-6,5 кг көміртек кетеді.Практикалық тұрғыда тотықсыздандырғыш шихтаны теориялық шамадан 2,5-3 есе артық салады. Осылайша,сүрме үшоксидін балқытуда ағаш көмір 12-15% немесе тас көмір шаңы 20-25% болады [5].Тотықсыздандырғыш балқыма кезінде алынған сүрме шихтасына тотықсыздандырғыш ретінде мазут немесе мұнай қосады.Бұл сүрмені газдармен бірге ұшуы мен сүрменің шлакқа өтуін төмендетеді.Тотықсыздандырғыш балқымада флюстерді пештерде негізгі оңай еритін және сұйық шлакты аз массада алу үшін қосады. Шихтаға соданы шлактағы кремнеземнің мөлшері 20 % артық болмау үшін қосады [3].
1.1.10 Электропеште тотықсыздандырғыштық балқыту
Соңғы жылдары тотықты сүрмелі шикізатты электропеште тотықсыздандырғыштық балқытуды практикалық тұрғыда жасап жүр.
Электробалқытудың басқа балқытуларға қарағанда келесідегідей ерекшеліктері бар:
* жоғары температурада қиын балқитын балқымаларды қолдануға мүмкіндік береді, нәтижесінде арзан шлактарды қолдануға болады (флюстың шығынын азайтады).
* газ мөлшері салыстырмалы түрде аз түзіледі, газды тазалауды азайтуға мүмкіндік береді.
* электропеш жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді және сүрменің кедей шлагын алуға мүмкіншілік береді.
* электробалқымалық процесін қадағалауға мүмкіншілік береді, кейде қадағалау процесі толықтай автоматтандырылады.
Бұл ерекшеліктер сүрмелі шикізатты қайта өңдеуде бірден бір перспективті жағдай жасайды. Электробалқытуды көп қолданбау себебі , процестің аз зерттелгені және электроэнергияның қымбаттылығымен түсіндіріледі.
АҚШ-та электробалқыту "қара"сүрмені алуда қолданылады. Зауытконцентраттың екі сортын қайта өңдейді,сүрмелі концентратты, құрамында 46% Sb, 1.8% As, 22%S, 7гт Au , 482гт Ag және алтын құрамды концентратты 4,0 % Sb, 9% As, 35% S, 71гт Au және 85гт Ag [1].
Екі концентратта 470-5500С температурада көп қабатты пеште толықтай күйдіріледі. Күйдіру кезінде құрамындағы барлық алтын және сүрменің көп бөлігі бар "қалдық" түзіледі, ал газдардан шаң ұсталынып қалады, онда мышьяктың үштотығы және сүрменің үшоксидінің аз мөлшері болады. Ұсталған шаңды мышьяктан бөлуге жібереді. Нәтижесінде күйдірілген сүрме концентратынан 75% шамасында сүрме"қалдықта" қалады, қалған бөлігі газдан ұсталынып қалады. Екі концентратты күйдіргеннен қалған "қалдық" және газды тазалаудан қалған шаң электропеште тотықсыздандырғыштық балқытуға жіберіледі.
Тотықсыздандырғыш ретінде шихтаға көмір қосады. Негізінен "қалдықтың" негізгі бөлігі темір тотығы болғандықтан флюс ретінде сода, ізбес және кварц қолданады [3].
Шихта пешке периодты түрде жіберіледі; пеште шихтаның үлесі 36т ; балқытылады және шлак түсіріледі, содан кейін келесі порциясы жіберіледі. Металл пеште жиналғанына байланысты шығарылады, шамамен 6 сағат сайын, шлактың шығарылмастан бұрынғы температурасы 1190-12300С , металдың температурасы 925-9800С. Электропеште алынған "қара" сүрмеде 3-5% темір және басқа қоспалар бар. "Қара" сүрмеде алтын және күміс болады. Электробалқыту кезінде электрэнергия шығыны 1т шихтаға 360-380 кв*сағ [3].
1.1.11 Шахталы пештегі балқыма
Шойын және түсті металдар алудағы шахталы балқыту сүрме металлургиясында қызығушылық тудырып отыр. Шахталы балқымадағы пештер дөңгелек және тікбұрышты формада болады; бұл пештердің жоғарғы бөлігінен шихта және отын енгізіледі, шахтаның төменгі жағынан "фурма " деп аталатын арнайы бөлігінен ауа айдалады [1].(1 сурет) Жылу есебінен жану кезінде шихтаның балқуы жүреді. Нәтижесінде бір бөлігінде (қар металл, штейн) металл бөлінеді,екіншісінде (шлак) бос жыныс өтетін араласпайтын екі өнім түзіледі. Сұйық өнім балқыма үздіксіз пештің төменгі бөлігіне құйыладыжәне үздіксіз немесе периодты түрде тұндырғыш ошаққа түседі. Нәтижесінде әртүрлі меншікті массада және өзара араласпайтын сұйық өнім балқыма бөлінеді. Ауа арнайы фурмадан келіп отырады. Шахтадағы шаңдар және ұшқыш сүрме тотығы пештің жоғарғы бөлігіне жиналады да, тазалауға жіберіледі. Шахталы пеште тек қана ірі-кесекті материалды (15-200мм) өңдеуге болады, ұсақ материалды балқыма алдын ала брикеттеледі, яғни байланыстырғыш заттар ізбес, глина және т.б қолданылады. Шахталы балқымада отын және тотықсыздандырғыш ретінде кокс қолданылады. Фурманың жоғарғы бөлігінде температура 1300-15000С жоғары болады, газдардың жоғары қозғалуынан және жылудың берілуіне қарсы шихта қозғалған сайын температура 200-3000С - ке дейін төмендейді. Шахталы пештің қалыпты температурасы жеткілікті шамада қыздырылған шлактың температурасымен анықталады.Сүрме шикізатын шахталы балқытудағы қайта өңдеуде негізгі оң нәтижелер алуға болады; пештердің өнімділігі жоғары, шлактың құрамындағы сүрме аз болады, отын шығыны аз және кедей шикізаттарды қайта өңдеуге мүмкіншілік береді.Шахталы пешті шаңмен көп ұшатын сүрмені, темірмен ластанған немесе бастапқы материалда түсті металдар болған шикізаттардан "қара" сүрме алуда қолданылады [3].
Шахталы балқыту тотықты және сульфид мөлшері аз кедей шихтаны қайта өңдеуде жоғары шығыммен "қара" сүрме алуға болады. Сондықтан шахталы пеште сульфидті және тотықты материалдарды қайта өңдеу бөлек жүргізіледі.
1-ішкі бөлігі; 2-шығару тетігі; 3- сыртқы тұрғы
1 -сурет. Шахталы пештің жұмыс істеу сызбасы
1.1.12 Тотықты шикізатты балқыту
Құрамында алтын жоқ тотықты сүрме материалды тотықсыздандырғыштық балқытудағы шахта биіктігі 4,5м - ден 6 м-ге дейін,диаметрі немесе фурмадағы зонаның ені 1-1,2 м. Пеште металдық қорап сумен суытылатын кессондар орналасқан, биіктігі 1-1,5м.
Өнделетін материалдардың ірі бөлігі балқымаға, ұсақтары 8-10 % ізбеспен брикеттеленуге жіберіледі [3].
Флюс ретінде ізбес, пиритті қалдықтарнемесе бай темір рудасы қолданылады.Балқымадан құрамында 45-46% кремнезем, 31-35% кальций оксиді және 20% темір тотығы бар қышқыл шлак алуға жіберіледі.Балқымадағы шихта массасы бойынша кокс шығыны 13-15%. Балқыма пештен тұрғыға түседі. Тұрғыда сүрмені қалдырады және периодты түрде жіберіледі. Шахталы пеште алынған қара сүрме құрамында 3-6% темір, 1-3% күкірт,мышьяк, қорғасын және т.б қоспалар бар. Тотықсыздандырғыш балқыма шлагында 1% сүрме болады. Қара сүрменің темірмен аз мөлшерде ластанған түрінде алу үшін балқымаға коксты минимальды шамада қосады. Қара металдағы сүрменің мөлшері 50-5% аралығында болады [3].Қара сүрмедегісүрменің шығымын жоғарлату үшін суық колошникте жүргізеді, ал шихтадағы сүрме мөлшері 20% жоғары болмау керек. Ол үшін бай рудалардың шихтасына сүрмекоролькалары бар айналымдағы шлакты қосады.
1.1.13 Сульфидті шикізатты балқыту
Шахталы балқыма құрамында алтын бар кедей сульфидті-тотықты материалды мақсатты қайта өңдейді, негізгі сүрме бөлігін шахталы газдармен тотық және құрамындағы алтынның барлығын қайта өңдеп, сүрменің аз мөлшерін "қара" металл түрінде алады [1].
Сульфидті материалды қайта өңдеу үшін қолданылатын шахталы пештің биіктігі 3,5-4,5 м , балқыманы ыстық колошникпен жүргізеді. Бұл фактор шихтадан ... 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