Висмут металлургиясы

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

ЖОСПАР

І Кіріспе . . . . . . . . . 3

Висмут металлургиясы. . . . 3
Висмутты өндіру, пайдалану, қолдану . . . 4

а) Висмутты өндіру . . . 4

б) Висмутты пайдалану . . . 7

в) Висмутты қолдану . . . 7

ІІ Негізгі бөлім … . . . . . . ……… . . . 9

Висмуттың физикалық және химиялық қасиеттері . . . 9

а) Висмуттың физикалық қасиеттері . . . 9

б) Висмуттың химиялық қасиеттері . . . 10

ІІІ Қорытынды . . . 12

1. Висмутты рудалардан және концентраттардан шығарып алудағы пирометаллургиялық әдістер . . . 12

а) Зейгерлеу әдісі . . . 12

б) Шөктіре қорыту әдісі . . . 12

2. Тазалығы жоғары висмут өндіру . . . 12

Қолданылған әдебиет . . . 13

І КІРІСПЕ

ВИСМУТ МЕТАЛЛУРГИЯСЫ

Висмут ерте заманнан беліглі болғанымен оны қорғасынның, қалайынның және сурьманның бір түрі деп санаған. ХV ғасырда бенедикті монахы Василий Валентин висмутты қалайыға ұқсас металл деп өз ойын білдірген. Металл түріндегі висмутты рудадан қалай шығарып алу жөніндегі бірінші мәліметті берген орта ғасырда өмір сүрген /556 жылы/ әйгілі металлург және минеролог Агрикола болады. XVIII ғасырда неміс химигі Поттаның зерттеуімен висмут өз бетіне химиялық элемент екендігі айқындалған.

Элементтің “висмут” деп аталуы жөнінде әр түрлі пікірлер, болжамдар бар. Біреулер бұл сөзді грек сөзінен “Wismuth” /ақ металл/ алынған десе, біреулер неміс сөзі “Wiesse” /шалғын/ және “Wuten” /кен шығатын жерді игеру/ алынған дейді. Өйткені көне заманда бұл металл Саксония шалғынында, Майсенге жақын жерде табылған. Тағы біреулер “висмут” деген сөзді Германиядағы Визен деген округтың атымен байланыстырады. Ақырында бірнеше зерттеушілер элементтің атын араб сөзінен “би исмид” - сурьманың қасиетіне ие деген сөзден алынған дейді. Көпшілікке белгілі висмуттың символын /Ві/ 1919 жылы химиялық номенклатураға озғыр швед химигі Берцелиус енгізді. Ресейде висмут кен орындарын іздеу бірінші дүниежүзі соғысы мерзімінде басталды. Висмуттан жасалған ауруға қолданылатын дәрілер Ресейге Германиядан алынып, соғыс басталған соң тоқтатылды. Бұдан кейін висмуттың қажеттілігін еске ала отырып Ресейдің Академиясы сол кездегі өте ірі ғалым-геолог академик В. И. Вернадскийге висмутты тауып, шығарып алуды ұйымдастыруды тапсырды. Бұл кезде В. И. Вернадский Академияда табиғи байлықтарын зерттеу комиссиясының жетекшісі еді. Вернадский В. И. музейдегі көптеген минералдарды зерттеп 1915 жылы іздеу жұмысын Забайкальеде жүргізу керек деген тұжырымға келіп, өзінің шәкірті К. А. Ненаукевичты жіберді. Осының нәтижесінде Шерлове тауында жаңа минерал табылып оның атын өздері базобисмутит деп қойды. Бұл минералдың әжептәуір висмут табылды. 1918 жылы К. А. Ненаукевич Забайкал рудаларынан алынған сульфидты концентраттардан бірінші ондаған килограмм висмут алынды.

Висмут жер қыртысында кеңінен тарағанымен, минералдарының көптігіне қарамастан, висмуты шоғырланған кен орнын құрамайды. Осы себепті бүгінде шамасы 90 процентке дейін вимут қорғасын, мыс және қалайы концентраттарын өңдегенде алынады. Висмут концентраттарында висмуттың мөлшері 0, 5-7 проценттен аспайды, концентрат құраушылардың 50-60 проценті жәй жыныстардан тұрып, мұндай концентраттарды қорғасын, мыс және қалайы өндірістерінде қорыту экономика тұрғысынан тиімсіз болды. Висмут аз концентраттарды тиімді технология тауып, жекелеп өңдеу актуалды проблемаға жатады.

Осы күнде висмутты металл түрінде шығарып алуда бірнеше пиро және гидрометаллургиялық схемалар бар, бірақта бұлар вичмутты аз концентраттарды комплексті түрде өңдеуге қолданылмайды.

ВИСМУТТЫ ӨНДІРУ, ПАЙДАЛАНУ, ҚОЛДАНУ

а) Висмутты өндіру.

Дүние жүзінде висмутты күйінде өндіру 1978 жылы 4550 тонна болды. Ең ірі өңдірісті мемлекеттерге мыналар жатады: Мексика, Австралия, Жапония, АҚШ, Перу. Висмутты өндірудің сипаттамалары 1 кестеде келтірілді.

Мемлекет

1977 ж.

1978 ж.

1979 ж.

1980 ж.

Мемлекет: Австралия

1977 ж.: 912

1978 ж.: 1054

1979 ж.: -

1980 ж.: -

Мемлекет: Жапония

1977 ж.: 698

1978 ж.: 625

1979 ж.: 635

1980 ж.: 330

Мемлекет: Перу

1977 ж.: 585

1978 ж.: 590

1979 ж.: 590

1980 ж.: 498, 5

Мемлекет: Мексика

1977 ж.: 729

1978 ж.: 730

1979 ж.: 680

1980 ж.: 780

Мемлекет: АҚШ

1977 ж.: 465

1978 ж.: 450

1979 ж.: 450

1980 ж.: -

Таблицада келтірілген мәліметтерге қарағанда алдыңғы орында - Австралия. Бұл мемлекетте висмутты, вольфрамды және молибденді Бамфорд-хилл рудаларынан, құрамында 0, 07 % висмутты қалайы-мысты Сардин рудасынан, тағы да қалайылы вольфрамды Гюрингтон рудасынан шығарып алады. Мәнділі түрде висмутты, құрамында 0, 15%-ке дейін висмуты бар мысты концентраттарын экспортқа Германияға және Жапонияға жібереді.

Жапонияда дүние жүзінде өндірілетін висмуттың 20%-і шығарылады. Бұл мемлекетте висмутты Австралиядан, Мексикадан импортпен келген рудалардан өндіріп алады. Висмутты алуда маңызды саналатын, құрамында 0, 05%-ке дейін висмутты Компака кен орнының қорғасынды-мырышты рудасы. Жапонияда 1975 жылы висмутты мемлекет ішіде пайдалану 198 тонна болып, экспорт 353 тонна болды.

Боливияда висмутты құрамында ыисмуты мол вольфрамды-қалайылы және қалайылы-күмісті рудалардан алады. Мысалы, руда орны- Таснада рудадағы висмут мөлшері 2%-тен - 8%-ке дейіе жетеді. Висмуттың көбі экспортқа АКШ-қа және Ұлыбританияға жіберіледі.

Висмут өндіруде алдыңғы орынның бірінде Перу келеді. Онда висмут негізі кен, құрамында 0, 5% Cu; 0, 1% Bi; 2% Pb және 5% Zn-ты Серро-де-Паско рудасынан және Сан-Грегорио қорғасын-күмісті рудасынан шығарылып алынады. Бұл рудалар “Ля-Оройя” комбинатында өңделеді. Қорғасын концентраттарындағы висмуттың мөлшері 0, 43%, алынған қара қорғасында ыисмуттың мөлшері 1, 1 %-ке жетеді. Руданың көпшілігі мемлекеттің өз ішінде өңделеді.

Висмутты ірі өндірушінің бірі - Мексика, 1978 және 1979 жылдар бұл мемлекетте висмутты өндіру сәйкесті түрде 730 және 630 тонна болды. Шикізат орнына күмісті-қорғасынды-мырышты Нуэво-Леоне рудалары қолданылып “Монтеррей” заводында өңделеді.

Висмутты құрамында 0, 1% висмутты қара қорғасынды висмут сыздандырғанда шығарып алады. Қорытылып шығарылған висмуттың көпшілігі АҚШ-қа экспортпен жіберіледі. Мәліметтер бойынша 1981 және 1982 жылдары бұл мемлекетте 650 және 540 тонна висмут өндірілді. АҚШ-та висмутты өздеріндегі қорғасынды-күмісті, мысты-қалайылы және молибденді рудалардан, басқа жақтан алғызған мыс, қорғасын, тағыда қорғасынды-висмутты қорытпалардан шығарып алады. АҚШ-тың өз ресурсы висмутпен мемлекет қажетін қанағаттандыра алмайды. АҚШ-та висмутты рудадан өндіретін жалғыз ғана Омаға қаласындағы завод пен Франклин-Парк қаласындағы скраптан висмут өндіретін заводы ғана жұмыс істейді. АҚШ-та 90%-ке дейін висмутты импортпен басқа мемлекеттерден, негізінде Перуден қосымша Жапониядан. Мексикадан, Ұлыбританиядан алады. Канада - висмутты қорғасын рудасынан “Трейл” заводында, мысты шикізаттан, “Мордохвилл” заводтарында өндіріліп алады. Мысты концентратта висмуттың мөлшері 0, 03%-ке жетеді. Біраз висмут экспортқа жіберіледі. 1982 жылы Канадада висмуттың металл түріндегі мөлшері 171 тонна болады, 1982 жылы экономикалық кризистің салдарынан висмуттың өндірілуі 126 тоннаға түсіп қалды. Ұлыбританияда висмутты өндіру импорттық шикізаттармен негізделген. “Альпертон” заводында Боливиядан, Канададан, Австралиядан әкеләнген висмутты шикізаттар өңделеді. Францияда висмут алтынды-мышьякты рудалардан алынады. Бұған қосымша висмутты “Реншер” заводында қорғасын-мырышты, құрамында 0, 026-0, 031% висмутты концентраттарды өңдегенде алады.

Италияда “Сан-Гавино” заводында қорғасынды электролиттік әдіспен тазартқанда алынатын анодтық шламнан алады. 1982 жылы бұл мемлекетте 27, 7 тонна висмут өндірілді.

Германияда Гамбург, Кельна, Харлингерод заводтарында висмутты қорғасынды-мырышты рудаларды, пиритты огароқтарды өңдегенде алады.

Испанияда висмутты Пособланканың бай рудасынан алады.

Батыс Кореяда құрамында 0, 46% висмутты-вольфрамды-шелелитті руданы өңдегенде алады. 1975-1979 жылдар барлық капиталдық мемлекеттерде өңдірілген висмут қажетке жұмсалатын мөлшерден асып кетіп, висмут запасы күрделі жиналып висмуттың бағасының иөмендеуіне әкеліп соқты. 1982 жылы, висмуттың қосынды өндірілуі 1981 жылмен салыстырғанда 5-тен 10%-ке дейін қысқартылды. Капиталистік мемлекеттерде висмут өндіруде алдыңғы қатарда Перу, Мексика және Жапония келе жатыр, екінші шикізаттан висмутты өндіруде қысқартылды.

б) Висмутты пайдалану.

Висмутты металлургияда, химияда, мидицинада пайдаланумен қатар халық шаруашылығының жаңа салаларындапайдалану кеңінен өріс алуда. Висмутты негізгі пайдалнушылар өндірісі өскен мемлекеттер. 1977 жылы АҚШ-та висмутты пайдалану 1080 тонна болса 1978 жылы 1180 тоннаға жетті. АҚШ-та висмутты пайдалану өндіру мөлшерінен асып түсті. Мысалы АҚШ-та 1979-1980 жылдар пайдалану 1132 және 1067 тонна болып 1140және 1080 тонна импортпен алынды. АҚШ-қа висмутты беретіндер Перу, Мексика, Германия, Жапония, Ұлыбритания. АҚШ-та висмутты пайдалану структурасы 2 кестеде келтірілді.

Қолданылатын облыстары

Жылдар

1976

1981

1984

Қолданылатын облыстары: Жеңіл балқитын қорытпалар

Жылдар: 270, 0

153, 0

295

Қолданылатын облыстары: Фармацевтік өндіріс

Жылдар: 590, 1

597, 0

590, 0

Қолданылатын облыстары: Металлургияның басқа салалары

Жылдар: 180, 0

135, 0

518, 0

Кейінірек кейбір мәліметтер бойынша висмутты пайдалану структурасына біраз өзгерістер енгізілді. Оңай шыңдалғыш шойын, жеңіл балқитын қорытпа алғанда висмуттың пайдалану қарқыны қысқартылды. Бұнымен қатар АҚШ-та висмутты автоматтық болат алғанда пайдалану кеңінен орын алды.

в) Висмутты қолдану.

Висмутты қоспа ретінде әр түрлі қара түсті металдар қорытпаларын алғанда кеңінен қолданылса, азырақ мөлшерде химия өнеркәсібінде, ядролық техникада және электроникада қолданылады. Мысалы, бромдық висмут /ВіОВr/ мал ауруына, висмуттың негізгі нитраты ішектің ішк қыртысы іріндеп ауырғанда /колита, энтерита/, асқазан және онекі қарысты ішек ауырғанда, сыртқы ауруға висмут порошок түрінде және май түрінде /ксероформ, дерматол/ қолданылады.

Балқу температурасы төмен болғандықтан /271 ⁰ С/ висмутты оңай балқитын қорытпалар алғанда қолданылады. Құрамында /процент бойынша/ Ві - 50, Pb - 25, Cd - 12. 5, Sn - 12. 5 висмуттың қорытпасы 68 ⁰ С-да балқиды, ал кадмийдің орнына сынап қосылса құрамында /процент бойынша/ Ві - 14, Sn -7, Pb -7 және Hg - 72 қорытпа 45 ^бал -да балқиды. Висмуттың оңай балқитын қорытпалары тіс формасын құйғанда, өртке қарсы қондырғыларда, металл бұйымдарды ваннада термоөңдегенде, дәнекер түрінде, жоғары қысымда жұмыс істейтін котелдер және резервуарлар аса қызып кетпеу үшін сақтағыштарда қолданылады. Висмуттың суығанда кеңейтетін қасиеті арнаулы қорытпалар дайыедап солардан ерекше дәл құйма алғанда қолданылады. Висмут қоспа ретінде әр түрлі қара және түсті металдардан қорытпалар алғанда жұмсалады. Аз ғана болатқа қосылған висмут оның механикалық және химиялық қасиетін жақсартады. Кейбір қорытпаларға висмут қосса оның қалыпқа құйылу және коррозияға беріктігі жақсартады. Висмуттың құрамында /процент бойынша/ Hg -80, Ві - 20 қорытпасын шыны өндірісінде, шыны жұқалап жабуға жұмсалады. Құрамында /процент бойынша/ Ві -35, Pb -50, Sn -12, 5 висмуттың қорытпасы шынымен металды жабыстырғанда қолданылады. Құрамында 20% Ві ₂ О ₃ -і бар оптикалық шыны радиациясын сақтайды. Висмуттың сұйық ретінде сақталатын температура аралығы әжептеуір болғандықтан /балқу температурасы - 271 ⁰ С, қайнау температурасы -1560 ⁰ С/ бұған қоса химиялық беріктігі, жылу нейтрондарын шашырататынын еске алып, ядролықреакторда жылу бергіш ретінде, әсіресе балқыған висмутта ерітілген уранмен жылу бергіш ретінде қолданылады. Уранмен висмуттағы ерітіндісі реактордың конструкциялық материалдарында радиацияның ықпалын азайтып қана қоймай, керекті температураны, төмендеген қысымды алуға және ядролық жанар отын орнына Торийдің пайдалануға мүмкіндік береді. Францияда күннің қуатымеен жұмыс істейтін батареяларда висмутты қолданатын болған.

Бақылау-өлшеу техникасында және электроникасында висмуттың селен және теллурқоспаларынан алынған қорытпалар қолданылады.

ІІ НЕГІЗГІ БӨЛІМ

ВИСМУТТЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ

Висмут Д. И. Менделеевтің химиялық элементтерінің периодикалық жүйесінің V тобына жатады, реттік нөмірі 83, атомдық саомағы 208, 90, атомдық көлемі 21, 33 см/г, атом. Электрондардың орбиталарда үлестірулері - 2, 8; 18, 32; 18, 5. Висмуттың валеттілігі -3, +1, +2, +4, +5, көбінесе +3. табиғатта кездесетін висмут, масса саны 209 бір изопоттан тұрады. Жер қыртысындағы висмуттың мөлшері 1, 10-5 мас процент, теңіз суында - 0, 2 мг/дм ³ . табиғатта негізінен табиғи күйінде жене де оттегіменде қосындысы түрінде, күкіртпен қосынды түрінде кездеседі.

а) Висмуттың физикалық қасиеттері.

Висмут күміс түстес алқызыл реңкті металл, ол жұмсақ металдарға жатады, қаттылығы минералогия шкаласы бойынша 1, 9-2, 5. висмуттың сурьмадан және мышьяктан айырмашылығы, 150-250 ⁰ С аралығында престеуге жеңіл көнеді. Висмуттың тығыздығы 26 ⁰ С-9; 807 г/см ³ , сұйық висмуттың 27, 3 ⁰ С-та тығыздығы 10, 07. висмуттың бір қасиеті температура жоғарлаған сайын қаттың висмуттың тығыздығы өседі, балқу температурасына жақындағанда максимумға жетіп, әрі қарай температура жоғарлағанда тығыздығы төмендейді. Висмуттың қатарында көлемнің кемуі 3, 32%. Көпшілік зерттеушілердің мәліметтері бойынша металл түріндегі висмуттың балқу температурасы қысым мөлшері жоғарлағанға дейін кемиді, ал жоғарғы қысымда көбейеді. Тазалығы 99, 999% металл түріндегі висмуттың атмосфера қысымында балқу температурасында 271 ⁰ С, висмуттың қайнау температурасы 1560 ⁰ С, қатты висмуттың меншікті жылу сыйымдылығы 20 ⁰ С-да 128, 95 Дж/кг*град, 271 ⁰ С - 141, 51 Дж/кг*град, сұйқ висмуттың жылу сыйымдылығы 300 ⁰ С-да - 156, 16 Дж/кг*град/1 Джоль=0, 2388 кал/.

Висмуттың жылу өткізгіштігі: Висмут жылуды нашар өткізетін металдың бірі. Висмуттың жылу өткізгіштігі 0 ⁰ С да күмістің жылуөткізгіштігінен, болғаны 2%, үйдегі температурада 8, 37 Вт/м*град. Балқу жылуы М. П. Славскийдің айтуына қарағанда 51, 92-ден 59, 03 Дж/г-ға жетті.

Бу қысымы: висмут 800 ⁰ С-да әжептәуір ұша бастайды. А. Н. Несмеяновтың мәліметіне қарағанда бу қысымы /Па/ температураға қарай төмендегідей өзгереді: 827 ⁰ С - 2, 27*10Па; 1027 ⁰ С - 3, 67*10Па; 1227 ⁰ С - 2, 7*10Па.

Сұйқ висмуттың тұтқырлығы - температураға байланысты мына түрде өзгереді: 307 ⁰ С - 16, 62*10Па*с

451 ⁰ С - 12, 8*10Па*с

600 ⁰ С - 9, 98*10Па*с /1Па=0, 102 кгс/м ² /.

Висмуттың электр өткізгіштігі: Бұл ерекше қасиет, өйткені висмутпен сурьма ғана сұйық күйлерінде, қатты жағдайлармен салыстырғанда жоғарғы электр өткізгішке ие болады. Мысалы, висмуттың электр өтікзгіштігі балқу температурасында /207 ⁰ С/ - 367*10 Ом ^-1 *М болғанда, сұйық жағдайда сол температурада 781, 10 Ом ^-1 *М болады. Висмуттың үлесті электр кедергісі қатты күйінде 269 ⁰ С-да 267 Ом ^-1 *М, ал сұық жағдайда /272 ⁰ С/ - 127 Ом ^-1 *М. Висмуттың электр кедергісі қатты күйінде сұйық жағдайындағыдан жоғары, гелий мен сурьманікі де осындай.

б) Висмуттың химиялық қасиеттері.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.