Сульфидтер мен олардың қоспаларын табиғи газбен тікелей тотықсыздандырудың теориялық негіздерін ары қарай зерделеу, көрсетілген әдіспен әртүрлі сульфидті материалдарды өңдеу технологиясын жасау және процестерді кәсіпорында игеру



Кіріспе
1. Әдеби шолу
1.1. Ауыр түсті металдар шикізатын өңдеудің заманауи күйіне қысқаша талдау.
1.2. Ауыр түсті металдар сульфидтерін тікелей тотықсыздандыру бойынша зерттеулерге шолу
ҚОРЫТЫНДЫ
2.1 Сульфидтер мен олардың қорытпаларының физика.химиялық қасиеттері
2.3 Қорғасын, мыс пен темір сульфидтерін және олардың қос қорытпаларын сутегімен тотықсыздану реакцияларының тепе.теңдігін зерттеу.
2.3.1 Қорғасын, мыс, темір сульфидтерін және олардың қос қорытпаларын алу
2.3.2 Зерттеу әдістемесі
2.3.3 Таза сульфидтер мен олардың қос қорытпаларын сутегімен тотықсыздандыру реакцияларының тепе.теңдігін зерделеу
3.1.1 Зерттеу әдістемесі
3.2 Үштік сульфидті қорытпалардың тотықсыздандыру кинетикасын зерделеу
1981-85 ж.ж. және 1990 ж дейінгі мерзімде КПСС ХХVI съездінде қабылданған КСРО экономикалық және әлеуметтік дамуының негізгі бағыттарында түсті металлургия саласында, негізінен қолданыстағы әдістерді жетілдіру, сонымен қатар жаңа қарқындылығы жоғары, тиімді технологиялық процестерді жасау және өндіріске жылдам енгізу есебінен түсті металдар өндірісін арттыру мәселесі қойылды [1].
Қорғасын, мыс, мырыштың заманауи өндірісінің талдауы бойынша, қорғасын агломератын шахталық балқыту, мыс құрамды шикізатты балқыту және конвертерлеу, аса жеткілікті жоғары техника-экономикалық көрсеткіштермен коллективті мыс-қорғасын-мырыш концентраттарын өңдеу бойынша талаптарын толық қанағаттандырмайды. Одан басқа, КПСС ЦК және КСРО Министрлері Кеңесінің «Экономика мен шикізатты, отын-энергетикалық және басқа материалдық ресурстарды рационалды қолдану бойынша жұмысты күшейту» жөнінде қабылданған қаулысында, сексенінші жылдарға жоспарланған еліміздің экономикалық және әлеуметтік дамуының ауқымды бағдарламасын орындау үшін, көбіне металл мөлшері бойынша кедей кеңдерді өңдеу кезінде олардың алынуы және байытылуы аса қымбат болып келетін ауқымды шикізат көздерін өндіріске енгізу қажеттілігі айтылды. Осы шарттарда материал көздерінің барлық түрлерінің тиімді және оңтайлы қолданылуы ерекше халықшаруашылық мәнге ие.
Кеңес Одағы мен шетелде жүргізілген полиметалл материалдарын өңдеу әдістерін жақсарту бойынша зерттеулер, процестерді қарқындылатуға және шикізаттың кешенді қолданылуын арттыратын бірқатар әдістер мен өзге сапалық көрсеткіштерді ұсынуға мүмкіндік берді.
Қазіргі уақытта металлургиялық өңдеуге негізінен сульфидті концентраттар мен салыстырмалы сирек сульфидті кеңдер түседі. Сондықтан, аралық өңделімдерді (күйдіру, агломерация және т.с.с.) ескермей сульфид концентраттарынан ауыр түсті металдарды тікелей алу әдістерін іздеу, металлургияның маңызды мәселесі болып табылады.
Берілген жұмыстың мақсаты сульфидтер мен олардың қоспаларын табиғи газбен тікелей тотықсыздандырудың теориялық негіздерін ары қарай зерделеу, көрсетілген әдіспен әртүрлі сульфидті материалдарды өңдеу технологиясын жасау және процестерді кәсіпорында игеру.
Жұмыста сульфидтер негізінде қос және одан күрделі қорытпаларды тотықсыздандыру реакцияларының егжей-тегжейлі термодинамикалық талдауы жүргізілді, бастапқы тотықсыздану кезінде сульфидті балқымаларды металдар сульфидтері концентрацияларының қорғасын сульфидінің концентратциясына шекті қатынастары есептелді, сонымен қатар сульфид-газ, сульфидті қорытпа-газ жүйелерінде тепе-тең кинетикалық заңдылықтарын зерделеу нәтижелері көрсетілді. Қос және үштік сульфидті қорытпалардың метанмен тотықсыздандыру процесінің кинетикалық мәліметтері мен механизмі шығарылды. Алынған мәліметтер бойынша, ЭЕМ-да өңдеу көмегімен жылдамдық константасының, мүмкін активтендіру энергиясының мәндері мен реакция жылдамдықтары константаларының температуралық коэффициенттері анықталды. Зерттеулер нәтижелерінің көрсетуі бойынша, сульфидті материалдар табиғи газбен және оның пиролизі өнімдерімен тікелей және селективті тотықсыздануы мүмкін.

Пән: Химия
Жұмыс түрі:  Дипломдық жұмыс
Тегін:  Антиплагиат
Көлемі: 44 бет
Таңдаулыға:   
КІРІСПЕ

1981-85 ж.ж. және 1990 ж дейінгі мерзімде КПСС ХХVI съездінде
қабылданған КСРО экономикалық және әлеуметтік дамуының негізгі бағыттарында
түсті металлургия саласында, негізінен қолданыстағы әдістерді жетілдіру,
сонымен қатар жаңа қарқындылығы жоғары, тиімді технологиялық процестерді
жасау және өндіріске жылдам енгізу есебінен түсті металдар өндірісін
арттыру мәселесі қойылды [1].
Қорғасын, мыс, мырыштың заманауи өндірісінің талдауы бойынша, қорғасын
агломератын шахталық балқыту, мыс құрамды шикізатты балқыту және
конвертерлеу, аса жеткілікті жоғары техника-экономикалық көрсеткіштермен
коллективті мыс-қорғасын-мырыш концентраттарын өңдеу бойынша талаптарын
толық қанағаттандырмайды. Одан басқа, КПСС ЦК және КСРО Министрлері
Кеңесінің Экономика мен шикізатты, отын-энергетикалық және басқа
материалдық ресурстарды рационалды қолдану бойынша жұмысты күшейту жөнінде
қабылданған қаулысында, сексенінші жылдарға жоспарланған еліміздің
экономикалық және әлеуметтік дамуының ауқымды бағдарламасын орындау үшін,
көбіне металл мөлшері бойынша кедей кеңдерді өңдеу кезінде олардың алынуы
және байытылуы аса қымбат болып келетін ауқымды шикізат көздерін өндіріске
енгізу қажеттілігі айтылды. Осы шарттарда материал көздерінің барлық
түрлерінің тиімді және оңтайлы қолданылуы ерекше халықшаруашылық мәнге ие.
Кеңес Одағы мен шетелде жүргізілген полиметалл материалдарын өңдеу
әдістерін жақсарту бойынша зерттеулер, процестерді қарқындылатуға және
шикізаттың кешенді қолданылуын арттыратын бірқатар әдістер мен өзге сапалық
көрсеткіштерді ұсынуға мүмкіндік берді.
Қазіргі уақытта металлургиялық өңдеуге негізінен сульфидті
концентраттар мен салыстырмалы сирек сульфидті кеңдер түседі. Сондықтан,
аралық өңделімдерді (күйдіру, агломерация және т.с.с.) ескермей сульфид
концентраттарынан ауыр түсті металдарды тікелей алу әдістерін іздеу,
металлургияның маңызды мәселесі болып табылады.
Берілген жұмыстың мақсаты сульфидтер мен олардың қоспаларын табиғи
газбен тікелей тотықсыздандырудың теориялық негіздерін ары қарай зерделеу,
көрсетілген әдіспен әртүрлі сульфидті материалдарды өңдеу технологиясын
жасау және процестерді кәсіпорында игеру.
Жұмыста сульфидтер негізінде қос және одан күрделі қорытпаларды
тотықсыздандыру реакцияларының егжей-тегжейлі термодинамикалық талдауы
жүргізілді, бастапқы тотықсыздану кезінде сульфидті балқымаларды металдар
сульфидтері концентрацияларының қорғасын сульфидінің концентратциясына
шекті қатынастары есептелді, сонымен қатар сульфид-газ, сульфидті қорытпа-
газ жүйелерінде тепе-тең кинетикалық заңдылықтарын зерделеу нәтижелері
көрсетілді. Қос және үштік сульфидті қорытпалардың метанмен тотықсыздандыру
процесінің кинетикалық мәліметтері мен механизмі шығарылды. Алынған
мәліметтер бойынша, ЭЕМ-да өңдеу көмегімен жылдамдық константасының, мүмкін
активтендіру энергиясының мәндері мен реакция жылдамдықтары
константаларының температуралық коэффициенттері анықталды. Зерттеулер
нәтижелерінің көрсетуі бойынша, сульфидті материалдар табиғи газбен және
оның пиролизі өнімдерімен тікелей және селективті тотықсыздануы мүмкін.
Жұмыста шликерлер мен сульфидті концентраттарды табиғи газбен
тотықсыздандырып балқыту процесінің зертханалық және өндірістік
сынақтарының нәтижелері берілген. Берілген сынақтар Электроцинк зауытының
балқыту- тазалау цехында жүргізілді. Жасалған тиеу фурмалары көмегімен
балқымаға табиғи газды берудің принципиалды мүмкіндігі анықталды. Сәйкес
бөлімде көрсетілген және өндірістік сынақ актісімен бекітілген оң нәтижелер
алынды.
Жұмыс Қ.И.Сәтбаев атындағы Казақ Ұлттық Техникалық Университетінің Ауыр
түсті металдар металлургиясы кафедрасының ғылыми-зерттеу жұмыстарының
жоспары бойынша КСРО Ғылым Академиясының координациялық жоспарына сәйкес
орындалды.

1. Әдеби шолу
1.1. Ауыр түсті металдар шикізатын өңдеудің заманауи күйіне қысқаша
талдау.

Түсті металлургияның кеңдері мен концентраттарын пирометаллургиялық
өңдеу дамуының заманауи сатысында аса кеңінен таралғаны: шахталық балқыту,
шарпыма балқыту, сонымен қатар электртермиялық әдістердің әр түрлі
нұсқалары болып табылады [2-8].
Олардың әрқайсысының технологиясының өзіндік ерекшеліктері бар, ал
өңделетін металлургиялық шикізаттың түріне байланысты болады. Түсті
металдарды алудың осы барлық әдістері дерліктей барлық процестерге тән
бірқатар кемшіліктерге ие: отын мен электрэнергиясының ауқымды мөлшерін
тұтынады, көп өңделімділігі, газдардың жоғары шығуы және т.с.с.
Шикізатты өңдеудің қалыпты әдістеріне қарағанда соңғы жылдары күйдіру-
аспалы күйде сульфидті материалдарды балқыту, КИВЦЭТ процесі, сұйық
ваннада балқыту және т.с.с. әртүрлі шашыранды күйде ұсақталған сульфидті
материалдарды өңдеуге негізделген жаңа бағыттар дамуда [9-14]. Қазіргі
уақытта аспалы күйде балқыту пештері Финляндияда, Румынияда, Индияда,
Канада, Батыс Германия, АҚШ-та қолданылады [15-19]. Осы типті пештердің көп
мөлшері Жапонияда жұмыс істейді.
Әлемдік тәжірибеде соңғы жылдары балқытудың осы түрін қолданудың
ауқымды тәжірибесі, оның кеңінен дамуын айқындаған, процестің негізгі
артықшылықтарын шығаруға мүмкіндік берді. Оның негізгі артықшылықтарының
бірі, ең бастысы, айта кету керек, балқыту автогенді тәртіпке жақын
тәртіпте балқытылатын концентрат сульфидтерін тотықтыру кезінде бөлінетін
жылу есебінен өтеді. Процесс жоғары меншікті өнімділікпен сипатталады және
шихтаның жоғарғы десульфиризация дәрежесі есебінен мыс бойынша аса бай
штейн алуға мүмкіндік береді. Ауамен үрлеу кезінде бөлінетін газдарда SO2
концентрациясы 10-15% [20], ал оттегімен үрлеуде 40-80% [12]. Бай пеш
штейні, әрине, конвертерлік өңдеу ауқымын, технологиялық ерекшеліктерін
және конструкциялық шешімдерді анықтайды.
Мыс бойынша бай штейн алу немесе тікелей қара мыс алу тұрғысынан КИВЦЭТ
технологиясы мен концентраттарды сұйық ваннада балқытуды аса тиімді деп
санау керек [21-23]. Бұл екі процесс КСРО кезінен бастап жасалуда және
сыналуда, еліміздің мыс қорыту және қорғасын зауыттарын қайта
конструкциялау үшін арналған.
Концентраттардан мысты тікелей бөліп алу облысында аса тиімдісі қара
мысты бір балқыту агрегатында (Норанда және Уоркра әдістері) [24, 25]
немесе процесс үздіксіздігін сақтай отырып, әртүрлі агрегаттарда (Мицубиси)
алуға негізделген [26], шетелде жасалған және игерілген үздіксіз бір сатылы
процесстер болып табылады. Жоғарыда бірқатар аталған процестер өндірістік
ауқымда игерілген және қара мыс шығарады.
Кейбір автогенді процестер қара қорғасын және шлак алумен сульфидті
қорғасын концентратын өңдеу үшін де қолданылады (КИВЦЭТ, Q-S-α, TВRS
конвертері) [27-29].
Автогенді процестердің жылдам дамуына байланысты әзірше теориялық,
технологиялық және экономикалық мәліметтер, осы процесстерді салыстыру және
бағалау үшін жеткіліксіз. Полиметалл кеңдерінің бағалы құрамдастарының
тәртібі жөніндегі сұрақ жеткіліксіз зерделенген, көптеген процестердің
аппаратуралық рәсімделуі жеткілікті жетілдірілмеген [30].
Дегенмен, ауыр түсті металлдарды алудың жоғарыда келтірілген
процестері, қолданыстағы қалыпты әдістерімен (шарпыма балқыту, шахталы
балқыту және электротермиялық әдістер) салыстырғанда сөзсіз артықшылыққа
ие. Олар кіші өлшемімен, үздіксіздігімен, өңделетін материалдың жылулық
қабілетін қолданумен ерекшеленеді және сульфидті шикізаттың құрамын
пайдаланудың кешенділігін қайсыбір дәрежеде арттырады.

1.2. Ауыр түсті металдар сульфидтерін тікелей тотықсыздандыру бойынша
зерттеулерге шолу

Көп жағдайда заманауи кеңдер полиметалды болып табылады. Осыған
байланысты кеңдердің минералогиялық құрамы мен онда минералдардың өсу
дәрежесіне тәуелді болатын, олардан алынатын концентраттардың сапасы
негізінен төмен. Өңдеуге түсетін концентраттарда бағалы қоспалардың ауқымды
мөлшерде кездесуі металлургиялық өңделімдерді қиындатады, бірқатар қайтарма
өнімдердің түзілуін тудырады (шликерлер, дросстар қайтарма штейн және
т.с.с.). Ғылыми-техникалық әдебиеттер талдауының көрсетуі бойынша қазіргі
уақытта сапасы төмен полиметалл шикізатымен өндіріс өнімдерін өңдеудің
рационалды сұлбалары жоқ.
Осыған байланысты соңғы уақытта ауқымды зерттеу жұмыстары полиметалл
шикізатынан металдарды бөліп алудың принципиалды жаңа әдістерін жасау
облысында жүргізілуде. Біздің елімізде, сонымен қатар шетелде әртүрлі
тотықсыздандырғыштармен сульфидтерді тікелей тотықсыздандыру процестерінің
негізін теориялық жасауға арналған бірқатар жұмыс жүргізілді. Мәселен,
И.М.Цыгода, В.Д.Пономарев, И.С.Шкуридин [31] еңбегінде аргон атмосферасында
көміртекті тотықсыздандырғышпен мырыш сульфидінің әрекеттесу реакцияларының
изобаралы-изотермиялық потенциалдар мәндері есептелді. Бірдей шарттарда
көміртекті тотықсыздандырғыш қатысуымен айдау дәрежесі 3-4 есе артатыны
көрсетілді. Белгілі бір теориялық құндылыққа қарамастан, берілген
зерттеулер тәжірибелік қолданыс тапқан жоқ. Зерттеулер нәтижелерінің
көрсетуі бойынша, ауыр түсті металдар сульфидтерін тотықсыздандыру кезінде
қатты тотықсыздандырғыш қолданылуы, қатты тотықсыздандырғыш пен сульфид
арасындағы әлсіз байланыс әсерінен артықшылығы жоқ.
И.А.Онаев, П.Ф.Панфилов, М.И.Ферт және т.б. [32] еңбегінде полиметалл
сульфидті концентраттарды өңдеудің жаңа әдісі ұсынылды. Тотықсыздандырғыш
ретінде авторлар, концентрат өңделетін балқыту құрамында кокс пен әктас
қоспасынан алынған, кальций карбидін пайдаланды. Зерттеулер нәтижелерінің
көрсетуі бойынша қорғасын, мыс, мырыш және темір сульфидтерінің кальций
карбидімен тотықсыздануы 873 К жоғары температурада айқын жылдамдықпен
жүреді. 1473 К температурада қорғасын мен мырыш сульфидтері дерліктей
толық, ал темір мен мыс сульфидтері – сәйкесінше 77 және 70%-ға
тотықсызданады. Ұсынылып отырған әдіс сәйкес өнімдерге металдарды бөліп алу
бойынша жоғары нәтижелерге қол жеткізуге мүмкіндік береді, алайда құрамында
CaS түрінде күкірт болатын алынған шлактарды өңдеу қиындығы, процесті
өңдірістік сынауда күрделі кедергі болады. Әдіс кемшілігіне сонымен қатар
кокс пен кальций карбидінің жоғары шығынын жатқызуға болады.
[33] әдебиетте сульфид материалдарынан мырышты оны әктаспен және
кокспен араластыру жолымен тотықсыздандыру бойынша нәтижелер берілген.
1273К температурада мырыш жеткілікті толық айдалады, алайда процесс
пусьердің көп мөлшерде түзілуі салдарынан рентабельсіз болды, ал алынатын
кальций карбидін қоспалармен қатты ластануынан қолдану мүмкін болған жоқ.
АҚШ-та [34] металдарды, мәселен, мырыш, никель, молибден, сынап,
қорғасын, мыс, темір және т.б. сульфид кендерінен алудың пирометаллургиялық
әдісі жасалды. Ол SO2 бөлінуімен жүрмейді және жоғары валентті, сонымен
қатар төменгі валентті сульфидтерді түзуге қабілетті алюминий, титан,
цирконий, барий, бор, кремний, галлий және т.б. қатарынан металдармен
жоғарыда көрсетілген металдар сульфидтерінің балқымасында әрекеттесуін
қамтиды. Жоғары температураларда тотығу дәрежесі жоғары сульфидтер
Me2S3→MeS+S2 түріндегі реакция бойынша ыдырайды. Мысалы, сульфидті
концентраттан мыс алу жағдайында алюминий қолданылады. Нәтижесінде 1773 К
температурада Cu2S+2AlS → 2Cu+Al2S3 реакциясы өтеді. Тотықсыздандыру
нәтижесінде алынған металды сульффидті балқымадан бөліп алады және қажет
болса, оттегіге жақындығы жоғары металды қоспаларды шлакқа өткізумен
тотықтырып тазалауға ұшыратады.
П.Ф.Панфилов, Ш.А.Балгожин, В.В.Шуманов [35] түсті металдар
сульфидтерін металды темірмен және мырышпен тікелей тотықсыздандыру бойынша
зерттеулер жүргізді. 1373-1673 К температурада металды темірмен қорғасын
сульфиді, кейін мырыш сульфиді мен мыс сульфиді жеңіл тотықсызданатыны
анықталды. Қорғасын мен мыс сульфидтері кальций карбиді немесе темірге
қарағанда мырышпен баяу және толық емес тотықсызданады. Сульфидтердің
темірмен және мырышпен тотықсыздануы 673-873 К температураларда басталады,
температураның өсуі тотықсызданған металдар шығуын арттырады, ол 1273 К
температурада жоғары мөлшерге жетеді. Ұсынылған технологияның өндірістік
игерілуі бойынша мәліметтер жоқ.
Шикі күйдірілмеген қорғасын және қорғасын-мырыш концентраттарын өңдеу
әдісін К.В.Сушков және т.б. ұсынды [36-38].
Осы әдіспен жасалған технологиясы электрпешінде кальцийленген содамен
және тотықсыздандырғышпен қоспасында концентратты балқытудан тұрады.
Балқыту нәтижесінде екі сұйық өнім алады: қара қорғасын мен шлак –штейн
балқымасы. Қорғасынның қара металға бұл кезде тікелей бөлінуі жеткілікті
жоғары - 98,4-98,7 %, мыс негізінен (94%) шлак штейн балқымасына өтеді,
мырыш 75%-ы балқымаға және шамамен 15%-ы возгонға өтеді [39]. Сульфид
концентраттарын тікелей балқытудан алынатын қара металл құрамында қоспалар
аз .
Содамен балқыту салыстырмалы төмен температурада (1313-1373 К) жүреді
және толығымен автоматтандырылуы мүмкін. Зерттеулер көрсетуі бойынша,
қорғасын, мыс және темір сульфидін көміртегі қатысуымен көмірқышқыл
содасымен тотықсыздандыру кезінде барлық аталған сульфидтерден металдар
бөлінуі мүмкін.
Қорғасын концентратын содамен (49% қорғасын, 2,5% мыс, 9,0% мырыш) 100
тонна көлемінде Лениногорск зауытының электрпешінде балқыту кезінде қара
металға қорғасын бөлінуі 98,4%-ға дейін болды. Балқытудың оңтайлы
температурасы 1323-1373 К құрады. Кальцийленген сода шығыны концентрат
массасынан 80-100% аралығында және кокс шамамен 10% болды. Селен, теллур,
молибден, вольфраш 95-96%-ға шлак-штейн балқымасында концентрленеді.
Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде көміртекті тотықсыздандырғыш қатысуында
қорғасын және полиметалл концентраттарын содамен балқыту әдісімен оларды
өңдеудің технологиялық сұлбасы жасалды және ұсынылды [40].
Негізгі металдардың жоғары бөлінуіне қарамастан, ең бастысы тапшы
соданың жоғары шығыны мен отқа төзімді материалдар жұмысының күрделі
шарттары салдарынан әдіс өндірістік масштабта қолданыс тапқан жоқ.
Сода бөлігін поташпен (20%-ға дейін) – алюминий өндірісінің қалдығымен
алмастыру және аса арзан реагент ретінде балқытуды содамен-поташты қоспамен
жүргізу бойынша зерттеу жұмыстары жүргізіледі [41].
И.Р.Полывян мен Р.С.Демченко [42-44] сульфидті өндіріс қалдықтарын,
мәселен, қорғасын өндірісінің мыс шлекерлерін өңдеудің сульфат-натрийлі
әдісін келесі нұсқаларда ұсынды.
- мыс шликерлерін натрий сульфатымен электр балқыту;
- мыс шликерлерін сульфидті қорғасын концентратымен және содамен электр
балқыту;
- мыс шликерлерін натрий сульфатымен және содамен электр балқыту.
Жоғары модульді (CuPb қатынасы) мыс-натрийлі штейн-шлак балқымаларын
алумен мыс шликерлерін өңдеудің, сульфат-натрийлі әдісі өндірістік
тәжірибеге енгізілді [45].
Натрийлі штейн-шлак балқымасының алынуы сульфат-натрийлі әдіс
негіздерінен шығады және келесі технологиялық ерекшеліктермен негізделеді:
- мысты сульфидтендіру және штейнге өткізу жолымен шликерлерден оны
толық бөліп алу қажеттілігімен;
- натрийлі шлак штейн балқымасында мыс, мышьяк пен шашыранды металдар
концентрациясының жоғары дәрежесімен;
- натрийлі штейн балқымасында металды қорғасынның төмен
ерігіштігімен.
1373-1423 К температурада шликерлерді сульфат натрийлі балқыту
шихтасының компоненттері арасында келесі химиялық реакциялар өтеді:

Na2SO4 + 4C = Na2S + 4CO
Na2S + 2CuO = Cu2S + 2Na2O

Нәтижесінде қорғасын мен натрийлі шлак-штейн балқымасы түзіледі.
Шихтаның оңтайлы құрамы (25% натрий сульфаты мен 5% көмір) мен шарттарында
(1493 К температурада 20 мин ұстап тұрғанда) жүргізілген зерттеулер
көрсетуі бойынша, Шымкент және Лениногорск қорғасын зауыттарының мыс
шликерлерін сульфат-натрийлі балқыту кезінде, донды металлды фазаға 98%
қорғасын, штейнге 88% мыс бөлінеді. Натрийлі шлак-штейн балқымасы мыс,
никель, мышьяк, теллур мен селен үшін коллектор болып табылады.
Электроцинк зауытында мыс шликерлерін балқыту үшін натрий сульфатымен
және содамен балқыту әдісі ұсынылды [46]. Шликерлер химиялық құрамының
күрделілігін және ондағы қорғасын (45%-ға дейін, негізінен галенит немесе
галенит-халькозин балқымасы түрінде), натрий (4,8%-ға дейін) мен мышьяктың
(5,0%-ға дейін) салыстырмалы жоғары мөлшерін, сонымен қатар мыстың
салыстырмалы төмен мөлшерін (10-12,5%) ескере отырып, мыс және қорғасын
мөлшері жоғары болатын штейн алынуын қамтамасыз ету үшін, шихтаға күкірттің
артық мөлшерін байланыстыратын компоненттер енгізу қажет. Шликерлерді
балқыту кезінде шихтаның мұндай құрамдасы мысқұрамды материалдар, сонымен
қатар сода (кальцийленген немесе каустық) болуы мүмкін. Электроцинк
зауытының мыс шликерлерін 6% жоғары мөлшерде шихтаға енгізілген натрий
сульфатымен электрбалқыту, қара қорғасын мен шлак-штейн балқымасын алуға
мүмкіндік береді, шпейза дерліктей түзілмейді. Шликерлерден қара металға
қорғасын бөлінуі шамамен 92%, ал штейнге мыстың – шамамен 88% құрайды.
Жоғарыда айтылған әдістер қолданыстағы әдістер алдында сөзсіз
артықшылықтарға ие:
- шликерден қара металға қорғасынның жоғары тікелей бөлінуіне қол
жеткізіледі (92 %);
- мыс өнімдеріне мыс бөлінуі 88-96%-ға жетеді;
- қорғасын концентратынан мышьяк шығуы қамтамасыз етіледі.
Ұсынылған әдістер кемшіліктеріне жатқызуға болады:
- қымбат тұратын реагенттердің үлкен шығыны (сода, натрий сульфаты,
кокс);
- алынған шлак-штейн балқымасын өңдеу қиындығы.
Л.М.Чижиков, Ю.В.Румянцев және т.б. [47] темір, мыс, қорғасын мен мырыш
сульфидтерін сутегімен, көміртегі тотығымен және метанмен жоғары
температуралық тотықсыздануын зерттеді.
Заттың агрегаттық күйінің тотықсыздандыру процесінің кинетикасына әсері
және металды фазаның бөліну сипаты көрсетілді. Изобаралы – изотермиялық
потенциалдардың оң мөлшеріне қарамастан, сульфидтерді сутегімен
тотықсыздандыру кезінде H2S концентрациясы айқын мөлшерге (1573 К
температурада 0,2-7,5%) дейін жету мүмкіндігі байқалады және сутегінің
жоғары артық мөлшерін құру және жүйеден реакция өнімдерін (H2S) қарқынды
жою қажеттілігі жөнінде қорытынды шығады. Сутегі мен көміртегі тотығының
қоспасымен сульфидтерді тотықсыздандыру кезінде процесте шешуші рольді
көміртегі тотығының аз мөлшерде қатысуымен сутегі ойнайды. Жұмыс авторлары
жеке сульфидтердің, сонымен қатар қорғасын, мырыш, мыс пен темір
сульфидтерінің негізінде қос қорытпалардың сутегімен тотықсыздану
кинетикасын зерделеді. Алайда, сульфидтердің метанмен тотықсыздану
механизмі өте әлсіз ашылған, көрсетілген тотықсыздандырғыш қолданылуымен
технологиялық сұлбасы жасалмаған.
АҚШ-та Cole E. және т.б. [48] тотықсыздандырғыш ретінде сутегі
қолданылуымен газ фазасында қорғасын сульфидін тотықсыздандыру процесін
зерделеді. 1273-1373 К температурада гелий немесе аргон атмосферасында
күкіртті қорғасын құрамы келесідей концентраттан айдалды, %: 76,4 қорғасын,
14,7 күкірт, 0,5 мыс және 0,84 мырыш. Инертті газ ағынымен қорғасын
сульфидінің буы пештің тотықсыздандыру зонасына түседі. Тотықсыздандыру
зонасында сутегі артық мөлшерінің қатысуымен газ фазасында қорғасын
сульфидінің тотықсыздануы жүрді. Металды фазаға қорғасын бөлінуі 98% жоғары
құрайды, қорғасын тазалығы 99,9%. Ұсынылып отырған әдіс артықшылығы:
- қорғасынды тікелей тотықсыздандыру мүмкіндігі;
- алынатын қорғасынның жоғары бөлінуі мен тазалығы.
Кемшіліктерге жатқызуға болады:
- сапасы төмен полиметалл сульфидті материалдарды өңдеу мүмкін еместігі;
- процестің жүзеге асуы сутегі мен инертті газдың ауқымды мөлшерде
шығынын талап етеді.
Концентраттан қорғасынды сутегімен тотықсыздандыру процесінің
температурасын төмендету үшін Habashi F. және т.б. [49] кальций тотығын
қосуды ұсынды. Кальций тотығының ролі күкіртсутекті байланыстыру мен
тотықсыздандыру реакциясының тепе-теңдігін металдар түзілу жағына қарай
ығыстыру болып табылады.
Металл сульфидтерін табиғи газбен тікелей тотықсыздандыру процестерінің
теориялық зерттелуі румыния зерттеушілерімен жүргізілді [50-53]. Бұл
жұмыстарда сульфидтерді метанмен тотықсыздандырудың термодинамикасы мен
кинетикасының кейбір сұрақтары айқындалады. Олар жүргізген есептеулер
көрсетуі бойынша, қорғасын сульфиді 873 К жоғары температурада, ал мырыш
сульфиді 1273 К жоғары температурада тотықсыздана бастайды. Алайда бұл
жұмыстарда сульфидтердің метанмен әрекеттесу механизмі жеткіліксіз
сипатталған.
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Университетінде бірнеше
жылдар бойы металл сульфидтерін сутегімен және метанмен тікелей
тотықсыздандыру бойынша зерттеулер жүргізілді [54-56]. Таза қорғасын, мыс,
мырыш пен темір сульфидтерінің сутегімен және метанмен әрекеттесу
термодинамикасы мен кинетикасы зерделенді. Теориялық зерттеулер нәтижелері
зертханалық және үлкейтілген-зертханалық технологиялық сынақтарында
тексерілді [57].
Сульфидтерді метанмен және сутегімен тотықсыздандыру тепе-теңдігін
зерделеу нәтижелерін салыстыруының көрсетуі бойынша, 1373 К жоғары
температурада сульфид-метан жүйесінің соңғы күйі сутегімен тотықсыздандыру
реакциясымен анықталады. Сульфидтерді сутегімен тотықсыздандыру кинетикасын
зерделеу бойынша алынған мәліметтер реакцияның диффузиялық режимде
өтетіндігін растайды. Қорғасын және мырыш сульфидтерін метанмен
тотықсыздандыру 1173-1373 К температура шарттарында өтпелі диффузиялық-
кинетикалық әрекеттесу облысында өтеді. Сульфидтерді тотықсыздандыру
бойынша мәліметтерді салыстыра отырып, қорғасын мен мырыш сульфидтерін
тиімді тотықсыздандырғышы сутегіге қарағанда метал болатындығын көреміз.
Сульфидті концентраттар мен металлургиялық өндірістің өндіріс өнімдерін
өңдеу процесінің технологиялық зерттеуі жүргізілді. Қорғасынның қара
металға тікелей бөлінуі 75-81%, штейнге мыс бөлінуі – 90-92% және возгонға
мырыш бөлінуі – 96% дейін құрады.
Жүргізілген зерттеулер негізінде авторлар сапасы төмен сульфидті
концентраттар мен өндіріс өнімдерін табиғи газбен тотықсыздандыру жолымен
өңдеу технологиясын ұсынды, ол авторлық куәлікпен қорғалған [58]. Ұсынылып
отырған процесс металды фазаға қорғасынның, штейнге – мыс пен темірдің,
возгонға – мырыштың өтуінен тұрады.
Осылайша, келтірілген шолу, қазіргі уақытта сульфидті шикізаттан бір
операцияда металдарды тікелей алу әдістерін іздеу бойынша ауқымды мөлшерде
зерттеулер жүргізілуде. Олардың ешқайсысы әзірге өндірісте кеңінен қолданыс
тапқан жоқ. Металл сульфидтерінің метанмен және сутегімен тотықсыздануы
перспективті және ары қарай аса терең зерттеулерд талап етеді.

ҚОРЫТЫНДЫ

1. Ауыр түсті металдар өндірісінің заманауи күйіне жасалған шолу
көрсетуі бойынша, осы металдар өндірісінің негізгі әдістері шахталы
балқыту, шарпыма балқыту және электртермиялық процестердің көптеген
түрлері болып табылады.
2. Ескі әдістермен қатар, ауыр түсті металдар металлургиясында үлкен
мәнге, сульфидті материал тотығуының жылулық қабілетін пайдаланатын,
оларды өңдеудің жаңа автогенді процестері (аспалы күйде балқыту,
кивцэттік балқыту, СВБ, Норанда, Уоркра процестері және т.б.) ие.
3. Ауыр түсті металдар металлургиясының дамуы дегенмен алдында тұрған
барлық мәселелерді шешпейді. Полиметалл концентраттарын, әсіресе
кедей және қиын өңделетін, сонымен қатар металлургиялық өндірістің
өндіріс өнімдерін (штейн, шликер және т.б.) өңдеудің рационалды
технологиялық сұлбасы жоқ.
4. Металлургиялық өңдеуге негізінен сульфидті концентраттар түсетіндігі
салдарынан, балқыту алдында сөзсіз операциясы - тотықтырып күйдіру
болып табылады. Бұл кезде металдардың қайтымсыз жоғалуы артады,
күрделі шығындар жоғарылайды.
5. Соңғы жылдары елімізде, сонымен қатар шетелде металл сульфидтерін
әртүрлі тотықсыздандырғыштармен (кальций карбиді, металды темір мен
мырыш, сутегі, метан және т.б.) тікелей тотықсыздандыру бойынша
бірқатар жұмыстар жүргізілді. Сульфидтерді тікелей
тотықсыздандырудың кейбір сұлбалары өндіріске енгізілді (сульфат-
натрийлі балқыту), кейбіреулері өндірістік сынау сатысында.
6. Сульфидтерді метанмен тікелей тотықсыздандыру процесі көп көңіл
алады. Осы сұрақ бойынша теориялық және тәжірибелік зерттеулер
Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ Ұлттық Техникалық Университетінде аса
толық орындалды. Таза металл сульфидтерін метанмен
тотықсыздандырудың термодинамикасы мен кинетикасының сұрақтары
ашылып қаралды. Зертханалық ауқымда полиметалл материалдарын табиғи
газбен тотықсыздандыру жолымен өңдеу технологиясы жасалды және
тексерілді.
7. Жоғарыда сипатталған сульфидтерді тікелей тотықсыздандыру әдістері,
қымбат тұратын күйдіру және материалдарды кесектеу операцияларын
ескермей, сульфидті шикізаттан металдарды тікелей алу мүмкіндігін
көрсетеді. Біздің ойымызша, табиғи газ аса тиімді тотықсыздандырғыш
болып табылады. Салыстырмалы төмен құны, ауқымды қоры, тасымалдау
жеңілдігі – осының барлығы оны түсті металлургияда қолданудың үлкен
мүмкіндіктерін ашады.
8. Болашақта бұл бағыт, тотықсыздандыру процестеріне олардың өзара әсер
етуі, сонымен қатар, тотықсыздандырғыштың сұйық және басқа түрлерін
іздеу есебінен кеңейтілуі мүмкін.

2.1 Сульфидтер мен олардың қорытпаларының физика-химиялық қасиеттері

Сульфидті кендер ауыр түсті металдар өндірісінде негізгі шикізат болып
табылады. Кен шикізатын балқыту кезінде металдардың төменгі сульфидтері
сульфидті фаза- штейн түзеді, мұнда бастапқы шикізатта кездесетін бағалы
элементтердің ауқымды бөлігі концентрацияланады.
Сульфидті балқымалар құрылымының сұрағы бойынша әдебиетте әртүрлі
көзқарастар бар.
Кейбіреулері [33] сұйық штейнде сульфидтер ауқымды мөлшерде иондарға
диссоциацияланған деп санайды және өзі негізінен біртекті сұйық фазадан
тұрады, мұнда темір, мыс және күкірт кездеседі. [59] жұмыста екі металды
сульфидті балқымасында сиботаксикалық топ түзіледі деп санайды, олардың
бірі негізінен күкірт атомдарынан және бір металдан, басқалары – екінші
металл атомдарынан тұрады.
А.Л.Цефт бойынша балқытылған штейн құрамындағы күкірт сульфид
молекулалары түрінде белгілі бір металдармен байланыспаған. Балқымалар
иондық құрылымға ие және элеткролизге ұшырауы мүмкін.
Қорғасын балқыту штейні, металды темір, қорғасын, мыс, алтын мен темір
ферриті ерітілген темір, мыс, қорғасын мен мырыш сульфидтерінің қорытпасы
болып ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Құрамында күкіртсутек бар газдарды түйіршікті никель электродында тотықтыру ерекшеліктерін зерттеу
Көктасжал кен орны кендерінің орташа құрамы
Мыс шикізатын шахталық пештерде балқыту
Түсті металлургия шикізатын кешенді пайдалану
Казцинк ЖШС ӨМК-да тазартылмаған мыс құрамындағы таза мыстың мөлшерін фотометриялық әдіспен анықтау
Мышьякты өндіру және қолдану
Шымкент қаласының территориясында ауыр металдардың таралуы мен өсімдіктерде жиналу мөлшерін анықтау негізінде қоршаған ортаның экологиялық жағдайын бағалау
Фосфоритті кендерді өңдеп байыту әдістері
Балқаш мыс комбинаты
Күкіртсутектің мұнай құрамы
Пәндер