Ізбесті алу және оны металлургиялық зауыттың ақаба суларын нейтралдау үшін қолдану

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Ізбесті алу және оны металлургиялық зауыттың ақаба суларын нейтралдау үшін
қолдану.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... 4

НЕГІЗГІ
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...5

1. Әктастың түзілуі және
қасиеті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5

1. Әктастың минералдық
құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ..5

2. Әктастың
классификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ..6

3. Әктас
өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..7

4. Әктасты күйдіру
процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ...8

5. Күйдіру пеш
классификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... .11

6. Әктасты сөндіру
процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ..16

2. Материалдық балансын
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...18

1. Ақаба суды нейтралдаудың аппаратуралық
сұлбасы ... ... ... ... ... ... .21

2.2 Ақаба суды нейтралдаудың технологилық
сұлбасы ... ... ... ... ... ... ...2 2

ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .23

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ..24

КІРІСПЕ

Қазіргі ғылыми-техникалық прогрестің қарыштап алға басуы адамзат
өмірін жақсартуға тікелей игі ықпал етумен қатар, қоршаған орта-табиғатқа
орны толмас орасан зиянын да тигізіп отыр. Соған орай бұл күнде
атмосфераның, гидросфераның, литосфераның үздіксіз ластануын тежеп тоқтату
мүмкін болмай бара жатқандығы да шындық. Осыған байланысты қоршаған ортаны
қорғау және оны табиғи қалпында сақтау мәселелері бүкіл дүние жүзі
елдерінің алдында тұрған ең маңызды міндеттердің біріне айналып отыр.
Осы қарастырылып отырған курстық жобаның мақсаты металлургиялық
зауыттардың ақаба суларын залалсыздандырып, оны айналымға жіберу. Айтып
кеткендей дүние жүзінде ақаба суларды залалсыздандыру үшін бірнеше әдістер
мен қондырғылар жұмыс жасалуда. Солардың жер қойнауында жатқан кеннің бірі
әктасты өндіріп, ізбес сүтін дайындап, металлургия заводтарының ақаба
суларын тазалау. Менің курстық жобамда қарастырғаным осы әктасты алу, оны
өңдеп,технологиялық қондырғыларға ілестіре отырып, суды тазарту болап
табылады.

1. Әктастың түзілуі және қасиеті.

Әктас – бұл тау жыныстар өте кең таралған шөгінділер және бұлардың
органикалық тегін өндірістерде жиі қолданады. Теңіз қалдықтары және
жануарлар мен өсімдіктердің қаңқалары жылдан – жылға қабат-қабат болып
жинала берген, яғни мұның салдарынан әктастар түзілген. Кейде бұл
түзілімдер үлкен көлемде болады. Шөгінділердің кейбір түрлері табиғи
химиялық реакциялар нәтижесінен, яғни мұнда кальций корбанатының баяу еруі,
организмдердің қаңқасының шөгінділері көміртек диоксидінің әсерінен кейін
корбанатқа айналып шөгеді. Ал кей кезде бұл шөгінділер өсімдік пен
жануарлардың тіршілігінің нәтижесінен де болады.
Әктастың кристалдарының формасы мен текстурасы әктас
бөлшегінің өлшеміне және формасына немесе шөгіндінің түйіршіктеріне
байланысты. Негізінен бұл шөгінділер әртүрлі қоспалармен араласқан, мысалы,
кремнеземмен, яғни ол уақыт өте тастың құрамына айналады. Мұны ластанған
әктас деп санайды. Көбінесе таза әктас үлкен көлемде немесе жүздеген метр
қалыңдықтағы шөгінділерде кездеседі.
Бірақ бұл қалың қабатты шөгінділердің кейбір қабаттары көп мөлшерлі
қоспадан болады. Әктастың ластануы түзілу кезеңінің басынан басталады,
бірақ кейбір жағдайда қоспалар саңылаулары және жарықтары арқылы бүкіл
түзілу кезең бойы кіріп отырады. Бұл қоспалар вертикалды және горизонталды
қабат бойымен таралады. Бірақ горизонталды бағыты вертикалды бағытымен
салыстырғанда өте баяу жүреді.
Корбанатты шөгінділер кейде жұмсақ, олар борға, мергельге ұқсас,қысым
мен температура әсерінен метаморфты тығыз болады.
Бейорганикалық әктастарға сталактит және үңгірлердегі сталагмиттер,
сонымен қатар оолитовты әктастар, травертин, әктас туфі жатады.

1. Минералогиялық құрамы

Қазіргі кезде әктас төрт негізгі минералдан тұрады деп
есептейді, яғни олар келесі сипаттамаға ие:
Кальцит. СаСО3; тригональды сингония; молекулалық массасы – 100,1;
салмағы – 2,72; молекулалық көлемі – 36,8, тығыздығы – 3; түссіз болуы
мүмкін, көбінесе қоспалардың нәтижесінен боялған болып көрінеді.
Арогонит. СаСО3; ромбалық сингония; салмағы – 2,94; молекулалық
көлемі – 34; тығыздығы – 3,5-4; кейде қоспалармен боялған.
Доломит. СаМg(CO3)2; тригональды сингония; молекулалық салмағы –
184,4; салмағы – 2,83; молекулалық көлемі – 65,2; тығыздығы – 3,5-4; әдетте
түссіз, көп жағдайда қызғылт немесе күрең-қызыл туске боялған.
Магнезит. МgСО3; тригоналды сингония; молекулалық салмағы – 84,3;
салмағы – 3; молекулалық көлемі – 28,1; тығыздығы – 3,5-4,5; түсі ақ, күрең-
қызыл немесе қоңыр болады.
Табиғатта таза теориялық жағынан қызықты минерал - ватерит. Оның
кенорны болмағандықтан өндірістік мәні де жоқ, кейбір органикалық
қалдықтарда аз мөлшерде кедеседі. Көбінесе ол аморфты түрінде, ал
кристалданған формасында гексагональды пластинка тәрізді болады. Ватерит
тұрақсыз және жоғары температура мен қысым әсерінен ылғалды ортада
кальцитке айналады.
Барлық бұл минералдар реагентті-құрылымдық анализ көмегімен ұқсатуы
(идентифицированы) мүмкін. Арогонитті азон қышқылды кобальттың ыстық
ерітіндісінде түсінің өзгеруінің арқасында кальциттен айыруға болады; бұл
кезде арогонит фиолетовый, ал кальцит – көгілдір түске ие болады.
Минералдар арасындағы көп қолданыс тапқан кальцит.

2. Әктастың классификациясы

Кейде тұтынушылар әктастың әртүрлі формасына, оның түріне және
ондағы қоспалардың болуына әр қалай қарайды. Бұл жағдай одан әрі де
атауына байланысты қиындай түседі. Мысалы, мрамор –әр түрлі карбонатты
жыныс, мұның химиялық құрамы әктастікіндей, негізінен кальциттің және
доломиттің кристалдарынан тұрады, бірақ түсі, текстурасы, криталдану түрі
өзге болып келеді.
Яғни әктас терминінің астында оның әртүрлісі жатыр. Қазіргі кезде
әктастың екі негізгі түрі қарастырылады – бірі құрамында кальцийі көп, ал
екіншісі – доломиттелген түрі. Таза жоғары кальцийленген әктас 100% кальций
корбанатынан, таза доломиттелгенінің құрамында 54,3 % СаСО3 және 45,7%
МgСО3 немесе 30,4% кальций оксиді (СаО), 21,8% магний оксиді (МgО) және
47,8% СО2 болады.
Тәжірибеде жоғары сапалы әктас ретінде жоғары кальций құрамы 97 -99%
СаСО3 болғанда, ал доломит құрамында 40-43% МgСО3 болуы тиіс.
Төменде әктастың әртүрлілігі көрсетілген, бұлардың кейбіреулерінің
атаулары ортақ болып келеді.
Көбінесе таза жоғары кальцийлі әктас құрамы 5% магний корбанатынан
тұрады. МgСО3 5–тен 20%-ға дейін болса, оны магнезиалды, ал одан жоғары
болса – доломиттелген деп атайды. Егер жыныста 35-тен 45,7%-ға дейін МgСО3
болса, онда оны доломит сияқты бөледі.
Сазды әктастар қабаттарында саз немесе сазды тақта тас, сонымен қатар
жұқа орналасқан сазды заттек (8%-ға дейін) болады. Егер құрамында сазды
қоспа көп болатын болса ол маргелді әктас, ал сазды қоспа 20%-дан көп
болса, онда ол мергель деп аталады. Соңғысының мықтылығы төмен және
борпылдақ жер текстуралы болады. Мергельдің әртүрлілігі карбонат
кальцийінің 75-78% және 22-25% сазды қоспа болуына байланысты цементті
натуралды мергель дейді.
Құрамында аморфты кремнеземі бар түрін кремнийлі әктас, ал кварцтыны –
құмдақты әктас және әктасты құм деп атайды. Бұл жыныстар тұрақсыз физикалық
қасиетке ие.
Боялған әктастарды құрамындағы қоспаның түріне қарап ажыратады. Яғни,
құрамында глаукониті бар ашық- жасыл жыныстыларды глауконитті әктастар, ал
темірдің оксидімен және гидроксидімен болатын сары-қызғылт жынысты –
темірлі әктас дейді.
Битуминозды әктастар көбінесе сұр және қара түсті, органикалық заттек
қоспасынан (мұнай, асфальт, битума) және спецефикалық иісі болады.
Кей кездерде фосфоры бар (5%-ға дейін) әктастар да кездеседі, олар
теңіздегі омыртқасыз организмдерден түзілген. Олардың қаңқаларында
карбонатпен бірге кальций фосфаты да бар.
Кальциттің ірі мөлдір кристалы гидротермалды жағдайда түзіліп, исландық
шпат атауымен белгілі. Олар өте сирек кездеседі, оптикалық аспаптар
өндірісінде қолданады.
Өте көп таралған органогенді әктастар. Кейде оларды органикалық
қоспасына байланысты бөледі (коралловты, ұлутасты және т.б.), сонымен қатар
брекчирленген және кангломератты әктастар да кездеседі, әктастың біріншілік
сынығы екіншілік ұсақ түйіршікті кальций карбонатымен цементтелген.
Орогенді жынысқа бор жатады. Бұл жұмсақ әлсіз цементтелген жыныс, ол
98-99% балдырлардың қаңқа қалдығы түріндегі кальций карбонатынан тұрады.
Қалдықтар дөгелек формалы, ішкі саңылаулы болып келеді. Сондықтан бордың
үлесті беті басқа карбонатты жыныстарға қарағанда жоғары. Кейде бор сұр
немесе сарғыш-сұр түсті, 20% қоспамен бірге болады.
Мрамор – метаморфты карбонатты жыныс, жоғарғы температура және
қысымның әсерінен әктастың кристалдануынан түзіледі.Бізге таныс мраморлар
бетінде әртүрлі өрнегі бар неше түрлі түсті болып келеді, сондықтан оларды
декоротивті материалдар деп атайды. Мрамор айтарлықтай қатты, ол дәлдікпен
кесіледі.
Химиялық текті карбонатты жыныс оолитті әктас карбонатты кальцийдің
дөңгелек түйіршіктерінен тұрады.

13. Әктас өндірісі

Қазіргі кезде тұрақты сапалы әктасты өте аз кәсіпорындар өндіреді. Әр
кәсіпорын өз алдына жеке өндірісі мен технологиясын қолданады. Яғни әктас
сапасы мен экономикалық жағынан сәйкес келе бермейді, сондықтан осы екі мән
арасынан тиімді әдіс табу керек.
Мысалы, АҚШ-та жұмыс жасап тұрған кәсіпорынның көбі әктасты
өндірумен, өңдеумен айналыспайды.тек дайын өнімді сатып алады. Мұндай
кәсіпорынды толық емес циклды деп атауға болады. Оларда тек пеш
қондырғылары болады.
Әктас заводтарының негізі деп пешті атау керек, ол әктасты
күйдіреді. 1990 жылдары пештердің бірнеше нұсқадағы құрлысы ұсынылған
болатын. Қазіргі кездегі қолданылатын пештер қатарына:
1. Шахта пеші:
а) қарапайым пеш
в) газогенераторлы
г) өнімділігі жоғары, ол орталық жылу бөлігінде газбен жұмыс істейтін
пеш.
е) аудару пеші.

2. Айналу пеші:
а) жалпы типті
б)жалпы типті, жылытқышпен, тоңазытқышпен және жылуалмастырғышпен
жабдықталған
в) желтартқыш қондырғылы пеш.

3. Әртүрлі типегі пештер:
а) қайнау қабатты
б) астымен айналатын және қозғалмалы торлы
в) Эллернан типті
г) тербелмелі шахталы пеш
д) горизонталды сақиналы (Гофманның) – қазіргі кезде ескірген.

1.4 Әктасты күйдіру процесі.

Корбанатты жынысты 12000С – та күйдіру арқылы келесі реакция
бойынша ізбесті аламыз:

СаСО3 (қатты) ↔ СаО (қ) + СО2 (г) – 158,7 кДж

Өндірістік жағдайда кальций корбанатының ыдырау жылдамдығына үлкен
мән беріледі, ол күйдіру процесінің ұзақтығына, сонымен қатар пештің
өнімділігіне де әсер етеді.
Ыдыраған және ыдырамаған кесектің бөлінгенін визуальды түрде
шекарасын көруге болады. Тереңге өту жылдамдығын шекарасынан ыдырау
жылдамдығын анықтауға болады, яғни ол ыдырау температурасына байланысты 1
суретте көрсетілген.
Кесектің толық жану ұзақтығы көбінесе бірдей жағдайдағы кесек көлеміне
байланысты, ол 2 суретте көрсетілген.

1 сурет.
СаСО3-ң ыдырау жылдамдығының температураға тәуелділігі

1. сурет.
Кесек көлемінің толық күйдірілу ұзақтығына тәуелділігі.

Жану ұзақтығы сонымен қатар жанып жатқан материалға жылу берілуіне
де (яғни отынның жану жылдамдығы), жану өнімділігінің араласуына, бетінің
жанғыш материалмен әрекеттесуіне және т.б. байланысты. Егер отын ретінде
антрацит пен коксты бірге қолданса, онда куйдіру ұзаққа созылады, себебі
антрацит баяу жанады. Пештегі газ ағынының жылдамдығы күйдіруді
жылдамдатады, сондықтан диффузиялық процесс яғни СаСО3 тез ыдырап отын
жылдам жанады, жылу беріледі. Сонымен СаСО3 ыдырауы бірнеше факторларға
байланысты.
Алынған ізбестің қристалдық құрылымы күйдіру температурасына және
осы температураның әсер ету ұзақтығына тәуелді. Күйдіру температурасы
11500С болады. Борпылдақ және жоғары реакциялық қасиеті бар белсенді
әктасқа айналады. Одан жоғары температурада СаСО3 біртіндеп бөліне
бастайды. Бұл кезде СаСО3 тығыздығы жоғарлап, ал беттік үлесі кішірейіп,
біруақытта реакцияның қасиеті төмендейді. Температура жоғарлаған сайын осы
температураның әсерлілігі тереңдеп, рекристалдану процесі одан әрі
жылдамырақ жүреді. Бұл кезде тығыздығы белсенді емес ізбес түзіледі,
соған байланысты күйдіру зонасындағы температураны 12000С-тан жоғары
көтермеуі керек.
Тәжірибе көрсеткендей әктастың ұсақ кесегі қатты қыздырылады.
Ыдырау СаО-ң жылуды жұту процесімен жүреді. Сондықтан қыздырылатын
кесектің температурасы айналасындағы газдар температурасына жете алмайды,
яғни ыдырау процесі толық жүргенде температура тепе-теңдікті құрайды.
Үлкен кесектерден гөрі ұсақ кесектер тез тез ыдырайды. Сондықтан ұсақ
кесектер айналасындағы газ температурасынан ерте қыздырылады, олар біраз
уақыт бойы осы жоғары температураның әсерінде болады.
Пешке отынды ретінде антрацит немесе кокс салмас бұрын, карбонатты
шикізатпен араластырады. Содан әктас кесектерінің арасында отын жанып,
пешке келетін ауаны және жылуды оған береді. Отынның толық жанбауынан
болатын жылу жоғалтуын болдырмау үшін, пешке ауа жібереді. Сода
ерітіндісіне СО2 концентрациясының максималды мүмкін газын алуға
негізделген. Сондықтан артық ауаның көлемі 5%- дан артық емес. Осындай аз
мөлшердегі артық ауа негізіндегі отынның толық жануы үшін оларды пешке
жіберетін ауа тәрізді және карбонатты шикізат отынның арасында тең болу
керек.
Соңғысы, егер пештің көлденең қиылысындағы шихтаның кедергісі
бірдей болғанда ғана мүмкін.
Отынның толық жанбауы кезінде қалыптасқан көміртегі оксиді пештегі
қозғалысы кезінде оттегі мен кездесіп, жоғары температурада бір-бірімен
әсерлесіп, толық жанып СО2 –ге айналады.
Кокс және антрацитте көміртегіден басқа кейбір ұшқыш қоспалар
болады. Олардың көп бөлігі жанбайды және пештің жоғарғы бөлігінде жиналады.
Онда оттегі өте аз және тұтану температурасы төмен.
Отынның күлінің құрамында SiO2, Аl2O3, Fe2O3 болады. Карбонатты
шикізаттың құрамында MgCO3, CaSO4 кездеседі. Кей кезде NaCl да кездеседі.
Күл мен карбонатты шикізат қоспасы жану кезінде жанама зиянды реакциялар
жүреді. Көрсетілген оксидтердің бір-бірімен және СаО-мен әсерлесуінде
бірігеді, олар жану температурасында әктасты пеште балқиды (СаО∙Fe2O3 -
тің температурасы 12250С, 2FeO∙SiO2 – 10650С, СаО∙ҒеО∙2SiO2 – 11000C)
Басқа да баяу балқитын қоспалар қалыптасуы мүмкін – силикаттар,
ферриттер, алюминаттар, кальцидің алюмосиликаттары. Бұл қоспалардың бәрі
зиянды балластар болып табылады, оның негізінде СаО-ның бөлігі жоғарлайды.
Карбонатты шикізат пен отында болатын ылғалдың булануы үшін отынның
қосымша шығындалады. Сонымен бірге, қосымша ауа көлемін, азот пештегі
көміртегі диоксидін көбейтеді. Отынның теориялық шығынында СаСО3 ыдырайды,
100кг СаСО3 үшін 4,6 кг оттегі қажет. Сонымен бірге құрамында 49,2% СО2 бар
газ алуға болады. Тәжірибе жүзінде жылуды жоғалту әрдайым болады. Ал оған
нақты отынның және ауаның шығыны және пештегі СО2 газ концентрациясы
байланысты. Төменде келтірілген ақпараттарда теоретикалық мүмкін СО2 газ
концентрациясына әсер ететін отын шығындары төменде сипатталған:

Көміртегі 7 8 9 10 11 12 14
шығыны,100кг
СаСО3-ға кг.
Концентрация 42,0 40,0 38,8 36,9 35,6 34,7 33,7
СО2, %

1.5 Күйдіру пеш классификациясы.

Көптеген пештердің ішінде көп қолданыс тапқан шахта пеші. Оның
сұлбасының жүздеген нұсқасы бар, тіпті кәсіпорынның өздерінде екі бірдей
пеш қолдануы сирек кездеседі. Негізінен кәсіпкер немесе инженер жобаны
өзгертеді, ол пешті өзіне ыңғайлы етіп немесе күйдіретін тастың көлемін,
отын түрін тұтынушылардың сұранысы бойынша өзгертіп отырады. Бұлай
жобаларды өзгерту нәтижесінде тиімсіз болып, тіпті пештің жұмысы
нашарлайтын да кездер болады.
Шахталы әктасты күйдіру пеші негізінен 4 бөліктен тұрады:
1. тасты тиеу зонасы – ол шахтаға не воронкаға ұқсас.
2. жылыту зонасы – бұл жерде әктасты диссоцация температурасына дейін
қыздырады.
3. күйдіру зонасы – мұнда жану процесі жүреді.
4. салқындату – тасты түсіру зонасы, бұл зона конус тәрізді болады.

Вертикалды кірпішті әктас пешінің көлемі әртүрлі болады. Кей кезде
шахта диаметрі 2,3-тен 35 метрге дейін жететін пештер кездеседі. Пештің
диаметрі өскен сайын оның өнімділігі өседі, сонымен қатар шихтаның және
ауаның таралуы қиындайды. Биіктігінің өзгеруі фазалардың әрекеттесу уақыты
ұзарады, бірақ сапасы нашар ізбес пен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.