Табиғаттағы минералды тұздар және оларды өндіру тәсілдері. Дәрістер
1 - дәріс. Табиғаттағы минералды тұздар және оларды өндіру тәсілдері.
Табиғи ерігіш тұздарды алғашқы қайта өңдеу және алу әдістерін қарастыратын химиялық технология саласын галургия деп атайды. Табиғи және жасанды дайындалған табиғи тұздардың сулы ерітінділерін жылытып өңдеу негізгі галургиялық әдіс болып табылады. Осы ерітінділерді қыздырып, буландырып және салқындатып, белгілі температурада қазбалы тұздарды олармен өңдеп және араластырып қажетті өнімдер алуға болады. Кейде галургиялық әдісті химиялық терең өңдеумен біріктіреді. Галургиялық өндірістің негізгі өнімдері: натрий хлориді және сульфаты; калий, магний, бор тұздары; бром, йод және олардың тұздары; табиғи сода және басқалар.
Табиғи еритін тұздар тұз кендері немесе табиғи ерітінділер (тұз ерітіндісі, рапа) көл, теңіз және жер астындағы көздер ретінде кездеседі. Тұз кендері мен тұзды көл рапаларының негізгі құрамы натрий, кальций, магний хлоридтері мен сульфаттары, бром, бор тұздары, карбонаттар (табиғи сода). Қазақстанның территориясында көптеген тұзды көлдер бар, олардың рапасынан натрий, магний, кальций, сонымен бірге бром, бор алынады.
Тұзды кендердің түзілуі
Жер қыртысында және оның бетінде суда ерімейтін әртүрлі минералдар кенімен бірге ерігіш минералдардың кендері бар - қатты шөгінділер түрінде және ерітінді түрінде де кездесетін тұздар. Олардың түзілуіне гидрохимиялық, гидрогеологиялық және климаттық оңтайлы жағдайлар туғанда, бұл кендер жер өмірінің көптеген геологиялық кезеңдер аралығында пайда болған. Бұл кендер көзіне теңіз сулары жатады, олардың тұзынан қазып алынатын тұздардың кенорындары, тұзды көлдер, жерасты тұздықтары түзілген.
Ағынсыз шұңқырда жиналған теңіз суларының булануы кезінде тұздардың концентрациясы ақырындап жоғарылайды. Ұзақ уақыт аралығында түзілген қабаттардағы қаныққан тұздықтардан тұздар кристалданған. Шектеулі ағынмен бірнеше шұңқырдан дәйектілікпен өткен кезде су буланып отырған, осының салдарынан буланудың әр сатысында бөлінген тұздардың құрамына сәйкес әр түрлі құрамды тұзды кендер түзілген. Тұздың қабаттануы қыс мезгілінде тұздықтардың температурасы төмендегенде де жүреді, ол кристалдық фаза құрылымының өзгеруіне алып келеді.
Әр түрлі геологиялық кезеңде дүние жүзілік мұхит суларындағы тұздардың қатнасы мен концентрациясы өзгеріссіз қалмады. Тұздардың кристалдану реті де өзгерген. Түзілген біріншілік кендерді жер асты сулар мен тұздықтармен шайылуы біріншілік тұз шөгінділерінің өзгеруіне және екіншілік кенорындарының түзілуіне алып келді. Ерітінділер мен оларды қоршаған материктік жыныстар арасындағы химиялық әрекеттесу бұл үрдістерде маңызды роль атқарады. Сонымен қатар, тұзды кендердің қалыптасуына және ары қарай өзгеруіне тектоникалық құбылыстар айтарлықтай әсер етеді.
Қазіргі кезде де жүріп жатқан осы үрдістердің барлығы, көптеген ерігіш тұздардың кенорындарының түзілуіне алып келді - тұзды көлдер және оның су түбіндегі шөгінділері, жерастында жиналған тұздықтар және әр түрлі құрамды бір-бірін жапқан тұзды қабаттан тұратын қатты шөгінділер. Геологиялық бұзылмаған аймақтарда орналасқан қатты тұзды шөгінді қабаттар, ондаған және жүздеген метрлермен өлшенетін бірталай аймақта таралған, қалыңдығы әр түрлі жайпақ қабат түрінде шөгеді. Қатты натрий және калий хлоридтері иілгішті болады, соның салдарынан осы иілгіш тау жыныстарының жер бетіне итеріп шығару нәтижесінде түзілген, тұздың формасы күмбез тәрізді кенорындар жиі кездеседі. Бұл тұзды күмбездердің, әдетте сопақ формадағы, ұзындығы 2-3 км және тереңдігі жүздеген тіпті мыңдаған метрге созылады.
Натрий, магний, калий және кальцийдің сульфатты және хлоридті қосылыстары тұзды кендердің негізгі компоненттері болып саналады. Қатты шөгінділерде олар әр түрлі минералдар түрінде кездеседі - жай және күрделі тұздар, сусыз және кристаллогидраттар. Ең көп таралғандар: галит - NaCl, мирабилит - Na2SО4 . 10Н2О, тенардит - Na2SО4, эпсомит - MgSО4 . 7Н2О, астраханит - Na2SО4 [.] MgSО4 [.] 4Н2O; сильвин - КCl, карналлит - КCl [.] MgCl2 [.] 6Н2О, каинит - КСl [.] MgSO4 [.] 3Н2O және басқалар.
Қазбалы тұздар кендерін қазып шығару.
Тау-кендік қазып шығару. Бұрын қалыптасқан қатты кендерден тұздарды шығару, жай тау-кен жұмыстарымен жүргізіледі. Мұндай жолмен жер қойнауынан тас тұзын, тенардитті, калийдің шикі тұздарын: сильвинитті, карналлитті, каинит және басқаларды шығарып алады.
Тұз қабатының беткі горизонты азғантай тереңдікте болғанда, оны ашық әдіспен қазып шығаруға болады. Мұндай жағдайда карьер немесе разнос жасайды, яғни беткі қабаттағы жынысты алып тастап, тұзды шығарып алады. Ірі шығару жұмыстарында бұл мақсат үшін экскаваторлар, жүкарбасы немесе тракторлы тягасы бар скреперлер, механикалық күректер және басқада механизмдерді қолданады. Әдетте тұз қабатын алдын-ала механикалық немесе жару әдісімен қопсытады.
Тереңде шөгілген үлкен тұз қабаттары үшін ашық қазып алу әдістері қолданылмайды. Сонымен қатар, бұл әдістің кемшілігі: тұздардың шаңмен ластануы, әсіресе атмосфералық жауын-шашынмен және топырақты сулармен араласуы. Сондықтан тереңде орналасқан кенорындарды, әдетте жерасты әдісімен шахталы жолмен галерея немесе камерадан тұзды ойып алып шығарады. Жерасты камераларын жасағанда кең ұңғымаларды штрекұңғымалы комбайндармен, қашап омыратын үңгігіш машинамен; ұңғыны - ұрып бұрғылау машиналарымен; тұзды ойып алып артуды - скреперлі қондырғылармен іске асырады; үлкен шахтада тұзды жоғарыға шығару үшін жерасты вагонеткалы электропойыздарды және лифттарды қолданады.
Жерасты шаймалау
Жер астындағы сулар жер қойнауындағы тұз қабатына сіңіп, оны шайып табиғи жерасты тұздығын түзеді. Тұздарда өңдеудің көзі болып табылатын мұндай тұздықтарды құдық немесе бұрғылы ұңғы арқылы жер бетіне шығарады. Қатты түрге қарағанда тұздық түрінде тұздарды бөліп алу оңай және арзан, әсіресе бұл тұзды әрі қарай ерітіндіде өңдеуге ыңғайлы. Сондықтан, көп жағдайда тұзды жыныстардан тұзды жерасты шаймалауды жүргізу орынды болады. Бұл әдіс алынатын тұздықтың құрамына әсер етуге мүмкіндік бермейді және сондықтан жер қойнауынан тек қана ас тұзын алуға кең қолданады.
Минералды тұздардың химиялық технологиясында жерасты шаймалауды әр түрлі әдістермен жүзеге асырады: сумен үздіксіз суару және тұзды қабаттағы жерасты камераларын біртіндеп сулау немесе камераны сумен басу; түзілген концентрлі тұздықты насоспен тартып шығарады. Қазіргі кезде бұрғы ұңғысы арқылы шаймалаудың заманауи әдістерін қолданады. Диаметрі 150-250 мм болатты құбырларды жағалай колонналы бекіткен ұңғымаға диаметрі кіші (75-100 мм) құбырларды орнатады. Осы құбырлардың бірі арқылы жоғарғы қысымды (20-25 ат) ортадан тепкіш насос көмегімен тұз қабатына суды айдайды. Ол тұзды ерітеді және басқа құбыр арқылы тұздық түрінде жоғарыға шығарылады. Ұңғыма екі түрлі режимде жұмыс істейді - қарсыағынды, бұл кезде сыртқы құбыр арқылы суды береді, ал ішкі құбыр арқылы тұздық жоғарыға көтеріледі (сурет 1) және тікағынды, мұнда ішкі құбыр арқылы су беріледі, ал сыртқы құбыр арқылы тұздық сыртқа айдалады.
Сурет 1 - Қарсы-ағында жұмыс істейтін бұрғылы тұздықты ұңғыма арқылы тұз қабатын шаймалаудың сызба-нұсқасы.
Ұңғыманың тереңдігі және оған беретін судың қысымы тұз қабатының немесе жерасты тұздық көзінің орналасу тереңдігіне байланысты. Ұңғыманың өнімділігі 1 сағатта 10-25 м3 тұздық болады. (Кейде ұңғымаға суды өздігінен ағызады; бұл жағдайда су қысымы төмен болғандықтан тығыздығы жоғары тұздық бетке көтеріле алмайды, сондықтан оны су мен тұздықтың тығыздықтарының айырмасы анықталған деңгейге дейін ұңғымаға түсірілген тереңдік насоспен айдайды).
Бұрғылы ұңғыма арқылы түзілген тұз қабаттарын сумен шаю кезіндегі камера, біртіндеп төңкерілген конусты формаға ұқсай бастайды, себебі, табиғи конвекция нәтижесінде бүйір жағы, әсіресе камераның төбесі, қаныққан тұздықпен және механикалық қоспалар шламымен толған түбіне қарағанда жылдам ериді.
Сондықтан бүйір жағы ойық болады да, ары қарай шаймалауға кедергі жасайтын бос жыныс қабатымен басылады. Тұздықтың түзілу қарқындылығы төмендейді, егер түзілген конустың бұрышы 30-40° жетсе, ұңғыманың жұмысын тоқтатады. Осының нәтижесінде мұндай әдісті пайдалану кезінде кенорын қорының 5-15 %-ы ғана қолданылады.
Ұңғымаларды пайдалану, сонымен қатар құрамдастырылған қарсыағынды-тікағынды әдіспен іске асады. Бұл жерде негізгі саты тікағынды, тұз қабатын сумен шайып, көп мөлшерде тұздықтың түзілуі; қарсыағынды саты кезінде ұңғыманы сумен жуу ерімейтін қалдықтың көп бөлігінің алынуымен жүреді. Ұңғыманың ішіндегі ағындар бағытының алмасу кезеңінің ұзақтығы, мысалы сумен шаю және сумен жуу режимдерінің ұзақтығының қатнасы 7:1-ден 3:1-ге дейін аралықта 2 сағатқа тең болады.
Сатылы шаймалау прогрессивті әдіс болып табылады, әсіресе құрамында көптеген ерімейтін қалдықтары бар тұз қабаттарын өңдеу үшін. Бұл жағдайда алдымен үңгі, яғни жайпақ қуыс формада емес, төбесі төмен қараған конусты формада шаяды. Одан кейін судың беру деңгейін көтере отырып және тұздықты алу деңгейін өзгертіп, тұзды сатылы ерітеді, сонда шаймалау камерасының формасы іргесі воронка және төбесі күмбез тәрізді цилиндрге ұқсайды. Ерімейтін қалдықтар камераның төменгі жағында жиналады.
Тұз қабатына суды беруді және тұздықты жоғарыға айдауды әртүрлі ұңғымалармен жүргізеді - біреуімен суды жібереді, екіншісімен тұздықты айдап шығарады. Мұндай топтық жүйеде ұңғыманы пайдалану тұзды бөліп алу коэффициенті әсіресе қабаттардың жату бойынша қорды тізбекті өңдеу және жоғарғы қабаттағы тұздарға суды беру үшін шаймалау кезінде пайда болған ойылған шұңқырларды қолданған кезде өседі. Бұл сужинағыш ұңғымалардың санын қысқартуға және берілетін судың мөлшерін едәуір арттыруға мүмкіндік береді.
Жерасты шаймалау кезінде пайда болған қуыс камера төбесінің құлауына, тұз жыныстарының түсуі және опырылуы себеп болуы мүмкін. Сондықтан тұзды бөліп алудың бұл әдісін тек жер қыртыстарының қабаттары берік болғанда ғана қолданады.
Өздігінен тұнған тұздарды алу
Көл рапасынан және көлтабанда кристалданатын, күннің жылуының әсерінен судың булануының (NaCl) немесе қыс кезеңінде рапаның салқындау нәтижесінде өздігінен тұнған тұздарды (NaCl, Na2SO4 . 10H2O) алу ең тиімді әдіс болып табылады.
Өздігінен тұнған тұздарды қолмен және механикалы әдістермен алады. Тұздарды қолмен алу әдісі ауыр қол күш еңбегін қажет етеді. Сондықтан ірі тұз кәсіпшілігінде үлкен тұз қабаттарынан тұзды алу үшін тек қана механикалық әдістерді қолданады: скреперлерді, трактор тиегішті, бульдозерлерді, бір- немесе көпожаулы экскаваторларды, тұзтартқыштарды қолданады. Рапа қабатының қалыңдығы кемінде 0,5 м болғанда тұзтартқыштарды қолданады. Олар теміржол платформаларында құрастырылады.
Тұздықтарды өңдеудің бассейіндік әдісі
Бассейн көмегімен тұз көлдерінің рапасынан және көлтабаннан тұзды алу, ондағы рапаның табиғи булануы немесе салқындауы және тұздардың кристалдануы бассейіндік деп аталады. Бассейн ретінде, сонымен қатар көлге жақын орналасқан табиғи ойықтарды қолдануға болады. Бассейн орналасқан жердің сүзгіштік қабілеті өте аз болу керек, себебі тұздық жерасты сумен араласпауы және топыраққа сіңіп кетпеуі керек.
Жергілікті климатты, топырақтың шарттарын, рапаның құрамы мен концентрациясын ескеріп, кәсіпшіліктің үлкендігіне қарай бассейннің көлемін таңдайды. Тұзды қолмен сындырған кезде тікбұрышты формалы бірнеше кішігірім бассейндерге (1-4 га) бөледі. Үлкен көлемді бассейндерде жел толқынды күшейтіп, тұз қабатын ашып, біркелкі тұнуына кедергі жасайды. Тұзды механикалық сындырғанда бассейндердің арасындағы тосқауылдар механизмдердің жұмыс жасауына кедергі жасайды, сол себепті тұндырғыш бассейндердің көлемі үлкен болу керек. Дайындауыш (тұндырғыш) және қосымша бассейіндер көлемін қосқанда, тұндырғыш бассейндермен бірдей болады. Бір бассейіннен екінші бассейнге рапаны айдау науа және арық арқылы рапаайдағышпен жүргізіледі.
Бассейндік кәсіпшіліктің өнімділігін анықтайтын негізгі фактор рапаның булануы болып табылады. Рапа суға қарағанда баяу буланады, себебі су бетіне қарағанда тұздықтың бетіндегі су буының қысымы төмен. Буланған рапа қабатының биіктігі сондай шарттарда буланған судың биіктігіне қатнасы рапаның буланғыш коэффициенті деп аталады. Буланғыш коэффициент шамасы әрқашанда бірден төмен болады; ол рапаның құрамы мен концентрациясына байланысты, сонымен қатар климат пен ауа райына және әртүрлі жағдайда буланған бір рапа үшін әртүрлі болуы мүмкін, мысалы ауаның әртүрлі ылғалдылығында. Рапа ауадан ылғалды сіңіріп алған кезде буландырғыш коэффициенті теріс шама болуы мүмкін.
Әдебиет: 2 нег. [45-59], 3 нег. [105-109].
Бақылау сұрақтары:
1. Тұз кенінің негізгі компоненттерін ата.
2. Тұз кенінің пайда болу механизімін айтып беріңіз.
3. Тұз қазбалы кенін өңдеудің қандай әдістерін білесіз?
4. Карьер дегеніміз не? Қандай кенді қазып алғанда оны қолданады.
5. Жерасты шаймалау әдісінің маңызы.
6. Тұздықтарды өңдеудің бассейіндік әдісінің маңызы.
2 - дәріс: Минералды тұздардың өндірісіндегі типтік үрдістер мен типтік технологиялық сызба-нұсқасы.
Минералдық тұздардың өндірісі 2 негізгі үрдістен тұрады: табиғи тұздарды тауып, өндіру және табиғи шикізаттан немесе шикізаттың басқа түрінен минералдық тұздарды алу. Табиғи ерігіш тұздарды қазып шығару және өңдеу (галлургия) бірнеше үрдістерге негізделген: шаю (сілтісіздендіру), буландыру, кристалдау және табиғи тұз ерітініділерін өңдегенде, сусыздандыру. Осы әдістерді қолдану арқылы тұздар жүйесін жеке дара тұздарға бөлуге мүмкіндік туады.
Тұздарды синтетикалық әдіспен алуда бастапқы материал ретінде негізгі химиялық өндірісінің жартылай өнімдері немесе әртүрлі өндірістердің қалдықтары пайдаланылады. Тұздардың синтезі бейтараптау реакцияларына негізделген. Мысалы, маңызды азот тыңайтқыштарын қышқыл мен негізден осылайша алады. Көптеген тұздарды басқа өндірістердің қосымша өнімі ретінде алады. Мысалы, нефелиннен глинозем өндіргенде қосымша өнім ретінде поташ пен соданы алады.
Минералдық тұздар мен тыңайтқыштардың бірнеше түрі, сонымен бірге оларды алатын шикізаттың түрлері өндірістің көптеген әдістермен шартталады. Көптеген типтік үрдістер өңдеудің физика-химиялық әдістеріне, әсіресе, шикізаттарды дайындау сатыларына және өнімді аяғына дейін жеткізуге негізделген. Тұздардың технологиясында абсорбция және десорбция үрдістерін жиі қолданады. Минералдық тұздардың пайда болуы күйдіру, пісіру, шаймалау, абсорбция сияқты үрдістер барысындағы химиялық реакцияларына негізделген. Тұздар өндірісіндегі үрдістердің басым көпшілігі диффузиялық аймақта жүреді және масса берудің жалпы теңдеуімен бейнеленеді:
υ = km F Δс,
сондықтан, тұз өндірісіндегі үрдістерді жылдамдату үшін қозғалыс күшті Δс - арттыратын және реагенттердің жанасу беттерін (F) ұлғайтатын барлық шараларды қолданады.
Тұз технологиясы үшін С-Қ жүйесіндегі үрдістер тән. Мұндай жүйелерде фазалардың бетін дамыту қатты денені ұсақтап және ұсақталған жүзгінді механикалық немесе пневматикалық араластырғыштардың көмегімен араластыру арқылы жүргізіледі.
Минералды тұздарды өндірудің технологиялық сызба-нұсқалары алуан көп, бірақ, әдетте, типтік үрдістердің жиынтығынан тұрады. Бұл үрдістердің технологиялық сызба-нұсқасындағы реті әртүрлі болуы мүмкін, бірақ типтік сұлбасы әртүрлі тұздар өндірісінде кездесетін ең басты операциялардан тұрады.
Өндірістік үрдістің негізгі міндеті - шикізаттан мақсатты элементті концентрленген немесе ары қарай ыңғайлы өңделетін қосылыс түрінде шығару. Шикізатты байыту үшін әртүрлі механикалық, физика-химиялық және химиялық әдістерді, руданы қолмен айыру, магниттік сепарация, сулау, сулы классификация, флотация және т.б. қолданады.
Заттарды анағұрлым реакцияласушы күйге айналдыру үшін, мысалы, ерігіш қосылысқа ауыстыру үшін шикізатты тотықтырады немесе тотықсыздандырады, күйдіреді немесе басқа заттармен бірге қатты қыздырады (яғни пісіру әдістерін жиі қолданады). Кейде керісінше, шикізаттың кейбір бөлігін ерімейтін түрге айналдыру үшін, оны шикізаттың басқа бағалы бөлігінен айырады. Шикізаттағы бағалы компоненттерді ерігіш немесе реакцияласушы күйге айналдыру үшін кальцинациялау, тотықтыру, тотықсыздандыру, хлорлау және сульфаттандырып күйдіру, пісіру, қышқылдық ыдырату әдістерін және шикізатты өндейтін басқа да әдістерді жалпы түрде шикізатты ашу деп атайды. Күйдірудің барлық жағдайларында қатты материалдар өңделуге ұшырайды. Үрдістің қарқындылығына әсер ететін басты факторлар: материалдың ұсату дәрежесі мен химиялық реакцияға түсетін заттардың концентрациясы. Жыныстың ірі кесектерін ұсақтау, кейде ұнтақтау арқылы кішірейтеді. Бұл операциялар фракцияларға елеумен бірге жүреді: ірі фракциялар ұсақтауға қайтарылады, ұсақтары күйдіру үшін шихта дайындауға түседі.
Байытудың сулы әдісі қолданылғанда, шикізат сулы болады және оны күйдірудің алдында кептіру қажет.
Сонымен, типтік сызба-нұсқаның бастапкы сатысына ұсақтау, елеу, байыту және кептіру сияқты үрдістер кіреді. Бұл операциялар шикізатты қазып алған жерде жиі жүргізіледі. Осындай жағдайда өндіріс сұлбасы шихта дайындаудан, яғни күйдіру өзінен немесе күйюге арналған материалдар коспасын күйдіруден басталады.
Күйдіруден кейін материал, әдетте, салқындатылады, күйдіру үрдісінде шихта пісіп, жабысып қалған жағдай болса, оны ұсақтайды, сындырады. Одан кейін материалды сумен сілтісіздендіреді немесе бағалы компоненттерді кейбір жағдайда зиянды қоспаларды бөліп шығару үшін арнайы ерітінділермен өңдейді. Сілтісіздендіруді жиі ұсақтаумен, ал кейбір жағдайда шихтаны салқындатумен қатар қолданады. Сілтісіздендіргеннен кейін ерітіндіні ерімейтін тұнбадан тұндыру және сүзу арқылы бөледі.
Бағалы компоненттері бар ерітіндіні, басқа қосылысқа айналдыру үшін, мысалы, тұнбаға, оны ары қарай сұйық, қатты немесе газ тәріздес реагенттермен өңдейді. Тұнба түскен жағдайда, ерітіндіні тұндырады немесе сүзеді. Кейбір жағдайларда бағалы компонент ерітіндіде қалу мүмкін, онда оны буландырады және кристаллизацияға жібереді. Кристалдар өзекті ерітіндісінен тұндыру (декантациялау) немесе сузу арқылы бөлінеді, содан соң кептіріледі, кейде керекті ұсақтыққа дейін ұнтақталынады. Осылайша, типтік сұлба келесі негізгі үрдістерден тұрады:
- ұсақау;
- елеу;
- байыту;
- кептіру;
- мөлшерлеу және шихталау (араластыру);
- күйдіру;
- салқындату;
- ұнтақтау, тарту;
- шаймалау;
- тұндыру, сүзу;
- ерітіндіні өңдеу (қоспалардан тазалау, тұнбадан бөлу);
- буландыру;
- кристалдау;
- тұндыру, сүзу;
- кептіру;
- өнімді ұсақтау;
- қаптау.
Күйдіру. Тұз технологиясында материалды күйдіру үрдісінің үлкен маңызы бар. Ол әртүрлі жағдайларда шихта қоспасында қажетті химиялық өзгерістер жүруін қамтамасыз етеді. Күйдіру кезіндегі болатын химиялық құбылыстардың сипатына байланысты күйдірудің келесідей түрлері болады: кальцийленген, тотықтырушы, хлорлаушы, тотықсыздандырғыш. Қазіргі кезде хлорлап күйдіру әдісі өндірістік маңызын жойды.
Кальцинациялық күйдіру немесе кальцийлеу деп заттың құрамынан көмір қышқыл газ немесе конституциялык суды шығару үрдісін айтады. Мысалы, әкті күйдіру:
СаСО3 = СаО + СО2
немесе каолинді қатты қыздыру:
Аl2О3 . 2SiO2 . 2Н2О = Аl2О3 + 2SiO2 + 2Н2О.
Тотықтырып күйдірудің мысалы ретінде пиролюзиттің күйдіргіш калиймен 200-270 °С-де ауадағы оттегінің қатысуында балқуын келтіруге болады:
2МnO2 + 4КОН + О2 = 2К2МnО4 + 2Н2О.
Тотықтырып күйдірудің жеке түрі - сульфаттап күйдіру, ол үшін сульфидті кендерді ерігіш сульфат түріне айналдырады. Бұл кезде алдымен металл тотығы түзіледі, мысалы, СuS + (12) О2 = СuО + SО2. Содан кейін түзілген күкіртті газ күкірт ангидридіне тотығады да, металл тотығымен әрекеттеседі:
SО2 + CuO2 = CuSO4.
Тұз технологиясында тотықсыздандырып күйдірудің де үлкен мәні бар. Оның мысалы, натрий сульфатынан натрий сульфидінің түзілуі:
Na2SО4 + 2С = Nа2S + 2СО2.
Күйдіру үрдісін қарқындату әдістері: температураны жоғарылату, шихтадағы (қоспадағы) компоненттерді ұсақтау, компоненттердің бірін сұйық немесе газ тәріздес түрге айналдыру, әрекеттесетін компоненттердің концентрациясын жоғарылату, шихтаны араластыру және жылу беру жағдайын жақсарту. Үрдісті қарқындатудың бірден-бір тиімді жолы - ол температураны жоғарылату. Температура жоғарылаған сайын химиялық реакциялар да, диффузиялық үрдістер де жылдамдайды. Температураның жоғарғы шегі шихтаның қасиетіне және оның құрамындағы (оның пісіп жетілуін қамтамасыз ететін) жеңіл балқитын металдардың болуына байланысты. Пештің реакциялық көлемінде, шихтаның пісіп жабысуына байланысты, өткізбейтін бөлек учаскелер пайда болады және шихтаның кесегі үлкейеді. Осыған байланысты, үрдіс баяулайды немесе реакция толық жүрмейді. Шихта компоненттерінің ұсақталуы күйдіру үрдісін тездетеді, өйткені барлық әрекеттесу үрдістері материал бөлшектерінің бетінде өтеді. Күйдіру жылдамдығы бөлшектердің беткі шамасына пропорционал болады. Бірақ-та аса көп ұсақтау кейбір жағдайларда шихтаның қатты жабысуына әкеліп соғады. Сондықтан ұсақтау дәрежесін таңдау көптеген факторлармен шартталады: күйдірілетін материалдың қасиеттеріне, күйдіру температурасына, пештің конструкциясына, араластыру жағдайына және шихтаның ауысуына т.б. Сұйық және газ тәріздес реагенттердің қатысуы күйдіру үрдісін тездеседі, өйткені мұндай жағдайда реакция температурасы, қатты реагенттермен салыстырғанда, әлдеқайда төмен болады. Газды фазадағы компоненттерімен әрекеттесетін материалдарды күйдіргенде, сол компонентердің газдағы концентрацияларының көбеюі үрдісті тездетеді, мысалы, тотықтырып күйдіруде оттегі немесе көмір тотығы, сутегі тотықсыздандырып күйдіруде. Араластыру кезінде әрекеттесуші бөлшектердің беті жаңарып, реакция өнім қабатынан босап, ал әрекеттеспеген заттардың сол бетпен жанасуына мүмкіндік туады.
Еріту және сілтісіздендіру. Еріту үрдісін шартты түрде физикалық және химиялық деп бөледі. Физикалық еру қайтымды үрдіс, яғни сұйық фазаның әсерінен кристалдық тордың бұзылуы жүреді. Химиялық еріту - қайтымсыз үрдіс, яғни еріткіш затпен химиялық әрекеттеседі. Ерітудің барлық жағдайларында қатты бетпен салыстырғанда, сұйық фаза ауысады. Сұйықтың табиғи конвекциясы жүреді. Фазааралық шекарада барлық кезде сұйықтың диффузиялық қабаты болады. Үрдіс жылдамдығы қатты дененің кристалдық торының еру жылдамдығымен анықталады және диффузия заңдылықтарына бағынады. Еру қарқындылығы әрбір гетерогендік үрдістің қарқындылығындай жанасу фазасының беткі мөлшеріне тәуелді (кристалдар неғұрлым ұсақ болса, соғұрлым меншікті беті үлкен болады және олар тезірек ериді). Физикалық ерудің жылдамдығы ерітіндінің қанықпаған шамасына пропорционал, яғни ерітіндінің қаныққан концентрациясы мен нақты концентрациясының айырмашылығына тең. Кинетикалық теңдеудің түрі:
dG Fd = K (x0 - x),
мұндағы G - еритін заттың мөлшері;
F - кристалдардың беті;
τ - уақыт;
К - еру жылдамдығының коэффициенті;
х0 - берілген температурадағы қаныққан ерітіндінің концентрациясы;
х - ерітілетін заттың сұйық фазадағы нақты концентрациясы.
Химиялык еріту әртүрлі кинетикалық заңдылықтарға бағынады. Реакция тек қана қатты дененің бетінде жүретін болса және реакция өнімі ерітіндіге диффузияланатын болса жылдамдық активті еріткіштің концентрациясына с пропорционал:
dG Fd = Kс.
Реакция тек қана бетте емес, ерітіндіде де жүретін болса, кинетикалық теңдеудің түрі мынадай:
dG Fd = K1 + К2с,
мұнда К1 және К2 - тұрақты коэффициенттер.
Сілтісіздендіру деп қатты қоспаның еритін бөлігін еріткіштің көмегімен бөліп шығару үрдісін айтады. Принципінде, еру үрдісінен онша айырмашылығы жоқ, бірақ әлдеқайда баяу жүреді, ол еріткіштің қатты материал бөлшектерінің ішіне диффузиялануында болатын қосымша кедергіге байланысты. Сілтісіздену үрдісі неғұрлым қатты дене түтікшелі болып келсе, соғұрлым тез жүреді.
Еру және шаймалау үрдістері температураны жоғарлатқан сайын, заттардың концентрациясын азайтқанда, қатты және сұйық фазалардың салыстырмалы орын ауысу жылдамдығын көбейткенде тезірек жүреді (сондықтан да қарама-қарсы ағын принципі және араластыруды қолданады).
Кристаллизациялау Тұздарды су ерітінділерінде кристаллизациялау үшін ерітіндіні аса қанықтырудың әртүрлі әдістері қолданылады:
1) төменгі температурадағы ерігіштігімен салыстырғанда жоғары температурада ерігіштігі жоғары тұздарды олардың қаныққан ерітінділерін салқындату арқылы кристалдайды (политермиялық немесе изогидртті кристалдау),
2) температураны өзгерткенде өзінің ерігіштігін аз өзгертетін тұздарды тұрақты температурада суды буландыру арқылы кристалдайды (изотермиялық кристалдау).
Тұздың кристаллизациясын ерітіндіге оның ерігіштігін төмендететін затты қосу арқылы қол жеткізуге болады. Ондай заттар болып берілген тұзбен немесе затпен бірдей ионы бар басқа тұздар болады және олар суды байланыстырып тұрады. Бұл үрдіс тұздалу деп аталады. Тұздалудың мысалы болатындар:
1) хлорлы натрийдің концентрлік ерітіндісіне хлорлы магнийді қосқандағы оның кристалдануы;
2) натрий сульфатының ерітіндісіне спирт немесе аммиак және т.б. қосқандағы кристалдануы.
Кристаллизация үрдісін 2 периодқа бөледі: ұрықтардың пайда болу периоды және кристалдардың өсу периоды. Кристалдардың өсуі диффузиялық үрдіс. Температураны жоғарылату молекулалардың қозғалыс жылдамдылығын, диффузияны тездетеді. Кристаллизацияның жылдамдығы араластырғанда да жоғарылайды. Ұрықтардың өз еркімен пайда болуы - флюктуацияға - аса қаныққан ерітіндінің көлемінің әр жерінде иондар мен молекулалардың реттелген ұсақ түзілулерінің нәтижесі. Кристаллизацияның бастапкы сатысын ерітіндіге ұрықтарды, яғни кристалданатын заттардың ұсақ бөлшектерін жасанды енгізу арқылы біраз жылдамдатуға болады. Берілген заттың ұрықтары белгілі бір өлшемнен кем болуга тиісті емес, өйткені өте ұсақ ұрықтар термодинамикалық тұрақсыз болады. Температураны жоғарлату молекулалардың кинетикалық энергиясының өсуіне әкеліп соғады, бірақ соңғысы іріленген бөлшектердің шыдамдылығын төмендетеді, сондықтан температураның әсері біркелкі емес.
Таза кристалдар алу үшін тұз ерітінділерін кристаллизацияның алдында оларды ластандыратын қоспаларды ерімейтін қосылыстар түрінде тұнбаға түсіру арқылы тазалайды. Ерітіндіні ластайтын металдар ионы гидрототықтар түрінде тұнбаға жиі түсіріледі.
Тұздардың басылып, нығыздалып қалуы. Кристалдық өнімдер нығыздалып қалуы мүмкін. Сақтау кезінде кристалдық бөлшектер жабысып, нығыздалып және қатты тығыз массаға ауысады. Тұздардың нығыздалып қалуының басты себебі жоғары ылғалдылық, сондықтан да неғұрлым ерігіштігі жоғары болса, нығыздалуы да жоғары болады. Нығыздалу кристаллогидрат немесе қаныққан ерітіндінің үстіндегі су буының қысымына, сонымен бірге қоршаған атмосфераның температурасы мен ылғалдылығына тәуелді. Кейде нығыздалу сақтау кезіндегі тұздың қайтадан кристалдануынан кристалдық форманың бір түрінен екінші түріне өтуіне байланысты. Бұл құбылыстың полиморфтық айналу температурасының (өту нүктесі) байқалуы қоршаған ортаның ауытқу температурасының шегінде жатқан кезде болады. Тұздың нығыздалып қалуы, егер де әдеттегі жағдайда, тұздардың гигроскопиялық қасиеті жоқ болса да, оның ауадағы ылғалмен химиялық гидратация кезінде болуы мүмкін. Мысал ретінде, қыс кезінде ас тұзының ашық ауада сақталып, ноль температурасынан төменде NаС1 . 2Н2О түзілуі, тұздардың қоспасын сақтағанда, нығыздалып, арасында жүретін химиялық реакциядан жаңа қосылыс түзілуі мүмкін. Мысалы, аммоний нитраты мен сульфатының қосылысында қос тұз (NH4)2SO4 . 2NН4NО3 түзілуі мүмкін. Нығыздалуды азайту немесе оны болдырмау үшін келесі әдістер қолданылады:
1) ірі кристалдар түрінде дайындау;
2) қоймаға берілгенше жақсылап кептіріп, салқындату;
3) қарапайым ыдыста сақтау және ауаға, суға төзімді ыдыста сақтау;
4) түйіршіктелген немесе брикеттелген өнім шығару немесе оны гидрофобтық заттың (парафин, май, керосин және т.б.) қорғау пленкасымен жабу.
Әдеб.: 2 нег. [24-65], 3 нег. [117-135].
Бақылау сұрақтары:
1. Шикізатты байыту әдістері .
2. Тұз технологиясынъң негізгі әдістері.
3. Күйдіру түрлері, күйдіруді қарқындату.
4. Кристаллизация үрдісі, оның периодтары
5. Тұздың нығыздалуын болдырмау әдістері.
3 - дәріс. Натрий хлориді, оның технологиялық қасиеттері. Шикізат пен өндіру тәсілдері.
Ас тұзы баяғыдан бері консервілеуші құрал ретінде: балық, ет, көкөністерді, теріні және т.б. тұздау үшін қолданылады. Өнеркәсіптің дамуымен әртүрлі өндірісте бастапқы немесе көмекші шикізат ретінде тұз кең қолданыс тапты. Қазіргі кезде тамақ саласы үшін әлемдік өндірілетін тұздың жартысынан азы шығындалады. Бір адамның тұзды тамаққа пайдалану орташа жылдық нормасы 8-10 кг құрайды, ал өнеркәсіпті қосқанда жалпы пайдалану, жекеленген елдерде жылына 25-75 кг жетеді. Тұз, сонымен бірге малдың тамағына, мысалы малға силос дайындағанда кетеді. Өндірілетін тұздың 5-10 % жем ретінде жұмсалады. Өндіру мен өңдеу әдісіне қарай тамақтық ас тұзы бөлінеді: 1) ұсақ кристалды қайнатпа; 2) ұсақталғанның әр түрі (тасты, өзі тұнатын) және әртүрлі ірілікте тартылған; 3) ұсақталмаған кесекті (шомбал), жарма дән және дәнді (ядро); 4) иодталған. Ас тұзының сапасына қойылатын талаптар МЕСТ-13830-68 (1-кесте) бойынша шартталған; МЕСТ-13685-68 сынақ әдістері.
1-кесте. МЕСТ-13830-68 бойынша ас тұзының құрамы (%).
Сұрып
NаСl-дың құрғ.зат-ғы мөлшері, кем емес
Суда еримейтін заттың құрғақ заттағы мөлшері, аспайтын
Ылғалдың максимальды мөлшері
Құрғақ заттағы шектік мөлшері
Са[2+]
Mg2+
SO42-
Fe2O3
Экстра
Жоғарғы
Бірінші
Екінші
99,7
98,4
97,7
97,0
0,03
0,16
0,45
0,85
0,1
Тасты тұз ... ... ... ... ... ... .0,25
Тұнба және өзі тұнатын...3,2
Қайнатпа ... ... ... ... ... ... 5,0
Тасты тұз ... ... ... ... ... ...0,25
Тұнба және өзі тұнатын...4,0
Қайнатпа ... ... ... ... ... ... 5,0
Тасты тұз ... ... ... ... ... .0,25
Тұнба және өзі тұнатын ... 5,0
Қайнатпа ... ... ... ... ... ...6,0
0,02
0,35
0,5
0,65
0,01
0,05
0,1
0,25
0,16
0,8
1,2
1,5
0,005
0,005
0,01
0,01
NaCl-ды 1500-ден астам өндірістерде пайдаланылады. NaCl химия өндірісінде сода, хлор, күйдіргіш натрий, хлорлы әк және т.б. алуда негізгі шикізат болып табылады, пластмасса өндірісінде, органикалық синтез және басқаларда қолданылады. Хлорлы натрий, құрылымы дендритті тығыздығы аз (0,9 гсм3, артық қысыммен 1,7 атм.) қауіпсіз аммониттерді дайындағанда, от сөндіруші қоспа ретінде қолданылуы мүмкін.
Физика-химиялық қасиеттері. Хлорлы натрий табиғатта ерітінділер және кристалды шөгінділер, ең бастысы тасты тұз, минерал галит NaCl түрінде кездеседі. Ол таза ерітінділерден дұрыс кубтар түрінде кристалданады; ерітіндіде қоспалармен бірге түзілген кристалдар октаэдр немесе ромбалық додекаэдр формалы болуы мүмкін. Кристалдар тығыздығы 20 °С 2,16 гсм3. Балқу температурасы 800,8 °С. Табиғи тығыз массаларда (тасты тұзда) галит дәнінің қырлары әдетте, дұрыс емес және ұсақ мөлшерлі (үлестен бірнеше миллиметрге дейін) болып келеді.
Хлорлы натрий түрлендіретін агенттің қатысында үш өлшемді дендриттер түрінде кристалдана алады. Ол мұндай күйде суда жақсы еритін хлоридтер мен гидрототықтардың концентрлі ерітінділерінен (онда NaCl-дың 1-2 % ғана ериді), құрамында сілті металдың ферроцианидінің 0,05 % бар тұздықты вакуум астында буландырып, баяу араластырғанда бөлінеді.
Температура +0,15 °С төмендегенде тұз екі сулы кристалгидрат NaCl . 2Н2О (гидрогалит) түрінде, бұл температурадан жоғарылағанда сусыз NaCl түрінде кристалданады. Хлорлы натрийдің ерігіштігі температураға байланысты аз өзгереді. Қаныққан сулы ерітіндісі эвтектика нүктесінде -21,2°С-де NaCl-дың 24,42 % ұстайды (1-сурет). Қаныққан сулы ерітінді 760 мм сын.бағанасындағы қысымда 108,7 °С температурада (NaCl 28,41 %) қайнайды.
Сурет 1 - NаСl - Н2О жүйесіндегі ерігіштік
Таза галит түссіз, шынылық жылтыры бар, қоспалар оны әртүрлі түске бояйды: сұрдан қара сұрға дейін (балшықты заттардың қоспасы) сары, қызылсары, қызыл түс (темір тотығы), қоңыр (органикалық заттар) және басқалары. Калий тұздарымен бірге кездесетін, галит жиі көгілдір, көк және күлгін түсті болады, 200 °С дейін қыздырғанда, жойылады. Түстердің пайда болуы радиоактивті сәулелердің әсерінен металл натрийдің бөлінуіне байланысты болуы мүмкін. Шығатын жеріне қарай ас тұзында қоспа ретінде құм, дала шпаты және каолинит сияқты жыныстар, сілті және жер сілті металдарының тұздары, өзекті ерітінділер және т.б. кіруі мүмкін.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қоспалар мөлшері мен тұз бөлшектерінің өлшемдері арасында өзара байланыстың болуы белгіленеді. Таза тұздың гигроскопиялығы үлкен емес, кейбір қоспалар болғанда, мысалы, MgCl2, ол көбейе түседі. Басқа қоспалар, мысалы біркелкі бөлінген дисперсті лай ас тұзының гигроскопиялығын біраз төмендетеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
NaCl ерітіндісінің үстіндегі су буы төменгі температураларда оның концентрациясы өскен сайын болмашы азайады.
Хлорлы натрий дигидраты +0,15-тен 21,2 °С дейінгі интервалда кристалданады. Баяу кристализацияланғанда жіңішке ине, ал жылдам кристализацияланғанда жақсы қырланған және жетілген бір қиықты-призмалы, тығыздығы 1,6 гсм3 кристалдар түзіледі. Температура интервалында +0,15-тен - 21,2° дейін NaCl . 2Н2О үстіндегі су буының қысымы 3,48-ден 0,69 мм сынап бағанасына дейін өзгереді, ал гигроскопиялық нүкте 75,2-ден 100 % дейін.
Шикізат пен өндіріс әдістері. Ас тұзының негізгі типтік кен орындары болып табылатындар: 1) тасты тұздың қабаттары; 2) мұхит және теңіз суы, көлдік тұздықтар; 3) тұзды көздер мен жер асты суларындағы ертінділер; 4) сор, тұзды жерлер; 5) вулкан кратерлерінен (жанартау басындағы немесе беткейіндегі шұңқыр) және лава ағындарының жарықшақтарындағы тұздардың айналуы.
Каспий маңы ойпатында 2000 дейін көл есептелінеді, оның ішінде 200 ірі, соның ішінде Басқұншақ, Эльтон сияқтылар да бар. Басқұншақ көлінің шұңқыры сопақша формалы, алатын ауданы 115 км2. Көлдегі тұздың қоры оған құлайтын көздердің суы арқылы жыл сайын 800 мың т. астам өсіп отырады. Эльтон көлі 180 км2 ауданды алады және Европадағы тұзды көлдердің ішіндегі ең үлкені. Қазақстанда белгілі тұзды көлдердің саны 2500 асады. Ас тұзының ең көп мөлшері теңіз суында болады.
Тұзды өндіру әдістері төрт негізгі топтарға бөлінеді:
1) тасты тұзды қазып шығару;
2) тұзды көлдерден тұнба тұздарды қазып шығару;
3) тұнбалы ас тұзын теңіз және көл суларынан бассейндік әдіспен қазып шығару;
4) табиғи және жасанды тұздықтардан оларды қайнату арқылы қайнатпа тұз алу.
ССРО-да ас тұзын тасты және өздігінен шөгетін тұздарды қазып алу арқылы алатын. Қайнатпа және бассейндік тұздар шамалы мөлшерде - 5 % аз өндірілетін.
Техникалық мақсатта тасты және шөгінді, ал тамаққа қайнатпа, өздігінен тұнатын және шөгінді тұздарды қолданады. Одан басқа тұздардың әдейіленген - йодталған, брикеттелген және нығыздалмайтын, сонымен бірге, жоғары тазаланған тұз сорттарын (99,9 % және одан да артық NaCl) өндіреді.
Тасты тұз. Тасты тұз көбіне алып қабаттар немесе ірі шток пен линзалар түрінде кездеседі. Олардың қалыңдығы кейде жүздеген және мыңдаған метрге жетеді. Тұз көбіне тығыз шағын құрылымды және ірі қалың ангидридті, гипсті басқа да жыныстардың кендерімен бірге жүреді. Сондықтан да тасты тұзда әтүрлі қоспалар болады: ангидрит, топырақ, сонымен бірге су, битумдар, газдар.
Морфологиялық белгілері бойынша тас тұзы кендерін келесідей түрлерге ажыратады: қабатты, линза тәрізді-қабатты, линзатәрізді, күмбезді және шток тәрізді, ұя тәрізді.
Тас тұзын жерден қазып алу, әдетте, 500 м тереңдікке дейін, жүргізіледі, одан тереңде жұмыстың бағасы біраз өседі. Тас тұзы қабатты болғандықтан, оны өңдеуді биіктігі 30 м дейінгі камераларда бекітусіз жүргізеді, кентіректің ені 8-12 м болғанда, камераның биіктігі 500 м, ені 20 м.
Өздігінен тұнатын (шөгінді) тұз. Өздігінен тұнатын (шөгінді) тұзды кәсіптік қазып шығару ССРО-да шығарылатын тұздың жартысын құрайтын. Тұзды көлдердің тұздықтарының құрамы әртүрлі және геологиялық, климаттық, жердің жағдайына, сонымен бірге, жыл мерзіміне байланысты болып келеді. Одан басқа, тұздық микробиологиялық жағынан күрделі кешен болып табылады. Ас тұзы хлорид тектес сульфатсыз, сонымен қатар сульфатты көлдерден алынады. Хлорид-сульфатты көлдің рапасын буландырғанда, әуелі кальций, магний карбонаттары, сосын гипс, кейін ас тұзы бөлінеді.
Шөгінді тұзды бассейіндік әдіспен алу. Тұнба (шөгінді) тұзды бассейіндік әдіспен алу әдісі тұздықтан тұздың өздігінен тұнбаға түсуі гидрохимиялық және басқа да жағдайларға байланысты жүрмегенде, қолданылады. Тұзды бассейіндік әдіспен алу, өздігінен тұнатын тұзды алуға қарағанда қымбат, өйткені жасанды қондырғыларды жасау немесе табиғи бассейіндерді соған ыңғайлаумен байланысты, соған қоса бассейідік әдісте үрдісті механизациялау қиындық тудырады, сондықтан да өз мәнін жоғалтуда.
Ас тұзын бассейіндік әдіспен шығаруда континенттік көлдердің рапасынан, лимандардың, теңіз маңындағы су қойнауларындағы көлдердің суларында 3 түрлі бассейіндер жасайды: 1) дайындық немесе гипстұндырмалар; 2) қорлы (басы артық); 3) тұнбалы. Әуелі көлден рапаны дайындық бассейніне айдайды, оны сол жерде 10-25 см қабатпен ұстайды, сол жерде жылдың ыстық мерзімінде (сәуір-қырқүйек) қаныққанша қоюланады, механикалық қоспалары, сонымен бірге, кристалданатын тұздар: кальций, темір карбонаттары мен гипс тұнады. Одан кейін рапаны қорлы бассейнге қайта айдайды, оны келесі көктемге дейін атмосфералық тұнбамен аз сұйылту үшін қалың қабатпен (50-60 см) сақтайды.
Сульфатты көлдерден ас тұзын алғанда мирабилитті тұндырғаннан кейін рапаны қорлы бассейндерге жыл мерзімінің салқын кезінде қайта айдайды. Келер жылы мамырдың аяғында немесе маусымның басында рапаны қорлы бассейіндерден тұнба бассейіндеріне қайта айдайды, онда тұздың тұнуы, сыну мезгіліне дейін (тамыздың аяғы қыркүйектің басына дейін) жалғасады. Тұнба бассейіндерінде рапа қабатының қалыңдығын 10-15 см ұстайды, тұну мерзімінің соңына қарай - 20-25 см. Тұнба бассейіндері буланып болуына қарай қорлы бассейіндерден рапамен толтырылады. Тұну мерзімінің соңына қарай тұну бассейнінің түбіне шөккен тұз қабаттарының қалыңдығы 5-6 см жетеді. Тұзды сындыруды (жинау) қолмен - жәй күрекпен немесе тесік күректермен жүргізеді. Сындырылған тұзды бассейн түбіне үйме етіп жинайды, сосын жағаға шығарып аналық ерітінді ағып кетуі үшін биіктікке 3-4 м етіп жинап қояды. Биіктікте жиналған тұзда магнезийлік және басқа да қоспалар болғандықтан, тұзға ащы дәм беретін, 8-10 % тұздық болады. Ұзақ жатқанда бұл қоспалар, әсіресе магний тұдары мен кальций хлориді рапамен бірге ағып кетеді. Олар қатты гигроскопияланады және ауадағы ылғалмен дымқылданады. Бассейіндік әдіспен алынған ас тұзында 98-99% NaCl және қоспалар бар.
Қайнатпа тұз өндірісі. Қайнатпа тұз жасанды немесе табиғи тұздықты буландыру нәтижесінде алынады. Мұндай тұздықтар NaCl-дың жоғары концентрациясы мен қоспалардың аздығымен ерекшеленеді. Әдетте, тұздықтың құрамында гл;
NаСl ... ... ... 280-310 MgCl2 және MgSO4 ... ... ... .0,2-4
CaSO4 ... ... ... ..5-6 CaCl2 ... .. ... ... ... ... ... .0,2-0,8
Зауыт жағдайында буландыруды отын газымен қыздырылатын чрендерде немесе бумен қыздырылатын вакуум-буландырғыш аппараттарда жүргізеді (2-сурет). Чренді қондырғыларда қоспадан тұздықты тазалауды буландыру үрдісі кезінде жүргізеді, ірі кристалды тұз алынады. Чрендіге қарағанда вакуум-буландырғыш тиімді. Бірақ бұл аппараттарда буландырғанда, тұздықты Са, Mg тұздарынан алдын-ала тазалау қажет. Тұздарды тұндыру қыздырылатын құбырлардың үстінде болады.
1 - сорғыш; 2 - қыздыру камерасы; 3 және 4 - бағыттаушы қалқалар
Сурет 2 - Ішкі циркуляциялық сорғышы бар буландырғыш аппарат
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Чрен - тік бұрышты ашық формалы, ұзындығы 15-20 м, ені 8-10 м, тереңдігі 0,4-0,5 м резервуар. Тұздық 60-70 °С температурамен чреньге түседі, онда тұздықтың деңгейі 18-20 см. Тұздықты 80 °С-та қыздырғанда, күкіртті сутегі және басқа еріген газдар бөлінеді, кальций сульфаты тұнбаға түседі. Қайнау температурасына жеткенде (108 °С) кальций гидрокарбонаты карбонатқа ыдырайды. Тұнбаға түскен кальций карбонаты мен сулфаты әдейі тырнамалармен чреннің борты арқылы шығарылып, тасталынады. Қаныққан кезінде (6-8 сағат) NaCl кристалдана бастайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Чреннің астындағы оттықта температура 1000-1200 °С деңгейінде ұсталады, шығар газдардың температурасы 350-400 °С. Чреннің 1 м2 қызған бетінен ортатәулік тұз алу мөлшері 80-100 кг, бастапқы тұздықтың 300 гл NaCl концентрациясында.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Йодталған ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Табиғи ерігіш тұздарды алғашқы қайта өңдеу және алу әдістерін қарастыратын химиялық технология саласын галургия деп атайды. Табиғи және жасанды дайындалған табиғи тұздардың сулы ерітінділерін жылытып өңдеу негізгі галургиялық әдіс болып табылады. Осы ерітінділерді қыздырып, буландырып және салқындатып, белгілі температурада қазбалы тұздарды олармен өңдеп және араластырып қажетті өнімдер алуға болады. Кейде галургиялық әдісті химиялық терең өңдеумен біріктіреді. Галургиялық өндірістің негізгі өнімдері: натрий хлориді және сульфаты; калий, магний, бор тұздары; бром, йод және олардың тұздары; табиғи сода және басқалар.
Табиғи еритін тұздар тұз кендері немесе табиғи ерітінділер (тұз ерітіндісі, рапа) көл, теңіз және жер астындағы көздер ретінде кездеседі. Тұз кендері мен тұзды көл рапаларының негізгі құрамы натрий, кальций, магний хлоридтері мен сульфаттары, бром, бор тұздары, карбонаттар (табиғи сода). Қазақстанның территориясында көптеген тұзды көлдер бар, олардың рапасынан натрий, магний, кальций, сонымен бірге бром, бор алынады.
Тұзды кендердің түзілуі
Жер қыртысында және оның бетінде суда ерімейтін әртүрлі минералдар кенімен бірге ерігіш минералдардың кендері бар - қатты шөгінділер түрінде және ерітінді түрінде де кездесетін тұздар. Олардың түзілуіне гидрохимиялық, гидрогеологиялық және климаттық оңтайлы жағдайлар туғанда, бұл кендер жер өмірінің көптеген геологиялық кезеңдер аралығында пайда болған. Бұл кендер көзіне теңіз сулары жатады, олардың тұзынан қазып алынатын тұздардың кенорындары, тұзды көлдер, жерасты тұздықтары түзілген.
Ағынсыз шұңқырда жиналған теңіз суларының булануы кезінде тұздардың концентрациясы ақырындап жоғарылайды. Ұзақ уақыт аралығында түзілген қабаттардағы қаныққан тұздықтардан тұздар кристалданған. Шектеулі ағынмен бірнеше шұңқырдан дәйектілікпен өткен кезде су буланып отырған, осының салдарынан буланудың әр сатысында бөлінген тұздардың құрамына сәйкес әр түрлі құрамды тұзды кендер түзілген. Тұздың қабаттануы қыс мезгілінде тұздықтардың температурасы төмендегенде де жүреді, ол кристалдық фаза құрылымының өзгеруіне алып келеді.
Әр түрлі геологиялық кезеңде дүние жүзілік мұхит суларындағы тұздардың қатнасы мен концентрациясы өзгеріссіз қалмады. Тұздардың кристалдану реті де өзгерген. Түзілген біріншілік кендерді жер асты сулар мен тұздықтармен шайылуы біріншілік тұз шөгінділерінің өзгеруіне және екіншілік кенорындарының түзілуіне алып келді. Ерітінділер мен оларды қоршаған материктік жыныстар арасындағы химиялық әрекеттесу бұл үрдістерде маңызды роль атқарады. Сонымен қатар, тұзды кендердің қалыптасуына және ары қарай өзгеруіне тектоникалық құбылыстар айтарлықтай әсер етеді.
Қазіргі кезде де жүріп жатқан осы үрдістердің барлығы, көптеген ерігіш тұздардың кенорындарының түзілуіне алып келді - тұзды көлдер және оның су түбіндегі шөгінділері, жерастында жиналған тұздықтар және әр түрлі құрамды бір-бірін жапқан тұзды қабаттан тұратын қатты шөгінділер. Геологиялық бұзылмаған аймақтарда орналасқан қатты тұзды шөгінді қабаттар, ондаған және жүздеген метрлермен өлшенетін бірталай аймақта таралған, қалыңдығы әр түрлі жайпақ қабат түрінде шөгеді. Қатты натрий және калий хлоридтері иілгішті болады, соның салдарынан осы иілгіш тау жыныстарының жер бетіне итеріп шығару нәтижесінде түзілген, тұздың формасы күмбез тәрізді кенорындар жиі кездеседі. Бұл тұзды күмбездердің, әдетте сопақ формадағы, ұзындығы 2-3 км және тереңдігі жүздеген тіпті мыңдаған метрге созылады.
Натрий, магний, калий және кальцийдің сульфатты және хлоридті қосылыстары тұзды кендердің негізгі компоненттері болып саналады. Қатты шөгінділерде олар әр түрлі минералдар түрінде кездеседі - жай және күрделі тұздар, сусыз және кристаллогидраттар. Ең көп таралғандар: галит - NaCl, мирабилит - Na2SО4 . 10Н2О, тенардит - Na2SО4, эпсомит - MgSО4 . 7Н2О, астраханит - Na2SО4 [.] MgSО4 [.] 4Н2O; сильвин - КCl, карналлит - КCl [.] MgCl2 [.] 6Н2О, каинит - КСl [.] MgSO4 [.] 3Н2O және басқалар.
Қазбалы тұздар кендерін қазып шығару.
Тау-кендік қазып шығару. Бұрын қалыптасқан қатты кендерден тұздарды шығару, жай тау-кен жұмыстарымен жүргізіледі. Мұндай жолмен жер қойнауынан тас тұзын, тенардитті, калийдің шикі тұздарын: сильвинитті, карналлитті, каинит және басқаларды шығарып алады.
Тұз қабатының беткі горизонты азғантай тереңдікте болғанда, оны ашық әдіспен қазып шығаруға болады. Мұндай жағдайда карьер немесе разнос жасайды, яғни беткі қабаттағы жынысты алып тастап, тұзды шығарып алады. Ірі шығару жұмыстарында бұл мақсат үшін экскаваторлар, жүкарбасы немесе тракторлы тягасы бар скреперлер, механикалық күректер және басқада механизмдерді қолданады. Әдетте тұз қабатын алдын-ала механикалық немесе жару әдісімен қопсытады.
Тереңде шөгілген үлкен тұз қабаттары үшін ашық қазып алу әдістері қолданылмайды. Сонымен қатар, бұл әдістің кемшілігі: тұздардың шаңмен ластануы, әсіресе атмосфералық жауын-шашынмен және топырақты сулармен араласуы. Сондықтан тереңде орналасқан кенорындарды, әдетте жерасты әдісімен шахталы жолмен галерея немесе камерадан тұзды ойып алып шығарады. Жерасты камераларын жасағанда кең ұңғымаларды штрекұңғымалы комбайндармен, қашап омыратын үңгігіш машинамен; ұңғыны - ұрып бұрғылау машиналарымен; тұзды ойып алып артуды - скреперлі қондырғылармен іске асырады; үлкен шахтада тұзды жоғарыға шығару үшін жерасты вагонеткалы электропойыздарды және лифттарды қолданады.
Жерасты шаймалау
Жер астындағы сулар жер қойнауындағы тұз қабатына сіңіп, оны шайып табиғи жерасты тұздығын түзеді. Тұздарда өңдеудің көзі болып табылатын мұндай тұздықтарды құдық немесе бұрғылы ұңғы арқылы жер бетіне шығарады. Қатты түрге қарағанда тұздық түрінде тұздарды бөліп алу оңай және арзан, әсіресе бұл тұзды әрі қарай ерітіндіде өңдеуге ыңғайлы. Сондықтан, көп жағдайда тұзды жыныстардан тұзды жерасты шаймалауды жүргізу орынды болады. Бұл әдіс алынатын тұздықтың құрамына әсер етуге мүмкіндік бермейді және сондықтан жер қойнауынан тек қана ас тұзын алуға кең қолданады.
Минералды тұздардың химиялық технологиясында жерасты шаймалауды әр түрлі әдістермен жүзеге асырады: сумен үздіксіз суару және тұзды қабаттағы жерасты камераларын біртіндеп сулау немесе камераны сумен басу; түзілген концентрлі тұздықты насоспен тартып шығарады. Қазіргі кезде бұрғы ұңғысы арқылы шаймалаудың заманауи әдістерін қолданады. Диаметрі 150-250 мм болатты құбырларды жағалай колонналы бекіткен ұңғымаға диаметрі кіші (75-100 мм) құбырларды орнатады. Осы құбырлардың бірі арқылы жоғарғы қысымды (20-25 ат) ортадан тепкіш насос көмегімен тұз қабатына суды айдайды. Ол тұзды ерітеді және басқа құбыр арқылы тұздық түрінде жоғарыға шығарылады. Ұңғыма екі түрлі режимде жұмыс істейді - қарсыағынды, бұл кезде сыртқы құбыр арқылы суды береді, ал ішкі құбыр арқылы тұздық жоғарыға көтеріледі (сурет 1) және тікағынды, мұнда ішкі құбыр арқылы су беріледі, ал сыртқы құбыр арқылы тұздық сыртқа айдалады.
Сурет 1 - Қарсы-ағында жұмыс істейтін бұрғылы тұздықты ұңғыма арқылы тұз қабатын шаймалаудың сызба-нұсқасы.
Ұңғыманың тереңдігі және оған беретін судың қысымы тұз қабатының немесе жерасты тұздық көзінің орналасу тереңдігіне байланысты. Ұңғыманың өнімділігі 1 сағатта 10-25 м3 тұздық болады. (Кейде ұңғымаға суды өздігінен ағызады; бұл жағдайда су қысымы төмен болғандықтан тығыздығы жоғары тұздық бетке көтеріле алмайды, сондықтан оны су мен тұздықтың тығыздықтарының айырмасы анықталған деңгейге дейін ұңғымаға түсірілген тереңдік насоспен айдайды).
Бұрғылы ұңғыма арқылы түзілген тұз қабаттарын сумен шаю кезіндегі камера, біртіндеп төңкерілген конусты формаға ұқсай бастайды, себебі, табиғи конвекция нәтижесінде бүйір жағы, әсіресе камераның төбесі, қаныққан тұздықпен және механикалық қоспалар шламымен толған түбіне қарағанда жылдам ериді.
Сондықтан бүйір жағы ойық болады да, ары қарай шаймалауға кедергі жасайтын бос жыныс қабатымен басылады. Тұздықтың түзілу қарқындылығы төмендейді, егер түзілген конустың бұрышы 30-40° жетсе, ұңғыманың жұмысын тоқтатады. Осының нәтижесінде мұндай әдісті пайдалану кезінде кенорын қорының 5-15 %-ы ғана қолданылады.
Ұңғымаларды пайдалану, сонымен қатар құрамдастырылған қарсыағынды-тікағынды әдіспен іске асады. Бұл жерде негізгі саты тікағынды, тұз қабатын сумен шайып, көп мөлшерде тұздықтың түзілуі; қарсыағынды саты кезінде ұңғыманы сумен жуу ерімейтін қалдықтың көп бөлігінің алынуымен жүреді. Ұңғыманың ішіндегі ағындар бағытының алмасу кезеңінің ұзақтығы, мысалы сумен шаю және сумен жуу режимдерінің ұзақтығының қатнасы 7:1-ден 3:1-ге дейін аралықта 2 сағатқа тең болады.
Сатылы шаймалау прогрессивті әдіс болып табылады, әсіресе құрамында көптеген ерімейтін қалдықтары бар тұз қабаттарын өңдеу үшін. Бұл жағдайда алдымен үңгі, яғни жайпақ қуыс формада емес, төбесі төмен қараған конусты формада шаяды. Одан кейін судың беру деңгейін көтере отырып және тұздықты алу деңгейін өзгертіп, тұзды сатылы ерітеді, сонда шаймалау камерасының формасы іргесі воронка және төбесі күмбез тәрізді цилиндрге ұқсайды. Ерімейтін қалдықтар камераның төменгі жағында жиналады.
Тұз қабатына суды беруді және тұздықты жоғарыға айдауды әртүрлі ұңғымалармен жүргізеді - біреуімен суды жібереді, екіншісімен тұздықты айдап шығарады. Мұндай топтық жүйеде ұңғыманы пайдалану тұзды бөліп алу коэффициенті әсіресе қабаттардың жату бойынша қорды тізбекті өңдеу және жоғарғы қабаттағы тұздарға суды беру үшін шаймалау кезінде пайда болған ойылған шұңқырларды қолданған кезде өседі. Бұл сужинағыш ұңғымалардың санын қысқартуға және берілетін судың мөлшерін едәуір арттыруға мүмкіндік береді.
Жерасты шаймалау кезінде пайда болған қуыс камера төбесінің құлауына, тұз жыныстарының түсуі және опырылуы себеп болуы мүмкін. Сондықтан тұзды бөліп алудың бұл әдісін тек жер қыртыстарының қабаттары берік болғанда ғана қолданады.
Өздігінен тұнған тұздарды алу
Көл рапасынан және көлтабанда кристалданатын, күннің жылуының әсерінен судың булануының (NaCl) немесе қыс кезеңінде рапаның салқындау нәтижесінде өздігінен тұнған тұздарды (NaCl, Na2SO4 . 10H2O) алу ең тиімді әдіс болып табылады.
Өздігінен тұнған тұздарды қолмен және механикалы әдістермен алады. Тұздарды қолмен алу әдісі ауыр қол күш еңбегін қажет етеді. Сондықтан ірі тұз кәсіпшілігінде үлкен тұз қабаттарынан тұзды алу үшін тек қана механикалық әдістерді қолданады: скреперлерді, трактор тиегішті, бульдозерлерді, бір- немесе көпожаулы экскаваторларды, тұзтартқыштарды қолданады. Рапа қабатының қалыңдығы кемінде 0,5 м болғанда тұзтартқыштарды қолданады. Олар теміржол платформаларында құрастырылады.
Тұздықтарды өңдеудің бассейіндік әдісі
Бассейн көмегімен тұз көлдерінің рапасынан және көлтабаннан тұзды алу, ондағы рапаның табиғи булануы немесе салқындауы және тұздардың кристалдануы бассейіндік деп аталады. Бассейн ретінде, сонымен қатар көлге жақын орналасқан табиғи ойықтарды қолдануға болады. Бассейн орналасқан жердің сүзгіштік қабілеті өте аз болу керек, себебі тұздық жерасты сумен араласпауы және топыраққа сіңіп кетпеуі керек.
Жергілікті климатты, топырақтың шарттарын, рапаның құрамы мен концентрациясын ескеріп, кәсіпшіліктің үлкендігіне қарай бассейннің көлемін таңдайды. Тұзды қолмен сындырған кезде тікбұрышты формалы бірнеше кішігірім бассейндерге (1-4 га) бөледі. Үлкен көлемді бассейндерде жел толқынды күшейтіп, тұз қабатын ашып, біркелкі тұнуына кедергі жасайды. Тұзды механикалық сындырғанда бассейндердің арасындағы тосқауылдар механизмдердің жұмыс жасауына кедергі жасайды, сол себепті тұндырғыш бассейндердің көлемі үлкен болу керек. Дайындауыш (тұндырғыш) және қосымша бассейіндер көлемін қосқанда, тұндырғыш бассейндермен бірдей болады. Бір бассейіннен екінші бассейнге рапаны айдау науа және арық арқылы рапаайдағышпен жүргізіледі.
Бассейндік кәсіпшіліктің өнімділігін анықтайтын негізгі фактор рапаның булануы болып табылады. Рапа суға қарағанда баяу буланады, себебі су бетіне қарағанда тұздықтың бетіндегі су буының қысымы төмен. Буланған рапа қабатының биіктігі сондай шарттарда буланған судың биіктігіне қатнасы рапаның буланғыш коэффициенті деп аталады. Буланғыш коэффициент шамасы әрқашанда бірден төмен болады; ол рапаның құрамы мен концентрациясына байланысты, сонымен қатар климат пен ауа райына және әртүрлі жағдайда буланған бір рапа үшін әртүрлі болуы мүмкін, мысалы ауаның әртүрлі ылғалдылығында. Рапа ауадан ылғалды сіңіріп алған кезде буландырғыш коэффициенті теріс шама болуы мүмкін.
Әдебиет: 2 нег. [45-59], 3 нег. [105-109].
Бақылау сұрақтары:
1. Тұз кенінің негізгі компоненттерін ата.
2. Тұз кенінің пайда болу механизімін айтып беріңіз.
3. Тұз қазбалы кенін өңдеудің қандай әдістерін білесіз?
4. Карьер дегеніміз не? Қандай кенді қазып алғанда оны қолданады.
5. Жерасты шаймалау әдісінің маңызы.
6. Тұздықтарды өңдеудің бассейіндік әдісінің маңызы.
2 - дәріс: Минералды тұздардың өндірісіндегі типтік үрдістер мен типтік технологиялық сызба-нұсқасы.
Минералдық тұздардың өндірісі 2 негізгі үрдістен тұрады: табиғи тұздарды тауып, өндіру және табиғи шикізаттан немесе шикізаттың басқа түрінен минералдық тұздарды алу. Табиғи ерігіш тұздарды қазып шығару және өңдеу (галлургия) бірнеше үрдістерге негізделген: шаю (сілтісіздендіру), буландыру, кристалдау және табиғи тұз ерітініділерін өңдегенде, сусыздандыру. Осы әдістерді қолдану арқылы тұздар жүйесін жеке дара тұздарға бөлуге мүмкіндік туады.
Тұздарды синтетикалық әдіспен алуда бастапқы материал ретінде негізгі химиялық өндірісінің жартылай өнімдері немесе әртүрлі өндірістердің қалдықтары пайдаланылады. Тұздардың синтезі бейтараптау реакцияларына негізделген. Мысалы, маңызды азот тыңайтқыштарын қышқыл мен негізден осылайша алады. Көптеген тұздарды басқа өндірістердің қосымша өнімі ретінде алады. Мысалы, нефелиннен глинозем өндіргенде қосымша өнім ретінде поташ пен соданы алады.
Минералдық тұздар мен тыңайтқыштардың бірнеше түрі, сонымен бірге оларды алатын шикізаттың түрлері өндірістің көптеген әдістермен шартталады. Көптеген типтік үрдістер өңдеудің физика-химиялық әдістеріне, әсіресе, шикізаттарды дайындау сатыларына және өнімді аяғына дейін жеткізуге негізделген. Тұздардың технологиясында абсорбция және десорбция үрдістерін жиі қолданады. Минералдық тұздардың пайда болуы күйдіру, пісіру, шаймалау, абсорбция сияқты үрдістер барысындағы химиялық реакцияларына негізделген. Тұздар өндірісіндегі үрдістердің басым көпшілігі диффузиялық аймақта жүреді және масса берудің жалпы теңдеуімен бейнеленеді:
υ = km F Δс,
сондықтан, тұз өндірісіндегі үрдістерді жылдамдату үшін қозғалыс күшті Δс - арттыратын және реагенттердің жанасу беттерін (F) ұлғайтатын барлық шараларды қолданады.
Тұз технологиясы үшін С-Қ жүйесіндегі үрдістер тән. Мұндай жүйелерде фазалардың бетін дамыту қатты денені ұсақтап және ұсақталған жүзгінді механикалық немесе пневматикалық араластырғыштардың көмегімен араластыру арқылы жүргізіледі.
Минералды тұздарды өндірудің технологиялық сызба-нұсқалары алуан көп, бірақ, әдетте, типтік үрдістердің жиынтығынан тұрады. Бұл үрдістердің технологиялық сызба-нұсқасындағы реті әртүрлі болуы мүмкін, бірақ типтік сұлбасы әртүрлі тұздар өндірісінде кездесетін ең басты операциялардан тұрады.
Өндірістік үрдістің негізгі міндеті - шикізаттан мақсатты элементті концентрленген немесе ары қарай ыңғайлы өңделетін қосылыс түрінде шығару. Шикізатты байыту үшін әртүрлі механикалық, физика-химиялық және химиялық әдістерді, руданы қолмен айыру, магниттік сепарация, сулау, сулы классификация, флотация және т.б. қолданады.
Заттарды анағұрлым реакцияласушы күйге айналдыру үшін, мысалы, ерігіш қосылысқа ауыстыру үшін шикізатты тотықтырады немесе тотықсыздандырады, күйдіреді немесе басқа заттармен бірге қатты қыздырады (яғни пісіру әдістерін жиі қолданады). Кейде керісінше, шикізаттың кейбір бөлігін ерімейтін түрге айналдыру үшін, оны шикізаттың басқа бағалы бөлігінен айырады. Шикізаттағы бағалы компоненттерді ерігіш немесе реакцияласушы күйге айналдыру үшін кальцинациялау, тотықтыру, тотықсыздандыру, хлорлау және сульфаттандырып күйдіру, пісіру, қышқылдық ыдырату әдістерін және шикізатты өндейтін басқа да әдістерді жалпы түрде шикізатты ашу деп атайды. Күйдірудің барлық жағдайларында қатты материалдар өңделуге ұшырайды. Үрдістің қарқындылығына әсер ететін басты факторлар: материалдың ұсату дәрежесі мен химиялық реакцияға түсетін заттардың концентрациясы. Жыныстың ірі кесектерін ұсақтау, кейде ұнтақтау арқылы кішірейтеді. Бұл операциялар фракцияларға елеумен бірге жүреді: ірі фракциялар ұсақтауға қайтарылады, ұсақтары күйдіру үшін шихта дайындауға түседі.
Байытудың сулы әдісі қолданылғанда, шикізат сулы болады және оны күйдірудің алдында кептіру қажет.
Сонымен, типтік сызба-нұсқаның бастапкы сатысына ұсақтау, елеу, байыту және кептіру сияқты үрдістер кіреді. Бұл операциялар шикізатты қазып алған жерде жиі жүргізіледі. Осындай жағдайда өндіріс сұлбасы шихта дайындаудан, яғни күйдіру өзінен немесе күйюге арналған материалдар коспасын күйдіруден басталады.
Күйдіруден кейін материал, әдетте, салқындатылады, күйдіру үрдісінде шихта пісіп, жабысып қалған жағдай болса, оны ұсақтайды, сындырады. Одан кейін материалды сумен сілтісіздендіреді немесе бағалы компоненттерді кейбір жағдайда зиянды қоспаларды бөліп шығару үшін арнайы ерітінділермен өңдейді. Сілтісіздендіруді жиі ұсақтаумен, ал кейбір жағдайда шихтаны салқындатумен қатар қолданады. Сілтісіздендіргеннен кейін ерітіндіні ерімейтін тұнбадан тұндыру және сүзу арқылы бөледі.
Бағалы компоненттері бар ерітіндіні, басқа қосылысқа айналдыру үшін, мысалы, тұнбаға, оны ары қарай сұйық, қатты немесе газ тәріздес реагенттермен өңдейді. Тұнба түскен жағдайда, ерітіндіні тұндырады немесе сүзеді. Кейбір жағдайларда бағалы компонент ерітіндіде қалу мүмкін, онда оны буландырады және кристаллизацияға жібереді. Кристалдар өзекті ерітіндісінен тұндыру (декантациялау) немесе сузу арқылы бөлінеді, содан соң кептіріледі, кейде керекті ұсақтыққа дейін ұнтақталынады. Осылайша, типтік сұлба келесі негізгі үрдістерден тұрады:
- ұсақау;
- елеу;
- байыту;
- кептіру;
- мөлшерлеу және шихталау (араластыру);
- күйдіру;
- салқындату;
- ұнтақтау, тарту;
- шаймалау;
- тұндыру, сүзу;
- ерітіндіні өңдеу (қоспалардан тазалау, тұнбадан бөлу);
- буландыру;
- кристалдау;
- тұндыру, сүзу;
- кептіру;
- өнімді ұсақтау;
- қаптау.
Күйдіру. Тұз технологиясында материалды күйдіру үрдісінің үлкен маңызы бар. Ол әртүрлі жағдайларда шихта қоспасында қажетті химиялық өзгерістер жүруін қамтамасыз етеді. Күйдіру кезіндегі болатын химиялық құбылыстардың сипатына байланысты күйдірудің келесідей түрлері болады: кальцийленген, тотықтырушы, хлорлаушы, тотықсыздандырғыш. Қазіргі кезде хлорлап күйдіру әдісі өндірістік маңызын жойды.
Кальцинациялық күйдіру немесе кальцийлеу деп заттың құрамынан көмір қышқыл газ немесе конституциялык суды шығару үрдісін айтады. Мысалы, әкті күйдіру:
СаСО3 = СаО + СО2
немесе каолинді қатты қыздыру:
Аl2О3 . 2SiO2 . 2Н2О = Аl2О3 + 2SiO2 + 2Н2О.
Тотықтырып күйдірудің мысалы ретінде пиролюзиттің күйдіргіш калиймен 200-270 °С-де ауадағы оттегінің қатысуында балқуын келтіруге болады:
2МnO2 + 4КОН + О2 = 2К2МnО4 + 2Н2О.
Тотықтырып күйдірудің жеке түрі - сульфаттап күйдіру, ол үшін сульфидті кендерді ерігіш сульфат түріне айналдырады. Бұл кезде алдымен металл тотығы түзіледі, мысалы, СuS + (12) О2 = СuО + SО2. Содан кейін түзілген күкіртті газ күкірт ангидридіне тотығады да, металл тотығымен әрекеттеседі:
SО2 + CuO2 = CuSO4.
Тұз технологиясында тотықсыздандырып күйдірудің де үлкен мәні бар. Оның мысалы, натрий сульфатынан натрий сульфидінің түзілуі:
Na2SО4 + 2С = Nа2S + 2СО2.
Күйдіру үрдісін қарқындату әдістері: температураны жоғарылату, шихтадағы (қоспадағы) компоненттерді ұсақтау, компоненттердің бірін сұйық немесе газ тәріздес түрге айналдыру, әрекеттесетін компоненттердің концентрациясын жоғарылату, шихтаны араластыру және жылу беру жағдайын жақсарту. Үрдісті қарқындатудың бірден-бір тиімді жолы - ол температураны жоғарылату. Температура жоғарылаған сайын химиялық реакциялар да, диффузиялық үрдістер де жылдамдайды. Температураның жоғарғы шегі шихтаның қасиетіне және оның құрамындағы (оның пісіп жетілуін қамтамасыз ететін) жеңіл балқитын металдардың болуына байланысты. Пештің реакциялық көлемінде, шихтаның пісіп жабысуына байланысты, өткізбейтін бөлек учаскелер пайда болады және шихтаның кесегі үлкейеді. Осыған байланысты, үрдіс баяулайды немесе реакция толық жүрмейді. Шихта компоненттерінің ұсақталуы күйдіру үрдісін тездетеді, өйткені барлық әрекеттесу үрдістері материал бөлшектерінің бетінде өтеді. Күйдіру жылдамдығы бөлшектердің беткі шамасына пропорционал болады. Бірақ-та аса көп ұсақтау кейбір жағдайларда шихтаның қатты жабысуына әкеліп соғады. Сондықтан ұсақтау дәрежесін таңдау көптеген факторлармен шартталады: күйдірілетін материалдың қасиеттеріне, күйдіру температурасына, пештің конструкциясына, араластыру жағдайына және шихтаның ауысуына т.б. Сұйық және газ тәріздес реагенттердің қатысуы күйдіру үрдісін тездеседі, өйткені мұндай жағдайда реакция температурасы, қатты реагенттермен салыстырғанда, әлдеқайда төмен болады. Газды фазадағы компоненттерімен әрекеттесетін материалдарды күйдіргенде, сол компонентердің газдағы концентрацияларының көбеюі үрдісті тездетеді, мысалы, тотықтырып күйдіруде оттегі немесе көмір тотығы, сутегі тотықсыздандырып күйдіруде. Араластыру кезінде әрекеттесуші бөлшектердің беті жаңарып, реакция өнім қабатынан босап, ал әрекеттеспеген заттардың сол бетпен жанасуына мүмкіндік туады.
Еріту және сілтісіздендіру. Еріту үрдісін шартты түрде физикалық және химиялық деп бөледі. Физикалық еру қайтымды үрдіс, яғни сұйық фазаның әсерінен кристалдық тордың бұзылуы жүреді. Химиялық еріту - қайтымсыз үрдіс, яғни еріткіш затпен химиялық әрекеттеседі. Ерітудің барлық жағдайларында қатты бетпен салыстырғанда, сұйық фаза ауысады. Сұйықтың табиғи конвекциясы жүреді. Фазааралық шекарада барлық кезде сұйықтың диффузиялық қабаты болады. Үрдіс жылдамдығы қатты дененің кристалдық торының еру жылдамдығымен анықталады және диффузия заңдылықтарына бағынады. Еру қарқындылығы әрбір гетерогендік үрдістің қарқындылығындай жанасу фазасының беткі мөлшеріне тәуелді (кристалдар неғұрлым ұсақ болса, соғұрлым меншікті беті үлкен болады және олар тезірек ериді). Физикалық ерудің жылдамдығы ерітіндінің қанықпаған шамасына пропорционал, яғни ерітіндінің қаныққан концентрациясы мен нақты концентрациясының айырмашылығына тең. Кинетикалық теңдеудің түрі:
dG Fd = K (x0 - x),
мұндағы G - еритін заттың мөлшері;
F - кристалдардың беті;
τ - уақыт;
К - еру жылдамдығының коэффициенті;
х0 - берілген температурадағы қаныққан ерітіндінің концентрациясы;
х - ерітілетін заттың сұйық фазадағы нақты концентрациясы.
Химиялык еріту әртүрлі кинетикалық заңдылықтарға бағынады. Реакция тек қана қатты дененің бетінде жүретін болса және реакция өнімі ерітіндіге диффузияланатын болса жылдамдық активті еріткіштің концентрациясына с пропорционал:
dG Fd = Kс.
Реакция тек қана бетте емес, ерітіндіде де жүретін болса, кинетикалық теңдеудің түрі мынадай:
dG Fd = K1 + К2с,
мұнда К1 және К2 - тұрақты коэффициенттер.
Сілтісіздендіру деп қатты қоспаның еритін бөлігін еріткіштің көмегімен бөліп шығару үрдісін айтады. Принципінде, еру үрдісінен онша айырмашылығы жоқ, бірақ әлдеқайда баяу жүреді, ол еріткіштің қатты материал бөлшектерінің ішіне диффузиялануында болатын қосымша кедергіге байланысты. Сілтісіздену үрдісі неғұрлым қатты дене түтікшелі болып келсе, соғұрлым тез жүреді.
Еру және шаймалау үрдістері температураны жоғарлатқан сайын, заттардың концентрациясын азайтқанда, қатты және сұйық фазалардың салыстырмалы орын ауысу жылдамдығын көбейткенде тезірек жүреді (сондықтан да қарама-қарсы ағын принципі және араластыруды қолданады).
Кристаллизациялау Тұздарды су ерітінділерінде кристаллизациялау үшін ерітіндіні аса қанықтырудың әртүрлі әдістері қолданылады:
1) төменгі температурадағы ерігіштігімен салыстырғанда жоғары температурада ерігіштігі жоғары тұздарды олардың қаныққан ерітінділерін салқындату арқылы кристалдайды (политермиялық немесе изогидртті кристалдау),
2) температураны өзгерткенде өзінің ерігіштігін аз өзгертетін тұздарды тұрақты температурада суды буландыру арқылы кристалдайды (изотермиялық кристалдау).
Тұздың кристаллизациясын ерітіндіге оның ерігіштігін төмендететін затты қосу арқылы қол жеткізуге болады. Ондай заттар болып берілген тұзбен немесе затпен бірдей ионы бар басқа тұздар болады және олар суды байланыстырып тұрады. Бұл үрдіс тұздалу деп аталады. Тұздалудың мысалы болатындар:
1) хлорлы натрийдің концентрлік ерітіндісіне хлорлы магнийді қосқандағы оның кристалдануы;
2) натрий сульфатының ерітіндісіне спирт немесе аммиак және т.б. қосқандағы кристалдануы.
Кристаллизация үрдісін 2 периодқа бөледі: ұрықтардың пайда болу периоды және кристалдардың өсу периоды. Кристалдардың өсуі диффузиялық үрдіс. Температураны жоғарылату молекулалардың қозғалыс жылдамдылығын, диффузияны тездетеді. Кристаллизацияның жылдамдығы араластырғанда да жоғарылайды. Ұрықтардың өз еркімен пайда болуы - флюктуацияға - аса қаныққан ерітіндінің көлемінің әр жерінде иондар мен молекулалардың реттелген ұсақ түзілулерінің нәтижесі. Кристаллизацияның бастапкы сатысын ерітіндіге ұрықтарды, яғни кристалданатын заттардың ұсақ бөлшектерін жасанды енгізу арқылы біраз жылдамдатуға болады. Берілген заттың ұрықтары белгілі бір өлшемнен кем болуга тиісті емес, өйткені өте ұсақ ұрықтар термодинамикалық тұрақсыз болады. Температураны жоғарлату молекулалардың кинетикалық энергиясының өсуіне әкеліп соғады, бірақ соңғысы іріленген бөлшектердің шыдамдылығын төмендетеді, сондықтан температураның әсері біркелкі емес.
Таза кристалдар алу үшін тұз ерітінділерін кристаллизацияның алдында оларды ластандыратын қоспаларды ерімейтін қосылыстар түрінде тұнбаға түсіру арқылы тазалайды. Ерітіндіні ластайтын металдар ионы гидрототықтар түрінде тұнбаға жиі түсіріледі.
Тұздардың басылып, нығыздалып қалуы. Кристалдық өнімдер нығыздалып қалуы мүмкін. Сақтау кезінде кристалдық бөлшектер жабысып, нығыздалып және қатты тығыз массаға ауысады. Тұздардың нығыздалып қалуының басты себебі жоғары ылғалдылық, сондықтан да неғұрлым ерігіштігі жоғары болса, нығыздалуы да жоғары болады. Нығыздалу кристаллогидрат немесе қаныққан ерітіндінің үстіндегі су буының қысымына, сонымен бірге қоршаған атмосфераның температурасы мен ылғалдылығына тәуелді. Кейде нығыздалу сақтау кезіндегі тұздың қайтадан кристалдануынан кристалдық форманың бір түрінен екінші түріне өтуіне байланысты. Бұл құбылыстың полиморфтық айналу температурасының (өту нүктесі) байқалуы қоршаған ортаның ауытқу температурасының шегінде жатқан кезде болады. Тұздың нығыздалып қалуы, егер де әдеттегі жағдайда, тұздардың гигроскопиялық қасиеті жоқ болса да, оның ауадағы ылғалмен химиялық гидратация кезінде болуы мүмкін. Мысал ретінде, қыс кезінде ас тұзының ашық ауада сақталып, ноль температурасынан төменде NаС1 . 2Н2О түзілуі, тұздардың қоспасын сақтағанда, нығыздалып, арасында жүретін химиялық реакциядан жаңа қосылыс түзілуі мүмкін. Мысалы, аммоний нитраты мен сульфатының қосылысында қос тұз (NH4)2SO4 . 2NН4NО3 түзілуі мүмкін. Нығыздалуды азайту немесе оны болдырмау үшін келесі әдістер қолданылады:
1) ірі кристалдар түрінде дайындау;
2) қоймаға берілгенше жақсылап кептіріп, салқындату;
3) қарапайым ыдыста сақтау және ауаға, суға төзімді ыдыста сақтау;
4) түйіршіктелген немесе брикеттелген өнім шығару немесе оны гидрофобтық заттың (парафин, май, керосин және т.б.) қорғау пленкасымен жабу.
Әдеб.: 2 нег. [24-65], 3 нег. [117-135].
Бақылау сұрақтары:
1. Шикізатты байыту әдістері .
2. Тұз технологиясынъң негізгі әдістері.
3. Күйдіру түрлері, күйдіруді қарқындату.
4. Кристаллизация үрдісі, оның периодтары
5. Тұздың нығыздалуын болдырмау әдістері.
3 - дәріс. Натрий хлориді, оның технологиялық қасиеттері. Шикізат пен өндіру тәсілдері.
Ас тұзы баяғыдан бері консервілеуші құрал ретінде: балық, ет, көкөністерді, теріні және т.б. тұздау үшін қолданылады. Өнеркәсіптің дамуымен әртүрлі өндірісте бастапқы немесе көмекші шикізат ретінде тұз кең қолданыс тапты. Қазіргі кезде тамақ саласы үшін әлемдік өндірілетін тұздың жартысынан азы шығындалады. Бір адамның тұзды тамаққа пайдалану орташа жылдық нормасы 8-10 кг құрайды, ал өнеркәсіпті қосқанда жалпы пайдалану, жекеленген елдерде жылына 25-75 кг жетеді. Тұз, сонымен бірге малдың тамағына, мысалы малға силос дайындағанда кетеді. Өндірілетін тұздың 5-10 % жем ретінде жұмсалады. Өндіру мен өңдеу әдісіне қарай тамақтық ас тұзы бөлінеді: 1) ұсақ кристалды қайнатпа; 2) ұсақталғанның әр түрі (тасты, өзі тұнатын) және әртүрлі ірілікте тартылған; 3) ұсақталмаған кесекті (шомбал), жарма дән және дәнді (ядро); 4) иодталған. Ас тұзының сапасына қойылатын талаптар МЕСТ-13830-68 (1-кесте) бойынша шартталған; МЕСТ-13685-68 сынақ әдістері.
1-кесте. МЕСТ-13830-68 бойынша ас тұзының құрамы (%).
Сұрып
NаСl-дың құрғ.зат-ғы мөлшері, кем емес
Суда еримейтін заттың құрғақ заттағы мөлшері, аспайтын
Ылғалдың максимальды мөлшері
Құрғақ заттағы шектік мөлшері
Са[2+]
Mg2+
SO42-
Fe2O3
Экстра
Жоғарғы
Бірінші
Екінші
99,7
98,4
97,7
97,0
0,03
0,16
0,45
0,85
0,1
Тасты тұз ... ... ... ... ... ... .0,25
Тұнба және өзі тұнатын...3,2
Қайнатпа ... ... ... ... ... ... 5,0
Тасты тұз ... ... ... ... ... ...0,25
Тұнба және өзі тұнатын...4,0
Қайнатпа ... ... ... ... ... ... 5,0
Тасты тұз ... ... ... ... ... .0,25
Тұнба және өзі тұнатын ... 5,0
Қайнатпа ... ... ... ... ... ...6,0
0,02
0,35
0,5
0,65
0,01
0,05
0,1
0,25
0,16
0,8
1,2
1,5
0,005
0,005
0,01
0,01
NaCl-ды 1500-ден астам өндірістерде пайдаланылады. NaCl химия өндірісінде сода, хлор, күйдіргіш натрий, хлорлы әк және т.б. алуда негізгі шикізат болып табылады, пластмасса өндірісінде, органикалық синтез және басқаларда қолданылады. Хлорлы натрий, құрылымы дендритті тығыздығы аз (0,9 гсм3, артық қысыммен 1,7 атм.) қауіпсіз аммониттерді дайындағанда, от сөндіруші қоспа ретінде қолданылуы мүмкін.
Физика-химиялық қасиеттері. Хлорлы натрий табиғатта ерітінділер және кристалды шөгінділер, ең бастысы тасты тұз, минерал галит NaCl түрінде кездеседі. Ол таза ерітінділерден дұрыс кубтар түрінде кристалданады; ерітіндіде қоспалармен бірге түзілген кристалдар октаэдр немесе ромбалық додекаэдр формалы болуы мүмкін. Кристалдар тығыздығы 20 °С 2,16 гсм3. Балқу температурасы 800,8 °С. Табиғи тығыз массаларда (тасты тұзда) галит дәнінің қырлары әдетте, дұрыс емес және ұсақ мөлшерлі (үлестен бірнеше миллиметрге дейін) болып келеді.
Хлорлы натрий түрлендіретін агенттің қатысында үш өлшемді дендриттер түрінде кристалдана алады. Ол мұндай күйде суда жақсы еритін хлоридтер мен гидрототықтардың концентрлі ерітінділерінен (онда NaCl-дың 1-2 % ғана ериді), құрамында сілті металдың ферроцианидінің 0,05 % бар тұздықты вакуум астында буландырып, баяу араластырғанда бөлінеді.
Температура +0,15 °С төмендегенде тұз екі сулы кристалгидрат NaCl . 2Н2О (гидрогалит) түрінде, бұл температурадан жоғарылағанда сусыз NaCl түрінде кристалданады. Хлорлы натрийдің ерігіштігі температураға байланысты аз өзгереді. Қаныққан сулы ерітіндісі эвтектика нүктесінде -21,2°С-де NaCl-дың 24,42 % ұстайды (1-сурет). Қаныққан сулы ерітінді 760 мм сын.бағанасындағы қысымда 108,7 °С температурада (NaCl 28,41 %) қайнайды.
Сурет 1 - NаСl - Н2О жүйесіндегі ерігіштік
Таза галит түссіз, шынылық жылтыры бар, қоспалар оны әртүрлі түске бояйды: сұрдан қара сұрға дейін (балшықты заттардың қоспасы) сары, қызылсары, қызыл түс (темір тотығы), қоңыр (органикалық заттар) және басқалары. Калий тұздарымен бірге кездесетін, галит жиі көгілдір, көк және күлгін түсті болады, 200 °С дейін қыздырғанда, жойылады. Түстердің пайда болуы радиоактивті сәулелердің әсерінен металл натрийдің бөлінуіне байланысты болуы мүмкін. Шығатын жеріне қарай ас тұзында қоспа ретінде құм, дала шпаты және каолинит сияқты жыныстар, сілті және жер сілті металдарының тұздары, өзекті ерітінділер және т.б. кіруі мүмкін.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Қоспалар мөлшері мен тұз бөлшектерінің өлшемдері арасында өзара байланыстың болуы белгіленеді. Таза тұздың гигроскопиялығы үлкен емес, кейбір қоспалар болғанда, мысалы, MgCl2, ол көбейе түседі. Басқа қоспалар, мысалы біркелкі бөлінген дисперсті лай ас тұзының гигроскопиялығын біраз төмендетеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
NaCl ерітіндісінің үстіндегі су буы төменгі температураларда оның концентрациясы өскен сайын болмашы азайады.
Хлорлы натрий дигидраты +0,15-тен 21,2 °С дейінгі интервалда кристалданады. Баяу кристализацияланғанда жіңішке ине, ал жылдам кристализацияланғанда жақсы қырланған және жетілген бір қиықты-призмалы, тығыздығы 1,6 гсм3 кристалдар түзіледі. Температура интервалында +0,15-тен - 21,2° дейін NaCl . 2Н2О үстіндегі су буының қысымы 3,48-ден 0,69 мм сынап бағанасына дейін өзгереді, ал гигроскопиялық нүкте 75,2-ден 100 % дейін.
Шикізат пен өндіріс әдістері. Ас тұзының негізгі типтік кен орындары болып табылатындар: 1) тасты тұздың қабаттары; 2) мұхит және теңіз суы, көлдік тұздықтар; 3) тұзды көздер мен жер асты суларындағы ертінділер; 4) сор, тұзды жерлер; 5) вулкан кратерлерінен (жанартау басындағы немесе беткейіндегі шұңқыр) және лава ағындарының жарықшақтарындағы тұздардың айналуы.
Каспий маңы ойпатында 2000 дейін көл есептелінеді, оның ішінде 200 ірі, соның ішінде Басқұншақ, Эльтон сияқтылар да бар. Басқұншақ көлінің шұңқыры сопақша формалы, алатын ауданы 115 км2. Көлдегі тұздың қоры оған құлайтын көздердің суы арқылы жыл сайын 800 мың т. астам өсіп отырады. Эльтон көлі 180 км2 ауданды алады және Европадағы тұзды көлдердің ішіндегі ең үлкені. Қазақстанда белгілі тұзды көлдердің саны 2500 асады. Ас тұзының ең көп мөлшері теңіз суында болады.
Тұзды өндіру әдістері төрт негізгі топтарға бөлінеді:
1) тасты тұзды қазып шығару;
2) тұзды көлдерден тұнба тұздарды қазып шығару;
3) тұнбалы ас тұзын теңіз және көл суларынан бассейндік әдіспен қазып шығару;
4) табиғи және жасанды тұздықтардан оларды қайнату арқылы қайнатпа тұз алу.
ССРО-да ас тұзын тасты және өздігінен шөгетін тұздарды қазып алу арқылы алатын. Қайнатпа және бассейндік тұздар шамалы мөлшерде - 5 % аз өндірілетін.
Техникалық мақсатта тасты және шөгінді, ал тамаққа қайнатпа, өздігінен тұнатын және шөгінді тұздарды қолданады. Одан басқа тұздардың әдейіленген - йодталған, брикеттелген және нығыздалмайтын, сонымен бірге, жоғары тазаланған тұз сорттарын (99,9 % және одан да артық NaCl) өндіреді.
Тасты тұз. Тасты тұз көбіне алып қабаттар немесе ірі шток пен линзалар түрінде кездеседі. Олардың қалыңдығы кейде жүздеген және мыңдаған метрге жетеді. Тұз көбіне тығыз шағын құрылымды және ірі қалың ангидридті, гипсті басқа да жыныстардың кендерімен бірге жүреді. Сондықтан да тасты тұзда әтүрлі қоспалар болады: ангидрит, топырақ, сонымен бірге су, битумдар, газдар.
Морфологиялық белгілері бойынша тас тұзы кендерін келесідей түрлерге ажыратады: қабатты, линза тәрізді-қабатты, линзатәрізді, күмбезді және шток тәрізді, ұя тәрізді.
Тас тұзын жерден қазып алу, әдетте, 500 м тереңдікке дейін, жүргізіледі, одан тереңде жұмыстың бағасы біраз өседі. Тас тұзы қабатты болғандықтан, оны өңдеуді биіктігі 30 м дейінгі камераларда бекітусіз жүргізеді, кентіректің ені 8-12 м болғанда, камераның биіктігі 500 м, ені 20 м.
Өздігінен тұнатын (шөгінді) тұз. Өздігінен тұнатын (шөгінді) тұзды кәсіптік қазып шығару ССРО-да шығарылатын тұздың жартысын құрайтын. Тұзды көлдердің тұздықтарының құрамы әртүрлі және геологиялық, климаттық, жердің жағдайына, сонымен бірге, жыл мерзіміне байланысты болып келеді. Одан басқа, тұздық микробиологиялық жағынан күрделі кешен болып табылады. Ас тұзы хлорид тектес сульфатсыз, сонымен қатар сульфатты көлдерден алынады. Хлорид-сульфатты көлдің рапасын буландырғанда, әуелі кальций, магний карбонаттары, сосын гипс, кейін ас тұзы бөлінеді.
Шөгінді тұзды бассейіндік әдіспен алу. Тұнба (шөгінді) тұзды бассейіндік әдіспен алу әдісі тұздықтан тұздың өздігінен тұнбаға түсуі гидрохимиялық және басқа да жағдайларға байланысты жүрмегенде, қолданылады. Тұзды бассейіндік әдіспен алу, өздігінен тұнатын тұзды алуға қарағанда қымбат, өйткені жасанды қондырғыларды жасау немесе табиғи бассейіндерді соған ыңғайлаумен байланысты, соған қоса бассейідік әдісте үрдісті механизациялау қиындық тудырады, сондықтан да өз мәнін жоғалтуда.
Ас тұзын бассейіндік әдіспен шығаруда континенттік көлдердің рапасынан, лимандардың, теңіз маңындағы су қойнауларындағы көлдердің суларында 3 түрлі бассейіндер жасайды: 1) дайындық немесе гипстұндырмалар; 2) қорлы (басы артық); 3) тұнбалы. Әуелі көлден рапаны дайындық бассейніне айдайды, оны сол жерде 10-25 см қабатпен ұстайды, сол жерде жылдың ыстық мерзімінде (сәуір-қырқүйек) қаныққанша қоюланады, механикалық қоспалары, сонымен бірге, кристалданатын тұздар: кальций, темір карбонаттары мен гипс тұнады. Одан кейін рапаны қорлы бассейнге қайта айдайды, оны келесі көктемге дейін атмосфералық тұнбамен аз сұйылту үшін қалың қабатпен (50-60 см) сақтайды.
Сульфатты көлдерден ас тұзын алғанда мирабилитті тұндырғаннан кейін рапаны қорлы бассейндерге жыл мерзімінің салқын кезінде қайта айдайды. Келер жылы мамырдың аяғында немесе маусымның басында рапаны қорлы бассейіндерден тұнба бассейіндеріне қайта айдайды, онда тұздың тұнуы, сыну мезгіліне дейін (тамыздың аяғы қыркүйектің басына дейін) жалғасады. Тұнба бассейіндерінде рапа қабатының қалыңдығын 10-15 см ұстайды, тұну мерзімінің соңына қарай - 20-25 см. Тұнба бассейіндері буланып болуына қарай қорлы бассейіндерден рапамен толтырылады. Тұну мерзімінің соңына қарай тұну бассейнінің түбіне шөккен тұз қабаттарының қалыңдығы 5-6 см жетеді. Тұзды сындыруды (жинау) қолмен - жәй күрекпен немесе тесік күректермен жүргізеді. Сындырылған тұзды бассейн түбіне үйме етіп жинайды, сосын жағаға шығарып аналық ерітінді ағып кетуі үшін биіктікке 3-4 м етіп жинап қояды. Биіктікте жиналған тұзда магнезийлік және басқа да қоспалар болғандықтан, тұзға ащы дәм беретін, 8-10 % тұздық болады. Ұзақ жатқанда бұл қоспалар, әсіресе магний тұдары мен кальций хлориді рапамен бірге ағып кетеді. Олар қатты гигроскопияланады және ауадағы ылғалмен дымқылданады. Бассейіндік әдіспен алынған ас тұзында 98-99% NaCl және қоспалар бар.
Қайнатпа тұз өндірісі. Қайнатпа тұз жасанды немесе табиғи тұздықты буландыру нәтижесінде алынады. Мұндай тұздықтар NaCl-дың жоғары концентрациясы мен қоспалардың аздығымен ерекшеленеді. Әдетте, тұздықтың құрамында гл;
NаСl ... ... ... 280-310 MgCl2 және MgSO4 ... ... ... .0,2-4
CaSO4 ... ... ... ..5-6 CaCl2 ... .. ... ... ... ... ... .0,2-0,8
Зауыт жағдайында буландыруды отын газымен қыздырылатын чрендерде немесе бумен қыздырылатын вакуум-буландырғыш аппараттарда жүргізеді (2-сурет). Чренді қондырғыларда қоспадан тұздықты тазалауды буландыру үрдісі кезінде жүргізеді, ірі кристалды тұз алынады. Чрендіге қарағанда вакуум-буландырғыш тиімді. Бірақ бұл аппараттарда буландырғанда, тұздықты Са, Mg тұздарынан алдын-ала тазалау қажет. Тұздарды тұндыру қыздырылатын құбырлардың үстінде болады.
1 - сорғыш; 2 - қыздыру камерасы; 3 және 4 - бағыттаушы қалқалар
Сурет 2 - Ішкі циркуляциялық сорғышы бар буландырғыш аппарат
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Чрен - тік бұрышты ашық формалы, ұзындығы 15-20 м, ені 8-10 м, тереңдігі 0,4-0,5 м резервуар. Тұздық 60-70 °С температурамен чреньге түседі, онда тұздықтың деңгейі 18-20 см. Тұздықты 80 °С-та қыздырғанда, күкіртті сутегі және басқа еріген газдар бөлінеді, кальций сульфаты тұнбаға түседі. Қайнау температурасына жеткенде (108 °С) кальций гидрокарбонаты карбонатқа ыдырайды. Тұнбаға түскен кальций карбонаты мен сулфаты әдейі тырнамалармен чреннің борты арқылы шығарылып, тасталынады. Қаныққан кезінде (6-8 сағат) NaCl кристалдана бастайды.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Чреннің астындағы оттықта температура 1000-1200 °С деңгейінде ұсталады, шығар газдардың температурасы 350-400 °С. Чреннің 1 м2 қызған бетінен ортатәулік тұз алу мөлшері 80-100 кг, бастапқы тұздықтың 300 гл NaCl концентрациясында.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Йодталған ... 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