МИНЕРАЛДЫ ШИКІЗАТТАРДЫҢ АНАЛИЗІ
ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
МИНЕРАЛДЫ ШИКІЗАТТАРДЫҢ АНАЛИЗІ
5В072000 - Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы
үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
Семей
2013
Мазмұны
1. Дәрістер
2. Зертханалық сабақтар
3. Студенттің өздік жұмысы
Модуль 1.Кенді минералды шикізаттар:
Дәріс 1. Бейорганикалық минералдарға сипаттама.
1. Шикізаттардың пайда болуы, агрегаттық күйіне және химиялық
табиғатына байланысты сипаттамасы және жіктелуі.
2. Қайтадан жаңаратын және жаңармайтын шикізаттар көздері. Өндіріс
қалдықтарын қосымша шикізат түрінде қолдану.
Дәріс 2. Кенді минералды ресурстар:
1. Ауыр металдар,табиғатта кездесуі, Қазақстандағы қоры
2. Түсті металдар,табиғатта кездесуі, Қазақстандағы қоры
Әлеуметтік-экономикалық аспекті минералды қорды қолданудағы кез
келген өндірістің алғашқы материалы – минералды шикізат. Минерал –
қатты металл емес зат не металды зат, ол жер қыртысында табиғат
процестері әсерінен пайда болған. Металды минералдар құрамында әр түрлі
элементтер – металдар болады: темір, мыс, алтын т.б. Минералды шикізат
– кендер. Ең көп минерал затына – темір кенін жатқызуға болады, әлемдік
қоры ~ 200 млрд.т. , жылына ~ 1 млрд.т. темір кені өндіріледі, олай
болса, 200 жылдай уақытқа жетеді.
Минералды шикізаттар көбінесе ашық әдіспен, сонымен бірге жер асты
әдісімен өндіріледі.
Минералды қор геологиялық көрсеткіштермен бағаланады. Жер
қыртысында пайдалы қазбалар таралуы әр түрлі.
Көптеген минералды шикізаттар кен күйінде, шығу тегі
бейорганикалық заттар, кездеседі. Энергиялық шикізаттар тегі -
органикалық заттар.
Егер минералды шикізаттар қорғаныс өндірісінде қолданылса –
стратегиялық деп аталады.
Минералды шикізатты кешенді қолдану және оның әр түрлі
қалдықтарын іске асыру үшін (жою үшін) ғылым мен практика көп көңіл
бөлуде, қазіргі кезде қалдықсыз технологияны қолданып, қоршаған ортаға
зиян келтірмеудің жағдайын жасауда. Өңдіріс қалдықтары қазір ондаған
мың гектар жерді алып жатыр, олар атмосфераны, су қоймаларын, жер асты
суларып ластайды.
Әлемде өндіріс өскен сайын, көптеген шикізатардың қолданылуы да
артты. Мысалы, 1945 – 1975 ж.ж. аралығында минералды шикізаттың
қолданылуы бүкіл адамзаттың осы уақытқа дейінгі тарихында
қолданылғанына тең болды.
Шикізат қолданылуының динамикасын мына факторлар анықтайды:
- материалды өндіріс деңгейі;
- ғылыми – техникалық прогресс (ҒТП)
ҒТП өндірістің жаңа салаларының дамуына әкелді: атомды, авиакосмостық,
электрондық т.б., олар жеңіл және сирек металдарға сұраныс жасады.
Ежелгі уақытта адам ~ 18 химиялық элементті қолданса, 18 ғасырда – 29,
ал ХХ ғасырдың ортасында – 80 элементті
қолданды, қазір периодтың жүйенің барлық элементтері
қолданылады.
Қазіргі кезде минералды шикізатты қолдану біраз азайды,
себебі олардың орнына қолданылатын – шикізаттың синтетикалық түрлері
пайда болды, бірақ олар металдардың орнына қолданыла алмайды.
Болат және түсті металлдар қазіргі өндірістің негізі болып қала
береді.
Минералды шикізат қоры жер қыртысы мен мұхитта көп болғанымен,
біту мүмкіндігін де ұмытпау керек. 90-шы жылдары темір 190 жылға,
никель – 76 жылға, алюминий – 280 жылға, мыс - 60
жылға, көміртек – 600 жылға, газ – 54 жылға, мұнай – 45 жылға жету
керек деп болжам жасалған.
1. Дамыған елдердің ішінде минералды қор ең көп елдер: Австралия
(уран, темір және марганец кені, боксит, Pb, Zn, Ti, Au, алмаз),
ЮАР – Оңтүстік Африка республикасы (марганец және хром кені, V,
Au, Pt, алмаз, U), Канада (U, Pb, Zn, W, Ni, Co, Mo, Nb, Au, калий
тұздары ), АҚШ (Cu, Mo, фосфат шикізаты).
Дамушы елдер аймағында әлемдік жанбайтын минералды қордың 50
%, 23 мұнай, ½ табиғи газы бар: Персид шығанағында мұнай, Бразилия
(темір және марганец кені, боксит, Sn, Ti, Au, Ta, Nb), Мексика
(мұнай,Cu, Ag ), Чили (Cu, Mo), Гвения (боксит), Заир (Cu, Co, алмаз),
Замбия (Cu, Co).
Ресейде минералды қор АҚШ- тан 3 есе, Қытайдан 4,4 есе көп.
2. Минералды шикізат – халықаралық сауданың 19% алады. 1928 ж 7 үлкен
компанияларды (Галф ойл, Тексако, Стандарт ойл оф компания, Мобил
ойл, Бритиш петролеум, Ройял датч-шелл, Компания Франсэз де
петроль) біріктірген мұнай картелі құрылды. Ол Персия шығанағынан,
тағы басқа елдерден шығатын мұнайды (барлаудан бастап сатуға
дейін) бақылауда ұстады. 1900 ж. әлемдегі мұнай өндіру 20 млн.т.
болса, 1977 жылы 3 млрд.т. болды. Мұнай өндіретін елдердің табиғи
байлығын көзсіз жұмсамау үшін ОПЕК (мұнай экспорттайтын елдер
ұйымы) 1960 ж құрылды, ол мұнай бағасын картель сияқты
төмендетпей, бірқалыпты, не жоғары ұстайды.
Табиғи қорды азайтпау үшін энергия көзі ретінде атом
энергиясын қолдануға көшті, дамыған елдер минералды қоры бай елдерде
әскери активтілік көрсетеді, мысалы АҚШ әлемнің көптеген аудандарын
өздерінің ұлттың мүдделеріне айналдырды.
70-жылдардан бастап шикізат бағасы дайын тауар бағасынан
қала бастады.
Қазақстан алуан түрлі пайда қазбалар қорымен бай: 105
Менделеев кестесіндегі элементтердің 99 бар, өндіріске ~ 60 элемент
тартылды. Қазақстан барлау бойынша әлемде 1-орын: Zn, W, борит; 2-орын:
Ag,Pb, хромит; 3-орын: Сu, флюорит; 4 орын: Мо, 6 орын – Аu алады.
ТМД елдерінен Қазақстан хром, қорғасын қоры бойынша 1 орын;
мұнай, Ag, Сu, Mn, Zn, Ni, фосфор шикізаты бойынша 2 орын; газ,
көмір,Au, Sn – 3; Қазақстан – ірі мұнай өндіруші ел. Қазақстанда
өндірілетін қара және түсті металдар кендері Жапония, Оңтүстік Корея,
АҚШ, Канада, Ресей, Қытай, Европа елдеріне экспорталуда.
Қазақстанның әр регионындағы пайдалы қазбалар: мұнай: қоры
Атырауда, Манғыстау, Ақтөбе, Батыс-Қазақстан облыстарында; негізгі
мұнай өндіруші компаниялар: Қазақстан мұнай-газ, Тенгизшевройл, CNPC –
Актюбемұнай газ; Қарашығанақ петролиум оперейтинг, Росмұнай т.б. ұлттық
компаниялар.
Табиғи газ: Әлемдік қордың 1,7% -ті, мұнай ұлттық компаниялары
өндіреді.
Көмір: Қоры 162 млрд.т. 300-дей өндіріс орны бaрланған 10 бассейн жұмыс
істеп тұр, жылына 100 млн.т. өндіріледі; Қарағанды, Павлодар, Қостанай
облыстарында.
Кенді пайдалы қазбалар: Темір – ТМД елдерінің ішінен 3 орында (Ресей,
Украина), негізі қоры Солтүстік Қазақстан – Соколов-Сарыбай кен орны.
Марганец – Орталық Қазақстан (Атасу, Жезді).
Хром – Мугаджар тауында (Кемпирсай, Донская); Қостанай және Шығыс
Қазақстанда.
Никель, алюминий – Мугаджар тауында.
Мыс – мыс кені өте үлкен, Жезқазған, әлемде 7 орында. 92 % экспортқа
шығарылады.
Қорғасын, мырыш – кенді Алтайда
Алтын – 190 –дай жерде шығады, кенді Алтайда, Қостанай облысында,
Орталық Қазақстанда (Степняк, Аксу, Майкайын).
Сирек металдар (W, Mo, V, Bi, Sb) – кенді Алтайда
Жер қойнауындағы Қазақстан байлығы 10 триллон АҚШ долларына тең деп
есептеледі, табиғи байлығы бойынша әлемде Даниель Фоин, доктор
Массачусет технологиялық институнан (АҚШ) табиғи қор және энергетика
бойынша маман бағалары бойынша Совет үкіметі құлағында (1991) барлық
қордың 90% хром кені, 26% мыс, 33 % Pb және Zn, 38% W Қазақстанда
қалған.
Қазақстанда қазіргі кезде 3 мұнай өндіретін зауод бар: Атырауда
(1945 жылы салынған), 1970 жылдары салынған Павлодарда және Шымкентте.
Павлодар зауоды толықтай, Шымкент зауоды жартылай өндіретін өнімдерін
үшін шикі мұнайды Сібірден (Ресей) алады, өнімнің көп бөлігін Ресейге
жібереді.
Қазір Қазақстан алтын қорының тек 1 % - тін өндірсе де әлемде, ол
6 орын алуға жағдай жасады.
Қазақстан химиялық шикізатқа да бай: калий тұздары, борат, бром,
сульфат, фосфорит көп. Полиметалл кендерінде күкірт колчеданы да өте
көп, сондықтан күкірт қышқылын да мол өндіруге жағдай жасалған.
Қазақстан шыны және фосфор-фаянс өндірісіне қажет шикізатқа да
бай, сонымен бірге мол дәулет ретінде минералды, емдік, өндіріс және
термалды сулар, бірақ олар әлі кең қолданыс алған жоқ.
Сондықтан Қазақстанға көз тігіп отырған елдер өте көп: АҚШ, Батыс
Европа елдері, Турция, Иран, Пакистан, Жапония, Қытай. Мұнайды
толығырақ эксплуатацияға кіргізсе, Қазақстан Сауд Аравия, Кувейт,
Біріккен Араб Әмиратынан қалмаған болар еді, Каспий теңізіндегі Тенгиз,
Прорва, Қаламқас, Қаражанбас мұнай орындары тек мұнай қорының аз ғана
бөлігі.
Қазіргі кезде мұнай химия өндірісінің өнімдері: этилен,
полипропилен, каучук, синтетикалық жуғыш заттар, химиялық талшықтар,
синтетикалық шайырлар, пластмассалар, цемент шығарылады.
Осы дәріс материалымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білу керек:
1. Минералды шикізаттар, түрлері. Қайтадан жаңаратын және жаңармайтын
шикізаттар көздері.
2. Өндіріс қалдықтарын қосымша шикізат түрінде қолдану әдістері.
3. Шикізаттардың Қазақстандағы қоры.
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1.Минералды шикізаттарды өндіру әдістері(ашық және жер асты),
айырмашылықтары;
2. Шикізат қолданылуының динамикасын анықтайтын факторлар;
3. Дамыған елдердің ішінде минералды қор ең көп елдер;
4. Мұнай өндіретін елдердің табиғи байлығын көзсіз жұмсамау үшін
1960жылы қандай ұйым құрылды?
5. Қазақстанда қазіргі кезде неше мұнай өндіретін зауод бар?
Дәріс 3. Минералды ресурстарды кешенді қолдану және жер қойнауындағы
байлықтарды қорғау. Минералды ресурстардың орналасу заңдылығы және тау-
кен өндірісі
Дәріс 4. Кенді минералды ресурстар: бағалы металдар және
радиоактивті металдар, олардың кендері, табиғатта кездесуі,
Қазақстандағы қоры
Минералды шикізат – тау-кен өндірісінің өнімі. Минералды
шикізатқа пайдалы қазбалар жатады. Пайдалы қазбалар түрі: 1. жанғыш
пайдалы қазбалар – (мұнай, табиғи газ, жанғыш сланцтар, торф, көмір)
сарқылатын ресурсқа жатады, қайта орнына келмейтін пайдалы қазбалар,
қайта орнына келетін ресурстар – су, топырақ.
Мұнай – майлы жанатын сұйық зат, әр түрлі көмірсутектерден
тұрады, одан бензин, керосин, парафин алынады.
Табиғи газ – көбінесе мұнай шығатын жерде және өзінің де табиғи
қоры болады, ол ең арзан отын.
Көмір (тас көмір және қоныр көмір) – құрамында 97 % - дейін
көміртек болады, ең жоғарғы сапалы көмір антрацит деп аталады, қоныр
көмірде 78 %-дейін көміртегі болады, көбінесе жылу электр
станцияларында қолданылады. Тас көмір металлургия және химия
өндірісінде қолданылады.
Торф - өсімдіктердің жартылай ыдыраған қалдығынан тұрады, батпақ,
саз жерлерде түзіледі, арзан отын,
2.Кенді емес пайдалы қазбалар (құрылыс материалдары – ізбес,
құм, саз т.б., құрылыс тастары (гранит)).
Кендер (қара, түсті және бағалы металдар кендері ) темір кені –
құрамында Fe, V, Ti, S, P болады.
Марганец кені – құрамында Fe, Mn, P болады.
Титан кені – TiO2 түрінде кездеседі.
Хром кені – Cr2O3, Al2O3, MgO, FeO болады.
Алюминий кені – боксит,глинезем, нефелин.
Мыс кені CuS, FeS, ZnS болады.
Полиметалл кені құрамында Pb, Zn, Cu, Sn және бағалы металдар болады.
1.Тау-химиялық шикізаттар – апатит, фосфат, минералды тұздар,
барит, бораттар, калий-магний тұздары болады.
2.Гидроминералдар (жер асты минералды сулар және тұщы сулар).
3.Түсті тас шикізат (ешма, роданит, агат, оникс, хальцедон,
нефрит, т.б.) және бағалы тастар (алмаз, изумруд, рубин, сапфир т.б.)
Минералды шикізаттың жер бетінде таралуы біркелкі емес, көптеген
минералды шикізат бейорганикалық текті кен ретінде кездеседі. Пайдалы
қазбалардың энергетикалық шикізаттары шекті, оларды минералды шикізатқа
тек шартты түрде жатқызады. Қорғаныс өндірісіне қажет шикізаттарды
стратегиялық деп атайды. Көбінесе импортталатын материалдар: Cr, Sn,
Zn, W, U, Mn, Pt, бокситтер.
Минералды шикізатты комплексті қолдану жолдарын қарастыру керек.
Қоршаған ортаны сақтау үшін қалдықсыз технология пайдалану қажет.
Қазіргі кезде ондаған мың гектар жер өндіріс қалдығы астында
қалды, сондықтан су, атмосфера, топырақ кірленуде.
Осыдан 30 жылдай бұрын ең терең жер асты шахталар 2,5 км болса,
қазір 4 км-ден асты, теңіз түбінен шикізат алу дегенді ойламаған да
болса, қазір мұхиттан 5 км тереңдіктен кен алады.
Минералды шикізаттан тауарлық өнім алу үшін оларды біразын аздап
өңдейді: тұзсыздандырады, сусыздандырады, тазалайды, кептіреді,
фильтрлейді, ұсатады т.б. Кей шикізаттарды терең өндейді.
Кей жағдайда тауарлық өнім ретінде металл болады, мысалы, алтын,
платина, күміс.
Еліміз минералды шикізатқа бай, анализ жұмыстарын жүргізу маңызды
мәселе. Табиғи нысанды анализдеудің керекті немесе басқа әдістерін
таңдамастан бұрын аналитик, ең алдымен, қандай аналитикалық міндетті
орындау керектігін болжайды. Химик-аналитиктің іс-әрекеті әрқашан нақты
мақсатқа бағытталады. Химик – аналитик анализдің түрлі әдістері туралы,
олардың қолданылу мүмкіндіктері туралы жақсы біліуі керек, яғни терең
білімі болуы керек.
Химик-аналитик алдына қойған мақсатты дұрыс шешу үшін: 1)
міндетті қоя білуі; 2) тәжірибені бағдарлай білуі; 3) тәжірибені дұрыс
жүргізе білуі; 4) алынған нәтижелерді бағалай және қорытындылай біліуі
қажет.
Минералды шикізаттардың және олардан өндірілген өнімдер сапасын
жоғарылату үшін өндіру және анализдеу стандарттар мен техникалық
жағдайларға (МЕСТ, ТЖ) сәйкес болуы керек. 1966 жылы 8 мемлекеттік
стандарт қара және металдар кендері мен концентраттары үшін енгізілген.
Сонымен, қазіргі кезде молибден концентратына, марганец концентраты,
т.с.с. МЕСТ-терде сынаманы алу, оны химиялық анализге дайындау,
ылғалдылықты, құрамын анықтау әдістері беріледі. МЕСТ жасайтын арнаулы
институттар бар.
Осы дәріс материалымен танысқан соң, студент мына мағлұматтарды білуі
керек:
1.Минералды ресурстардың орналасу заңдылығы және тау-кен өндірісі;
2.Кенді минералды ресурстар және кенді емес минералды ресурстар
түрлері;
3.Минералды шикізатты комплексті қолдану жолдарын;
4.Силикатты жыныстар түрлері.
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Пайдалы қазбалар түрі;
2. Импортталатын материалдар;
3. Қалдықсыз технология не үшін қолданылады?
4. Минералды шикізаттан тауарлық өнім алу үшін қандай жағдайлар
жасалады?
5. Минералды шикізаттардың және олардан өндірілген өнімдер сапасы
қандай талаптарға сәйкес болуы керек?
Модуль 2.Металл емес ( кенді емес)минералды шикізаттар:
Дәріс 5. Пайдалы қазбалар (силикаттар) кездесуі, өндірісі.
Қазақстандағы қоры
Дәріс 6. Азот шикізаттары және қолданылуы.
Кенді емес қазбаға силикаттар, карбонатты жыныстар, хлоридтер,
сульфиттер, фосфаттар, фторидтер, бораттар жатады. Кристалды силикатты
жыныстар – күрделі минерологиялық құрамды жыныстар.
Силикатты минералдар алуан түрлі, әр түрлі дәрежеде таралған,
олардың саны 500-ден астам. Олардың минерологиялық құрамы күрделі.
Минералдар түрі көп, химиялық құрамы әр түрлі.
Силикатты жыныстардың орташа құрамын көптеген силикаттардың
көптеген анализі нәтижесінде шығарған %: SiO2 – 59,83; Al2O3 – 15,02;
FeO – 3,43; Fe2O3-2,62;CaO-4,78; MgO-3,74; Na2O-3,37; K2O-3,05; TiO2-
0,79; CO2-0,49; P2O5-0,29; BaO-0,10; MnO-0,10; S-0,10; H2O-1,42; SrO-
0,043; NiO-0,026; Cl-0,063; ZrO-0,023; Cr2O3-0,048; V2O3-0,026; Li2O-
0,011
Кремнеземнің құрамына қарай полименералды силикатты жыныстар 4
топқа бөлінеді:
1. ультрақышқылды, құрамында кварц немесе аморфты түрдегі
кремнеземнің артық мөлшері бар кремний қышқылымен күшті қаныққан.
Мұндағы кремнеземнің құрамы 78 % -дан асады. Бұл топқа аплитті
гранитер, кварцты кератофирлер, гейзендер, кварцтолиттер және
басқа жыныстар жатады.
2. Құрамында 65-78% SiO2 бар кремнеземмен аз дәрежеде қаныққан қышқыл
жыныстар. Оларға граниттер мен гранититтер, липариттер, кварцты
порфирлер, липариттер-дациттер, дациттер, граносиениттер жатады.
3. Барлық кремнезем шекті мөлшері SiO2 55-65% силикаттармен
байланысқан және көрсетілген – орташа жыныстар. Оларға сигниттер,
андезиттер,порфириттер, трахиттер, кварцты флориттер, андезиттер-
дациттер жатады.
4. Құрамы 38-55% SiO2 бар, бірақ кремний қышқылымен қанықпаған –
негізгі жыныстар. Оларға пироксениттер, габбронориттер, диориттер,
трахититтер, нереминді сиениттер жатады.
Дәріс 6. Азот шикізаттары және қолданылуы
Азот қышқылы жарылғыш заттар( тротил, пироксимен, метианит,
нитроглицирин, түтінсіз оқ дәрі.т.б.), бояғыштар, фотопленкалар. Калий
нитриді негізінде қара оқ дәрі: аммоний нитриді негізінде
аммонидтер;PbN6 (НN3 қышқыл тұзы), Hg(CNO2) детонаторлар жасауға;KNO3
тамақ өнімдерінің консерванты ретінде; NaNO2 азобояғыштар үшін;AgNO3 ,
NaNO2 медицинада;NH3 азот қышқылын алуға, тыңайтқыштар NH4NО3,
(NH4)2HPO4 т.б. NH4OH нашатыр спирті медицинада, NH4Cl бояу ісінде,
гальвотехникада, медицинада; NH3 тоңазтқыштарда, сода алуда.
1. Азот шикізаттары. Жер қабығында 0,04% азот болады. Ол азот
негізінен қатты жаңғыш, қазба құрамында (тас көмір, торф т.б.) 1-
2% пайыз азот-натрий нитраты Чили жағалауында (Оңтүстік Америка),
Мариенталда (Батыс Африкада) ғана кездеседі.
NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3
Тас көмірден азот аммиак түрінде бөліп алынады да суда не
қышқылда ерітіледі. Өндіріс қажетін қамтамасыз ету үшін атмосферадағы
азотты байланыстыру (фиксация) қажет. Бұл азoт
сарқылмайтын шикізат болады, себебі ауадағы 78% азот , яғни жердің әр
гектарының үстінде сегіз мың тонна.
2. Атмосферадағы азотты бекіту(фиксация). Өндіріс көлемінде
атмосферада азотты бекіту әдісі он тоғызыншы ғасырда басталды:
a) Цианидті әдіс:
CaC2 + N2 = CaCN2 + C + 70500kkaл
Температурасы 1000-11000Cқа жететін арнайы пештерде бұл реакция
жүреді.
Процессті тездету үшін CaF2(2%) және CaCl2(2%) қосады.
Цианид су буымен әрекеттесіп, NH3 түзеді.
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3(+1600C,p= 30aтм)
1905жылы CaCN2 Италияда осы әдіспен алына бастады.
b) Азотты бекітудің тағы бір әдісі (доға әдісі) ауа оттегісімен азотты
өзара әрекеттестіру: N2 +O2 = 2NO – 43200kkal, бұл реакция 3000-
40000C (Петров доғасында) тек екі пайыз NO алынады.Өндірісте
1905жылы Норвегияда алынды. Ары қарай 2NO + O2 = 2NO2 айналып,
сумен не ізбес сүтімен жұтылады. 4NO +3O2 + Ca(OH)2 =
2Ca(NO3)2 + 2H2O
Ca(NO3)2 кальций селитрасы не Норвегия селитрасы деп аталады,
тыңайтқыш ретінде қолданылады.
c) Атмосферада азотпен сутегін қосып аммиак алу (аммиак әдісі)
Бұл әдіспен азотты бекітудің практикалық мәні көпке дейін болмады,
себебі 4000C -та аммиак қайта азот пен сутегіне айырылады, тек 1884
жылы француз ғалымы Ле Шаталье аммиак шығымын арттыру үшін жоғары
қысымда жүргізу керектігін айтты. 1913 жылы Германияда тәулігіне 20-25
тонна аммиак алуға болатын өндіретін құрал жасалды. Қысымы 200-225атм,
температурасы 5500С, аммиак 8-9% шығыммен болатын Германияда 1916 жылы
екінші завод салынды, тәулігіне 1500 тонна аммиак алына бастады. 1927
жылы Совет өкіметіндегі зауодта қысымы 700-750атм., температурасы
5000С 30-35% шығыммен аммиак алынды.
Қазіргі кезде сутегіні: судан(электролиз), табиғи газдан CnHn = nC
+ m2H2 , кокс газынан алады. Азотты ауаны суытып, сығу арқылы алады.
Ауаны тазалау
Ауа құрамында су буы, көмір қышқыл газы , шаң тозаң болады.
Ауаны суытқанда су буы, көмір қышқыл газы қатты заттарға айналады да
ректификациялық аппараттардың ауа өткізетін түтіктерін жауып қалады,
сондықтан азот бөлініп алынбайды, сондықтан ауа алдымен
декарбонизацияға және кептірілуге тиіс, ал ауаны шаңнан тазалау үшін
компрессор алдында фильтр қойылады. Декарбонизациялау мына реакция
бойынша жүреді:
2NaOH + CO2= Na2CO3 + H2O
Судан тазалау үшін қатты натрий гидроксидін не кальций хлоридін
қолданады. 3H2 + N2 = 2NH3 +26640kkal катализатор ретінде
темір, Al2O3 пен K2O активтелген алынса, реакция 300 атм.,4500C-ға ,
2,5c уақыт аралығында жүреді; өндірістік құралдар:
1. Жоғары қысымдағы(700-1000 атм)
2.Орташа қысымдағы (200-300атм)
3.Төменгі қысымдағы(80-100атм)болып бөлінеді, температура 450-
5000C арасында болады. 1тонна аммиак алу ушін 3000м3 азот- сутек
қоспасы, 90м3су және 1750kкал –сағат электр энергиясы керек.Екі түрлі
аммиак алынады: А түрі тоңазтқыштар үшін, Б түрі әртүрлі өндірісте
қолдануға, азот қышқылын алу үшін. А түрінде 99,8% аммиак керек, Б
түріне 99% аммиактан төмен болмауы керек. Сары түске боялған аммиак
деген жазуы бар болат баллондарда 30атм. қысымды аммиакты тасиды. Бір
кг аммиак сұйық 1,76 л көлемде алады. Аммаиакты көп мөлшерде тасу ушін
арнайы цистерналар қолданылады. 2,5 атм қысым немесе 12,8 атм қысыммен
50м 3дейін сыйымдылықта.
Осы дәрістер материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1. Кенді емес қазбаға минералды шикізаттар түрлері;
2. Силикатты жыныстардың орташа құрамы;
3. Кремнеземнің құрамына қарай полименералды силикатты жыныстар
топтары;
4. Азот шикізаттарың қолданылуы;
5. Азот шикізаттар түрлері;
6. Аммиакті алу технологиясы.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Ауаны азотқа және оттегіне бөлу әдістері;
2. Атмосферадағы азот мөлшері;
3.Аммиак синтезі үшін қолданылатын катализатор құрамындағы
Al2O3 мөлшері,%;
4.Аммияк синтезінің катализаторы;
5.Силикатты минералды шикізаттарды қалай топтарға бөледі?
Модуль 3. Минералды шикізатты өндеудің сипаттамасы және технологиясының
жіктелуі
Дәріс 7 Минералды шикізатты өндеудің сипаттамасы
1. Минералды шикізаттарды өндіру әдістері;
2. Шикізатты алдын ала өңдеудің механикалық өңдеулер түрлері;
3. Шикізатты байыту әдістері
Қатты минералды шикізаттарды жер қойнауынан өндіру тау кең
өндірісі деп аталады. Пайдалы қазбалар түріне байланысты және тау-кен
өндірісі сипаттамасына байланысты, егер минералды шикізаттар жер
астынан алынса шахта,рудник, копи деп, жер бетінен өндірілсе
карьер,ломпа деп аталады.Шахталарда жер астынан көмір алады,рудниктерде
металл кендері,копиде металл тұздары алынады.
Минералды шикізатты сапалы өңдеу
Кез келген пайдалы қазбаларда белгілі бір өндіріс үшін керек емес
қоспалар-бос жыныстар болады. Пайдалы қазбалар металлургиялық
зауодтарға немесе химиялық өндіріске түспей тұрып, алдын ала өнделеді.
Өнделген өнім мемлекеттік немесе жалпы ішкі одақтық (ГОСТ,ОСТ), ішкі
немесе аралық ведомствалардың техникалық талаптарына сай болуы қажет.
Шикізатты алдын ала өңдеуге мына механикалық өңдеулер түрі жатады:
1)іріктеу және жіктеу;
2)ұсақтау;
3)брикеттеу және агломерация;
4)байыту.
1) Іріктеу - минералдарды ортақ химиялық немесе физикалық қасиеттеріне
байланысты бөлу. Бөліктің өлшеміне байланысты шикізатты бөлу жіктеу деп
аталады.Шикізатты арнайы тор немесе елек арқылы жіктеуді грохот деп
атайды.Сондықтан мұндай жіктеуді грохочение деп атайды.
Кесектері 3-4 мм -ге дейін ұсақталған шикізаттар : а)суға шөгу
жылдамдығына байланысты гидравликалық немесе сулы; б)ылдый қорапта
бөлшектердің бос құлауына байланысты-механикалық; в)не ауада бос құлау
жылдамдығы бойынша ауадағы құрғақ не құрғақ деп аталады. Гидравликалық
және механикалық жіктеу үшін қолданылатын аспаптар-классифирлер деп
аталады, ал құрғақ жіктелу аспабы-ауалы сепаратор деп аталады.
2) Шикізатты ұсақтау.Шикізатты тура қолдану технологиясы , химиялық
қайта өңдеу,сонымен қатар сорттар, жіктеу, байыту. Өндірісте кен
кесектерінің белгілі өлшемдерін қажет етеді, сондықтан үлкен
кесектерді ұсатады, не ұсақ бөлшектерді престеп немесе қосу арқылы
кесектетеді.
3) Кесектеуді өте ұсақ немесе шаң тәріздес шикізаттарды кесектеп ,
престеп жасаса-брикеттеу деп атайды. Егер шикізатты брикеттен үлкейтсе,
агломерация деп атайды, алынған кесектерді агломерат дейді.
4) Байыту - пайдалы минералдардың бөлігін бос жыныстан бөлу, қажет
болған жағдайда өзара бір-бірінен әр минералды бөліп те алады,сол
кезде пайдалы шикізаттың (бөлудің әсерінен) концентрациясы артады.Кей
жағдайда көмір де байытуға түседі,сонда оның каллориясы артады.
Кесектердің көлденең өлшемдері 6-50мм болатындай етіп, байыту алдында
шикізатты әр уақытта ұсақтайды. Шикізатты дайындау- байыту процесінің
бөлігі болып табылады.
5) Сусыздандыру - шикізаттан суды жоғалту процесі. Барлық мұнай
өнімдері байытылған өнімдер, әртүрлі шламдардан фильтрленеді немесе
кептіріледі.
2.Шикізатты ұсақтау. Шикізатты тура қолдану технологиясы - химиялық
қайта өңдеу, сонымен бірге сорттау, жіктеу, байыту - кен кесектерінің
белгілі өлшемдерін қажет етеді, сондықтан үлкен кесектерді ұсатады
немесе ұсақ бөлшектерді престеп немесе спекия(біріктіру) арқылы
кесектейді.
Шикізатты ұсақтау үшін ұсақтатқыштар, диірмендер қолданылады.
3.Кесектеу. Кесектеу-өте ұсақ немесе шаң тәріздес шикізаттарды
кесектеу, престеп жасалса брикеттелу деп(брикет-бір текті,кесек салмағы
бірдей кесектер) деп аталады.Егер шикізатты қақтаса агломерация деп
атайды да, алынған кесекті агломерат дейді.
4.Байыту. Байыту-минералды бөлігін босжыныстан бөлу,қажет болған
жағдайда өзара бір-бірінен әр минералды бөліп те алады, сол кезде
пайдалы шикізат бөлігінің концентрациясы артады. Кей жағдайда көмір де
байытуға түседі (күлді бөлігінен айырады), сонда оның калориялылығы
артады.
Байытуды арнайы байыту фабрикаларында жүргізеді.
Кесектердің көлденең өлшемдері 6-50мм болатындай етіп байыту алдында
шикізатты әр уақытта ұсақтайды. Шикізатты дайындауда байыту процесі
маңызды бөлік болып табылады, сондықтан кеңірек қолданылады.
5.Сусыздандыру. Сусыздандыру шикізаттан суды жоғалту процесі. Барлық
мұнай өнімдері (резервуарларда тұндырады), байытылған өнімдер, әр түрлі
шламдар фильтрленеді немесе кептіріледі.
Шикізатты байыту әдістері
Байыту процесін 3 түрге бөледі: механикалық, физика-химиялық
(флотационды) және химиялық.
Механикалық әдіс-кеннің әр бөлігінің физикалық қасиеттеріне
байланысты: өлшемі, тығыздығы, формасы (түрі), түсі, жарқырауы, бет
бөлігінің бұдыры, магнитке тартылуы, электрөткізгіштігі, сулануы т.б.
Ең оңай механикалық әдіс грохочение- тесігі әр түрлі електер
арқылы өткізу. Темірлі кендерге электромагнитті байыту қолданылады.
Физика-химиялық байыту әдісі шикізаттың жеке құрам бөліктерінің
сулануына немесе әр түрлі реагенттер мен еріткіштерде еруіне
негізделген. Кең көп тараған әдіске флатационды байыту жатады, ол
шикізаттың әр бөлігінің әр түрлі сулануына негізделген. Алтын, күміс,
басқа металдарды сынаппен өңдеп (амальгама), калий немесе натрий
цианидімен өңдеп (циандау), мысты күкірт қышқылында немесе аммиакта
ерітіп, бөліп алу т.б.
Химиялық әдіс бойынша байыту шикізаттың әр бөлігінің химиялық
құрамының өзгеруіне негізделген. Бұл әдісте шикізат термиялық өңдеуге
(жағу) түседі; балласт өнімдер газ немесе шлак ретінде жоғалтылады.
Мысалы, мыс колчеданы CuFeS2 химиялық қосылыс болғандықтан, механикалық
әдістермен және флотация арқылы CuS, FeS деп бөлінбейді. Тек егер бұл
колчеданды алдымен тотықсыздандыра күйдірсе, сосын құммен (SiO2)
балқытса, алдымен FeO, сосын FeSiO3 шлагіне айналып, мыс Cu2S күйінде
концентрленген мыс кені ретінде ары қарай өңдеуге жіберіледі.
Флотациялау арқылы байыту
Флотация арқылы минералды шикізатты байыту былай жүреді:1)алдымен
шикізатты өлшемі 0,1-0,3 мм болатындай етіп ұсақтайды да, су аралас
(ылғалды) ауа ағынымен араластырады, сонда суспензия (пульпа) пайда
болады, сонда гидрофобты бөлшектер ауамен су бетіне шығады, оларды
арнайы ыдыстарға (желоб, камера) жинайды, ол ыдыстарда ауадан шикізат
бөлшектері өздіктерімен бөлінеді, оларды флотационды концентрат деп
атайды.
Гидрофильді шикізат бөлшектері суда қалып, флотационды аппарат
түбіне шөгеді, олар флотационды арты (құйрығы)-хвост)деп аталады.
Ауамен араласқан гидрофобты шикізат бөлшектері берік болу үшін
арнайы көбік түзгіштер қосылады (әр түрлі майлар мен шайырлар-қарағай
және пихта майлары, ағаш және тас көмір дегатьтары (қарамай), кей
жоғары молекулалы спирттер т.б.) көптеген шикізаттар бөлшектері
гидрофобты болмайды, оларға- пульпаларға арнайы коллекторлар
(жинағыштар) қосылады. Коллекторлар минерал шикізат бөлшектерінің
бетінде адсорбцияланып, гидрофобты қабат (пленка) жасайды да, ауамен
жоғары шығады. Коллектор ретінде олейн қышқылы, оның тұзы, нефтен
қышқылдары т.б. бетті активті заттар (БАЗ) қолданылады.
Флотацияда көбік түзгіштер, коллекторлардан басқа реттеуші-
реагенттер (реагенты-регуляторы) қолданылады (активаторлар) немесе
төмендетеді (депрессорлар), яғни гидрофобтылықты реттейді. Реттеуші
ретінде (регуляторлар) кей минералды қышқылдар, олардың тұздары,
көмірсулар болады. Пульпаға (суспензияға) қосылатын көбік түзгіштер,
коллекторлар, реттегіш-реагенттер флотореагенттер немесе флотационды
реагенттер деп аталады.
Егер флотация кезінде концентратқа полиметалл кендерінен
минералдар қоспасы өтсе, онда коллективті флотация деп, ал концентратқа
минералдың әр түрі жеке кірсе, селективті флотация деп аталады, бұл
жағдайда флотационды аппараттарда бірнеше камера болады, құрамына
байланысты әр концентрат бөлек болу үшін.
Флотациядан соң концентраттарды кептіреді, сосын олар
металлургиялық өндіріске түседі.
Флотационды құйрықты ары қарай қажет болса, өңдейді.
Шикізатты химиялық өңдеу үшін қажет энергия көзі
Барлық химиялық өндіріс (металл балқыту, карбонатты, силикатты
минералдарды жағу, кептіру, электролиз т.б.), ұсату, шикізатты
араластыру т.б. энергия қажет етеді. Негізгі энергия көзі-отын және
электр энергиясы. Мысалы, 1т алюминий алу үшін 18000-22000 квт-сағ
электр энергиясы керек.
Осы дәріс материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1. Минералды шикізаттарды өндіру әдістері;
2. Шикізатты алдын ала өңдеудің механикалық өңдеулер түрлері;
3. Шикізатты байыту әдістері
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Шикізатарды алдын ала өңдеуге жататын механикалық өңдеулер түрін ата
керек;
2. Агломерация деп нені атайды?
3. Сусыздандыру деген не және не үшін жүргізеді?
4. Кесектеу деген не және не үшін жүргізеді? ?
5. Флотация арқылы минералды шикізатты байыту қалай жүреді?
6. Ең оңай механикалық әдісті ата.
Дәріс 8. Минералды шикізаттар технологиясының жіктелуі
1.Минералды шикізаттар технологиясының механикалық және химиялық
технологиясы;
2. Техноэкономикалық көрсеткіштер;
3. Өндіріс үрдісінің баланысы;
4. Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістері.
Технология шикізатты халық тұтынатын өнімдер немесе өндіріс
құралдарына айналдыру үрдіcін және әдістерін оқиды (технос-кәсіп).
Шикізат деп белгілі бір бағасы бар алғашқы заттарды атайды.
Әр түрлі өндірістің алғашқы заты ретінде қолданылатын шикізаттың
бірнеше түрі болады. Шикізат қатты болса, белгілі бір өнім алғанда
араласатын болса, ондай қоспа шихта деп аталады.
Аралық өнім (жартылай)-өндірісте аралық кезеңде алынатын өнім.
Дайын өнім - соңғы сатыда алынатын өнім.
Технологияның барлық түрі екіге бөлінеді : механикалық және
химиялық. Механикалық технология шикізатты өндеуде химиялық құрамы
өзгермейтін, бірақ кей жағдайда физикалық қасиеті өзгеретін, көбінесе
сыртқы түрі мен қалпы өзгеруінің әдістері мен үрдісін оқиды.
Химиялық технология алғашқы заттардың химиялық құрамы өзгере
жүретін үрдісті оқиды. Егер шикізат және соңғы өнім органикалық зат
болса, органикалық заттар технологиясы болады.
Бейорганикалық заттар өндірісі:
1. қышқылдар, негіздер,тұздар және минералды тыңайтқыштар өндірісі;
2.фармацевтикалық, бейорганикалық реактивтер және сирек элемент
өндірісі;
3.электрохимиялық өндірістер (хлор, сутек, сілті т.б. заттарды
электрохимиялық жолмен өндеу);
4. электротермиялық өндіріс (фосфорды, карбидті, кальций цианидін т.б.
электротермиялық әдіспен өндеу );
5. металлургия (қара, түсті бағалы және сирек металлдарды өндіру)
6. силикаттар мен байланғыш материалдар (шыны, цемент, керамика т.б.
өндірісі) ;
7. минералды бояу мен пигменттер өндірісі.
Техноэкономикалық көрсеткіштер.
1. Шығын коэффициенті, өнім шығымы.
2. Өнім сапасы
3. Аспап өнімділігі және қуаттылығы
4. Үрдіс және аппарат интенсивтілігі
5. Еңбек өнімділігі
6. Өнімнің өздік құны
Шығын коэффициенті дайын өнім бірлігіне (1кг,1т т.б.)жұмсалған
шикізат пен энергия мөлшері –ол шығын коэффициенті.
Өнім шығымы практикада алынған өнім мөлшерінің (gпр кг немесе
тонна) теориялық мөлшеріне қатынасы.
n=gпрgтеор *100%
Мысалы: 65%-ті 1т азот қышқылын 186,2кг NH3 тотықтырып алса, онда азот
қышқылының шығымын және шығым коэффициентін есептесе.
Шешімі: 1т 65% HNO3 ерітіндіде 650 кг HNO3 бар. Теория жүзінде 17кг NH3-
ден 63кг NH3 алынады.
NH3 NOO NO2 HNO3
186.2кг аммиактан сусыз 690кг HNO3 алыну керек.
17-------63
186,2------х х=dтеор=186.2*6317=690
Немесе
690----------100%
650----------х х=650*100690=94,2% (HNO3 шығымы)
NH3 бойынша шығым коэффициенті 186,2650=0.286 өнім шығымы әр уақытта
100%-тен кем болады, себебі реакция толық жүрмеуі мүмкін т.с.с.
Дайын өнім сапасы (құрамы мен қасиеті) оның құрамында болатын
бөгде қоспаларға байланысты. Бұл қоспа мөлшері алғашқы және соңғы
заттардың тазалығына, қосымша реакция өніміне байланысты. Әр өнімнің
сапасы МЕСТ, ТУ арқылы анықталады. Мысалы: тамақ өндірісінде
қолданылатын қышқылдар құрамында зиянды (Pb, Нg, As т.б.) заттар болмау
керек. Аккумуляторды толтыратын күкірт қышқылына белгілі талаптар МЕСТ-
та болады.
Аспаптар өнімділігі қуаттылығы өндіріс үрдісі кезінде белгілі бір
жағдайда уақыт бірлігінде сол аспаппен өндірілген дайын өнім мөлшері
аспап өнімділігі болады.
V=gпр(
кгсағ немесе Ттәул т.б.
Аспап өнімділігінің оптимальді жағдайдағы максимал мүмкіндігі - аспап
қуаттылығы.
max
4. Үрдіс не аппарат интенсивтілігі (І) - оның өнімділігінің, аспаптың
жұмыс беті (Ғ) немесе пайдалы көлемі (V) бірліктеріне қатынасы.
Мысалы: (а)NН3 синтезі үрдісінің интенсивтілігі бір сағатта 1м3 синтез
колоннасының (катализатормен толықтырылған) алынған NН3 килограммы
5000;
(б) мартен пешінің интенсивтілігін тәулігіне 1м2пеш астынан алынатын
болат мөлшерімен (тонна) анықталады.
Аспаптың интенсивтілігі мен өнімділігі өзара байланысты. Өндіріс
үрдісі интенсивті жүрген сайын аспап өнімділігі жоғары болады.
5. еңбек өнімділігі- сол өндірісте еңбек ететін бір жұмысшыға белгілі
уақыт аралығында шаққанда өндірілген өнім мөлшері еңбек өнімділігі деп
аталады. Еңбек интенсивтілігі еңбек өнімділігіне тең емес..
Еңбек интенсивтілігі- уақыт бөлігінде өндірілген өнім бірлігіне
келетін жұмысшының жұмсаған энергия мөлшері.
Еңбек өнімділігін арттыру үшін өндіріске жаңа әдістер, жаңа
технология енгізу қажет. Шикізат сапасын арттыру керек. Жұмысшылардың
техникалық сауаттылығын арттыру қажет. Еңбек интенсивтілігін арттыру
арқылы еңбек өнімділігін арттыруға болмайды.
Өнімнің өздік құны (бағасы)-өнімнің салмақ бірлігінде өндірісте
жұмсалатын барлық шығын (ақшамен өлшенеді) өнімнің өздік құны болады.
Өздік құнға өндірістің барлық шығыны кіреді:
Біріншіден: шикізатты дайындау және сақтау;
Екіншіден: белгілі бір өнімді жасау үшін қажет энергия (отын) және
басқа материалдар;
Үшіншіден: жұмысшылар еңбек ақысы;
Төртіншіден: электр энергиясына төленетін ақы;
Бесіншіден: амортизация (еңбек құралдарымен жұмыс орындарының тозуын
өтеу); Алтыншыдан: өнімнің сақталуы мен сатылуы.
Өнімнің өздік құны төмен болған сайын еңбек өнімділігі жоғары
болады.
Өндіріс үрдісінің баланысы
Өндірістің барлық техно-экономикалық көрсеткіштері материал мен
энергетикалық , экономикалық баланстармен анықталады.
Баланс өндірілген өнімнің бірлігінде құрылады да, екі бөліктен тұратын
кесте ретінде өңделеді; кіріс және шығыс, олардың қорытынды материалы
өзара тең болуы керек.
Материалдық баланс - кіріс бөлігі өндіріске түсетін барлық
шикізат кіріс (шикізат және материалдар шығыны); шығыс бөлігіне дайын
өнім мен өндіріс қалдығы (қоқыс) кіреді.
Баланстар материалдық балансқа негізделеді, сондықтан ол алдымен
құрылады және кез-келген технологиялық үрдісте міндетті түрде болады.
су
Газ хлор кіріс
сутегі
Тұз қышқы
Тұз қышқылын алу өндірісінің материалды баланысын құру кестесі
Тұз қышқылын аналитикалық есеп беруі негізінде материалдық баланыс
құру: алынатын қышқыл 30,4% , ұшатын және ұшпайтын қоспа 0,2% ,құрғақ
хлор газ құрамында 95% СІ2 , 98% Н2 яғни Н2 артық мөлшері, сонда хлор
реакцияға толық түседі.
Шешімі : 1 тонна тұз қышқылы үшін баланыс құру керек
1000кг 30,4% тұз қышқылында 304кг НСІ
НСІ______СІ 36,5____35,5 ; 304_____х ; 95% бар
хлор газдан және 98% H2
Дәріс 9 Өндіріс үрдісінің негізгі принциптері
1.Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістері;
2. Өндірістік қалдықтарды қолдану принциптері.
Химиялық өндірістің техникалық кестесін құрғанда келесі өндіріс
үрдісінің принциптерін қолданады: үздіксіз, кезеңдік, орынды, өндіріс
өнімдерінің жылу энергиясын қолдану.
Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістері
Химиялық өндірістің барлық үрдістері уақыт бойынша химиялық
реакцияға түсетін заттардың әрекеттесу жағдайларының тұрақтылығына
байланысты 2 түрге: кезеңдік және үздіксіз болып бөлінеді.
Кезеңдік үрдістерде әр саты үзіліспен жүреді: алдымен реакция
жүретін аспап шикізаттың немесе жартылай дайын өнімнің белгілі бір
мөлшерімен толтырылады, сосын реакция жүргізіледі, реакция аяқталғаннан
кейін бұл үрдіс қайталанады. Кезеңдік үрдіс өнімсіз,себебі
реакцияның өту жағдайы өзгереді.Бұл әдіспен көбінесе органикалық
бояғыштарды, жарылғыш заттарды т.б. аздаған заттарды алады.
Үздіксіз процестертерде шикізаттарды аппараттарға салу, соңғы өнімдерді
алу бүкіл жүйе бойынша үздіксіз жүреді.Үрдіс пен аппараттарды
тазалағанда не жөңдеу кезінде ғана тоқтайды. Мысалы, шойын, болат
қорыту,H2SO4 өндіру, аммиак синтезі.
Үздіксіз процестердің тиімділігі.
1)аппараттар тоқтамайды, сондықтан өндіруді механизациялайды,
автоматтандырады;
2)аппараттар өлшемдері кішірейеді, сондықтан ғимараттар көлемі де
кішірейеді.
Өндірістік қалдықтарды қолдану принциптері
Қалдықтардың түзілуі:
1)негізгі өнім алынғанда жүретін негізгі реакциялар кезінде;
2)негізгі өнім алынғанда қосымша реакциялар жүруі нәтижесінде;
3)негізгі реакциялар толық жүрмесе;
4)шикізатта қоспа болғанда.
Өндіріс қалдықтарын қайта қолдану өте ұтымды:
1)алынған өнімнің өздік құнын азайтады;
2)кәсіпорын аймағын, қоршағаен ортаны ластанудан қорғайды.
Өндіріс техникасы және технологиясы төмен болған сайын өндіріс
қалдықтары жоғары болады. Түсті металлургияда SO2 газын ауаға
лақтырады.Металлургия мен котельныйлардың шлактары лақтырылады. Қазіргі
кезде шлакобетондарды
(цемент+құм+шлак) құрылыста қолданады.
Шикізат және энергия
Кез келген өндірістегі қажет элементтер: адам күші,шикізат,энергия
және су.
Тегіне және агрегаттық күйіне байланысты шикізат 3-ке бөлінеді:
минералды, өсімдікті және жануарлы; агрегаттық күйіне байланысты:
қатты, сұйық және газ тәріздес; құрамына байланысты: бейорганикадық
және органикалық.
Минералды шикізат жер қойнауынан табиғи түрінде алынады. Минералды
шикізат 3 түрге бөлінеді:
1)кенді
2)кенді емес
3)жанғыш
Минералды шикізаттар қатты, сұйық, газ тәріздес табиғи газдар:
1) кенді шикізаттардан негізінен металдар алынады;
2) кенді емес шикізаттар мына топтарға бөлінеді:
а) құрылыс материалдары ( гравий,құм,саз , т.б.)
б) индустриалды шикізат-графит, асбест,магнезит, т.б.
в) химиялық шикізат-химиялық қайта өңдеуге түседі, күкірт,фосфорит,
апатит,т.б.
г) жартылай бағалы; бағалы: алмаз, изумруд, рубин, малахит,т.б. табиғи
түрде де,механикалық өңделгеннен кейін қолданылады.
Кенді емес шикізатты осы әртүрлі категорияларға да жатқызуға болады.
3)жанғыш минералды шикізат отын ретінде қолданылады: тас және қара
көмір,мұнай,т.б.
Өсімдікті және жануарлы шикізаттар
Өсімдіктен және жануарлардан алынған шикізаттар-ағаш, зығыр,
кендір, сора, майлар, жануар жамылғысы және т.б. тағайындалуына
байланысты: тағамдық және техникалық болып бөлінеді.
Тағам үшін қолданылатын тамақтық шикізатқа – картоп, қант қызылшасы,
сүт, астық, т.б. жатады.
Техникалық болып – механикалық және химиялық өңделгеннен кейін
тамаққа жарамсыз, тек тұрмыста және өндірісте қолданылатын өнімдер.
Олар: мақта, ағаш, жануар сүйектері және т.б.
Осы дәріс материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1.Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістерін;
2. Өсімдікті және жануарлы шикізаттарды
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Өндірістік қалдықтарды қолдану принциптері.
2. Кез келген өндірістегі қажет элементтер
3. Кенді емес шикізаттың әртүрлі категорияларға жатқызуға болады ма?
4. Минералды шикізат түрлерін ата.
Дәріс 10. Минералды тұздарды алу
1.Минералды тұздардың жіктелуі;
2.Минералды тұздарды алу;
Көптеп өндіретін және қолданылатын минералды тұздар: NaCl.
Na2SO4. Na2S. NaF. K2Cr2O7. Na2Cr2O7. Na3PO4. KCl. K2SO4. MqCl2. MqSO4.
CaCl2. CoSO4. Na2CO3. K2CO3. KBr. KCl. MqCl2. KCl-NaCl.
Ca3(PO4)2.(NH4)2SO4.
Минералды тұздар ауыл шаруашылығында (тыңайтқыш ретінде)
өндірісте және тұрмыста қоданылады. Минералды тұздар тегіне байланысты
– табиғи және синтетикалық деп, құрамына байланысты (Na тұзы, Р тұзы,
т.б.), алу әдісіне байланысты, қоданылуына байланысты жіктеледі.
Минералды тұздар химиялық өндірісте қолданылады және
өндіріледі. Мысалы, NaCl –ды Cl2, Na2CO3, NaНСO3, HCl, NaОН алуға
қолданылады, Na2SO4 –тек Na2S және шыны алуға көптеген Ғе, Аl, Ва
тұздары, Na2Ғ, Na2S, NaНСO4 т.б. тұздар бояу өндірісінде, химиялық
реактивтер алуға, катализатор алуға, пластмассалар алуға, жуғыш заттар
алуға және т.б. қолданылады.
Металлургиялық өндірістерде минералды тұздар кендері байытуға
және гидрометаллургиялық өндірістерде металдар алуға қолданылады.
Көптеген минералдарды тұздар тау-кен өндірісінде, целлюлоза-қағаз
өндірісінде, текстил өндірісінде, тері өндірісінде, фармация
өндірісінде қолданылады.
Минералды тұздарды 2 жолмен алады:
1. Табиғи тұздарды өндіру
2. Табиғи және өндіріс шикізаттарынан тұздарды өндіру
1.Табиғи тұздарды өндіру табиғи еритін тұздар алу және өңдеу –
галлдрия деп аталады. Бұл әдістің негізі:
еріту→буландыру→кристалдандыру→сусы здандыру, сол кезде тұздардың
жекеленіп бөлінуі жүреді.
Табиғи еритін тұздар – тұздар кені ретінде және табиғи ерітінді ретінде
көлдерде, теңіздерде, жер асты бұлақтарында кездеседі, олардың
негізгілері NaCl, Na2SO4, KCl, K2SO4, MqСО3, СаСО3, NaBr, КBr.
Минералды тұздарды ашық және жер асты әдістерімен өндіреді, жер асты
әдістерден тұздар ерітіндісін бұрғылау скважиналары арқылы шығарады.
3. Табиғи тұздарды табиғи және өндіріс шикізаттарынан өндіру. Қатты
заттарды ұсақтау→ байыту→ кептіру→ жағу→ балқыту→ тұндыру→ фильтрлеу→
буландыру→ ерітіндіні суыту→ кристалдандыру. Тұзды өндіру
технологиясында сонымен бірге адсорбция және десорбция процестері де
қолданылады. Осы қатарда жүретін реакциялар: алмасу, айырылу, байыту,
тотықсыздану, бейтараптану.
Тұздарды синтетикалық жолмен алу химиялық өндірістің және
әртүрлі басқа өндірістердің қалдықтарын өңдеу болып табылады. Мысалы,
азот тыңайтқыштарын бейтараптап алады (NH4OH+HNO3. KOH+HNO3), түсті
металлургия мен Н2SO4 өндірісінің SO2 газынан сульфиттер алынады. HNO3
және Н2SO4 өндірісінің қалдық газдарынан Са(NO3)2, Na NO3 т.б. алынады.
Осы дәріс материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1.Минералды тұздарды өндірудегі технологиялық процестерді;
2.Өндіріс қалдықтарынан минералды тұздарды алу жолдарын.
Өзін- өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1 Көптеп өндіретін және қолданылатын минералды тұздар;
2 Минералды тұздарды қандай жолдармен алады?
3 Табиғи тұздарды өндіру;
4 Табиғи тұздарды шикізаттардан өндіру.
Модуль 4. Минералды шикізаттар анализі
Дәрістер 11-15
Дәріс 11.Кенді пайдалы қазбалардың химиялық, физика -химиялық
анализі
Дәріс 12. Силикатты жыныстардың химиялық, физика –химиялық анализі
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
МИНЕРАЛДЫ ШИКІЗАТТАРДЫҢ АНАЛИЗІ
5В072000 - Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы
үшін
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР
Семей
2013
Мазмұны
1. Дәрістер
2. Зертханалық сабақтар
3. Студенттің өздік жұмысы
Модуль 1.Кенді минералды шикізаттар:
Дәріс 1. Бейорганикалық минералдарға сипаттама.
1. Шикізаттардың пайда болуы, агрегаттық күйіне және химиялық
табиғатына байланысты сипаттамасы және жіктелуі.
2. Қайтадан жаңаратын және жаңармайтын шикізаттар көздері. Өндіріс
қалдықтарын қосымша шикізат түрінде қолдану.
Дәріс 2. Кенді минералды ресурстар:
1. Ауыр металдар,табиғатта кездесуі, Қазақстандағы қоры
2. Түсті металдар,табиғатта кездесуі, Қазақстандағы қоры
Әлеуметтік-экономикалық аспекті минералды қорды қолданудағы кез
келген өндірістің алғашқы материалы – минералды шикізат. Минерал –
қатты металл емес зат не металды зат, ол жер қыртысында табиғат
процестері әсерінен пайда болған. Металды минералдар құрамында әр түрлі
элементтер – металдар болады: темір, мыс, алтын т.б. Минералды шикізат
– кендер. Ең көп минерал затына – темір кенін жатқызуға болады, әлемдік
қоры ~ 200 млрд.т. , жылына ~ 1 млрд.т. темір кені өндіріледі, олай
болса, 200 жылдай уақытқа жетеді.
Минералды шикізаттар көбінесе ашық әдіспен, сонымен бірге жер асты
әдісімен өндіріледі.
Минералды қор геологиялық көрсеткіштермен бағаланады. Жер
қыртысында пайдалы қазбалар таралуы әр түрлі.
Көптеген минералды шикізаттар кен күйінде, шығу тегі
бейорганикалық заттар, кездеседі. Энергиялық шикізаттар тегі -
органикалық заттар.
Егер минералды шикізаттар қорғаныс өндірісінде қолданылса –
стратегиялық деп аталады.
Минералды шикізатты кешенді қолдану және оның әр түрлі
қалдықтарын іске асыру үшін (жою үшін) ғылым мен практика көп көңіл
бөлуде, қазіргі кезде қалдықсыз технологияны қолданып, қоршаған ортаға
зиян келтірмеудің жағдайын жасауда. Өңдіріс қалдықтары қазір ондаған
мың гектар жерді алып жатыр, олар атмосфераны, су қоймаларын, жер асты
суларып ластайды.
Әлемде өндіріс өскен сайын, көптеген шикізатардың қолданылуы да
артты. Мысалы, 1945 – 1975 ж.ж. аралығында минералды шикізаттың
қолданылуы бүкіл адамзаттың осы уақытқа дейінгі тарихында
қолданылғанына тең болды.
Шикізат қолданылуының динамикасын мына факторлар анықтайды:
- материалды өндіріс деңгейі;
- ғылыми – техникалық прогресс (ҒТП)
ҒТП өндірістің жаңа салаларының дамуына әкелді: атомды, авиакосмостық,
электрондық т.б., олар жеңіл және сирек металдарға сұраныс жасады.
Ежелгі уақытта адам ~ 18 химиялық элементті қолданса, 18 ғасырда – 29,
ал ХХ ғасырдың ортасында – 80 элементті
қолданды, қазір периодтың жүйенің барлық элементтері
қолданылады.
Қазіргі кезде минералды шикізатты қолдану біраз азайды,
себебі олардың орнына қолданылатын – шикізаттың синтетикалық түрлері
пайда болды, бірақ олар металдардың орнына қолданыла алмайды.
Болат және түсті металлдар қазіргі өндірістің негізі болып қала
береді.
Минералды шикізат қоры жер қыртысы мен мұхитта көп болғанымен,
біту мүмкіндігін де ұмытпау керек. 90-шы жылдары темір 190 жылға,
никель – 76 жылға, алюминий – 280 жылға, мыс - 60
жылға, көміртек – 600 жылға, газ – 54 жылға, мұнай – 45 жылға жету
керек деп болжам жасалған.
1. Дамыған елдердің ішінде минералды қор ең көп елдер: Австралия
(уран, темір және марганец кені, боксит, Pb, Zn, Ti, Au, алмаз),
ЮАР – Оңтүстік Африка республикасы (марганец және хром кені, V,
Au, Pt, алмаз, U), Канада (U, Pb, Zn, W, Ni, Co, Mo, Nb, Au, калий
тұздары ), АҚШ (Cu, Mo, фосфат шикізаты).
Дамушы елдер аймағында әлемдік жанбайтын минералды қордың 50
%, 23 мұнай, ½ табиғи газы бар: Персид шығанағында мұнай, Бразилия
(темір және марганец кені, боксит, Sn, Ti, Au, Ta, Nb), Мексика
(мұнай,Cu, Ag ), Чили (Cu, Mo), Гвения (боксит), Заир (Cu, Co, алмаз),
Замбия (Cu, Co).
Ресейде минералды қор АҚШ- тан 3 есе, Қытайдан 4,4 есе көп.
2. Минералды шикізат – халықаралық сауданың 19% алады. 1928 ж 7 үлкен
компанияларды (Галф ойл, Тексако, Стандарт ойл оф компания, Мобил
ойл, Бритиш петролеум, Ройял датч-шелл, Компания Франсэз де
петроль) біріктірген мұнай картелі құрылды. Ол Персия шығанағынан,
тағы басқа елдерден шығатын мұнайды (барлаудан бастап сатуға
дейін) бақылауда ұстады. 1900 ж. әлемдегі мұнай өндіру 20 млн.т.
болса, 1977 жылы 3 млрд.т. болды. Мұнай өндіретін елдердің табиғи
байлығын көзсіз жұмсамау үшін ОПЕК (мұнай экспорттайтын елдер
ұйымы) 1960 ж құрылды, ол мұнай бағасын картель сияқты
төмендетпей, бірқалыпты, не жоғары ұстайды.
Табиғи қорды азайтпау үшін энергия көзі ретінде атом
энергиясын қолдануға көшті, дамыған елдер минералды қоры бай елдерде
әскери активтілік көрсетеді, мысалы АҚШ әлемнің көптеген аудандарын
өздерінің ұлттың мүдделеріне айналдырды.
70-жылдардан бастап шикізат бағасы дайын тауар бағасынан
қала бастады.
Қазақстан алуан түрлі пайда қазбалар қорымен бай: 105
Менделеев кестесіндегі элементтердің 99 бар, өндіріске ~ 60 элемент
тартылды. Қазақстан барлау бойынша әлемде 1-орын: Zn, W, борит; 2-орын:
Ag,Pb, хромит; 3-орын: Сu, флюорит; 4 орын: Мо, 6 орын – Аu алады.
ТМД елдерінен Қазақстан хром, қорғасын қоры бойынша 1 орын;
мұнай, Ag, Сu, Mn, Zn, Ni, фосфор шикізаты бойынша 2 орын; газ,
көмір,Au, Sn – 3; Қазақстан – ірі мұнай өндіруші ел. Қазақстанда
өндірілетін қара және түсті металдар кендері Жапония, Оңтүстік Корея,
АҚШ, Канада, Ресей, Қытай, Европа елдеріне экспорталуда.
Қазақстанның әр регионындағы пайдалы қазбалар: мұнай: қоры
Атырауда, Манғыстау, Ақтөбе, Батыс-Қазақстан облыстарында; негізгі
мұнай өндіруші компаниялар: Қазақстан мұнай-газ, Тенгизшевройл, CNPC –
Актюбемұнай газ; Қарашығанақ петролиум оперейтинг, Росмұнай т.б. ұлттық
компаниялар.
Табиғи газ: Әлемдік қордың 1,7% -ті, мұнай ұлттық компаниялары
өндіреді.
Көмір: Қоры 162 млрд.т. 300-дей өндіріс орны бaрланған 10 бассейн жұмыс
істеп тұр, жылына 100 млн.т. өндіріледі; Қарағанды, Павлодар, Қостанай
облыстарында.
Кенді пайдалы қазбалар: Темір – ТМД елдерінің ішінен 3 орында (Ресей,
Украина), негізі қоры Солтүстік Қазақстан – Соколов-Сарыбай кен орны.
Марганец – Орталық Қазақстан (Атасу, Жезді).
Хром – Мугаджар тауында (Кемпирсай, Донская); Қостанай және Шығыс
Қазақстанда.
Никель, алюминий – Мугаджар тауында.
Мыс – мыс кені өте үлкен, Жезқазған, әлемде 7 орында. 92 % экспортқа
шығарылады.
Қорғасын, мырыш – кенді Алтайда
Алтын – 190 –дай жерде шығады, кенді Алтайда, Қостанай облысында,
Орталық Қазақстанда (Степняк, Аксу, Майкайын).
Сирек металдар (W, Mo, V, Bi, Sb) – кенді Алтайда
Жер қойнауындағы Қазақстан байлығы 10 триллон АҚШ долларына тең деп
есептеледі, табиғи байлығы бойынша әлемде Даниель Фоин, доктор
Массачусет технологиялық институнан (АҚШ) табиғи қор және энергетика
бойынша маман бағалары бойынша Совет үкіметі құлағында (1991) барлық
қордың 90% хром кені, 26% мыс, 33 % Pb және Zn, 38% W Қазақстанда
қалған.
Қазақстанда қазіргі кезде 3 мұнай өндіретін зауод бар: Атырауда
(1945 жылы салынған), 1970 жылдары салынған Павлодарда және Шымкентте.
Павлодар зауоды толықтай, Шымкент зауоды жартылай өндіретін өнімдерін
үшін шикі мұнайды Сібірден (Ресей) алады, өнімнің көп бөлігін Ресейге
жібереді.
Қазір Қазақстан алтын қорының тек 1 % - тін өндірсе де әлемде, ол
6 орын алуға жағдай жасады.
Қазақстан химиялық шикізатқа да бай: калий тұздары, борат, бром,
сульфат, фосфорит көп. Полиметалл кендерінде күкірт колчеданы да өте
көп, сондықтан күкірт қышқылын да мол өндіруге жағдай жасалған.
Қазақстан шыны және фосфор-фаянс өндірісіне қажет шикізатқа да
бай, сонымен бірге мол дәулет ретінде минералды, емдік, өндіріс және
термалды сулар, бірақ олар әлі кең қолданыс алған жоқ.
Сондықтан Қазақстанға көз тігіп отырған елдер өте көп: АҚШ, Батыс
Европа елдері, Турция, Иран, Пакистан, Жапония, Қытай. Мұнайды
толығырақ эксплуатацияға кіргізсе, Қазақстан Сауд Аравия, Кувейт,
Біріккен Араб Әмиратынан қалмаған болар еді, Каспий теңізіндегі Тенгиз,
Прорва, Қаламқас, Қаражанбас мұнай орындары тек мұнай қорының аз ғана
бөлігі.
Қазіргі кезде мұнай химия өндірісінің өнімдері: этилен,
полипропилен, каучук, синтетикалық жуғыш заттар, химиялық талшықтар,
синтетикалық шайырлар, пластмассалар, цемент шығарылады.
Осы дәріс материалымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білу керек:
1. Минералды шикізаттар, түрлері. Қайтадан жаңаратын және жаңармайтын
шикізаттар көздері.
2. Өндіріс қалдықтарын қосымша шикізат түрінде қолдану әдістері.
3. Шикізаттардың Қазақстандағы қоры.
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1.Минералды шикізаттарды өндіру әдістері(ашық және жер асты),
айырмашылықтары;
2. Шикізат қолданылуының динамикасын анықтайтын факторлар;
3. Дамыған елдердің ішінде минералды қор ең көп елдер;
4. Мұнай өндіретін елдердің табиғи байлығын көзсіз жұмсамау үшін
1960жылы қандай ұйым құрылды?
5. Қазақстанда қазіргі кезде неше мұнай өндіретін зауод бар?
Дәріс 3. Минералды ресурстарды кешенді қолдану және жер қойнауындағы
байлықтарды қорғау. Минералды ресурстардың орналасу заңдылығы және тау-
кен өндірісі
Дәріс 4. Кенді минералды ресурстар: бағалы металдар және
радиоактивті металдар, олардың кендері, табиғатта кездесуі,
Қазақстандағы қоры
Минералды шикізат – тау-кен өндірісінің өнімі. Минералды
шикізатқа пайдалы қазбалар жатады. Пайдалы қазбалар түрі: 1. жанғыш
пайдалы қазбалар – (мұнай, табиғи газ, жанғыш сланцтар, торф, көмір)
сарқылатын ресурсқа жатады, қайта орнына келмейтін пайдалы қазбалар,
қайта орнына келетін ресурстар – су, топырақ.
Мұнай – майлы жанатын сұйық зат, әр түрлі көмірсутектерден
тұрады, одан бензин, керосин, парафин алынады.
Табиғи газ – көбінесе мұнай шығатын жерде және өзінің де табиғи
қоры болады, ол ең арзан отын.
Көмір (тас көмір және қоныр көмір) – құрамында 97 % - дейін
көміртек болады, ең жоғарғы сапалы көмір антрацит деп аталады, қоныр
көмірде 78 %-дейін көміртегі болады, көбінесе жылу электр
станцияларында қолданылады. Тас көмір металлургия және химия
өндірісінде қолданылады.
Торф - өсімдіктердің жартылай ыдыраған қалдығынан тұрады, батпақ,
саз жерлерде түзіледі, арзан отын,
2.Кенді емес пайдалы қазбалар (құрылыс материалдары – ізбес,
құм, саз т.б., құрылыс тастары (гранит)).
Кендер (қара, түсті және бағалы металдар кендері ) темір кені –
құрамында Fe, V, Ti, S, P болады.
Марганец кені – құрамында Fe, Mn, P болады.
Титан кені – TiO2 түрінде кездеседі.
Хром кені – Cr2O3, Al2O3, MgO, FeO болады.
Алюминий кені – боксит,глинезем, нефелин.
Мыс кені CuS, FeS, ZnS болады.
Полиметалл кені құрамында Pb, Zn, Cu, Sn және бағалы металдар болады.
1.Тау-химиялық шикізаттар – апатит, фосфат, минералды тұздар,
барит, бораттар, калий-магний тұздары болады.
2.Гидроминералдар (жер асты минералды сулар және тұщы сулар).
3.Түсті тас шикізат (ешма, роданит, агат, оникс, хальцедон,
нефрит, т.б.) және бағалы тастар (алмаз, изумруд, рубин, сапфир т.б.)
Минералды шикізаттың жер бетінде таралуы біркелкі емес, көптеген
минералды шикізат бейорганикалық текті кен ретінде кездеседі. Пайдалы
қазбалардың энергетикалық шикізаттары шекті, оларды минералды шикізатқа
тек шартты түрде жатқызады. Қорғаныс өндірісіне қажет шикізаттарды
стратегиялық деп атайды. Көбінесе импортталатын материалдар: Cr, Sn,
Zn, W, U, Mn, Pt, бокситтер.
Минералды шикізатты комплексті қолдану жолдарын қарастыру керек.
Қоршаған ортаны сақтау үшін қалдықсыз технология пайдалану қажет.
Қазіргі кезде ондаған мың гектар жер өндіріс қалдығы астында
қалды, сондықтан су, атмосфера, топырақ кірленуде.
Осыдан 30 жылдай бұрын ең терең жер асты шахталар 2,5 км болса,
қазір 4 км-ден асты, теңіз түбінен шикізат алу дегенді ойламаған да
болса, қазір мұхиттан 5 км тереңдіктен кен алады.
Минералды шикізаттан тауарлық өнім алу үшін оларды біразын аздап
өңдейді: тұзсыздандырады, сусыздандырады, тазалайды, кептіреді,
фильтрлейді, ұсатады т.б. Кей шикізаттарды терең өндейді.
Кей жағдайда тауарлық өнім ретінде металл болады, мысалы, алтын,
платина, күміс.
Еліміз минералды шикізатқа бай, анализ жұмыстарын жүргізу маңызды
мәселе. Табиғи нысанды анализдеудің керекті немесе басқа әдістерін
таңдамастан бұрын аналитик, ең алдымен, қандай аналитикалық міндетті
орындау керектігін болжайды. Химик-аналитиктің іс-әрекеті әрқашан нақты
мақсатқа бағытталады. Химик – аналитик анализдің түрлі әдістері туралы,
олардың қолданылу мүмкіндіктері туралы жақсы біліуі керек, яғни терең
білімі болуы керек.
Химик-аналитик алдына қойған мақсатты дұрыс шешу үшін: 1)
міндетті қоя білуі; 2) тәжірибені бағдарлай білуі; 3) тәжірибені дұрыс
жүргізе білуі; 4) алынған нәтижелерді бағалай және қорытындылай біліуі
қажет.
Минералды шикізаттардың және олардан өндірілген өнімдер сапасын
жоғарылату үшін өндіру және анализдеу стандарттар мен техникалық
жағдайларға (МЕСТ, ТЖ) сәйкес болуы керек. 1966 жылы 8 мемлекеттік
стандарт қара және металдар кендері мен концентраттары үшін енгізілген.
Сонымен, қазіргі кезде молибден концентратына, марганец концентраты,
т.с.с. МЕСТ-терде сынаманы алу, оны химиялық анализге дайындау,
ылғалдылықты, құрамын анықтау әдістері беріледі. МЕСТ жасайтын арнаулы
институттар бар.
Осы дәріс материалымен танысқан соң, студент мына мағлұматтарды білуі
керек:
1.Минералды ресурстардың орналасу заңдылығы және тау-кен өндірісі;
2.Кенді минералды ресурстар және кенді емес минералды ресурстар
түрлері;
3.Минералды шикізатты комплексті қолдану жолдарын;
4.Силикатты жыныстар түрлері.
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Пайдалы қазбалар түрі;
2. Импортталатын материалдар;
3. Қалдықсыз технология не үшін қолданылады?
4. Минералды шикізаттан тауарлық өнім алу үшін қандай жағдайлар
жасалады?
5. Минералды шикізаттардың және олардан өндірілген өнімдер сапасы
қандай талаптарға сәйкес болуы керек?
Модуль 2.Металл емес ( кенді емес)минералды шикізаттар:
Дәріс 5. Пайдалы қазбалар (силикаттар) кездесуі, өндірісі.
Қазақстандағы қоры
Дәріс 6. Азот шикізаттары және қолданылуы.
Кенді емес қазбаға силикаттар, карбонатты жыныстар, хлоридтер,
сульфиттер, фосфаттар, фторидтер, бораттар жатады. Кристалды силикатты
жыныстар – күрделі минерологиялық құрамды жыныстар.
Силикатты минералдар алуан түрлі, әр түрлі дәрежеде таралған,
олардың саны 500-ден астам. Олардың минерологиялық құрамы күрделі.
Минералдар түрі көп, химиялық құрамы әр түрлі.
Силикатты жыныстардың орташа құрамын көптеген силикаттардың
көптеген анализі нәтижесінде шығарған %: SiO2 – 59,83; Al2O3 – 15,02;
FeO – 3,43; Fe2O3-2,62;CaO-4,78; MgO-3,74; Na2O-3,37; K2O-3,05; TiO2-
0,79; CO2-0,49; P2O5-0,29; BaO-0,10; MnO-0,10; S-0,10; H2O-1,42; SrO-
0,043; NiO-0,026; Cl-0,063; ZrO-0,023; Cr2O3-0,048; V2O3-0,026; Li2O-
0,011
Кремнеземнің құрамына қарай полименералды силикатты жыныстар 4
топқа бөлінеді:
1. ультрақышқылды, құрамында кварц немесе аморфты түрдегі
кремнеземнің артық мөлшері бар кремний қышқылымен күшті қаныққан.
Мұндағы кремнеземнің құрамы 78 % -дан асады. Бұл топқа аплитті
гранитер, кварцты кератофирлер, гейзендер, кварцтолиттер және
басқа жыныстар жатады.
2. Құрамында 65-78% SiO2 бар кремнеземмен аз дәрежеде қаныққан қышқыл
жыныстар. Оларға граниттер мен гранититтер, липариттер, кварцты
порфирлер, липариттер-дациттер, дациттер, граносиениттер жатады.
3. Барлық кремнезем шекті мөлшері SiO2 55-65% силикаттармен
байланысқан және көрсетілген – орташа жыныстар. Оларға сигниттер,
андезиттер,порфириттер, трахиттер, кварцты флориттер, андезиттер-
дациттер жатады.
4. Құрамы 38-55% SiO2 бар, бірақ кремний қышқылымен қанықпаған –
негізгі жыныстар. Оларға пироксениттер, габбронориттер, диориттер,
трахититтер, нереминді сиениттер жатады.
Дәріс 6. Азот шикізаттары және қолданылуы
Азот қышқылы жарылғыш заттар( тротил, пироксимен, метианит,
нитроглицирин, түтінсіз оқ дәрі.т.б.), бояғыштар, фотопленкалар. Калий
нитриді негізінде қара оқ дәрі: аммоний нитриді негізінде
аммонидтер;PbN6 (НN3 қышқыл тұзы), Hg(CNO2) детонаторлар жасауға;KNO3
тамақ өнімдерінің консерванты ретінде; NaNO2 азобояғыштар үшін;AgNO3 ,
NaNO2 медицинада;NH3 азот қышқылын алуға, тыңайтқыштар NH4NО3,
(NH4)2HPO4 т.б. NH4OH нашатыр спирті медицинада, NH4Cl бояу ісінде,
гальвотехникада, медицинада; NH3 тоңазтқыштарда, сода алуда.
1. Азот шикізаттары. Жер қабығында 0,04% азот болады. Ол азот
негізінен қатты жаңғыш, қазба құрамында (тас көмір, торф т.б.) 1-
2% пайыз азот-натрий нитраты Чили жағалауында (Оңтүстік Америка),
Мариенталда (Батыс Африкада) ғана кездеседі.
NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3
Тас көмірден азот аммиак түрінде бөліп алынады да суда не
қышқылда ерітіледі. Өндіріс қажетін қамтамасыз ету үшін атмосферадағы
азотты байланыстыру (фиксация) қажет. Бұл азoт
сарқылмайтын шикізат болады, себебі ауадағы 78% азот , яғни жердің әр
гектарының үстінде сегіз мың тонна.
2. Атмосферадағы азотты бекіту(фиксация). Өндіріс көлемінде
атмосферада азотты бекіту әдісі он тоғызыншы ғасырда басталды:
a) Цианидті әдіс:
CaC2 + N2 = CaCN2 + C + 70500kkaл
Температурасы 1000-11000Cқа жететін арнайы пештерде бұл реакция
жүреді.
Процессті тездету үшін CaF2(2%) және CaCl2(2%) қосады.
Цианид су буымен әрекеттесіп, NH3 түзеді.
CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3(+1600C,p= 30aтм)
1905жылы CaCN2 Италияда осы әдіспен алына бастады.
b) Азотты бекітудің тағы бір әдісі (доға әдісі) ауа оттегісімен азотты
өзара әрекеттестіру: N2 +O2 = 2NO – 43200kkal, бұл реакция 3000-
40000C (Петров доғасында) тек екі пайыз NO алынады.Өндірісте
1905жылы Норвегияда алынды. Ары қарай 2NO + O2 = 2NO2 айналып,
сумен не ізбес сүтімен жұтылады. 4NO +3O2 + Ca(OH)2 =
2Ca(NO3)2 + 2H2O
Ca(NO3)2 кальций селитрасы не Норвегия селитрасы деп аталады,
тыңайтқыш ретінде қолданылады.
c) Атмосферада азотпен сутегін қосып аммиак алу (аммиак әдісі)
Бұл әдіспен азотты бекітудің практикалық мәні көпке дейін болмады,
себебі 4000C -та аммиак қайта азот пен сутегіне айырылады, тек 1884
жылы француз ғалымы Ле Шаталье аммиак шығымын арттыру үшін жоғары
қысымда жүргізу керектігін айтты. 1913 жылы Германияда тәулігіне 20-25
тонна аммиак алуға болатын өндіретін құрал жасалды. Қысымы 200-225атм,
температурасы 5500С, аммиак 8-9% шығыммен болатын Германияда 1916 жылы
екінші завод салынды, тәулігіне 1500 тонна аммиак алына бастады. 1927
жылы Совет өкіметіндегі зауодта қысымы 700-750атм., температурасы
5000С 30-35% шығыммен аммиак алынды.
Қазіргі кезде сутегіні: судан(электролиз), табиғи газдан CnHn = nC
+ m2H2 , кокс газынан алады. Азотты ауаны суытып, сығу арқылы алады.
Ауаны тазалау
Ауа құрамында су буы, көмір қышқыл газы , шаң тозаң болады.
Ауаны суытқанда су буы, көмір қышқыл газы қатты заттарға айналады да
ректификациялық аппараттардың ауа өткізетін түтіктерін жауып қалады,
сондықтан азот бөлініп алынбайды, сондықтан ауа алдымен
декарбонизацияға және кептірілуге тиіс, ал ауаны шаңнан тазалау үшін
компрессор алдында фильтр қойылады. Декарбонизациялау мына реакция
бойынша жүреді:
2NaOH + CO2= Na2CO3 + H2O
Судан тазалау үшін қатты натрий гидроксидін не кальций хлоридін
қолданады. 3H2 + N2 = 2NH3 +26640kkal катализатор ретінде
темір, Al2O3 пен K2O активтелген алынса, реакция 300 атм.,4500C-ға ,
2,5c уақыт аралығында жүреді; өндірістік құралдар:
1. Жоғары қысымдағы(700-1000 атм)
2.Орташа қысымдағы (200-300атм)
3.Төменгі қысымдағы(80-100атм)болып бөлінеді, температура 450-
5000C арасында болады. 1тонна аммиак алу ушін 3000м3 азот- сутек
қоспасы, 90м3су және 1750kкал –сағат электр энергиясы керек.Екі түрлі
аммиак алынады: А түрі тоңазтқыштар үшін, Б түрі әртүрлі өндірісте
қолдануға, азот қышқылын алу үшін. А түрінде 99,8% аммиак керек, Б
түріне 99% аммиактан төмен болмауы керек. Сары түске боялған аммиак
деген жазуы бар болат баллондарда 30атм. қысымды аммиакты тасиды. Бір
кг аммиак сұйық 1,76 л көлемде алады. Аммаиакты көп мөлшерде тасу ушін
арнайы цистерналар қолданылады. 2,5 атм қысым немесе 12,8 атм қысыммен
50м 3дейін сыйымдылықта.
Осы дәрістер материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1. Кенді емес қазбаға минералды шикізаттар түрлері;
2. Силикатты жыныстардың орташа құрамы;
3. Кремнеземнің құрамына қарай полименералды силикатты жыныстар
топтары;
4. Азот шикізаттарың қолданылуы;
5. Азот шикізаттар түрлері;
6. Аммиакті алу технологиясы.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Ауаны азотқа және оттегіне бөлу әдістері;
2. Атмосферадағы азот мөлшері;
3.Аммиак синтезі үшін қолданылатын катализатор құрамындағы
Al2O3 мөлшері,%;
4.Аммияк синтезінің катализаторы;
5.Силикатты минералды шикізаттарды қалай топтарға бөледі?
Модуль 3. Минералды шикізатты өндеудің сипаттамасы және технологиясының
жіктелуі
Дәріс 7 Минералды шикізатты өндеудің сипаттамасы
1. Минералды шикізаттарды өндіру әдістері;
2. Шикізатты алдын ала өңдеудің механикалық өңдеулер түрлері;
3. Шикізатты байыту әдістері
Қатты минералды шикізаттарды жер қойнауынан өндіру тау кең
өндірісі деп аталады. Пайдалы қазбалар түріне байланысты және тау-кен
өндірісі сипаттамасына байланысты, егер минералды шикізаттар жер
астынан алынса шахта,рудник, копи деп, жер бетінен өндірілсе
карьер,ломпа деп аталады.Шахталарда жер астынан көмір алады,рудниктерде
металл кендері,копиде металл тұздары алынады.
Минералды шикізатты сапалы өңдеу
Кез келген пайдалы қазбаларда белгілі бір өндіріс үшін керек емес
қоспалар-бос жыныстар болады. Пайдалы қазбалар металлургиялық
зауодтарға немесе химиялық өндіріске түспей тұрып, алдын ала өнделеді.
Өнделген өнім мемлекеттік немесе жалпы ішкі одақтық (ГОСТ,ОСТ), ішкі
немесе аралық ведомствалардың техникалық талаптарына сай болуы қажет.
Шикізатты алдын ала өңдеуге мына механикалық өңдеулер түрі жатады:
1)іріктеу және жіктеу;
2)ұсақтау;
3)брикеттеу және агломерация;
4)байыту.
1) Іріктеу - минералдарды ортақ химиялық немесе физикалық қасиеттеріне
байланысты бөлу. Бөліктің өлшеміне байланысты шикізатты бөлу жіктеу деп
аталады.Шикізатты арнайы тор немесе елек арқылы жіктеуді грохот деп
атайды.Сондықтан мұндай жіктеуді грохочение деп атайды.
Кесектері 3-4 мм -ге дейін ұсақталған шикізаттар : а)суға шөгу
жылдамдығына байланысты гидравликалық немесе сулы; б)ылдый қорапта
бөлшектердің бос құлауына байланысты-механикалық; в)не ауада бос құлау
жылдамдығы бойынша ауадағы құрғақ не құрғақ деп аталады. Гидравликалық
және механикалық жіктеу үшін қолданылатын аспаптар-классифирлер деп
аталады, ал құрғақ жіктелу аспабы-ауалы сепаратор деп аталады.
2) Шикізатты ұсақтау.Шикізатты тура қолдану технологиясы , химиялық
қайта өңдеу,сонымен қатар сорттар, жіктеу, байыту. Өндірісте кен
кесектерінің белгілі өлшемдерін қажет етеді, сондықтан үлкен
кесектерді ұсатады, не ұсақ бөлшектерді престеп немесе қосу арқылы
кесектетеді.
3) Кесектеуді өте ұсақ немесе шаң тәріздес шикізаттарды кесектеп ,
престеп жасаса-брикеттеу деп атайды. Егер шикізатты брикеттен үлкейтсе,
агломерация деп атайды, алынған кесектерді агломерат дейді.
4) Байыту - пайдалы минералдардың бөлігін бос жыныстан бөлу, қажет
болған жағдайда өзара бір-бірінен әр минералды бөліп те алады,сол
кезде пайдалы шикізаттың (бөлудің әсерінен) концентрациясы артады.Кей
жағдайда көмір де байытуға түседі,сонда оның каллориясы артады.
Кесектердің көлденең өлшемдері 6-50мм болатындай етіп, байыту алдында
шикізатты әр уақытта ұсақтайды. Шикізатты дайындау- байыту процесінің
бөлігі болып табылады.
5) Сусыздандыру - шикізаттан суды жоғалту процесі. Барлық мұнай
өнімдері байытылған өнімдер, әртүрлі шламдардан фильтрленеді немесе
кептіріледі.
2.Шикізатты ұсақтау. Шикізатты тура қолдану технологиясы - химиялық
қайта өңдеу, сонымен бірге сорттау, жіктеу, байыту - кен кесектерінің
белгілі өлшемдерін қажет етеді, сондықтан үлкен кесектерді ұсатады
немесе ұсақ бөлшектерді престеп немесе спекия(біріктіру) арқылы
кесектейді.
Шикізатты ұсақтау үшін ұсақтатқыштар, диірмендер қолданылады.
3.Кесектеу. Кесектеу-өте ұсақ немесе шаң тәріздес шикізаттарды
кесектеу, престеп жасалса брикеттелу деп(брикет-бір текті,кесек салмағы
бірдей кесектер) деп аталады.Егер шикізатты қақтаса агломерация деп
атайды да, алынған кесекті агломерат дейді.
4.Байыту. Байыту-минералды бөлігін босжыныстан бөлу,қажет болған
жағдайда өзара бір-бірінен әр минералды бөліп те алады, сол кезде
пайдалы шикізат бөлігінің концентрациясы артады. Кей жағдайда көмір де
байытуға түседі (күлді бөлігінен айырады), сонда оның калориялылығы
артады.
Байытуды арнайы байыту фабрикаларында жүргізеді.
Кесектердің көлденең өлшемдері 6-50мм болатындай етіп байыту алдында
шикізатты әр уақытта ұсақтайды. Шикізатты дайындауда байыту процесі
маңызды бөлік болып табылады, сондықтан кеңірек қолданылады.
5.Сусыздандыру. Сусыздандыру шикізаттан суды жоғалту процесі. Барлық
мұнай өнімдері (резервуарларда тұндырады), байытылған өнімдер, әр түрлі
шламдар фильтрленеді немесе кептіріледі.
Шикізатты байыту әдістері
Байыту процесін 3 түрге бөледі: механикалық, физика-химиялық
(флотационды) және химиялық.
Механикалық әдіс-кеннің әр бөлігінің физикалық қасиеттеріне
байланысты: өлшемі, тығыздығы, формасы (түрі), түсі, жарқырауы, бет
бөлігінің бұдыры, магнитке тартылуы, электрөткізгіштігі, сулануы т.б.
Ең оңай механикалық әдіс грохочение- тесігі әр түрлі електер
арқылы өткізу. Темірлі кендерге электромагнитті байыту қолданылады.
Физика-химиялық байыту әдісі шикізаттың жеке құрам бөліктерінің
сулануына немесе әр түрлі реагенттер мен еріткіштерде еруіне
негізделген. Кең көп тараған әдіске флатационды байыту жатады, ол
шикізаттың әр бөлігінің әр түрлі сулануына негізделген. Алтын, күміс,
басқа металдарды сынаппен өңдеп (амальгама), калий немесе натрий
цианидімен өңдеп (циандау), мысты күкірт қышқылында немесе аммиакта
ерітіп, бөліп алу т.б.
Химиялық әдіс бойынша байыту шикізаттың әр бөлігінің химиялық
құрамының өзгеруіне негізделген. Бұл әдісте шикізат термиялық өңдеуге
(жағу) түседі; балласт өнімдер газ немесе шлак ретінде жоғалтылады.
Мысалы, мыс колчеданы CuFeS2 химиялық қосылыс болғандықтан, механикалық
әдістермен және флотация арқылы CuS, FeS деп бөлінбейді. Тек егер бұл
колчеданды алдымен тотықсыздандыра күйдірсе, сосын құммен (SiO2)
балқытса, алдымен FeO, сосын FeSiO3 шлагіне айналып, мыс Cu2S күйінде
концентрленген мыс кені ретінде ары қарай өңдеуге жіберіледі.
Флотациялау арқылы байыту
Флотация арқылы минералды шикізатты байыту былай жүреді:1)алдымен
шикізатты өлшемі 0,1-0,3 мм болатындай етіп ұсақтайды да, су аралас
(ылғалды) ауа ағынымен араластырады, сонда суспензия (пульпа) пайда
болады, сонда гидрофобты бөлшектер ауамен су бетіне шығады, оларды
арнайы ыдыстарға (желоб, камера) жинайды, ол ыдыстарда ауадан шикізат
бөлшектері өздіктерімен бөлінеді, оларды флотационды концентрат деп
атайды.
Гидрофильді шикізат бөлшектері суда қалып, флотационды аппарат
түбіне шөгеді, олар флотационды арты (құйрығы)-хвост)деп аталады.
Ауамен араласқан гидрофобты шикізат бөлшектері берік болу үшін
арнайы көбік түзгіштер қосылады (әр түрлі майлар мен шайырлар-қарағай
және пихта майлары, ағаш және тас көмір дегатьтары (қарамай), кей
жоғары молекулалы спирттер т.б.) көптеген шикізаттар бөлшектері
гидрофобты болмайды, оларға- пульпаларға арнайы коллекторлар
(жинағыштар) қосылады. Коллекторлар минерал шикізат бөлшектерінің
бетінде адсорбцияланып, гидрофобты қабат (пленка) жасайды да, ауамен
жоғары шығады. Коллектор ретінде олейн қышқылы, оның тұзы, нефтен
қышқылдары т.б. бетті активті заттар (БАЗ) қолданылады.
Флотацияда көбік түзгіштер, коллекторлардан басқа реттеуші-
реагенттер (реагенты-регуляторы) қолданылады (активаторлар) немесе
төмендетеді (депрессорлар), яғни гидрофобтылықты реттейді. Реттеуші
ретінде (регуляторлар) кей минералды қышқылдар, олардың тұздары,
көмірсулар болады. Пульпаға (суспензияға) қосылатын көбік түзгіштер,
коллекторлар, реттегіш-реагенттер флотореагенттер немесе флотационды
реагенттер деп аталады.
Егер флотация кезінде концентратқа полиметалл кендерінен
минералдар қоспасы өтсе, онда коллективті флотация деп, ал концентратқа
минералдың әр түрі жеке кірсе, селективті флотация деп аталады, бұл
жағдайда флотационды аппараттарда бірнеше камера болады, құрамына
байланысты әр концентрат бөлек болу үшін.
Флотациядан соң концентраттарды кептіреді, сосын олар
металлургиялық өндіріске түседі.
Флотационды құйрықты ары қарай қажет болса, өңдейді.
Шикізатты химиялық өңдеу үшін қажет энергия көзі
Барлық химиялық өндіріс (металл балқыту, карбонатты, силикатты
минералдарды жағу, кептіру, электролиз т.б.), ұсату, шикізатты
араластыру т.б. энергия қажет етеді. Негізгі энергия көзі-отын және
электр энергиясы. Мысалы, 1т алюминий алу үшін 18000-22000 квт-сағ
электр энергиясы керек.
Осы дәріс материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1. Минералды шикізаттарды өндіру әдістері;
2. Шикізатты алдын ала өңдеудің механикалық өңдеулер түрлері;
3. Шикізатты байыту әдістері
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Шикізатарды алдын ала өңдеуге жататын механикалық өңдеулер түрін ата
керек;
2. Агломерация деп нені атайды?
3. Сусыздандыру деген не және не үшін жүргізеді?
4. Кесектеу деген не және не үшін жүргізеді? ?
5. Флотация арқылы минералды шикізатты байыту қалай жүреді?
6. Ең оңай механикалық әдісті ата.
Дәріс 8. Минералды шикізаттар технологиясының жіктелуі
1.Минералды шикізаттар технологиясының механикалық және химиялық
технологиясы;
2. Техноэкономикалық көрсеткіштер;
3. Өндіріс үрдісінің баланысы;
4. Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістері.
Технология шикізатты халық тұтынатын өнімдер немесе өндіріс
құралдарына айналдыру үрдіcін және әдістерін оқиды (технос-кәсіп).
Шикізат деп белгілі бір бағасы бар алғашқы заттарды атайды.
Әр түрлі өндірістің алғашқы заты ретінде қолданылатын шикізаттың
бірнеше түрі болады. Шикізат қатты болса, белгілі бір өнім алғанда
араласатын болса, ондай қоспа шихта деп аталады.
Аралық өнім (жартылай)-өндірісте аралық кезеңде алынатын өнім.
Дайын өнім - соңғы сатыда алынатын өнім.
Технологияның барлық түрі екіге бөлінеді : механикалық және
химиялық. Механикалық технология шикізатты өндеуде химиялық құрамы
өзгермейтін, бірақ кей жағдайда физикалық қасиеті өзгеретін, көбінесе
сыртқы түрі мен қалпы өзгеруінің әдістері мен үрдісін оқиды.
Химиялық технология алғашқы заттардың химиялық құрамы өзгере
жүретін үрдісті оқиды. Егер шикізат және соңғы өнім органикалық зат
болса, органикалық заттар технологиясы болады.
Бейорганикалық заттар өндірісі:
1. қышқылдар, негіздер,тұздар және минералды тыңайтқыштар өндірісі;
2.фармацевтикалық, бейорганикалық реактивтер және сирек элемент
өндірісі;
3.электрохимиялық өндірістер (хлор, сутек, сілті т.б. заттарды
электрохимиялық жолмен өндеу);
4. электротермиялық өндіріс (фосфорды, карбидті, кальций цианидін т.б.
электротермиялық әдіспен өндеу );
5. металлургия (қара, түсті бағалы және сирек металлдарды өндіру)
6. силикаттар мен байланғыш материалдар (шыны, цемент, керамика т.б.
өндірісі) ;
7. минералды бояу мен пигменттер өндірісі.
Техноэкономикалық көрсеткіштер.
1. Шығын коэффициенті, өнім шығымы.
2. Өнім сапасы
3. Аспап өнімділігі және қуаттылығы
4. Үрдіс және аппарат интенсивтілігі
5. Еңбек өнімділігі
6. Өнімнің өздік құны
Шығын коэффициенті дайын өнім бірлігіне (1кг,1т т.б.)жұмсалған
шикізат пен энергия мөлшері –ол шығын коэффициенті.
Өнім шығымы практикада алынған өнім мөлшерінің (gпр кг немесе
тонна) теориялық мөлшеріне қатынасы.
n=gпрgтеор *100%
Мысалы: 65%-ті 1т азот қышқылын 186,2кг NH3 тотықтырып алса, онда азот
қышқылының шығымын және шығым коэффициентін есептесе.
Шешімі: 1т 65% HNO3 ерітіндіде 650 кг HNO3 бар. Теория жүзінде 17кг NH3-
ден 63кг NH3 алынады.
NH3 NOO NO2 HNO3
186.2кг аммиактан сусыз 690кг HNO3 алыну керек.
17-------63
186,2------х х=dтеор=186.2*6317=690
Немесе
690----------100%
650----------х х=650*100690=94,2% (HNO3 шығымы)
NH3 бойынша шығым коэффициенті 186,2650=0.286 өнім шығымы әр уақытта
100%-тен кем болады, себебі реакция толық жүрмеуі мүмкін т.с.с.
Дайын өнім сапасы (құрамы мен қасиеті) оның құрамында болатын
бөгде қоспаларға байланысты. Бұл қоспа мөлшері алғашқы және соңғы
заттардың тазалығына, қосымша реакция өніміне байланысты. Әр өнімнің
сапасы МЕСТ, ТУ арқылы анықталады. Мысалы: тамақ өндірісінде
қолданылатын қышқылдар құрамында зиянды (Pb, Нg, As т.б.) заттар болмау
керек. Аккумуляторды толтыратын күкірт қышқылына белгілі талаптар МЕСТ-
та болады.
Аспаптар өнімділігі қуаттылығы өндіріс үрдісі кезінде белгілі бір
жағдайда уақыт бірлігінде сол аспаппен өндірілген дайын өнім мөлшері
аспап өнімділігі болады.
V=gпр(
кгсағ немесе Ттәул т.б.
Аспап өнімділігінің оптимальді жағдайдағы максимал мүмкіндігі - аспап
қуаттылығы.
max
4. Үрдіс не аппарат интенсивтілігі (І) - оның өнімділігінің, аспаптың
жұмыс беті (Ғ) немесе пайдалы көлемі (V) бірліктеріне қатынасы.
Мысалы: (а)NН3 синтезі үрдісінің интенсивтілігі бір сағатта 1м3 синтез
колоннасының (катализатормен толықтырылған) алынған NН3 килограммы
5000;
(б) мартен пешінің интенсивтілігін тәулігіне 1м2пеш астынан алынатын
болат мөлшерімен (тонна) анықталады.
Аспаптың интенсивтілігі мен өнімділігі өзара байланысты. Өндіріс
үрдісі интенсивті жүрген сайын аспап өнімділігі жоғары болады.
5. еңбек өнімділігі- сол өндірісте еңбек ететін бір жұмысшыға белгілі
уақыт аралығында шаққанда өндірілген өнім мөлшері еңбек өнімділігі деп
аталады. Еңбек интенсивтілігі еңбек өнімділігіне тең емес..
Еңбек интенсивтілігі- уақыт бөлігінде өндірілген өнім бірлігіне
келетін жұмысшының жұмсаған энергия мөлшері.
Еңбек өнімділігін арттыру үшін өндіріске жаңа әдістер, жаңа
технология енгізу қажет. Шикізат сапасын арттыру керек. Жұмысшылардың
техникалық сауаттылығын арттыру қажет. Еңбек интенсивтілігін арттыру
арқылы еңбек өнімділігін арттыруға болмайды.
Өнімнің өздік құны (бағасы)-өнімнің салмақ бірлігінде өндірісте
жұмсалатын барлық шығын (ақшамен өлшенеді) өнімнің өздік құны болады.
Өздік құнға өндірістің барлық шығыны кіреді:
Біріншіден: шикізатты дайындау және сақтау;
Екіншіден: белгілі бір өнімді жасау үшін қажет энергия (отын) және
басқа материалдар;
Үшіншіден: жұмысшылар еңбек ақысы;
Төртіншіден: электр энергиясына төленетін ақы;
Бесіншіден: амортизация (еңбек құралдарымен жұмыс орындарының тозуын
өтеу); Алтыншыдан: өнімнің сақталуы мен сатылуы.
Өнімнің өздік құны төмен болған сайын еңбек өнімділігі жоғары
болады.
Өндіріс үрдісінің баланысы
Өндірістің барлық техно-экономикалық көрсеткіштері материал мен
энергетикалық , экономикалық баланстармен анықталады.
Баланс өндірілген өнімнің бірлігінде құрылады да, екі бөліктен тұратын
кесте ретінде өңделеді; кіріс және шығыс, олардың қорытынды материалы
өзара тең болуы керек.
Материалдық баланс - кіріс бөлігі өндіріске түсетін барлық
шикізат кіріс (шикізат және материалдар шығыны); шығыс бөлігіне дайын
өнім мен өндіріс қалдығы (қоқыс) кіреді.
Баланстар материалдық балансқа негізделеді, сондықтан ол алдымен
құрылады және кез-келген технологиялық үрдісте міндетті түрде болады.
су
Газ хлор кіріс
сутегі
Тұз қышқы
Тұз қышқылын алу өндірісінің материалды баланысын құру кестесі
Тұз қышқылын аналитикалық есеп беруі негізінде материалдық баланыс
құру: алынатын қышқыл 30,4% , ұшатын және ұшпайтын қоспа 0,2% ,құрғақ
хлор газ құрамында 95% СІ2 , 98% Н2 яғни Н2 артық мөлшері, сонда хлор
реакцияға толық түседі.
Шешімі : 1 тонна тұз қышқылы үшін баланыс құру керек
1000кг 30,4% тұз қышқылында 304кг НСІ
НСІ______СІ 36,5____35,5 ; 304_____х ; 95% бар
хлор газдан және 98% H2
Дәріс 9 Өндіріс үрдісінің негізгі принциптері
1.Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістері;
2. Өндірістік қалдықтарды қолдану принциптері.
Химиялық өндірістің техникалық кестесін құрғанда келесі өндіріс
үрдісінің принциптерін қолданады: үздіксіз, кезеңдік, орынды, өндіріс
өнімдерінің жылу энергиясын қолдану.
Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістері
Химиялық өндірістің барлық үрдістері уақыт бойынша химиялық
реакцияға түсетін заттардың әрекеттесу жағдайларының тұрақтылығына
байланысты 2 түрге: кезеңдік және үздіксіз болып бөлінеді.
Кезеңдік үрдістерде әр саты үзіліспен жүреді: алдымен реакция
жүретін аспап шикізаттың немесе жартылай дайын өнімнің белгілі бір
мөлшерімен толтырылады, сосын реакция жүргізіледі, реакция аяқталғаннан
кейін бұл үрдіс қайталанады. Кезеңдік үрдіс өнімсіз,себебі
реакцияның өту жағдайы өзгереді.Бұл әдіспен көбінесе органикалық
бояғыштарды, жарылғыш заттарды т.б. аздаған заттарды алады.
Үздіксіз процестертерде шикізаттарды аппараттарға салу, соңғы өнімдерді
алу бүкіл жүйе бойынша үздіксіз жүреді.Үрдіс пен аппараттарды
тазалағанда не жөңдеу кезінде ғана тоқтайды. Мысалы, шойын, болат
қорыту,H2SO4 өндіру, аммиак синтезі.
Үздіксіз процестердің тиімділігі.
1)аппараттар тоқтамайды, сондықтан өндіруді механизациялайды,
автоматтандырады;
2)аппараттар өлшемдері кішірейеді, сондықтан ғимараттар көлемі де
кішірейеді.
Өндірістік қалдықтарды қолдану принциптері
Қалдықтардың түзілуі:
1)негізгі өнім алынғанда жүретін негізгі реакциялар кезінде;
2)негізгі өнім алынғанда қосымша реакциялар жүруі нәтижесінде;
3)негізгі реакциялар толық жүрмесе;
4)шикізатта қоспа болғанда.
Өндіріс қалдықтарын қайта қолдану өте ұтымды:
1)алынған өнімнің өздік құнын азайтады;
2)кәсіпорын аймағын, қоршағаен ортаны ластанудан қорғайды.
Өндіріс техникасы және технологиясы төмен болған сайын өндіріс
қалдықтары жоғары болады. Түсті металлургияда SO2 газын ауаға
лақтырады.Металлургия мен котельныйлардың шлактары лақтырылады. Қазіргі
кезде шлакобетондарды
(цемент+құм+шлак) құрылыста қолданады.
Шикізат және энергия
Кез келген өндірістегі қажет элементтер: адам күші,шикізат,энергия
және су.
Тегіне және агрегаттық күйіне байланысты шикізат 3-ке бөлінеді:
минералды, өсімдікті және жануарлы; агрегаттық күйіне байланысты:
қатты, сұйық және газ тәріздес; құрамына байланысты: бейорганикадық
және органикалық.
Минералды шикізат жер қойнауынан табиғи түрінде алынады. Минералды
шикізат 3 түрге бөлінеді:
1)кенді
2)кенді емес
3)жанғыш
Минералды шикізаттар қатты, сұйық, газ тәріздес табиғи газдар:
1) кенді шикізаттардан негізінен металдар алынады;
2) кенді емес шикізаттар мына топтарға бөлінеді:
а) құрылыс материалдары ( гравий,құм,саз , т.б.)
б) индустриалды шикізат-графит, асбест,магнезит, т.б.
в) химиялық шикізат-химиялық қайта өңдеуге түседі, күкірт,фосфорит,
апатит,т.б.
г) жартылай бағалы; бағалы: алмаз, изумруд, рубин, малахит,т.б. табиғи
түрде де,механикалық өңделгеннен кейін қолданылады.
Кенді емес шикізатты осы әртүрлі категорияларға да жатқызуға болады.
3)жанғыш минералды шикізат отын ретінде қолданылады: тас және қара
көмір,мұнай,т.б.
Өсімдікті және жануарлы шикізаттар
Өсімдіктен және жануарлардан алынған шикізаттар-ағаш, зығыр,
кендір, сора, майлар, жануар жамылғысы және т.б. тағайындалуына
байланысты: тағамдық және техникалық болып бөлінеді.
Тағам үшін қолданылатын тамақтық шикізатқа – картоп, қант қызылшасы,
сүт, астық, т.б. жатады.
Техникалық болып – механикалық және химиялық өңделгеннен кейін
тамаққа жарамсыз, тек тұрмыста және өндірісте қолданылатын өнімдер.
Олар: мақта, ағаш, жануар сүйектері және т.б.
Осы дәріс материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1.Кезеңдік және үздіксіз өндіріс үрдістерін;
2. Өсімдікті және жануарлы шикізаттарды
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Өндірістік қалдықтарды қолдану принциптері.
2. Кез келген өндірістегі қажет элементтер
3. Кенді емес шикізаттың әртүрлі категорияларға жатқызуға болады ма?
4. Минералды шикізат түрлерін ата.
Дәріс 10. Минералды тұздарды алу
1.Минералды тұздардың жіктелуі;
2.Минералды тұздарды алу;
Көптеп өндіретін және қолданылатын минералды тұздар: NaCl.
Na2SO4. Na2S. NaF. K2Cr2O7. Na2Cr2O7. Na3PO4. KCl. K2SO4. MqCl2. MqSO4.
CaCl2. CoSO4. Na2CO3. K2CO3. KBr. KCl. MqCl2. KCl-NaCl.
Ca3(PO4)2.(NH4)2SO4.
Минералды тұздар ауыл шаруашылығында (тыңайтқыш ретінде)
өндірісте және тұрмыста қоданылады. Минералды тұздар тегіне байланысты
– табиғи және синтетикалық деп, құрамына байланысты (Na тұзы, Р тұзы,
т.б.), алу әдісіне байланысты, қоданылуына байланысты жіктеледі.
Минералды тұздар химиялық өндірісте қолданылады және
өндіріледі. Мысалы, NaCl –ды Cl2, Na2CO3, NaНСO3, HCl, NaОН алуға
қолданылады, Na2SO4 –тек Na2S және шыны алуға көптеген Ғе, Аl, Ва
тұздары, Na2Ғ, Na2S, NaНСO4 т.б. тұздар бояу өндірісінде, химиялық
реактивтер алуға, катализатор алуға, пластмассалар алуға, жуғыш заттар
алуға және т.б. қолданылады.
Металлургиялық өндірістерде минералды тұздар кендері байытуға
және гидрометаллургиялық өндірістерде металдар алуға қолданылады.
Көптеген минералдарды тұздар тау-кен өндірісінде, целлюлоза-қағаз
өндірісінде, текстил өндірісінде, тері өндірісінде, фармация
өндірісінде қолданылады.
Минералды тұздарды 2 жолмен алады:
1. Табиғи тұздарды өндіру
2. Табиғи және өндіріс шикізаттарынан тұздарды өндіру
1.Табиғи тұздарды өндіру табиғи еритін тұздар алу және өңдеу –
галлдрия деп аталады. Бұл әдістің негізі:
еріту→буландыру→кристалдандыру→сусы здандыру, сол кезде тұздардың
жекеленіп бөлінуі жүреді.
Табиғи еритін тұздар – тұздар кені ретінде және табиғи ерітінді ретінде
көлдерде, теңіздерде, жер асты бұлақтарында кездеседі, олардың
негізгілері NaCl, Na2SO4, KCl, K2SO4, MqСО3, СаСО3, NaBr, КBr.
Минералды тұздарды ашық және жер асты әдістерімен өндіреді, жер асты
әдістерден тұздар ерітіндісін бұрғылау скважиналары арқылы шығарады.
3. Табиғи тұздарды табиғи және өндіріс шикізаттарынан өндіру. Қатты
заттарды ұсақтау→ байыту→ кептіру→ жағу→ балқыту→ тұндыру→ фильтрлеу→
буландыру→ ерітіндіні суыту→ кристалдандыру. Тұзды өндіру
технологиясында сонымен бірге адсорбция және десорбция процестері де
қолданылады. Осы қатарда жүретін реакциялар: алмасу, айырылу, байыту,
тотықсыздану, бейтараптану.
Тұздарды синтетикалық жолмен алу химиялық өндірістің және
әртүрлі басқа өндірістердің қалдықтарын өңдеу болып табылады. Мысалы,
азот тыңайтқыштарын бейтараптап алады (NH4OH+HNO3. KOH+HNO3), түсті
металлургия мен Н2SO4 өндірісінің SO2 газынан сульфиттер алынады. HNO3
және Н2SO4 өндірісінің қалдық газдарынан Са(NO3)2, Na NO3 т.б. алынады.
Осы дәріс материалдарымен танысқан соң, студент мына
мағлұматтарды білуі керек:
1.Минералды тұздарды өндірудегі технологиялық процестерді;
2.Өндіріс қалдықтарынан минералды тұздарды алу жолдарын.
Өзін- өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1 Көптеп өндіретін және қолданылатын минералды тұздар;
2 Минералды тұздарды қандай жолдармен алады?
3 Табиғи тұздарды өндіру;
4 Табиғи тұздарды шикізаттардан өндіру.
Модуль 4. Минералды шикізаттар анализі
Дәрістер 11-15
Дәріс 11.Кенді пайдалы қазбалардың химиялық, физика -химиялық
анализі
Дәріс 12. Силикатты жыныстардың химиялық, физика –химиялық анализі
... 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