Галургияға кіріспе
1 - дәріс: Галургияға кіріспе.
Галургия тұз кен орындарының қалыптасуын және құрылымын, тұз ерітінділерінің физика-химиялық қасиеттерін зерттейтін, жеке минералды тұздарды алу және өндірудің технологиялық процестерін жасаумен, сонымен қатар, әртүрлі өнімдерді алумен қатар, тұзды шикізатты кешенді қолдану мәселелерімен айналасады.
Галургия қолданбалы өнер ретінде көне дәуірде пайда болған және ең алғаш оның заңдары тұнбалы ас тұзын алу және табиғи тұзды өндіру үшін қолданған. Галургия тек қана химиямен байланысты емес, ол сонымен қатар, геология, петрография, геохимия, және гидрогеология (тұз кенорындарының пайда болу генезисін және табиғи тұздықтар көздерінің тіршілігін зерттейді), кенорындарын жасау (әсіресе, тұздардың шахталық алу және жерасты сілтіздендіру бөлімдер жағынан) сияқты іргелес ғылымдармен тығыз байланысты.Галургия - (hals -- соль, ergon -- жұмыс, іс) дәлме-дәл - тұзды іс - минералды тұздарды өндіруге арналған химиялық технологияның бөлімі. Тар мағынада галургияға табиғи тұздардың қайта өнділілуін жатқызады. Галургиялық өндірістің шикізатына теңіз суы және оның құрғақ климат жағдайларында шоғырлануынан пайда болған тұз шөгінділері, сонымен қатар, көлдік және жер асты тұздықтары жатады.
Галургияның қолданбалы мақсаты калийлі, тұзды және сульфатты өндірісті жобалау; тау-химиялық шикізатты: фосфоритті, құрамында магний бар шикізат, натрий сульфаты, табиғи тұздар және т.б. алу және қайта өңдеу өндірісін жобалау болып табылады.
Галургиялық өндіріс өнімдерінің ішінде ең көп үлесті калийлі тұздар және фосфориттер алады. Фосфориттер және калий тұздарының өндіріс өнімдері қажетті минералды тыңайтқыштар болып табылады. Калий жетіспеушілігі кезінде өсімдік әлсіз дамиды, жапырақтары мен түйіндері түседі, ал егер жемістері өссе де, әлсіз дамиды және ұзаққа сақтауға шыдамайды. Фосфор сияқты калий де көкөністер мен жемістерде қант және С витаминнің жиналуына қолайлы әсер етеді. Өсімдіктердің саңырауқұлақты ауруларына төзімділігі артады, оның жеткілікті мөлшерінде жас өсінділердің қатты бөлігі тез әрі жақсы дамиды, яғни ағаштар қысқа суыққа және температура ауытқыларына төзімді болып келеді.
Фосфор өсімдіктер иммунитетінде және ұрпақтардың материалдық белгілерін сақтауда үлкен рөл атқарады, сонымен қоса, дәндерде жинақталады және олардың өсуі кезенде қор ретінде қызмет атқарады. Ол фотосинтез процесінде үлкен рөл атқарады, біртекті жеміс беруге және тез өсуіне ықпал етеді.Галургиялық саланын басқа маңызды өнімі - ас тұзы, көлдік, теңіздік, тұңбалық, сонымен қатар, галитті кенорындарының жер асты ерітіндісінде пайда болатын хлорнатрийлі тұздықтары зауытта буландыру арқылы алынатын айдалған тұз (қайнатпалы). Бұл тұзды өндіру химиялық және тағам өндірісіне қажетті.
Натрий сульфатының айтарлықтай мөлшері рапада (тұздықта), хлорлы-сульфатты типті тұзды көлдердің су түбіндегі шөгінділерінде және Қара-Богаз-Гол шығанағында бар. Ресейде көп көлемде табиғи натрий сульфатын өндіруші Кучуксульфат компаниясы болып табылады - жылына 600 тыс. тонна. Натрий сульфатының негізінен - шыны өндірісі, целлюлоза-қағаз және химиялық өндіріс қолданады.
Магнийді титан тетрахлоридінен металдық титанды тотықсыздандыру үшін қолданады. Сонымен қатар, жеңіл және аса жеңіл қоспа (ұшақ құрастыру, жеңіл көлік өндірісі) алу үшін, сонымен қатар, жарқылдақ және өртегіш ракета дайындау ұшін пайдаланады. Магний таза металл, сонымен қоса, оның химиялық қосылыстары (бромид, перхлорат) аса қуатты сақтақ электрлік батарея өндірісінде қолданады. Магний гидриді - аса сыйымды сутегі аккумуляторының бірі, сутегіні сақтау үшін қолданылады. Магний оксиді және тұздары дәстүрлі түрде медицинада, кардиологияда, неврологияда және гастроэнтерологияда қолданылады. Магнезия (медициналық жаргон) - магний сульфатының гептагидраты MgSO4::7H2O - спазмолитик, дірілге қарсы дәрі-дәрмек ретінде пайдаланылады (алғашқы медициналық көмек жиындыңында бар).
Галургияға шикізатты кешенді қолдану тән; мысалы, теңіздік типтік тұздықтардан ас тұзын, натрий сульфатын, магний сульфатын, хлоридін және магний тотығын, бромды алады. Тұзды көлдердің рапасынан, сонымен қатар, соданы, бураны, литий тұздарын алады. Мұнай кенорындарының минералданған суларынан бром мен иод алынады. Табиғи калий тұздарын өндірі кезінде калий хлорид пен сульфатымен қоса магний хлоридін және сульфатын, бром, рубидий мен цезий тұздарын алады.
Галургиялық процестердің теориялық негізі болып тұздардың ерігіштік диаграммасы болып табылады; іс жүзінде натрий, калий және магний хлориді және сульфатымен пайда болған су жүйелері аса маңызды болып табылады, олар Германияда Я.Х. Вант-Гофф және қызметкерлерімен (1897-1908) және КСРО-да Н.С. Курнаков және қызметкерлерімен (1917 жылдан бастап) зерттеген. Курнаков Н.С. есімімен физика-химиялық талдау (ФХТ) жасау да байланысты. Бұл - құрам-қасиет диаграммаларын құру негізінде тепе-теңдік химиялық жүйелердің құрамы және қасиеттерінің арақатынасын зерттеумен айналысатын химия бөлімі. Алынған графикалық модель концентрация, температура, тығыздық және т.б. жүйенің жағдайын және оның құрамын анықтайтын факторлар арасындағы тәуелділікті көрсету қажет. Қазіргі кезде ФХТ заңдары мен ережелерін қолданусыз галургиялық шикізаттың кез келген түрін қайта өңдейтін нақты технологиялық процестерін жасау мүмкін емес. Осылай, ФХТ қолданумен Қара-Богаз-Гол шығанағының тұзды суқоймаларының рапасынан натрий сульфатын алу мәселесі шешілді.
Күрделі тұзды жүйелердің тұздардың кристалдану процесінің кинетикасын зерттеу тұрақты және метатұрақты тепе-теңдіктің және олардың іс жүзінде қолдану жағдайларының ашылуына әкелді.
Тұздарды ажырату үшін галургия буландыру, кристалдандыру, сонымен қатар, флотация, экстракция және т.б. процестерді қолданады. Булану және крситалдану процестері табиғи (арнайы құрылған бассейдерде) жағдайда да, зауытты жағдайында да жүргізіледі.
Қазіргі таңда, бізде де, шет елдерде де 90-95% КСl бар концентратты бөліп алу үшін флотациялық әдісін қолданады. Жақсы еритін тұздардың флотациясының физика-химиялық негіздерін іздеуге ФХТ теориясын және флотацияның таза теориясымен, сонымен қоса, белгілі минералдардың түйіршіктерінен сұраптап алынатын жаңа химиялық заттың синтезінің қосындысын қажет етті. Соның нәтижесінде, сілтілі металдар тұздарының флотация теориясы жасап табылған. Сілтілі металдар тұздарының көп тонналық өндірістерінің дамуы шикізатты алу және өндіру, сонымен қатар, қоршаған ортаны қорғаудың технологиялық процестерін автоматтандыру жайдайларын қамтамасыз ететін датчиктерінің жаңа түрлерін жасау жұмысына ықпал етті.
2 - дәріс: Табиғаттағы минералды тұздар және оларды өндіру тәсілдері.
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 бассейіндерге (1-4 га) бөледі. Үлкен көлемді бассейіндерде жел толқынды күшейтіп, тұз қабатын ашып, біркелкі тұнуына кедергі жасайды. Тұзды механикалық сындырғанда бассейіндердің арасындағы тосқауылдар механизмдердің жұмыс жасауына кедергі жасайды, сол себепті тұндырғыш бассейіндердің көлемі үлкен болу керек. Дайындауыш (тұндырғыш) және қосымша бассейіндер көлемін қосқанда, тұндырғыш бассейндермен бірдей болады. Бір бассейіннен екінші бассейінге рапаны айдау науа және арық арқылы рапаайдағышпен жүргізіледі.
Бассейіндік 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.
3 - 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 (галургия) 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:
- ұсақтау;
- 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 изогидритті 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.
4 - дәріс: Тұзды көлдер классификациясы.
Тұзды көлдерді зерттей келе олардың көптүрлілігі анықталды, оларды салыстыру, олардың түзілуі мен дамуының ортақ заңдылықтарын орнату қажеттілігі туындады. Көлдерді жүйелеудің алғашқы амалдары, көбінесе, утилитарлы сипатқа ие: жақсы тұзбен; ащы тұзбен; жылдық тұз тұнбасымен; әр жылғы емес тұз тұнбасымен; ежелгі тұнбамен; түбірлі тұзбен; каратузбен; гранаткамен көлдер.
Тұз жиналу үрдісі, алдымен, судың минералдануының көбеюі кезінде айқындалады. Сондықтан ерітінді тұзының судағы концентрациясы оның ашықтығын классификациялаудағы алғашқы белгілердің бірі болды. Осылайша, В.И. Вернадский (1933-1935) суларды татымсыз, әлсіз минералданған немесе ащылау, минералданған немесе тұзды және ерітінділер, олардың құрамында сәйкесінше 0,001 -- 0,1; 0,1 -- 1,0; 1 -- 5 және 5 -- 40% тұз болады. Табиғи суда еритін тұздардың химиялық құрамы алуан түрлі. В.И. Вернадский құрамында түрлі тұздары бар табиғи сулардың 485 түрін анықтады.
Тұз жиналудың әдісі мен сипаттамасы кейбір катиондар (К+, Na+, Mg2+, Ca2+) мен аниондар (СО32-, НСО3-, SO42-, C1-) топтарының құрамынынң өзгеруі кезінде анық байқалады. Сондықтан химиялық құрамы бойынша табиғи сулардың классификациясы келтірілген катиондар мен аниондар қатынасы бойынша ерекшеленетін үлгілер,класстар және топтардың айқындалуына негізделген. Бұларға Н.И. Толстихин (1937), С.А. Щукарев (1930), В.А. Александров (1932), В.А. Сулин (1948), О.А. Алекин (1948) и т.б. классификациялары жатады. Оның негізінде бір ионның басқа ионнан сандық басымдығы жатыр.
Тұзды көлдерді классификациялау жағдайы қиындау болып келеді, себебі көлдегі құрамы мен шығу тегі түрлі сулар ондағы тұз концентрациясын көбейтеді, ерітінділерге айналады, тұздар көлдің сұйық фазасымен белсенді әрекеттесуші қатты фазаға ауысады. Көлдерді классификациялау жағдайы көлдегі физико-химиялық үрдістердің көлдің сыртқы ортамен, сумен қоректену шарттарымен және тұздармен байланысын айқындайтын геологиялық үрдістермен қатынасымен қиындайды. Мүмкін сол себепті тұзды көлдердің жүйеленуінде ұзақ уақыт бойы түрлі тұзды көлдермен біржақты сипатталатын принциптер қолданылды. Осылайша, хлорлы, сульфатты-хлорлы немесе сульфатты деп бірде раптағы сәйкес аниондар басымдығы, бірде айқын қатты тұздар қалдығының айқын құрамы болатын көлдер аталады. Шығу тегі теңізді көлдерге теңізден алыста орналасқан барлық көлдер жатады. Өзен жазығындағы көлдер өзенді тұз жиналуға жатады. Кейбір көлдерге терең кернеулі жерасты сулардың енуі қабылданады. Өкінішке орай, осы болжамдардың барлығы геологиялық және гидрогеологиялық жағдай анализімен, көлдерде жүретін физико-химиялық үрдіспен, сыртқы ортамен байланыстар сипаттамасын зерттеумен бекітілмеді,сондықтан кейде қате болды.
Тұзды көлдердің даму бағытымен раптың химиялық құрамы сабақтастырылған тұзды көлдердің негізделген гидрохимиялық бастамасын Н.С. Курнаков (1940) қалады, ол тұзды көлдерді рап құрамына қарай екі негізгі классқа бөлді.
Бірінші классқа ол құрамында натрий және магний хлориді, кальций, магний және натрий сульфаты бар ерітінділері бар көлдерді жатқызды; екіншіге - сульфат-ион мөлшері CaSO4 түзуге ғана жететін және СаС12 құрамында болатын ерітінділері бар көлдер.
Бірінші класс көл ерітінділері бірте-бірте сульфат-ионды жоғалтады және екінші класс ерітінділеріне өтеді.
Н.С. Курнаков сульфат-ион ерітіндісімен жоғалту үрдісін метаморфизация үрдісі деп атады. Бұл үрдісті сипаттау үшін ол сәйкес коэффициенттерді ұсынды. Бірінші класс көлдері үшін К(MgSO4MgCl2) 0-ден шексіздікке дейін ауытқуы мүмкін, раптың метаморфизацияның түрлі дәрежесін көрсетеді. Екінші класс көлдеріне К(MgCl2CaCl2) тән. Егер көл рапындағы бірінші класстағы MgCl2 0-ге тең болса, мұндай үрдістің метаморфизациясы сульфатты деп аталатын коэффициентті К(Na2SO4MgSO4) сипаттайды.
Н.С. Курнаков айқындаған класс туралы болжамдар айтарлықтай өзгергенімен, бұл классификация негізі келесі жұмыстарға енді, ал ол қарастырған көл ерітінділерінің метаморфизациясы өз маңызын әлі де жоғалтпады.
Тұзды көлдердің гидрохимиялық классификациясы. Бұл классификациялаудың әрі қарай дамуын, зерттелуін және жетілдірілуін 1932 жылдан бастап М.Г. Валяшко (1952, 1962) жүзеге асырды. Ол тұзды көл ерітіндісінің үш типін айқындады - карбонатты, натрийлі және сульфатты-магнийлі; оның ұсынысымен минералдануы 0,1%-дан ащылауы 0,1-ден 3,5%-ке дейін татымсыз суларды ажырату қарастырылды; М. Г. Валяшко (1952) рапты және құрғақ көлдер туралы түсінікті нақтылады, топырақасты көл туралы түсінік енгізілді, галиттің түрлілігін айқындау негізделген - жаңа отырғызылған, бұрын отырғызылған, түбірлі тұздар, кең тараған және басқа да көлді тұздар, көлдерді тұнбалы, өзі отырғызылған және түбірлі етіп бөлу ұсынылған.
Тұздың кен орнын қалыптастыратын тұзды көл дамуының өзгешелігін көрсеткісі келген М.Г. Валяшко (1952) келесі классификациялық белгілерді ұсынды: 1) көлді ерітінді концентрациясы; 2) көлді ерітінді құрамы; 3) көлді ерітінді жағдайы; 4) тұздың қатты шөгінділерін болуы және оның құрамы.
Көлді ерітінді концентрациясы бойынша судың үш тобы және сәйкесінше көлдің үш тобы қарастырылады: татымсыз, ащылау және тұзды.
Көлді ерітінділер құрамы бойынша минералданған сулар, сәйкесінше оларды қорытындылайтын тұзды көлдер негізгі үш химиялық топқа бөлінеді: карбонатты, сульфатты және хлорлы.
Карбонатты тип келесі тұзды құраммен сипатталады: Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, NaCl, MgCO3, CaCO3.
Сульфатты тип екі типке бөлінеді: Na2SO4, NaCl, Mg(HCO3)2, MgSO4, Ca(HCO3)2, CaSO4 құрамымен сульфатнатрийлі; NaCl, Mg(HCO3)2, MgSO4, MgCl2, Ca(HCO3)2, CaSO4 құрамымен сульфатты-магнийлі. Әр тип НСО3- ионына қатысты байлығына қарай, Са2+ және Mg2+ иондарына қатысты екі топқа бөлінеді.
Хлорлы тип мынадай құраммен сипатталады: NaCl, MgCl2, Са(НСО3)2, CaSO4, CaCl2.
Көлді ерітінді жағдайына байланысты рапты, құрғақ және топырақасты көлдер болады. Рапты көл жыл бойына көлде беттік судың болуымен сипатталады. Құрғақ көл беттік суды тек жылдың ылғал кезеңінде сақтайды. Топырақ асты көлдің жыл бойына беттік суы болмайды.
Көлде тұзды тұнбалардың болуына және құрамына байланысты тұздарды жаңа отырғызылған, кеш отырғызылған және түбірлі тұз деп бөледі. Жаңа отырғызылған - бір жылдық циклда беттік судан бөлінген тұз.
Осы циклда ол қайтадан ерітіндіге өтуі мүмкін. Жаңа отырғызылғандар галита, гидрогалита, мирабилита, эпсомита және т.б. болып бөлінеді.
Кеш отырғызылған -- беттік судан түскен және түбірлі тұнбаларда, көбінесе, кристаллдың қаңқалы пішінінде сақталған тұз. Түбірлі тұз -- сылу, салқындату немесе кеш отырғызылғанды қайта кристаллдау есебінен түбірлі судан бөлінген және кристаллдың толық пішінін түзетін тұз. Түбірлілер галит, астраханит және т.б. болып бөлінеді.
Аталған тұздардың көлде болуына байланысты бөлінеді: тұздардың түбірлі тұнбалары жоқ тұнбалы көл; егер ол құрғақ көл типіне жатпаса, оны сор-көл деп атауға болады; бір жылдық цикл ішінде пайда болатын және еритін өздігінен отырғызылған көл; кеш отырғызылған және түбірлі тұздардың тұнбалары бар түбірлі көл. Түбірлі тұнбалар жаңа және кеш отырғызылған тұздар секілді болуы мүмкін, бірақ басқа да тұздардан тұруы мүмкін. Егер көлдің тек кеш отырғызылған тұзы болса, оны бақшалы деп атайды.
Тұнбалы көлде беттік және түбірлі сулар бірде-бір кезеңді тұздарға жетпейді. Өздігінен отырғызылған көлдерде беттік су белгілі бір кезеңдерде бір немесе бірнеше кезеңді минералдармен қанығады; түбірлі су қанықпайды. Түбірлі көлде беттік су кезеңді түрде қанығуға жетеді, ал түбірлі су бір немесе бірнеше минералдармен қанығады.
Тұзды көлдердің келтірілген классификациясы тұзды ресурстарды есептеу үшін ВНИИГ-пен қабылданған. Алайда тұзды көлдерді және тұз жиналу үрдісін сипаттайтын зерттеушілер мен ұйымдар үшін ыңғайлы әрі қажеттігін ескеретін болсақ,моның маңызы өте зор.
Аталған классификацияны А.И. Дзенс-Литовский (1968) шұңқыр-жыраның шығу тегіне байланысты толықтырған. Ол қарастырған: 1) теңізді шұңқырлардағы су қоймалары 2) континентті немесе материктік шұңқырлардағы су қоймалары 3) аралас шұңқырлардағы су қоймалары. Теңіз жағалауындағы көлдер мынадай түрлерге бөлінеді: устьты, лагунды, өрмелі. Континентальды көлдер мынадай түрлерге бөлінеді: эрозионды-карстовты, дефляционды-шұңқырлы, дельталы, арналы, суффозионды, тектоникалық, шоқылы және антропогенді.
Минералданған сулар мен көл тұздықтары, сонымен ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Галургия тұз кен орындарының қалыптасуын және құрылымын, тұз ерітінділерінің физика-химиялық қасиеттерін зерттейтін, жеке минералды тұздарды алу және өндірудің технологиялық процестерін жасаумен, сонымен қатар, әртүрлі өнімдерді алумен қатар, тұзды шикізатты кешенді қолдану мәселелерімен айналасады.
Галургия қолданбалы өнер ретінде көне дәуірде пайда болған және ең алғаш оның заңдары тұнбалы ас тұзын алу және табиғи тұзды өндіру үшін қолданған. Галургия тек қана химиямен байланысты емес, ол сонымен қатар, геология, петрография, геохимия, және гидрогеология (тұз кенорындарының пайда болу генезисін және табиғи тұздықтар көздерінің тіршілігін зерттейді), кенорындарын жасау (әсіресе, тұздардың шахталық алу және жерасты сілтіздендіру бөлімдер жағынан) сияқты іргелес ғылымдармен тығыз байланысты.Галургия - (hals -- соль, ergon -- жұмыс, іс) дәлме-дәл - тұзды іс - минералды тұздарды өндіруге арналған химиялық технологияның бөлімі. Тар мағынада галургияға табиғи тұздардың қайта өнділілуін жатқызады. Галургиялық өндірістің шикізатына теңіз суы және оның құрғақ климат жағдайларында шоғырлануынан пайда болған тұз шөгінділері, сонымен қатар, көлдік және жер асты тұздықтары жатады.
Галургияның қолданбалы мақсаты калийлі, тұзды және сульфатты өндірісті жобалау; тау-химиялық шикізатты: фосфоритті, құрамында магний бар шикізат, натрий сульфаты, табиғи тұздар және т.б. алу және қайта өңдеу өндірісін жобалау болып табылады.
Галургиялық өндіріс өнімдерінің ішінде ең көп үлесті калийлі тұздар және фосфориттер алады. Фосфориттер және калий тұздарының өндіріс өнімдері қажетті минералды тыңайтқыштар болып табылады. Калий жетіспеушілігі кезінде өсімдік әлсіз дамиды, жапырақтары мен түйіндері түседі, ал егер жемістері өссе де, әлсіз дамиды және ұзаққа сақтауға шыдамайды. Фосфор сияқты калий де көкөністер мен жемістерде қант және С витаминнің жиналуына қолайлы әсер етеді. Өсімдіктердің саңырауқұлақты ауруларына төзімділігі артады, оның жеткілікті мөлшерінде жас өсінділердің қатты бөлігі тез әрі жақсы дамиды, яғни ағаштар қысқа суыққа және температура ауытқыларына төзімді болып келеді.
Фосфор өсімдіктер иммунитетінде және ұрпақтардың материалдық белгілерін сақтауда үлкен рөл атқарады, сонымен қоса, дәндерде жинақталады және олардың өсуі кезенде қор ретінде қызмет атқарады. Ол фотосинтез процесінде үлкен рөл атқарады, біртекті жеміс беруге және тез өсуіне ықпал етеді.Галургиялық саланын басқа маңызды өнімі - ас тұзы, көлдік, теңіздік, тұңбалық, сонымен қатар, галитті кенорындарының жер асты ерітіндісінде пайда болатын хлорнатрийлі тұздықтары зауытта буландыру арқылы алынатын айдалған тұз (қайнатпалы). Бұл тұзды өндіру химиялық және тағам өндірісіне қажетті.
Натрий сульфатының айтарлықтай мөлшері рапада (тұздықта), хлорлы-сульфатты типті тұзды көлдердің су түбіндегі шөгінділерінде және Қара-Богаз-Гол шығанағында бар. Ресейде көп көлемде табиғи натрий сульфатын өндіруші Кучуксульфат компаниясы болып табылады - жылына 600 тыс. тонна. Натрий сульфатының негізінен - шыны өндірісі, целлюлоза-қағаз және химиялық өндіріс қолданады.
Магнийді титан тетрахлоридінен металдық титанды тотықсыздандыру үшін қолданады. Сонымен қатар, жеңіл және аса жеңіл қоспа (ұшақ құрастыру, жеңіл көлік өндірісі) алу үшін, сонымен қатар, жарқылдақ және өртегіш ракета дайындау ұшін пайдаланады. Магний таза металл, сонымен қоса, оның химиялық қосылыстары (бромид, перхлорат) аса қуатты сақтақ электрлік батарея өндірісінде қолданады. Магний гидриді - аса сыйымды сутегі аккумуляторының бірі, сутегіні сақтау үшін қолданылады. Магний оксиді және тұздары дәстүрлі түрде медицинада, кардиологияда, неврологияда және гастроэнтерологияда қолданылады. Магнезия (медициналық жаргон) - магний сульфатының гептагидраты MgSO4::7H2O - спазмолитик, дірілге қарсы дәрі-дәрмек ретінде пайдаланылады (алғашқы медициналық көмек жиындыңында бар).
Галургияға шикізатты кешенді қолдану тән; мысалы, теңіздік типтік тұздықтардан ас тұзын, натрий сульфатын, магний сульфатын, хлоридін және магний тотығын, бромды алады. Тұзды көлдердің рапасынан, сонымен қатар, соданы, бураны, литий тұздарын алады. Мұнай кенорындарының минералданған суларынан бром мен иод алынады. Табиғи калий тұздарын өндірі кезінде калий хлорид пен сульфатымен қоса магний хлоридін және сульфатын, бром, рубидий мен цезий тұздарын алады.
Галургиялық процестердің теориялық негізі болып тұздардың ерігіштік диаграммасы болып табылады; іс жүзінде натрий, калий және магний хлориді және сульфатымен пайда болған су жүйелері аса маңызды болып табылады, олар Германияда Я.Х. Вант-Гофф және қызметкерлерімен (1897-1908) және КСРО-да Н.С. Курнаков және қызметкерлерімен (1917 жылдан бастап) зерттеген. Курнаков Н.С. есімімен физика-химиялық талдау (ФХТ) жасау да байланысты. Бұл - құрам-қасиет диаграммаларын құру негізінде тепе-теңдік химиялық жүйелердің құрамы және қасиеттерінің арақатынасын зерттеумен айналысатын химия бөлімі. Алынған графикалық модель концентрация, температура, тығыздық және т.б. жүйенің жағдайын және оның құрамын анықтайтын факторлар арасындағы тәуелділікті көрсету қажет. Қазіргі кезде ФХТ заңдары мен ережелерін қолданусыз галургиялық шикізаттың кез келген түрін қайта өңдейтін нақты технологиялық процестерін жасау мүмкін емес. Осылай, ФХТ қолданумен Қара-Богаз-Гол шығанағының тұзды суқоймаларының рапасынан натрий сульфатын алу мәселесі шешілді.
Күрделі тұзды жүйелердің тұздардың кристалдану процесінің кинетикасын зерттеу тұрақты және метатұрақты тепе-теңдіктің және олардың іс жүзінде қолдану жағдайларының ашылуына әкелді.
Тұздарды ажырату үшін галургия буландыру, кристалдандыру, сонымен қатар, флотация, экстракция және т.б. процестерді қолданады. Булану және крситалдану процестері табиғи (арнайы құрылған бассейдерде) жағдайда да, зауытты жағдайында да жүргізіледі.
Қазіргі таңда, бізде де, шет елдерде де 90-95% КСl бар концентратты бөліп алу үшін флотациялық әдісін қолданады. Жақсы еритін тұздардың флотациясының физика-химиялық негіздерін іздеуге ФХТ теориясын және флотацияның таза теориясымен, сонымен қоса, белгілі минералдардың түйіршіктерінен сұраптап алынатын жаңа химиялық заттың синтезінің қосындысын қажет етті. Соның нәтижесінде, сілтілі металдар тұздарының флотация теориясы жасап табылған. Сілтілі металдар тұздарының көп тонналық өндірістерінің дамуы шикізатты алу және өндіру, сонымен қатар, қоршаған ортаны қорғаудың технологиялық процестерін автоматтандыру жайдайларын қамтамасыз ететін датчиктерінің жаңа түрлерін жасау жұмысына ықпал етті.
2 - дәріс: Табиғаттағы минералды тұздар және оларды өндіру тәсілдері.
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 бассейіндерге (1-4 га) бөледі. Үлкен көлемді бассейіндерде жел толқынды күшейтіп, тұз қабатын ашып, біркелкі тұнуына кедергі жасайды. Тұзды механикалық сындырғанда бассейіндердің арасындағы тосқауылдар механизмдердің жұмыс жасауына кедергі жасайды, сол себепті тұндырғыш бассейіндердің көлемі үлкен болу керек. Дайындауыш (тұндырғыш) және қосымша бассейіндер көлемін қосқанда, тұндырғыш бассейндермен бірдей болады. Бір бассейіннен екінші бассейінге рапаны айдау науа және арық арқылы рапаайдағышпен жүргізіледі.
Бассейіндік 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.
3 - 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 (галургия) 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:
- ұсақтау;
- 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 изогидритті 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.
4 - дәріс: Тұзды көлдер классификациясы.
Тұзды көлдерді зерттей келе олардың көптүрлілігі анықталды, оларды салыстыру, олардың түзілуі мен дамуының ортақ заңдылықтарын орнату қажеттілігі туындады. Көлдерді жүйелеудің алғашқы амалдары, көбінесе, утилитарлы сипатқа ие: жақсы тұзбен; ащы тұзбен; жылдық тұз тұнбасымен; әр жылғы емес тұз тұнбасымен; ежелгі тұнбамен; түбірлі тұзбен; каратузбен; гранаткамен көлдер.
Тұз жиналу үрдісі, алдымен, судың минералдануының көбеюі кезінде айқындалады. Сондықтан ерітінді тұзының судағы концентрациясы оның ашықтығын классификациялаудағы алғашқы белгілердің бірі болды. Осылайша, В.И. Вернадский (1933-1935) суларды татымсыз, әлсіз минералданған немесе ащылау, минералданған немесе тұзды және ерітінділер, олардың құрамында сәйкесінше 0,001 -- 0,1; 0,1 -- 1,0; 1 -- 5 және 5 -- 40% тұз болады. Табиғи суда еритін тұздардың химиялық құрамы алуан түрлі. В.И. Вернадский құрамында түрлі тұздары бар табиғи сулардың 485 түрін анықтады.
Тұз жиналудың әдісі мен сипаттамасы кейбір катиондар (К+, Na+, Mg2+, Ca2+) мен аниондар (СО32-, НСО3-, SO42-, C1-) топтарының құрамынынң өзгеруі кезінде анық байқалады. Сондықтан химиялық құрамы бойынша табиғи сулардың классификациясы келтірілген катиондар мен аниондар қатынасы бойынша ерекшеленетін үлгілер,класстар және топтардың айқындалуына негізделген. Бұларға Н.И. Толстихин (1937), С.А. Щукарев (1930), В.А. Александров (1932), В.А. Сулин (1948), О.А. Алекин (1948) и т.б. классификациялары жатады. Оның негізінде бір ионның басқа ионнан сандық басымдығы жатыр.
Тұзды көлдерді классификациялау жағдайы қиындау болып келеді, себебі көлдегі құрамы мен шығу тегі түрлі сулар ондағы тұз концентрациясын көбейтеді, ерітінділерге айналады, тұздар көлдің сұйық фазасымен белсенді әрекеттесуші қатты фазаға ауысады. Көлдерді классификациялау жағдайы көлдегі физико-химиялық үрдістердің көлдің сыртқы ортамен, сумен қоректену шарттарымен және тұздармен байланысын айқындайтын геологиялық үрдістермен қатынасымен қиындайды. Мүмкін сол себепті тұзды көлдердің жүйеленуінде ұзақ уақыт бойы түрлі тұзды көлдермен біржақты сипатталатын принциптер қолданылды. Осылайша, хлорлы, сульфатты-хлорлы немесе сульфатты деп бірде раптағы сәйкес аниондар басымдығы, бірде айқын қатты тұздар қалдығының айқын құрамы болатын көлдер аталады. Шығу тегі теңізді көлдерге теңізден алыста орналасқан барлық көлдер жатады. Өзен жазығындағы көлдер өзенді тұз жиналуға жатады. Кейбір көлдерге терең кернеулі жерасты сулардың енуі қабылданады. Өкінішке орай, осы болжамдардың барлығы геологиялық және гидрогеологиялық жағдай анализімен, көлдерде жүретін физико-химиялық үрдіспен, сыртқы ортамен байланыстар сипаттамасын зерттеумен бекітілмеді,сондықтан кейде қате болды.
Тұзды көлдердің даму бағытымен раптың химиялық құрамы сабақтастырылған тұзды көлдердің негізделген гидрохимиялық бастамасын Н.С. Курнаков (1940) қалады, ол тұзды көлдерді рап құрамына қарай екі негізгі классқа бөлді.
Бірінші классқа ол құрамында натрий және магний хлориді, кальций, магний және натрий сульфаты бар ерітінділері бар көлдерді жатқызды; екіншіге - сульфат-ион мөлшері CaSO4 түзуге ғана жететін және СаС12 құрамында болатын ерітінділері бар көлдер.
Бірінші класс көл ерітінділері бірте-бірте сульфат-ионды жоғалтады және екінші класс ерітінділеріне өтеді.
Н.С. Курнаков сульфат-ион ерітіндісімен жоғалту үрдісін метаморфизация үрдісі деп атады. Бұл үрдісті сипаттау үшін ол сәйкес коэффициенттерді ұсынды. Бірінші класс көлдері үшін К(MgSO4MgCl2) 0-ден шексіздікке дейін ауытқуы мүмкін, раптың метаморфизацияның түрлі дәрежесін көрсетеді. Екінші класс көлдеріне К(MgCl2CaCl2) тән. Егер көл рапындағы бірінші класстағы MgCl2 0-ге тең болса, мұндай үрдістің метаморфизациясы сульфатты деп аталатын коэффициентті К(Na2SO4MgSO4) сипаттайды.
Н.С. Курнаков айқындаған класс туралы болжамдар айтарлықтай өзгергенімен, бұл классификация негізі келесі жұмыстарға енді, ал ол қарастырған көл ерітінділерінің метаморфизациясы өз маңызын әлі де жоғалтпады.
Тұзды көлдердің гидрохимиялық классификациясы. Бұл классификациялаудың әрі қарай дамуын, зерттелуін және жетілдірілуін 1932 жылдан бастап М.Г. Валяшко (1952, 1962) жүзеге асырды. Ол тұзды көл ерітіндісінің үш типін айқындады - карбонатты, натрийлі және сульфатты-магнийлі; оның ұсынысымен минералдануы 0,1%-дан ащылауы 0,1-ден 3,5%-ке дейін татымсыз суларды ажырату қарастырылды; М. Г. Валяшко (1952) рапты және құрғақ көлдер туралы түсінікті нақтылады, топырақасты көл туралы түсінік енгізілді, галиттің түрлілігін айқындау негізделген - жаңа отырғызылған, бұрын отырғызылған, түбірлі тұздар, кең тараған және басқа да көлді тұздар, көлдерді тұнбалы, өзі отырғызылған және түбірлі етіп бөлу ұсынылған.
Тұздың кен орнын қалыптастыратын тұзды көл дамуының өзгешелігін көрсеткісі келген М.Г. Валяшко (1952) келесі классификациялық белгілерді ұсынды: 1) көлді ерітінді концентрациясы; 2) көлді ерітінді құрамы; 3) көлді ерітінді жағдайы; 4) тұздың қатты шөгінділерін болуы және оның құрамы.
Көлді ерітінді концентрациясы бойынша судың үш тобы және сәйкесінше көлдің үш тобы қарастырылады: татымсыз, ащылау және тұзды.
Көлді ерітінділер құрамы бойынша минералданған сулар, сәйкесінше оларды қорытындылайтын тұзды көлдер негізгі үш химиялық топқа бөлінеді: карбонатты, сульфатты және хлорлы.
Карбонатты тип келесі тұзды құраммен сипатталады: Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, NaCl, MgCO3, CaCO3.
Сульфатты тип екі типке бөлінеді: Na2SO4, NaCl, Mg(HCO3)2, MgSO4, Ca(HCO3)2, CaSO4 құрамымен сульфатнатрийлі; NaCl, Mg(HCO3)2, MgSO4, MgCl2, Ca(HCO3)2, CaSO4 құрамымен сульфатты-магнийлі. Әр тип НСО3- ионына қатысты байлығына қарай, Са2+ және Mg2+ иондарына қатысты екі топқа бөлінеді.
Хлорлы тип мынадай құраммен сипатталады: NaCl, MgCl2, Са(НСО3)2, CaSO4, CaCl2.
Көлді ерітінді жағдайына байланысты рапты, құрғақ және топырақасты көлдер болады. Рапты көл жыл бойына көлде беттік судың болуымен сипатталады. Құрғақ көл беттік суды тек жылдың ылғал кезеңінде сақтайды. Топырақ асты көлдің жыл бойына беттік суы болмайды.
Көлде тұзды тұнбалардың болуына және құрамына байланысты тұздарды жаңа отырғызылған, кеш отырғызылған және түбірлі тұз деп бөледі. Жаңа отырғызылған - бір жылдық циклда беттік судан бөлінген тұз.
Осы циклда ол қайтадан ерітіндіге өтуі мүмкін. Жаңа отырғызылғандар галита, гидрогалита, мирабилита, эпсомита және т.б. болып бөлінеді.
Кеш отырғызылған -- беттік судан түскен және түбірлі тұнбаларда, көбінесе, кристаллдың қаңқалы пішінінде сақталған тұз. Түбірлі тұз -- сылу, салқындату немесе кеш отырғызылғанды қайта кристаллдау есебінен түбірлі судан бөлінген және кристаллдың толық пішінін түзетін тұз. Түбірлілер галит, астраханит және т.б. болып бөлінеді.
Аталған тұздардың көлде болуына байланысты бөлінеді: тұздардың түбірлі тұнбалары жоқ тұнбалы көл; егер ол құрғақ көл типіне жатпаса, оны сор-көл деп атауға болады; бір жылдық цикл ішінде пайда болатын және еритін өздігінен отырғызылған көл; кеш отырғызылған және түбірлі тұздардың тұнбалары бар түбірлі көл. Түбірлі тұнбалар жаңа және кеш отырғызылған тұздар секілді болуы мүмкін, бірақ басқа да тұздардан тұруы мүмкін. Егер көлдің тек кеш отырғызылған тұзы болса, оны бақшалы деп атайды.
Тұнбалы көлде беттік және түбірлі сулар бірде-бір кезеңді тұздарға жетпейді. Өздігінен отырғызылған көлдерде беттік су белгілі бір кезеңдерде бір немесе бірнеше кезеңді минералдармен қанығады; түбірлі су қанықпайды. Түбірлі көлде беттік су кезеңді түрде қанығуға жетеді, ал түбірлі су бір немесе бірнеше минералдармен қанығады.
Тұзды көлдердің келтірілген классификациясы тұзды ресурстарды есептеу үшін ВНИИГ-пен қабылданған. Алайда тұзды көлдерді және тұз жиналу үрдісін сипаттайтын зерттеушілер мен ұйымдар үшін ыңғайлы әрі қажеттігін ескеретін болсақ,моның маңызы өте зор.
Аталған классификацияны А.И. Дзенс-Литовский (1968) шұңқыр-жыраның шығу тегіне байланысты толықтырған. Ол қарастырған: 1) теңізді шұңқырлардағы су қоймалары 2) континентті немесе материктік шұңқырлардағы су қоймалары 3) аралас шұңқырлардағы су қоймалары. Теңіз жағалауындағы көлдер мынадай түрлерге бөлінеді: устьты, лагунды, өрмелі. Континентальды көлдер мынадай түрлерге бөлінеді: эрозионды-карстовты, дефляционды-шұңқырлы, дельталы, арналы, суффозионды, тектоникалық, шоқылы және антропогенді.
Минералданған сулар мен көл тұздықтары, сонымен ... 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