Файл қосу
Азот шикізаттары
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
%, 2/3 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
+ m/2H2 , 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.
[pic]
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=gпр/gтеор *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*63/17=690
Немесе
690----------100%
650----------х х=650*100/690=94,2% (HNO3 шығымы)
NH3 бойынша шығым коэффициенті 186,2/650=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/(
кг/сағ немесе Т/тәул т.б.
Аспап өнімділігінің оптимальді жағдайдағы максимал мүмкіндігі - аспап
қуаттылығы.[pic]
[pic]max
4. Үрдіс не аппарат интенсивтілігі (І) - оның өнімділігінің, аспаптың
жұмыс беті (Ғ) немесе пайдалы көлемі (V) бірліктеріне қатынасы.
[pic][pic]
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. [pic]
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% [pic] 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→сусыздандыру, 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
Дәріс 13. Карбонатты жыныстардың химиялық, физика –химиялық анализі
Дәріс 14,15. Минералды шикізаттардың қалдықтарын өңдеу технологиясы
және химиялық анализі
1. Анализге сынама алу;
2. Сынаманы ыдырату және оны ерітіндіге өткізу
Елімізде бай кен қорларының көп болғандығынан минералды
шикізаттарға анализ жұмыстарын жүргізу Қазақстанның химиктері үшін
маңызды мәселе. Минералды шикізаттарға анализ негіздерін геологтар,
металлург-химиктер, бейорганикалық заттар мен материалдардың
технологтары, химик-аналитиктер білу қажет.
Күрделі материалдарға химиялық анализ жүргізгенде көп жағдайда
келесі сатылардан тұратын әдістерді қолданады.
Анализге сынама алу.
Сынаманы ыдырату және оны ерітіндіге өткізу.
Химиялық реакциялар жүргізу. Сынаманың белгілі компонентіне А реагентпен
R әсер етіп, нәтижесінде реакция өнімі В түзіледі : А+ R→В. Бұл анализдің
маңызды сатысы және негізгі көп көңіл оның дұрыс орындалуына бөлініуі
қажет.
Анықталатын заттың өзінің не реагенттің, реакция өнімінің қандай да бір
физикалық параметрлерін өлшеу. Осы өлшеулер негізінде анализденетін
қоспадағы анықталатын компоненттің сандық мөлшері туралы талқылайды.
Сынамаларды анализге дайындау.
Анализге түсетін заттың сынамасын дұрыс алу керек. Алғашқы анализге
түсетін заттың физикалық күйі (ірілігі, ылғалдығы, пайдалы не зиянды
компоненттердің мөлшері біркелкі болмауы және т.б.) сынаманы алдын ала
дайындап алмай бірден анықтауға жағдай жасамайды, сондықтан оларды
алдымен дайындайды: ұсатады, массасын анықталатын заттардың мөлшеріне
сәйкес келетіндей етіп, азайтады. Сонымен соңғы сынама 20-30 г болу
керек, кесектігі 0,1 мм-дей
Сынама алуды 2 жағдайда жүргізеді: 1) минералдың формуласын анықтау
үшін; 2) кен орнының құрамын анықтау кезіндегі орташа сынаманы алу.
Орташа сынама алу-алғашқы сынаманы ұсақтау, араластыру, қысқарту
арқылы жүреді.
Егер кен темір жолмен келсе, алғашқы орташа сынаманы былай алады:
вагонның әр жерінен (кем дегенде 6 орыннан) аздап бөлшекті сынамалар
алынады. Бөлшекті сынамалар салмағын Ричардс формуласымен (қысқарту
формуласы) анықтайды: q=kdα , мұндағы q – сынама салмағы, кг; к-
пропорционалдық коэффициенті; d – бөлшек диаметрі, мм; α – бөлшек
мөлшерінің шамасының дәреже көрсеткіші. k=0,25 (кедей жыныстар үшін); 2,2
– дейін (бай жыныстар үшін) өзгереді. α –1,5-2,7 (осы формула бойынша
кестеден алынады, 1 мәні алынады).
1. Сынаманы алдын ала аздап кептіру (подсушка)
Пайдалы қазбалардың алғашқы сынамаларында әр уақытта су болады. Кей
жағдайда ылғалдылығы көп болғандықтан сынаманы бөлу қиындайды: құралдар
тесіктері бітеліп қалады (баттасып), сондықтан сынаманы аздап кептіру
қажет.
Көп (үлкен) сынамаларды бөлу үшін алдымен ауада кептіреді,
бетоннан, металдан, ағаштан жасалған орында қалындығы 1-2 үлкен
кесектердей етіп жайып қояды да, мезгіл- мезгіл араластырып отырады.
Кептіру уақыты сынаманың ылғалдылығына, қоршаған орта температурасына,
сынама жайылған орынның ауа алмасу жағдайына да байланысты. Сынаманы
кептіру жазғы уақытта тез жүреді. Сынаманы кептіру 100 0-тан жоғары
болмай керек, себебі кристаллизациаланған су не сульфидты кендерден
күкірт ұшып кетпеуі мүмкін.
0,5 кг кесектігі көмірдің зертханалық сынамасы кептіргіш шкафтарда
3 сағаттай, қоңыр көмір 5 сағаттай 50+-50 температурада 4 рет араластыру
арқылы кептіріледі (МЕСТ 6379-52).
2. Сынаманы ұсақтау және ұсату
Бұл операцияларды сынамадан (проба) анализге қажет үлгі алуға
(навеска) дейін қысқарту үшін жасайды.
Кесек 25 мм-дей болатын етіп ұсату үшін көбінесе қолдың көмегімен
болат плиткалар үстінде жүргізеді. 0,1 мм кесек жасау үшін фарфор не
агат ступкаларда (келі) майдалайды да, елеуіштен өткізеді.
3.Сынаманы араластыру.
Сынаманы араластыру әдістері: перелопачивание (күректеу); сақина және
конус әдісі, перекатывание (аунату) және механикалық араластыру.
Күректеу әдісі: араластырудың көп еңбек талап ететін, бірақ
қарапайым әдісі. Егер сынама бірнеше жүз килограмм болса және кесек ~
100 мм-дейін болса. Бұл әдісте сынама бір үйіндіден екінші үйіндіге
күрекпен лақтырылады. Сынама жерде жатуға болмайды, тек бетонды металл
не ағаш орындарда жатуы керек.
Сақина және конус әдісі – бұл әдіс қолмен араластырудың ең
таралған түрі. Сынаманы сақина тәрізді етіп ағаш, металл не бетон
орында орналастырады, одан күрекпен конус тәрізді етіп сынаманы
лақтырады, конус түзілген соң, тақтайшамен үстінен басады да дискіге
айналдырады, сосын күрекпен дискті айналдырады, сосын күрекпен дискті
қайта сақинаға айналдырады, бұл операцияны 3 рет қайталайды
Аунату әдісі (перекатывание) – бұл әдіс 20-25 кг ~ 10 мм кесек сынамалар
үшін жүргізіледі. Араластырылатын материал брезенттен, клеёнка не қағаздан
жасалған квадрат төсенішке (одеяло) салынып, төсеніштің бұрыштарын көтеру
арқылы араластырады, толық араласу үшін 20-30 рет аунатады.
Механикалық араластыру арнайы илегіш қондырғыларда не зертханалық шар
тәрізді диірмендерде жүргізеді.
Сынаманы қысқарту (азайту)
Араластырып болған соң сынамаларды қысқартуға көшеді. Сынамаларды
қысқарту келесі тәсілдермен жүргізіледі:1) бөлшектеу (кварттау); 2)
квадраттау; 3) тасымалданатын қысқартқыштар көмегімен; 4) механикалық
қысқартқыштар көмегімен.
Кварттау. Кварттауды сақина және конус тәсілі бойынша сынамаларды
араластырудан кейін қолданады. Сынамаларды конусқа 500 кг/40-50 мм салады.
Соңғы мақсат – 1 кг ≤ 1мм алу. 20-40 қысқарту операциясы жүргізіледі.
Конустың бөлігін ағаш күрекпен салады және ол конустың беткі қабатына
түседі, 4 бөлікке бөледі. Қарама – қарсы квадраттар алынып тасталады, ал
қалған 2 бөлігі біріктіріліп, сақина мен конус тәсілімен араластырылады
және 5-10 кг сынама 5 мм алынбайынша қайтадан кварттайды.
Бұл әдіс бойынша қате 8-10 %
арасында. Одан
кейін сынаманы келіде, шар
тәрізді диірменде
ұсақтап, 1 см2 500 саңылауы
бар елеуіш көмегімен
елейді. 1 кг, 1 мм алынған
сынаманы ыспаланған
тығынды 3 шыны ыдысқа бөледі. Шыны
сауыттың
біреуін кен өндіретін зауыттың аналитикалық зертханасына, екіншісін
техникалық бақылау бөлімінің тұтынушысына жібереді. Соңғы сынаманы
препоратор зертханада дайындайды.
Квадраттау. Сынаманы жылтыр үлкен қағазға салып, жақсылап араластырады да
жұқа қабатпен біркелкі тегістеп жаяды, сосын бірдей 20-25 квадраттарға
бөледі (5*5 см), ұсақтығы 1 мм-дей, қалындағы ~ 1 см, сынаманы 25г жуықтап
бөледі:
|с |қ |с |қ |c |
|қ |с |қ |с |қ |
|с |қ |с |қ |с |
|қ |с |қ |с |қ |
с-сынама; қ – қалдық
Сынамаларда әр уақытта өте ұсақтай беруге болмайды, мысалы, Fe2+ бар
сынаманы өте ұсақтаса, ол Fe3+ өтіп кетеді,сондықтан Fe2+ бар сынаманы
спирт астында ұсақтап, артынан спиртті ұшырады. Кристаллогидраттарды өте
ұсатса, суы өзгеруі мүмкін.
Тасымалданатын қысқартқыштар көмегімен қысқарту.
Бұл әдісте сақина және конус әдісінің кварттауы сияқты, бірақ құрал
қолданылады, әдіс қатесі 2-8 есе азырақ.
Таңбалау (маркировка), жазу және сынаманы сақтау.
Кез келген анализге түскен сынаманың паспорты болады, оған мынадай
мәліметтер жазылады: 1. сынама аты; 2.сынама алынған жер; 3.сынама алынған
уақыты (күні, сағат).
«Минералды шикізаттар анализі» пәніне зертханалық сабақтарға әдістемелік
нұсқаулар.
Минералды ресурстар: кенді пайдалы қазбалар; кенді емес пайдалы
қазбалар; жанармай қазбалары; су ресурстары болып бөлінеді.
Кенді пайдалы қазбалар: темір кендері, титан кендері, алюминий
кендері, полиметалл кендері, түсті металдар кендері болады.
Кенді емес пайдалы қазбаларға силикатты материалдар мен карбонатты
материалдар т.б. жатады.
Силикатты тау жыныстары мен материалдары оксидтер үйлесуіне және
олардың мөлшеріне байланысты әр түрлі болады.
Силикатты материалдар негізінен мына компоненттерден тұрады: SiO2,
Al2O3, Fe2O3; CaO; MgO; Na2O; K2O; H2O, сонымен бірге аз мөлшерді мына
заттар болады: TiO2; P2O5; MnO; Cr2O3; MnO; CO2; SO2 . Бұл оксидтер
мөлшерінің қосылыстары 100 %-ке жуық болады.
1. Жалпы мағлуматтар
Химиялық анализдердің мынадай түрлері болады: жүйелі және бөлшекті;
қысқартылған және толық.
Жүйелі химиялық анализді бір сынамадан орындайды, яғни біртіндеп
кедергі келтіретін оксидтерді бөле отырып, бір сынамадан оны құрайтын
оксидтерді анықтайды.
Бөлшекті химиялық анализді өз алдына бөлек сынамалардан жасайды, яғни
әр оксидті анықтауға жеке сынама алады.
Қысқартылған химиялық анализ тапсырыс беруші сұрауы бойынша
орындалады, көбінесе силикат материалдарында мына оксидтер SiO2, Al2O3,
Fe2O3; CaO; MgO анықталады.
Толық химиялық анализ зерттелетін материал құрамына кіретін барлық
оксидтерді анықтайды.
2. Жалпы нұсқаулар
- Сынаманы химиялық анализге дайындау: орташа сынама алудан; оны
ұсақтаудан және мұқият (жебе) араластырудан тұрады;
- Орташа сынаманы 2-3 рет квартау арқылы 10 г материалды мына
кесте бойынша алады: (2-1) кг →(200-100)г →(20-25)г →10 г;
- Орташа 10 г сынаманы ұлпа тәрізді етіп майдалап ұнтақтайды
(саусақ арасында ұқалағанда тырнайтын кесектер болмауы қажет)
немесе №006 елеуіш (қалбыр) арқылы толық өткенге дейін
майдалайды (№006 (10000 тесік/см2)). Сынаманы ұсақтауды агат,
ешма, корундтан жасалған келіде қолмен жүргізеді (фарфор келіде
силикат жыныстарын ұсақтауға болмайды);
- Сынаманы тек аналитикалық таразыда 0,0002 г дәлдікпен өлшейді;
- Анализ жүргізгенде стандартты химиялық реактивтер тек «х.т.»
«т.а.». Маркалы болу керек, фильтрлер «қызыл», «көк», «ақ»
жолақты болулары керек, дистильденген суды қолданады;
- Химиялық анализді әр уақытта зерттелетін материалдың 3-6
параллель сынамаларымен жүргізеді.
- Анализ нәтижесі 0,01% дәлдікпен есептеледі;
- Параллель анықтаулар арасындағы алшақтық МЕСТ Р 50418-92 бойынша
реттеледі.
3. Силикатты материалдарды химиялық анализін жүргізудің әдістемесі
1. Химиялық анализ орындалуының кестемесі
Химиялық анализге байланысты барлық силикаттық технологияның
материалдары 3 топқа бөлінеді:
- суда еритін (мысалы, еритін шынылар - Na2O-n SiO2, K2O-n SiO2 );
- қышқылдарда еритін (мысалы, клингер, цементтер, нефелин);
- қышқылдарда ерімейтін (мысалы, саздар, шикізаттар қоспасы және
цемент өндірісі үшін шламдар, құмдар, силикатты шынылар,
керамикалық материалдар);
2. Силикатты материалдардың (қышқылдарда ерімейтін) химиялық
жеделдетілген анализінің әдісі
Химиялық анализдің жеделдетілген әдісінде жұмыстың келесі графигі
ұсынылады:
1 күн – сынаманы дайындау; қақтаған кездегі массаның жоғалуын және
гигроскопиялық ылғалдықты анықтау; сынаманы балқыту және сілтілендіру;
2 күн – кремний оксидін, бір жарым (жартылай) оксидтер қоспасын, темір
оксидін анықтау;
3 күн – алюминий, кальций, магний оксидтерін анықтау.
3.2.1 Орташа сынама алу (МЕСТ 6613-79)
Материалдың барлық партиясының мөлшерінің химиялық құрамына физикалық және
химиялық қасиеттеріне толық жауап беретін материалдың аз мөлшерін орташа
сынама деп атайды.
Орташа сынама дұрыс алынбаса, өндірісте ақау болады, себебі шикізат
материалына дұрыс сипаттама берілмейді. Орташа сынама анализге керек мәнге
дейін кварттау әдісімен қысқартады (азайтады).
Кварттау процесін былай жүргізеді: барлық алғашқы сынаманы бірқалыпты
(біркелкі) араластырады да конус тәрізді үйінді (үйме) жасайды, сосын
күрекпен не шпателмен төбесі кесілген конус сияқты етіп тегістейді. Сосын
жоғары жағынан қайтадан 4 бірдей бөлікке бөледі. Екі қарама-қарсы бөлігін
лақтырып тастап, қалған 2 бөлігінен қайтадан конус жасап, алдыңғы жасаған
операцияны қайталады, яғни тегістеп, кесілген конус жасап, қайта кварттап,
яғни төртке бөліп, 2 бөлігін лақтырады, 2 бөлігін қайтадан конусқа
айналдырады... Бұл операцияны сынама массасы 10 г болғанға дейін
қайталайды.
Алынған орташа сынаманы ұсақтап, мұқият араластырыап, қақпағын жақсы
жабылатын бюксте не арнайы қағаз пакетте жұмыс аяқталғанша сақтайды.
3.2.1. Гигроскопиялық ылғaлдықты анықтау
Гигроскопиялық ылғалдықты бөлек көрсетеді, яғни оның мәні қорытынды анализ
нәтижесіне кіргізілмейді. Анализ нәтижесінің қосындысын құрайтын барлық
басқа бөлімдерінің мөлшері абсолютті құрғақ затқа қатысты мына формуламен
есептейді:
M = Mo (100-w)/100, г – мұндағы
Мо – зерттелетін материалдың ауада турған уақыттағы құрғақ массасы, г
W – гигроскопиялық ылғалдылықтың мөлшері; %
М – сынаманың абсолютті құрғақ массасы, г.
Анализді жүргізу:
1-2г ауада тұрған уақыттағы құрғақ сынаманы бюкске салып, кептіргіш шкафқа
қойып (бюкс қақпағын аздап ашып қояды) 1-3 сағат тұрақты массаға дейін 105-
1100С температурада кептіреді. Эксикаторда суытқан соң, аналитикалық
таразыда өлшейді. Гигроскопиялық ылғалдылықтың мөлшерін мына формуламен
есептейді:
W = 100• (M0-M)/М0,% , мундағы М0 – сынаманың кептіргенге дейінгі
массасы, г; М-сынаманың кептіргеннен соң массасы, г.
Балқытқан кезде жоғалған массаны анықтау
Балқытылған кезде жоғалатын масса (∆m балқ.) деген – 10000С
температураға дейін сынаманы қыздырғанда жоғалатын зат мөлшері.
Қақтаған кезде шикізат материалдарындағы көптеген заттардың ыдырауы
әсерінен газ тәріздес заттар бөлінеді: органикалық заттардың тотығуы,
сульфидтердің сульфаттарға дейін тотығуы, гигроскопиялық және химиялық
байланысқан судың жоғалуы, сульфаттар күкірт (VІ) оксидін бөліп айрылады,
аздап сублимация жүреді, яғни хлоридтердің возгонкасы жүреді.
Қақтаған кезде алдымен химиялық байланысқан су ұшады, гидросиликаттар
мен карбонаттар мына теңдеулер бойынша айрылады:
Al2O3 •2SiO2 •2H2O→ 400-6000C Al2O3 •2SiO2+ 2H2O↑
CaCO3 → 950-1000C CaO + CO2 ↑
Сосын сульфаттар айрылады: CaSO4 → 1200C CaO + SO3 ↑
Сульфидтердің сульфаттарға және пириттің сульфаттарға тотығуы да SO3-
тің ұшуынан байланысты сынама массасының азаюына әкеледі.
Темір (II) оксидінің темір (III) оксидіне (FeO → Fe2O3) тотығуы
сынама массасының көбеюіне әкеледі.
Анализді жүргізу:
Қақтаған кезде сынама массасының азаюын анықтау үшін, оның 0,5-1г
массасын платина немесе фарфор тигеліне салып суық муфель пешке қояды,
температураны біртіндеп көтеріп 10000С температурада 40 минут қақтайды.
Эксикаторда суытып, өлшеп, қайтадан 20-30 мин. 10000С-та қақтайды,тұрақты
масса алғанға дейін
қақтайды. Мына формула бойынша есептеуді жүргізеді: ∆mбалқ. = M0-M/М0
•100%,
мұндағы М0- қақтағанға дейінгі сынама массасы, г
М- қақтағаннан соңғы сынама массасы, г.
Ескерту: егер сынамада карбонаттардың (CaCO3) бар екені белгілі болса,
сынаманы 9500С температурадан төмен температурада қақтауға болмайды,
ал егер карбонаттар болмаса – 9000С-тан төмен температурада қақтауға
болмайды;
сынаманы қақтағанда 9000 не 9500С температураға жеткен соң ғана уақытты
есепке алу керек.
Силикаттарды еритін қосылыстарға қақтау арқылы айналдыру
Қышқылдарда ерімейтін силикаттарды қышқылдарда еритін
силикаттарға айналдыру үшін оларды күшті негіздермен қақтау арқылы байытады
(қанықтырады, яғни сілтілердің артық мөлшерін алады).
Силикаттар анализ практикасында балқыту үшін әдетте соды Na2CO3,
поташ K2CO3 немесе олардың қоспасын (Na2CO3 •K2CO3) молекулалық қатынастары
(1:2) етіп алады.
Содының артық мөлшері сілтілегенде NaCl қосылысына айналды,
бірақ оның артық мөлшері SiO2 оксидінің тұнбаға түсуіне кедергі жасайды.
Алынған алғашқы материалдар қасиеттеріне байланысты
балқытылған кезде жүретін процестер әртүрлі болады, бірақ қай жағдай болса
да, сілтілік металдар силикаттары және алюминаттары түзіледі.
Мысалы, саз ыдырағанда:
Al2O3 •2SiO2•2H2O+3Na2CO3=2Na2O•SiO2+Na2O•Al2O3+3CO2↑+2H2O ↑
Дала шпатының ыдырауы:
K2O•Al2O3•6SiO2+7Na2CO3=K2CO3+Na2O• Al2O3+6Na2O•SiO2+6CO2 ↑.
Анализді жүргізу:
Платина тигелінде не калькада қақтайтын сынаманы 0,5-1,0г өлшеп
алып, оған 4-6г сусыз соды не поташ, не олардың қоспасын қосады. Содының
біраз бөлігін тигель түбіне салып, сынама үлгісін қосады да, қалған соды
бөлігін үстіне салып, платина сыммен араластырады, жақсылап араластырған
соң қалған содыны үстіне салып, 5000С қыздырылған муфель пешке қойып, пешті
800-9000С-қа дейін қыздырып, 40-60 минуттай қақтайды.
Егер поташ пен соды қоспасымен сынаманы қақтаса, муфель пешті
алдын ала 600-7000С-ға дейін қыздырып алу керек. Сынаманы қақтаған кезде
соды не поташ ыдырауы әсерінен СО2 бөлінеді, сондықтан балқыма шашырамауы
тиіс. СО2 бөлінуі тоқтаған соң, қақтауды тағы да 10 минуттай жүргізеді.
Тигельді балқымамен қышқыш көмегімен алып, балқыманы бір қалыпты болатындай
етіп тигельдің ішкі қабатына жайады да, тез суық суға салады, су тигель
ішіне кіріп кетпеуі керек. Суық судағы тигель тез суыйды, балқыған масса
сынады, қатады және тигель қабырғасынан бөлінеді ары қарай SiO2-ні қалай
анықтауға байланысты, балқыманы ерітеді.
Кремний оксидінің мөлшерін анықтау
Химиялық анализдің практикасыңда көп тараған екі жедел әдістер бар.
3.2.4.1. Кремний оксидінің мөлшерін
коагуляция әдісімен анықтау (бұл әдістпен кремний оксиді 50%-ке дейін
болса, анықтайды)
Әдіс негізі:
Сынаманы сусыз содымен балқытуға және ары қарай кремний қышқылын
концентрлі желатина ерітіндісімен тұнбаға түсіруге негізделген.
Балқыманы (I) ерітіндіге айналдыру үшін оған 20-25мл концентрлі тұз
қышқылын құяды, реакция былай жүреді: Na2O•SiO2 + 2HCl =H2SiO3 ↓ +2NaCl
ақ түсті.
Кремний қышқылын бірден фильтрлеу мүмкін емес, себебі ол бір уақытта үш
түрлі жағдайда болады: золь-гель-аморфты тұнба. Сондықтан кремний қышқылын
бөліп алу үшін зольді гельге айналдырып, сосын аморфты тұнбаға айналдырады,
себебі бұл тұнба тез фильтрленеді.
Кремний қышқылы золінің формуласы- n • H2SiO3, гель формуласы m•
H2SiO3, мундағы n »m. Зольдің гельден айырмашылығы: зольдің сыртында су
қабаты (гидрофильді) көп, сондықтан сыртқы қабаттағы суды жоғалту үшін тұз
қышқылында еріген балқыманы (I) ылғалды тұзға дейін қыздырады (упаривают),
сол кезде ерітіндіден жартылай азеотроп- HCl•H2O ұшады (мұнда HCl
дигидратирлейтің агент ролін атқарады, тұз қышқылынсыз золь сыртындағы су
қабатының ұшуы қиындайды).
Кремний қышқылының бөлшектері теріс зарядталған, сондықтан олардың
коагуляциясы (жабысуы) жүрмейді, сондықтан кремний қышқылының бөлшектерін
ірілендіру үшін 1% желатиннің жанадан жасалған ерітіндісімен коагуляция
тәсілін қолданады. Желатиннің қышқыл ортадағы бөлшектері оң зарядталған.
Кремний қышқылының бөлшектері (теріс зарядты) және желатинге бөлшектері (оң
зарядты) әрекеттескенде өзара бір-біріннің зарядтарын жояды да, іріленеді.
Реактивтер мен ерітінділер:
1.тұз қышқылы концентрлі;
2.су мен тұз қышқылының қатынасы 5:95;
3.жанадан жасалған 1% желатин ерітіндісі (700С температураға дейін
қыздырылған 100 мл суда 1г желатин ерітіледі);
4. 1% - күміс нитратының ерітіндісі.
Анализді жүргізу:
Тигельдегі балқыманы 200 мл көлемдей стақанға ауыстырады. Тигельді алдымен
мұқият тұз қышқылымен жуып (шайқап ерітінділерді стақанға құйып отырады),
сосын ыстық сумен тигельдің ішкі жағын жақсылап жуып, стақанға құяды.
Стақанды шынымен жауып, сақтықпен 10-20 мл концентрлі тұз қышқылын құяды.
Стақанды құмды мөншаға қойып, ылғалды тұз түзілгенге дейін буландырады, 10
мл 1% - желатин ерітіндісін құйып, су моншасына қойып, 5 минуттай шайқайды.
10 минуттай қойып қояды, „ақ” немесе ”көк„ таспалы фильтр қағазы арқылы 250
мл-лік өлшегіш колбаға фильтрлейді – алынған фильтратты Ф1 деп белгілеп
қояды. Фильтрден тұнбаны 5:95 қатысындағы тұз қышқылымен тұнба
түссізденгенге дейін жуады, сол кезде тұнбадағы адсорбцияланған Fe3+-ионы
жуылады, сосын ыстық сумен хлор-ионы жуылып біткенше жуылады (оны AgNO3
ерітіндісімен тексереді). Кремний қышқылы тұнбасы бар фильтрді платинадан
жасалған тигельге салады да сақтықпен кептіреді, құм моншасыңда күлге
айналдырады, фильтр жанбауы керек. Сосын тұнбаны 10000С температурада 1
сағаттай қақтайды, суытып, өлшейді. Тұрақты масса алғанға дейін 10 минуттан
бірнеше рет қақтайды. Егер тұнба жақсы жуылған болса, қақталған тұнба қар
сияқты ақ болады, тұнба борпылдақ (рыхлый), сусымалы (сыпучим);
Егер тұнба дұрыс жуылмаса, тұнба сұр түсті, қақтаған кезде қатып қалады.
Кремний оксидінің мөлшерін мына формуламен есептейді:
m(SiO2)=M1-M/М0 •100,%, мұндағы М1- тұнбасымен тигель массасы, г;
М – бос тигель массасы, г; М0 – алғашқы сынама массасы, г.
Кремний қышқылының тұнбасын бөліп алғаннан соңғы фильтратты (Ф1)
суық дистильденген сумен өлшегіш колбаның белгісіне дейін жеткізеді; мұқият
араластырып, тығынмен жауып, жұмыс алғына дейін сақтайды.
3.2.4.2. Кремний диоксидінің мөлшерін фотоколориметриялық әдіспен
анықтау (егер кремнезем 40-70% арасында болса)
Әдіс негізі:
Бұл әдіс сары түсті кремнемолибденнің гетерополиқышқылының қышқыл
ортада аммоний молибдаты мен мына реакция бойынша түзілуіне негізделген:
12(NH4)2MOO4 + H2SiO3+24HCl=H4[Si(M03O10)4] •H2O+24NH4Cl+10H2O
Анықтаудың сезімталдығын жоғарылату үшін сары кремнемолибден комплексін
H4[Si(M03O10)4] аскорбин қышқылымен тотықсыздандырып көк түсті комплекске
айналдырады (М06+ - ионының біраз бөлігі М05+- ионына дейін
тотықсызданады).
Реактивтер:
1.Балқыма (1)-сусыз Na2CO3 және сусыз Na2B4O7 массаларының қатынасы 2:1. Әр
100г балқымаға 0,5г селитра қосады, сонда темір толық тотығады және
сульфидті күкірт те толық тотығып, сульфатқа айналады:
2.Концентрлі тұз қышқылы;
3.Тұз қышқылы 1:3;
4.Тотықсыздандырғыш ерітіндісі: 1г аскорбин қышқылын МЕСТ 36 52-69 50мл
суда ерітеді де фильтрлеп, 100мл-ге дейін сұйылтады немесе 1г аскорбин
қышқылын және 15г 15г шарап (винная) қышқылын 100мл суда ерітеді;
5.Молибденқышқыл аммоний, (NH4)2 MоO4 5%-ерітінді, МЕСТ 37 65-64.
6.Стандартты ерітінді: 0,15г химиялық таза SiO2 реактивін 1г балқымамен (1)
(Na2CO3 сусыз + Na2B4O7 сусыз = 2:1) платина тигелінде 10000С температурада
3-5 минут балқытады. Тигель суыған соң 100мл жылы тұз қышқылының
ерітіндісі (1:3) бар стақанға орналастырады да 20мл 0,05н трилон Б
ерітіндісін қосып, балқыма толық ерігенге дейін жақсылап араластырады.
Ерітіндіні 500мл-лік өлшегіш колбаға ауыстырып, белгісіне дейін
дистильденген су қосып, жақсылап араластырады.
7.Трилон Б 0,05н ерітіндісі 9,305г трилон Б 1л суда ерітіледі.
8.0,25н күкірт қышқылы, х.т.
Градуирлік график құру
100мл-лік өлшегіш колбаларға стандартты ерітіндіден 6,7,8,9,10 мл-ден
құйып, 0,25м күкірт қышқылынан 50мл қосады, 10мл 5% аммоний молибдаты
ерітіндісін қосып, араластырып, 15-20 минутқа қалдырады, сол уақыт
аралығында сары кремнемолибден комплексі толық түзілуі қажет. Сосын 5мл
тотықсыздандырғыш қоспасын құйып, колбаның белгісіне дейін дистильденген
сумен жеткізіп, жақсылап араластырып, 30 минуттан соң оптикалық тығыздығын
көк комплекстің өлшейді: λ=500-700нм, қызыл светофильтр, l=2,0см.
Анализді жүргізу
Силикат материалынан (саз, шамот, құм т.б.) 0,05г сынама алып 2-3г
балқымамен (1) (Na2CO3 сусыз + Na2B4O7 сусыз -2:1) немесе 0,1г цемент және
1-2г балқыма (1) араластырып 9000С температурада балқытады. Балқыманы
ерітеді, араластырып отырып: 100мл жылы тұз қышқылына (1:3) 20мл 0,05н
трилон Б қосып. Алынған мөлдір ерітіндіні 500мл-лік өлшегіш колбаға құйып,
белгісіне дейін жеткізіп, мұқият араластырады. Алынған ерітіндіден
колориметриялық әдіспен SiO2, Al2O3, Fe2O3 анықталады, ал СаО, MgO
трилонометриялық әдіспен анықталады.
100 мл-лік өлшегіш колбаларға анализденетін ерітіндіден 10 мл (SiO2
мөлшерін анықтау үшін) және 5 мл стандарты ерітіндіден құяды (стандартты
ерітіндіге қарағанда анализденетін ерітінді күңгірттеу (темнее) болуы
керек, егер керісінше болса, анализденетін ерітінді көлемін 15-20 мл-ге
дейін арттыру қажет). Екі колбаға да 50мл 0,25н күкірт қышқылының
ерітіндісін, 10мл 5%-ті (NH4)2M0O4 ерітіндісін қосып, 15-20 минутқа
қалдырады, ары қарай градуирлік график құру үшін жүргізілген операцияларды
жүргізеді.
SiO2 мөлшерін градуирлік графиктен анықтайды: оптикалық тығыздық –
m(SiO2) мөлшерін мына формуламен анықтайды: m(SiO2) = Д*500/М0*100% ,
мұндағы V – зерттелетін ерітіндінің аликвоты, мл;
500 – ерітіндінің алғашқы көлемі, мл;
M0 –сынама массасы, г;
Д - SiO2 –нің градуирлік графиктен алынған мәні;
3.2.5. Алюминий, темір, титан оксидтері қоспаларының мөлшерін анықтау
(Al2O3+Fe2O3+TiO2)
Әдіс негізі: Бұл элементтердің гидроксидтері тек белгілі рН-та тұнбаға
түсетіндіктен әдіс ерітіндінің сутегі иондарының концентрациясын реттеуге
негізделген.
Мысалы, алюминий гидроксидінің тұнбаға түсуі рН 3-те басталып, рН 6,5
болғанда тұнбаның толық түсуі аяқталады. Бірақ, егер аммиак ерітіндісін
артық мөлшерде қосса, алюминий гидроксидінің тұнбасы ери бастайды. Al(ОН)3
–тің минимальды ерігіштігі рН 6,5-7,5 арасында, едәуір еруі рН 9 кезінде
болады.
Темір (ІІІ) гидроксидінің – Fe(ОН)3 тұнбаға түсуі сілтілік орта пайда
болғанға дейін басталады, бірақ аммиак ерітіндісінде тұнбаның еруі аз.
Титан гидроксиді аммиактің артық мөлшерінде ерімейді.
Аммиакпен тұнбаға түскен гидроксидтерді Al(ОН)3 , Fe(ОН)3, Ti(OH)4
қақтайды және оксидтер қоспасы ретінде өлшейді. (Al2O3+Fe2O3+TiO2)
Реактивтер мен ерітінділер:
1. 10%-ті аммиак ерітіндісі;
2. 20 %-ті аммоний хлоридінің ерітіндісі;
3. 2%-ті аммоний нитратының ерітіндісі;
4. 1%-ті күміс нитраты ерітіндісі.
Анализді жүргізу
Кремний қышқылын бөліп алғаннан кейінгі фильтраттан (Ф 1) өлшегіш
колбадағы 100 мл аликвот алып 200-250 мл-лік стаканға құяды, 10 мл 20 %-ті
аммоний хлориді ерітіндісін қосып қайнағанға дейін қыздырады да амииактің
шағын порцияларын қосып отырып тұнбаға түсіру процесін жүргізеді (аммиакті
оның әлсіз иісі пайда болғанға дейін қосады). Тұнба бар ерітіндіні
қайнағанға дейін қыздырады, тұнбаны шөктіреді де «қызыл жолақ» фильтр
қағазы арқылы ыстық күйінде тұнбаны фильтрлейді. Тұнбаны ыстық 2%-ті
аммоний нитратымен (хлор-ионы жуылып біткенше) жуады. Cl - -ионының
жоқтығын AgNO3 ерітіндісімен тексереді. Гидроксидтер тұнбасы аморфты.
Аморфты тұнбаларды оларды коагуляцияламайтын ыстық электролиттермен жуады.
Нитраттар 1000 0С температураға дейін қақтағанда ұшпайды. Тұнбаны фильтрмен
фарфор тигельге салып, кептіріп, күлге айналдырып, 1 сағаттай қақтайды.
Сосын тұрақты масса алғанға дейін 0,5 сағаттан 1000 0С температурада
бірнеше рет қақтайды, эксикаторда суытып, өлшейді.
Оксидтер қоспасының мөлшерін мына формуламен анықтайды: R2O3
=M*V/M0*V1*100%, мұндағы М-қақталған оксидтер қоспасының массасы, г
(Al2O3+Fe2O3+TiO2);
М0 – сынама массасы, г;
V – фильтраттың жалпы көлемі, мл (250 мл);
V1- аликвот көлемі, мл
Оксидтерді (Al2O3+Fe2O3+TiO2) фильтрленген соңғы фильтратты (Ф 2)
өлшегіш колба белгісіне дейін суық сумен сұйылтып, мұқият араластырып,
тығынмен жауып, жұмыс аяғына дейін сақтайды.
3.2.6.Темір оксидінің (Fe2O3) мөлшерін анықтау
Темір (ІІІ) оксидінің мөлшерін жеделдетілген әдістермен –
колориметриялық және комплексонометриялық – анықтау.
3.2.6.1. Темір оксидінің мөлшерін фотоколориметриялық әдіспен анықтау (егер
оксид мөлшері 2,5% дейін болса)
Әдіс негізі : Аммиакты ортада түзілген темірдің трисульфосалицилат
комплексінің оптикалық тығыздығын өлшеуге негізделген әдіс.
Реактивтер мен ерітінділер:
1. 10%-ті аммиак ерітіндісі;
2. 1н аммоний хлоридінің ерітіндісі;
3. 20%-ті сульфосалицил қышқылы;
4. Күкірт қышқылы, 1:9.
5. Тұз қышқылы, 1:1.
6. Темір (III) оксиді, х.т. МЕСТ 4173-66;
7. Стандартты ерітінділер:
1. Темір (III) оксидінің негізгі стандартты ерітіндісі:
0,1г 105-1100С температурада кептірілген темір (III) оксидін конус тәріздес
колбаға салып, 50мл тұз қышқылын (1:1) қосып, колбаны шынымен жауып, оксид
толық ерігенге дейін су моншасында қыздырады, сосын суытады, 1000мл-лік
өлшегіш колбаға ерітіндіні ауыстырып, колба белгісіне дейін сумен жеткізіп,
жақсылап араластырады, Т=0,0001г/мл болады.
7.2. Жұмысшы стандартты темір (III) оксидінің ерітіндісі:
20мл негізгі стандартты ерітіндіні 100мл-лік өлшегіш колбаға құйып, 1мл
H2SO4 (1:9) қосып, колба белгісіне дейін дистильденген су қосып, жақсылап
араластырады. Т=0,00002г/мл.
Градуирлік график құру
100мл-лік өлшегіш колбаларға жұмысшы стандартты ерітіндіден 1,0; 2,5;
5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0 мл аликвоттар алып, сонда темір оксидінің
мөлшері 2•10-5; 5•10-5; 1,0•10-4; 2,0•10-4; 3•10-4; 4•10-4 және 5•10-
4 г болады. Әр колбаға 10мл 1н. аммоний хлориді ерітіндісін, 15мл 20%-ті
сульфосалицил қышқылын және ерітінді түсі сары түске айналғанға дейін
аммиак ерітіндісін қосады да 3мл сульфосалицил қышқылының артық мөлшерін
қосады. Ерітінділерді колба белгісіне дейін сумен сұйылтып, араластырады.
Ерітінділердің оптикалық тығыздығын көк светофильтрмен (400-450нм) кювета
қалыңдығы 30мл-де өлшейді. Градуирлік графикті сызады.
Анализді жүргізу:
SiO2-ні бөліп алған соңғы фильтраттан (Ф1) 10-50мл (Fe2O3 мөлшеріне
байланысты) аликвот алып, 100 мл-лік өлшегіш колбаға құяды, сосын 10 мл 1н.
NH4Cl ерітіндісін, 15мл 20%-ті сульфосалицил қышқылын қосады да, тамшылатып
10%-ті аммиак ерітіндісін тұрақты сары түске дейін тамызады да тағы 3мл
сульфосалицил қышқылын қосады да колбаның белгісіне дейін дистильденген су
қосып, ерітіндіні араластырады. Басқа 100мл өлшегіш колбада еріткіш
дайындайды: 10мл 1н. NH4Cl ерітіндісін, 15мл 20%-ті сульфосалицил қышқылы
ерітіндісін құйып, 10%-ті NH4OH ерітіндісін тамшылатып құйып және тұз
қышқылы ерітіндісін аликвот бөлігіндегідей мөлшерінде болатындай етіп тұз
қышқылымен еріткішті қышқылдайды.
Анықтауды жүргізгенде, оптикалық тығыздықты анықтағанда, салыстырмалы
ерітінді ретінде кюветаға осы еріткішті құяды (сол жақ кюветаға), оң жақ
кюветаға тексерілетін ерітіндіні құяды. Көк светофильтр арқылы оптикалық
тығыздықты анықтайды. Градуирлік графиктен Fe2O3 концентрациясын анықтайды.
Fe2O3 мөлшерін мына формуламен анықтайды:
m(Fe2O3)= Д•V/1000• M0•V1100, % мұндағы Д-градуирлік графиктен анықталған
Fe2O3 концентрациясы, мг/мл;
V1-100 мл өлшегіш колбаға алынған аликвот көлемі, мл;
M0-сынама массасы, г;
V- зерттелетін ерітіндінің жалпы көлемі, мл.
3.2.6.2. Темір (III) оксидінің Fe2O3 мөлшерін комплексонометриялық
әдіспен анықтау
Әдіс негізі. Әдіс азот қышқылымен Fe2+- иондарын Fe3+- иондарына
тотықтыруға, орта қышқылдығы рН=1-2, түзілген Fe3+ иондарын сульфосалицил
қышқылы (индикатор) қатысында трилон Б ерітіндісімен титрлеуге негізделген.
Трилон Б – этилендиаминтетрасірке қышқылының натрий тұзы.
Трилонометрияда органикалық индикаторларды қолданады. Ерітінді түсінің
өзгеру индикаторлардың диссоциацияланған және диссоциацияланбаған
түрлерінің бірге болуына байланысты: H2Jnd
↔2H++Jnd2-
шарап-қызыл
түссіз ерітінде немесе
түсті ерітінді
сабан түстес сары бояу
индикатор сульфо-
салицил қышқылы
Реактивтер және ерітінділер:
1.Азот қышқылы МЕСТ 4461-67, тығыздығы 1,4г/см3;
2.Сулы аммиак МЕСТ 3760-64, 10%-ті ерітінді;
3.Тұз қышқылы МЕСТ 3118-67, тығыздығы 1,19г/см3;
4.Тұз қышқылы, 1н. ерітінді;
5.Суьфосалицил қышқылы (индикатор) МЕСТ 4478-68, 30%-ті ерітінді;
6.Индикатор қағазы”конго”
Анализді жүргізу:
Фильтрат Ф2-ден 25-50мл аликвотты конус тәріздес колбаға құйып, 1-2мл
концентрлі азот қышқылын HNO3 қосады, шыны қақпақпен жауып, 5 минут
қайнатады, сонда темір(II) тотығады (Аликвот көлемі ерітіндідегі темір ионы
концентрациясына байланысты: ерітінді түсі қою болған сайын, аликвотты
азырақ алу керек). Колбаға ”конго” қағазының үзіндісін салып, оның түсінің
бурыл болғанына дейін 10%-ті аммиак ерітіндісін тамшылатады, сосын бірден
10мл 1н. HCl ерітіндісін қосады да 100 мл-ге дейін суық дистильденген сумен
сұйылтады. Сосын 5-6 тамшы 30%-ты сульфосалицил қышқылын қосады да 40-500С
температураға дейін қыздырып, ыстық ерітіндіні 0,05н. трилон Б
ерітіндісімен қызыл-күлгін түстің сабан-сары түске өтуіне дейін титрлейді.
Fe2O3 мөлшерін мына формуламен анықтайды:
m(Fe2O3) = V•T•K/М0•100, % мұндағы V-титрлеуге кеткен трилон Б
көлемі, мл.
Т- трилон Б ерітіндісінің Fe2O3 бойынша титрі, г/мл: ТТрБ/Fe2O3 =
0,001996 г/мл.
Мо – сынама, г
К – сұйылту коэффициенті; K = 250/Vал
3.2.7. Аюминий оксидінің мөлшерін анықтау
Алюминий оксидінің мөлшерін есептеу арқылы немесе комплексонометриялық
әдіспен анықтайды.
3.2.7.1. Al2O3 мөлшерін есептеу арқылы анықтау
Алюминий оксидінің мөлшерін 3.2.5 бөлімінде анықталған алюминий,
темір, титан оксидтері қосылыстарының мөлшерінен 3.2.6 бөлімінде анықталған
темір оксиді мен 3.2.8 бөлімінде анықталған титан оксиді мөлшерлерін алып
тастау арқылы анықтайды.
% Al2O3 = % R2O3 – ( % Fe2O3 + % TіO2), мұндағы % R2O3 = ( % Al2O3 +
% Fe2O3 + % TіO2).
3.2.7.2. Алюминий оксидінің мөлшерін комплексонометриялық
әдіспен – фторидті әдіс (бұл әдісті алюминий оксиді мөлшері 25-40% болғанда
қолданады) арқылы анықтау.
Әдіс негізі:
Әдіс алюминий оксидінің мөлшерін тура комплексонометриялық анықтауға
негізделген. Алюминий және титан трилонаттарын натрий фториді индикаторы
қатысында анықтайды.
Анализ жүргізетін құралды дайындау және анализ жүргізу жағдайы.
1. Жалынды фотометр паспортын дұрыстап оқу керек, құралды 20 минуттай
қыздырады.
2. Шашырататын жүйенің гидравликалық затворын толтыру үшін дистилденген
суды шашыратады.
3. Фотометрдің сезімталдығын былай орнатады: салыстыратын ерітіндінің
максимал концентрациясына сәйкес келетін сәуле интенсивтігі ерітінді
шашыратылғанда шкала 80 бірліктен төмен болмау керек;
4. Шашырататын жүйенің капиллярінің орналасу тереңдігі әр уақытта тұрақты
болу керек;
5. Уақыт бірлігінде шашырайтын ерітінді мөлшері тұрақты болуы керек;
6. Әр өлшем жүргізгеннен соң гальванометр тілі ноль мәніне келу үшін
дистилденген суды шашыратады.
7. Градуирлік қисықтын 3 нүктесін 8-10 өлшем жүргізген соң периодты түрде
тексеріп отырады.
8. Газ беруді тоқтатып, жұмыс аяқталған соң жалынды фотометрдің шашыратқыш
жүйесін 3 минуттай тұз қышқылымен қышқылданған сумен жуады, сосын
спирт:су = 1:1 ерітіндісімен 2 минуттай жуады да, шашыратқышты кептіру
үшін 2 минуттай ауаны сорады.
Анализ жүргізу
1. Градуирлік график әдісі
1. 50 мл стакандарға салыстырмалы және анализденетін ерітінділерді құяды.
2. Калийдің массалық концентрациясы ноль болатын салыстыратын ерітіндіні
шашырату арқылы өлшегіш құрал шкаласының ноль мәнін тексереді.
3. Анализденетін ерітіндіні фотометрлеуге дейін және кейін салыстырмалы
ерітіндіні 2 рет фотометрлейді. Анализденетін ерітіндіні де 2 рет
фотометрлейді, бірақ шашыратқыш жүйені сумен әр өлшемнен соң жуып
отырады.
4. Фотометрлеу аяқталған соң, абсцисса осіне салыстырмалы ерітіндідегі
калий ионының массалық концентрациясын қойып, ординатаға құралдың
көрсеткенін қойып, градуирлік график сызады.
Градуирлік графиктің масштабын былай алса [K+]=0,001 мг/мл – 5 мм; құралдың
1 бөлігі – 2 мм
Х=c*V1*V3*1,205*100/m*V2*1000, мұндағы
С- градуирлік графиктен табылған калийдің массалық концентрациясы, мг/мл.
V1-алғашқы анализденетін ерітіндінің көлемі, мл
V2 – сұйыту үшін қолданылған анализденетін ерітінді көлемі, мл
V3 – сұйытылған анализденетін ерітінді көлемі, мл
1,205 – калий ионының (K+) калий оксидіне (К2О) қатысты есептейтін
коэффициенті
1000 – грамнан миллиграмға көшіретін коэффициент
100 – процентке есептелетін коэффициент
МЕСТ 20851.3-93.Силикатты минералдар құрамындағы калий мен натрийді анықтау
Әдіс мәні
Калий хлоридінінің массалық үлесін 100 %–тік жалпы компоненттердің
(суда ерімеген қалдықтың, натрий хлоридінің, кальций сульфатының, алты су
молекуласы бар магний хлоридінің және судың) массалық үлестерін химиялық
және физикалық әдістермен анықталған, алып тастауға негізделген.
Суда ерімейтін қалдықты анықтау әдісі
0,1-2,0 % суда ерімейтін қалдықты калий хлоридінде анықтау әдісі: ерімейтін
қалдықты фильтрлеп, еритін анализденетін сынамадан бөліп алып, сосын оны
кептіріп, өлшейді.
Қолданылатын құралдар, реактивтер, материалдар.
1. Жабық электр плиткасы.
2. Техникалық, аналитикалық таразылар.
3. Воронка, стакандар, колбалар, қоңыр шыныдан жасалған ыдыс.
4. Азот қышқылды күміс, массалық концентрациясы 5 г/мл.
5. “Ақ жолақ” фильтр қағазы.
Анализге дайындық.
1. “Ақ жолақ” фильтрді стаканға салып (105+-5)0С температурада кептіргіш
шкафта 30 минуттай кептіріп, эксикаторда суытып, аналитикалық таразыда
өлшейді.
2. Күміс нитратының ерітіндісі: 0,5 г AgNO3 өлшеп, 100 мл-лік өлшегіш
колбада ерітіп, белгісіне дейін дистилденген сумен жеткізіп, қоңыр
шыныдан жасалған ыдыста сақтайды.
Анализді жүргізу
10,0000 г калий хлоридін өлшеп алып, 400 мл-лік стаканға салып, 150 мл су
құйып, араластырып, қайнағанға дейін жеткізіп, 500 мл-лік өлшегіш колбаға
«ақ жолақ» фильтр қағазы арқылы фильтрлейді, фильтрдегі ерімеген қалдықты
жақсылап жуып, Cl- - ионына тексереді (азот қышқылды күміс ерітіндісімен).
Фильтрат суыған соң, колба белгісіне дейін дистилденген сумен жеткізеді.
Ерімеген қалдықпен фильтрді (105 5)0С температурада кептіргіш шкафта
кептіріп, эксикаторда суытып, өлшейді (фильтр қағазды алдын ала (105+-
5)0Стемпературада 30 минуттай кептіріп, суытып, өлшеп алады.)
Ерімеген қалдықтың массалық үлесін процент бойынша мына формуламен
есептейді.
Х = (m2-m1)*100/m, мұндағы m2 – фильтр қалдықпен, массасы, г
m1 –бос фильтр массасы, г
m – анализге алынған сынама массасы, г
Натрий хлоридін жалынды-фотометриялық әдіспен анықтау
Калий хлориді құрамындағы 0,01-10,00 % мөлшердегі натрий хлоридін
анықтауға қолданылады.
Натрий хлориді аэрозоль ретінде жалынға енгізгендегі натрий
сәулесінің интенсивтігін өлшеуге негізделген әдіс.
Реактивтер, материалдар, қолданылған құралдар.
1. Жалынды фотометр (ПФМ не басқа құрал).
2. Техникалық, аналитикалық таразылар.
3. Колбалар, цилиндр, пипеткалар, бюретка, стакандар.
4. х.т. калий хлориді.
5. х.т. натрий хлориді.
6. Этил спирті, ректификат.
Анализге дайындық
Салыстыру үшін қажет ерітінділер дайындау
1. А ерітіндісі : 1,0000 г натрий хлоридін 500 мл-лік өлшегіш колбада
ерітіп, белгісіне дейін дистилденген сумен жеткізеді, Т=2 мг/мл.
2. Б ерітіндісі: 9,7000 г калий хлоридін 500 мл-лік өлшегіш колбада
ерітіп, дистилденген сумен белгісіне дейін жеткізеді.
3. Салыстыруға қажет ерітінділер (кесте)
|Салыстырмалы |А ерітіндісінің көлемі, |Салыстырмалы ерітінділердегі |
|ерітінді номері |мл |NaCl массалық концентрациясы,|
| | |г/мл |
|1 |2 |3 |
|0 |0 |0,00 |
|1 |5 |0,02 |
|2 |10 |0,04 |
|3 |15 |0,06 |
|4 |20 |0,08 |
|5 |25 |0,10 |
|6 |30 |0,12 |
|7 |35 |0,14 |
|8 |40 |0,16 |
|9 |45 |0,18 |
|10 |50 |0,20 |
|11 |55 |0,22 |
|12 |60 |0,24 |
Калийдің массалық үлесін перхлорат әдісімен гравиметриялық анықтау
Этил спиртінде ерімейтін калий перхлоратының тұнбасын алуға және
оның массасын анықтауға негізделген.
Өлшеуге арналған құралдар, қосымша құралдар, реактивтер мен
материалдар.
Әдіс мәні
Су моншасы.
1. Электрплитка жабық.
2. Техникалық және аналитикалық таразылар.
3. Кептіргіш шкаф.
4. Тигель.
5. Колбалар, цилиндрлер, эксикатор, воронкалар.
6. х.т. хлор қышқылы, ρ=1,5 г/см3 ; ρ=1,32 г/мл; массалық үлесі 20 %
(ρ=1,12-1,13 г/мл)
7. Массалық концентрациясы 100 г/мл барий хлориді (BaCl2)
8. Тұз қышқылы, 1:1
9. Этил спирті
10. «ақ жолақ», «көк жолақ» фильтр қағаздар.
Анализге дайындық
1. Барий хлоридінің ерітіндісі: 100 г BaCl2 массасын 1000 мл өлшегіш
колбаға ерітіп, белгісіне дейін жеткізеді.
2. Хлор қышқылының (HClO4) массалық үлесі 20% ерітіндісін дайындау: 234 мл
хлор қышқылы (ρ=1,50 г/мл) не 360 мл (ρ=1,32 г/мл) цилиндрмен өлшеп, 1,0
л-лік өлшегіш колбаға ауыстырып, белгісіне дейін жеткізеді.
3. Тұз қышқылы 1:1:500 мл тұз қышқылына 500 мл су қосады.
4. Тұнбаны жуатын ерітіндіні дайындау: 10 мл хлор қышқылын 1,0 л-лік
өлшегіш колбаға құйып, этил спиртімен белгісіне дейін жеткізеді.
5. Фильтрлейтін тигелдерді дайындау: жаңа тигельдерді тұз қышқылымен және
ыстық дистилденген сумен жуады, алдымен тұз қышқылымен, сосын 5 рет сумен
жуады, вакуум-насос көмегімен тартады. Тым көп кір болған фильтр
тигельдерді тұз қышқылымен (1:100=қышқыл:су) 30 минут қайнатады, сосын
қышқылды төгіп тастап, тигельді дистилденген суда 30 минутта 2-3 рет
қайнатады.
Таза фильтрлеуші тигельдерді (120+-5)0С кептіргіш шкафта 60 минут
кептіреді, суытып, эксикаторда суытып, өлшейді.
Анализді жүргізу
10 г анализденетін сынаманы аналитикалық таразыда өлшеп, 250 мл-лік
өлшегіш колбаға салып, 80-100 мл су құйып 10 минут су моншасында
қайнатады, цилиндрмен 10 мл тұз қышқылын құяды да, қайнап тұрған
ерітіндіге ыстық барий хлориді ерітіндісін SO4 2- иондары толық тұнбаға
түскенге дейін қосады (№2,5 мл BaCl2 ерітіндісі 1% SO4 2- ионына
есептеп). Ерітінді суыған соң «ақ жолақ» не «көк жолақ» фильтр қағазы
арқылы фильтрлейді, алғашқы фильтрат порциясын төгіп тастау керек. 10 мл
фильтратты пипеткамен буландырғыш чашкаға құйып, 7 мл хлор қышқылын
қосады, су моншасына қойып құрғақ тұз қалғанға дейін буландырады. Суыған
соң чашкаға 15 мл тұнбаны жуатын ерітіндіні цилиндрмен құяды, пестикпен
мұқият кристалдарды уатады да (растирают) фильтрлейтін тигельге
ауыстырады.
Чашкада қалған тұнбаны қайтадан 15 мл тұнбаны жуатын ерітіндімен
өңдеп, уатып, қайта фильтрлейтін тигельге құяды, тұнбаны жуады. Тұнбаны
жууды 5 мл этил спиртімен жуып, аяқтайды. Тұнбаны жуғанда жалпы жуатын
ерітінді 65-70 мл болуы керек. Тұнбаны фильтр тигельдегі 30 минут (120+-
5)0С температурада кептіріп, эксикаторда 45 минут суытып, өлшейді.
Калийдің К2О-ға есептеген массалық үлесін мына формуламен
анықтайды:
Х=(m1-m) 0,340*250*100/m2*10
m1 – калий перхлоратының тигельдегі массасы, г
m – бос тигель массасы, г
m2 – анализге алынған сынама массасы, г
250 – анализденетін ерітіндінің жалпы көлемі, мл
10 – аликвот көлемі, мл
0,340 – калий перхлоратын К2О-ға есептейтін коэффициент
-----------------------
O2
O2
H2O
НСІ суда еруі
НСІ синтезі
НСІ
Шығатын газ
Тұз қалдығы
шығыс
сақина
конус
диск
сынама
қалдық
қалдық
сынама
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