Ќазаќстан республикасы білім жјне єылым министрлігі
– дәріс. Металлургиялық процестер туралы түсінік
жүктеу/скачать 1,06 Mb. Pdf көрінісі
|
Технологиялық минералогия пәнінінің дәрістері
| 14 – дәріс. Металлургиялық процестер туралы түсінік
Кен байытуда одан алынатын бағалы өнімде – концентраттарда металдар (не метал еместер) минералдар түрінде болады. Олар металлургиялық зауыттарда өңделіп ақырғы металдар алынады. Ол үшін арнаулы техно- логиялық операциялар жүргізіледі. Соның нәтижесінде концентратқа өткен бос жыныс минералдарынан, сол сияқты азды-көпті басқа да кірмелерден тазаланып негізгі металл алынады. Одан басқа бағалы кірмелерді де бөліп алу бастапқы затты кешенді пайдалануға мүмкіндік береді. Осындай мақсатқа жету үшін зауыттарда белгілі кезекпен бірнеше операциялар жүргізіледі. Түсті металдар өндіру кеңес үкіметі кезінде ұйымдастырылды. Егер патшалық Ресейде тек мыс, алтын, күміс, қорғасын, және мырыш өндірілсе, қазіргі кезде Менделеев кестесіндегі 75 элементтің өндірісі жолға қойылған көптеген металдардың өте жоғары сапалы өнімдері өндіріледі. Түсті металдар өндіруде қолданылатын процестер үлкен екі топқа жіктеледі: пирометаллургиялық және гидрометаллургиялық болып. Біріншіден жоғары температурада жүргізілсе, екіншілері температурасы 300 0 С сулы ортада жүргізіледі. Кейде жеке
электрометаллургиялық жолдармен орындалады. Пирометаллургиялық процестер кезегінше үш топқа бөлінеді: күйдіру, балқыту және дистилляциялау болып. Сол сияқты гидрометаллургиялық процестер үш топқа бөлінеді: ерітінділеу, ерітінділерді кірмелерден тазалау және ерітіндіден металдарды шөгілдіру. Металлургиялық өңдеуге металды материалдардан (концентраттар) басқа қажетті заттар қосылады. Осындай араластар шихта деп аталады. Олар белгілі талаптарға сай болулары керек. Оған жататындар: 1) Химиялық құрамның тұрақтылығы; 2) Химиялық, минералогиялық және ірілік құрамының біркелкілігі; 3) Шихтаның оңтайлы ірілігі; 4) Ылғалдылықтың қажетті мөлшерде болуы, Металлургиялық процестерге түсіру алдында сульфидті концентраттар (мыстың, қорғасынның және мырыштың) күйдіру процестерінен өтеді, Әсіресе мыс және мырыш концентраттары. Күйдіру процестері сульфидтері тотықтыру мақсатымен және концентрат өте ұсақ түйіршікті болғанда оларды балқып алдында кесектеу қажет. Ол үшін агломерациялау (ірілендіру) процесі жүргізіледі. Әдетте қорғасын конценттраты пирометаллургиялық процесті қолданып өңделеді. Өңдеудің бірінші сатысында сапасы төмен қорғасын алынады да, ол 62
тазалау операциясына түседі. Олда пирометаллургиялық балқытумен жүргізіледі. Мыс концентратынан басында пирометаллургиямен сапасыз концентрат (штейн) алынады да, тазалау операциясына түседі. Ақырғы тазалау гидроме- таллургиялық әдіспен өңделеді. Күйдіруден кейін күйінді ерітінділеуге түседіде, ақырғы өнім (таза мырыш) электролиз әдісімен алынады. Тазалау операцияларында концентрат құрамында болатын бағалы кірмелер әр түрлі күйде жеке өнімге (шлам түрінде) шығып, одан кейін олардан әр түрлі әдістермен бөлініп алынады. Күйдіру операциясында бірсыпыра кірмелер (әсіресе) газдарға және шаң түрінде шығып ұсталынып, арнаулы операцияларға түседі. Бұл өнімдер балқыту пештерінен бірге шығады. Олардың температуралары 800 –1300 0 С-қа
жетеді. Оларды әр түрлі мақсаттар үшін қолдануға болады: 1) SO
2 газын күкірт қышқылын алуға; 2) газдың жылуын бу, ыстық су, ауаны жылытуға; 3) жанғыш заттарды (CO және H 2 ) отын ретінде Балқыту процестерінен шығатын екінші өнім – шлактар. Оларда егер бағалы зат үлесі аз болса, өндірістің қалдығы ретінде саналады. Тазалау процестерінен алынатын шлактарда бағалы зат үлесі жоғары болады. Сондықтан олар қалдық ретінде тасталмай жеке арнаулы операцияларға түсіріледі. Түсті металлургияда алынатын шлактардың ішіндегі негізгі компоненттер SiO 2
үлесі 6–8 %-тен аспайды. Оларда қосымша Al 2 O 3 , MgO, Fe 3 O
,
ZnO және басқа тотықтар болуы мүмкін. Жоғарыда мыс балқытуда алдымен штейн алынады дедік. Штейн дегеніміз ауыр түсті металдадың темір сульфидімен қорытпасы. Демек, ол ақырғы өнім емес, екі аралық өнімге жатады. Штейн мыс және никель кейде қорғасын пирометаллургиясында алынады. Ол сұйық түрде болады да, сұйық шлакпен ауырлылығына байланысты араласпайды. Олар дәлірек бөліну үшін тығыздықтарының айырмашылығы бірден аз болмауы қажет. Балқыту температурасы 1200- 1300 0 С-да олардың тұтқырлығы төмен болады, демек жақсы қозғалмалы түрде болады. Көптеген металлургиялық процесстер жоғары температурада жүреді, сондықтан жылу энергиясының маңызы зор. Қажетті температура отындары жағумен не электр энергиясын пайдаланудан алынады. Отынның негізгі түрлері органикалық заттардан тұрады. Олардың құрамында көміртек, сутек, күкірт, оттек және азот бар. Олар химиялық қосылыстар түрінде болады, және қаты, сұйық, газ күйінде қолданылады. Көміртекті материалдар жылу энергиясын беруден басқа концентратарды өңдегенде сульфидтердің жануының нәтижесінде де жылу энергиясы пайда болады. Егер отынның құрамы белгілі болса. 63
Іс жүзінде қолданылатын отын түрлеріне жататындар: ағаш, торф, қоңыр көмір, тас көмір, кокс, мұнай және газдар. Отынның жануы ауадағы оттектің әсерімен жүреді. Отындардың ішінде қолдануға ең ыңғайлысы табиғи газ болады. Оны тасымалдау өте оңай және жылу шығару энергиясы жоғары. Сұйық отын ретінде негізінде мұнай айдаудан алынатын мазут қолданылады. Кокс жасанды отын түрі, ол тас көмірдің 900-1000 0 С құрғақ айдалғанда шығатын газ. Тас көмір негізінде шаңды түрде қолданылады. Пирометаллургиялық процестер 1500 0 С-да кейде одан жоғары темпера- турада жүреді. Сондықтан қолданылатын пештердің іш қабырғасы өте отқа төзімді материалдардан жасалуы қажет. Сондықтан олар арнайы материал- дардан жасалады. Олар өздері 1600 0 С-ға дейін балқымаулары қажет. Олар көп- теген түрлерге бөлінеді: 1) Кремнеземді – негізінен SiO 2 -дан тұрады; 2) Алюмосиликатты – негізгі
Al 2 O 3 және SiO 2 дан тұрады; 3) Магнезиалды - негізі MgO; 4) Хромдалған - негізі Cr 2 O
және MgO құрайды; 5) Көміртек – негізі көміртек Әрқайсысы бірнеше топқа бөлінеді. Отқа төзімді материал таңдалғанда олардың физико – химиялық құрамынан басқа құндарыда ескеріледі. Олар жалпы қымбат тұратын заттар. Олардан кірпіштер, блоктар, отқа төзімді ерітінділер, беттерді майлайтын заттар алынады. Пирометаллургиялық процестерде қойылған мақсатқа және қандай металдардың концентраттары қорытылатына байланысты пештердің неше түрлі конструкциялары қолданылады. Мысалы, қара металдар алуда домна пештері, түсті металдар алуда күйдіру үшін (шихтаны) шахталы пеш, балқыту үшін шағылдыру және электропештері, конвертерлі және т.б. қолданылады. Әдебиет: 4 – қос [27-31, 31-33, 89-95, 60-66, 122-142, 230-287, 263-294] Бақылау сұрақтары: 1. Металлургиялық процестердің түрлері, айырмашылықтары 2. Шихта деген не 3. Пирометаллургиялық өңдеуде қандай процестер жүргізіледі; 4. Гидрометаллургиялық өңдеуде қандай процестер жүргізіледі; 5. Шихтаға қойылатын талаптар 6. Күйдіру процесін жүргізу мақсаты; 7. Штейн дегеніміз не 8. Балқыту прцестерінен шығатын газдар не үшін пайдаланылады. 9. Шлак дегеніміз не, оның негізі неден тұрады 10. Пирометаллургияда қандай отын түрлері қолданылады 11. Отқа төзімді заттардың түрлері, олар не үшін қолданылады.
жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|