Оқулық құралы Павлодар (075. 8) Ббк 34. 33 я73 м 27 С. Торайғыров атындағы пму ғылыми кеңесі ұсынған



бет2/19
Дата28.01.2018
өлшемі3,72 Mb.
#34744
түріОқулық
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19

Жалпы металлогиялық құрамы бойынша бокситтер тастақ, қопсыма, құрғақ және сазды болып бөлінгенімен олардың арасында анық бөлінген шекарасы жоқ.

Тастақ бокситтің құрамы 6-78%; қопсыма бокситтікі 2-51%; құрғақ бокситтікі 2-46%; ал сазды бокситтердің құрамы 5-72% құрайды. Торғай және Краснооктябрь мекенжайларының бокситтері гидраргилитті (гиббситті) бокситер – Al (OH)3 түріне жатады. Боксит құрамдастар – Al (OH)3 гидраргилит; ақсаздық (Al2O3·2SiO2·2H2O); темір окcидтері - Fe2O3; FeCO3 – cидерит: FeS2 – пирит; CuFeS2 – халькопирит болып табылады.
Кесте 2 - Торғай және Краснооктябрь бокситтерінің орташа құрамы

Бокситтердің

кен орындары

Al2O3

SiO2

Fe2O3

СО2

µ Si

Торғай

44,0

14,2

15,2

0,3

3,1

Аят

44,8

9,1

19,8

1,34

4,9

Белин

42,4

8,9

19,8

1,11

4,8

Кесте 3 - Бокситтің сапалық көрсеткіші



Бокситтің түрлері

Сапалық көрсеткіш заттардың

Атауы

Сапалық көрсеткіштің

сандық деңгейі; %

Карбонаты аз бокситтер

СO2

< 0,6

Карбонаты бокситтер

СO2

0,6-2,0

Жоғарыкорбанатты бокситтер

СO2

> 2,0

Күкірті аз бокситтер

Күкірт құрамы

< 0,3

Күкірті бокситтер

Күкірт құрамы

0,3-0,8

Жоғарыкүкірті бокситтер

Күкірт құрамы

> 0,8

Темірі аз бокситтер

Темір оксидінің Fe2O3 - не

санағандағы құрамы



< 10

Темірі бар бокситтер

Темір оксидінің Fe2O3 - не

санағандағы құрамы



10-18,0

Темірі коп бокситтер

Темір оксидінің Fe2O3 - не

санағандағы құрамы



> 18

Ылғалы аз бокситтер

Гигроскопкалық судың құрамы

< 10

Ылғалды бокситтер

Гигроскопкалық судың құрамы

10-15,0

Жоғары ылғалды бокситтер

Гигроскопкалық судың құрамы

> 15


1.1 Нефелиндер

Нефелиндер – жер қыртысындағы алюминий тотығының және сілтінің құрамы жоғары, салыстырмалы түрде кремний, темір-магнилі компоненттері аз өнім.

Құрамында алюминий оксиді 32-35% құрайтын нефелиннен алюминий тотығы жеңіл алынады.

Нефелин минералы (Na, K)2O·Al2O3·2SiO2 – натрий және калий алюмосиликаттары.

Минералдың атауы гректің «нефели» аспан бұлты деген сөзінен шыққан. Нефелин өнімінің құрамына нефелиннің өзінен басқа негізгі апатит немесе дала сілтілік шпаттары кіреді.

Қазақстанда нефелин рудалары Ақтөбе, Павлодар, Шығыс Қазақстан облыстарында қоры жағынан көбірек кездеседі .

Экономикалық тиімділігіне және құрамындағы алюминий тотығы мен сілтіге қарай Тасқұдық өңіріндегі нефелинді сиениттер келешекте өндіруге қолайлы аймақтың бірі болып табылады. Бұл аймақта көбінесе нефелинді және эпинефелинді сиениттер кездеседі.
Кесте 4 – Нефелинді сиониттердің химиялық құрамы

Алюминиқұрамдас- сілтілі шикізат кенорында

ры

Химиялық құрамы

Al2O3

K2O

Na2O

K2O+ Na2O

K2O+ Na2O+ AL2O3

SiO2

Fe2O3

CaO

Құбасадыр, Солтүстік Қазақстан облысы

(Нефелинді сиениттер);



























а) Тасқұдық өлкесі

28,70


0,33

12,4

12,73

41,43

42,40

1,40

2,60

б) Ащылысай өлкесі

23,00

1,20

5,80

7,00

30,00

53,50

1,70

3,00

Рентгенфазалы талдау Тасқұдық өлкесіндегі нефелинді сиениттің негізгі фазасын цеолиттер тобына кіретін натролит екендігін көрсетті, яғни (Na2O Al2O3· 3SiO2·2H2O) c (d/n=6,59; 5,85; 4,64; 4,68 оА) және аз құрамды альбитте бар екендігі анықталды (d/n=4,11 және 3,25 оА).

Талдау сараптамалары бойынша сиенит 70% цеолиттен тұратындығы анықталды.
1.2 Саздар және ақсаздар

Саздар мен ақсаздар құрамында алюминиі бар кең таралған өнім болып табылады. Олардың құрамына алюминий ақсаз минералы ретінде кіреді Al2O3·2SiO2·2H2O. Саз бен ақсаздар өзара құрамдарындағы зиянды кварц, магний, темір және басқа металдардың сан мөлшерлері көп немесе аз екендігімен анықталады.

Ақсаздардың құрамында (оттөзімді саз) ол зиянды металдардың мөлшері аз.

Қазақстанда ақсаздың ең ірі орналасқан аймағы Көкшетау қаласына жақын Алексеевка доломит кенорыны.

Ақсаздың минералдық құрамы төмендегідей: 55-65% каолин, 20-35% кварц, 5% жуық калиі бар дала шпаты, 5-10% биотит.

Ал химиялық құрамы пайызға шаққанда мынадай: 57-70 SiO2; 16,8-29,3 Al2O3; 0,04-2,07 Fe2 O3; 0,24-0,91 TiO2; 0,14-0,41 CaO; 0,14-0,66 MgO; 0,66-2,06 (K2O+ Na2O); 0,1-0,006 SO3; 5,5-9,7 шығын.

Саздардың орасан зор қоры бокситтермен бірге немесе соның маңайында Арқалық кенорындарында шоғырланған.

Арқалық кенорындарындағы саздың химиялық құрамы пайызға шаққанда төмендегідей (АР-3): 41,71 SiO2; 35,10 Al2O3; 5,0 Fe2 O3; 2,8 TiO2; 0,84 CaO; 0,5 Na2O; 12,98 шығын.

Арқалық кенорындарындағы саздан алюминй тотығын өндіруге мынадай қолайлы мүмкіндіктер бар: біріншіден саздың қоры орасан зор; екіншіден саз жердің бетінде болғандықтан оны қазып алудың қажеті жоқ, сондықтанда қазу үшін қаржыны талап етпейді.

1.2.1 Таскөмірдің қалдық күлдері. Болашақта алюминий өндірісінде Екібастұз көмір әуітіндегі қалдық күлді қолдану әбден мүмкін және бүгінде бұл сұрақ өзекті мәселелердің бірі.

Екібастұз көмір әуітінің төңірегінде бірнеше жылу электр станциялары жұмыс істейді және олар 80 миллион тоннаға жуық көмірді тұтынады.

Көмірді жаққанда шамамен орташа 54% күлге айналады.

Күлдің құрамындағы алюминий тотығы шикізатты дайындауда ешбір шығынсыз қолданыла алады.

Күлдің пайызға шаққандағы химиялық құрамы: 59-64 SiO2; 23-32 Al2O3; 2,9-9,1 Fe2O3; 1,3 TiO2; 1,1-3,9 CaO; 0,4-1,6 MgO; 0,5K2O; 0,28 Na2O; 0,0,6-1,1 SO3.

Екібастұз көмірінің фазалық құрамының минералдық бөлімі пайызбен алғанда 28 кварцтан, 54 ақсаздан, 5 кальциттен, 2 магнезиттен, 2 гипстан және 10 сидериттен тұрады.

1.2.2 Домна қождары және серициттік концентраттар. Алюминий шикізатының көзі ретінде домна қожылары мен серициттық концентраттарды да қарастыруға болады.

Кесектелген магнитік лисаков концентратарының қорытылған алюмосиликат қожының химиялық құрамы: 21,28 SiO2%; 24,44 Al2O3%; 48,18CaO%; 2,66MgO%; 0,56TiO2%; 0,53FeO.

Алюмосиликаттық қождарының кристалооптикалық зерттеу нәтижелері олар негізінен γ-түрлендірілген қоскальцилі силикаттан –

2 CaO·SiO2 (45-50%), гелениттен - 2 CaO·Al2O3·SiO2 (25-30 %) және кальци алюминатынан – 3CaO·Al2O3(25-25 %) тұратындығын анықтады.

Құрамында алюминий тотығы мол темір рудаларының бай кенорындары 10 млрд. тоннаға жуық жалпы қорымен Костанай обылысының Лисаковск және Аят деген жерлерінде есепке алынған.

Балхаш фабрикасындағы қалдықтарды байыту кезіндегі алынған серицитті концентраттың химиялық құрамы төмендегідей: 32,1Al2O3%; 7,5K2O%; 0,71 Na2O%; 1,48Fe2 O3% ; 18 TiO2%.

Серицитті концентраттардан алюминий тотығын, сілті және цемент алуға болады, негізінен серицит концентраттарының табылған жері Орталық Қазақстан.

Сонымен жоғарыда қарастырылған материалдарға сүйене отырып, Қазақстанның алюминий өндірісіне алюминий шикізатының әртүрлі минералогиялық және химиялық құрамымен орасан зор қоры бар мемлекет деп айтуымызға толық мүмкіндігіміз бар.
2 Өндірістегі алюминий тотығын өндіру тәсілдерінің түрлері
Алюминий шикізатынан алюминий тотығын өндірудің көптеген әдістері ұсынылғанымен іс жүзінде, амфотерлік қасиетіне байланысты әзірше сілтілік және қышқылдық тәсілдермен ғана алуға болады.

Әлемдік тәжірибеде қазіргі таңда тек сілтілік әдістер ғана қолданылып келеді, ал таза қышқылдық және қышқылды-сілтілік әдістер тәжірибе және жартылай өндірістік зерттеу деңгейінде тұр.

Өнеркәсіптерде бокситтен, нефелиннен, алуниттен сілтілік тәсілмен алюминий тотығын өндіру мынадай әдістерге бөлінеді:

– гидрохимиялық (Байер тәсілі);

– күйежентектелу (спекания тәсілі)

– тізбектелген-жүйелі үлгі (Байер тәсілімен күйежентектелу тәсілі қатар немесе жүйеленген түрлеріндегі тәсіл);

– нефелин рудаларын тек балқыту тәсілімен ғана өңдейді.

Алынған бокситті ары қарай қандай тәсілді қолданып өңдеуді анықтау үшін мынадай негізгі факторларға сүйенеді:

– кремнилік модуль;

– бокситтің құрамындағы алюминий тотығының мөлшері;

– зиянды қоспалардың құрамы (карбидтер, сульфидтер және органикалық заттар);

– шикізаттың минералогиялық құрамы.

Жоғарыда атап өткеніміздей Қазақстандағы бокситтердің құрамында зиянды қоспалардың көптігіне байланысты Байер әдісін қолдану экономикалық жағынан өте тиімсіз. Себебі Байерлік тәсілмен алюминий тотығын өндіргенде ерімейтін қызыл шлам ары қарай өңделмей үйіндіге жіберіледі. Қазақстан бокситтерін өңдегендегі шыққан қызыл шламның құрамында 24-27 г/л жуық Na2O, 23-25 г/л жуық Al2O3 бар және қызыл шламдар қиын шөгіндіге түсіп, алынған алюминат ерітінділерін екі валентті темірмен ыластайды. Сондықтан құрамында керекті сілті мен алюминий тотығы бар қызыл шламды ары қарай өңдеп, қосымша алюминий тотығын алуға болатын, яғни Қазақстан бокситтерінен алюминий тотығын өндіретін бірден–бір тиімді тәсіл – бұл тізбектелген жүйелі технологиялық Байер-күйежентектелу сұлбасы.

Бұл тәсіл Қазақстанның шетелдерде бокситке ұқсайтын саз дейтін шикізаттан жылына 1 500 000 тонна алюминий тотығын өндіруге қолайлы бірегей сұлба.

Қолданылып жүрген технологиялық Байер тізбегімен бірге күйежентектелу тізбегі де Қазақстан бокситтерінің сапалық құрамына байланысты бастапқы классикалық үлгісінен әлдеқайда өзгерді.

Павлодар алюминий зауытындағы төменгі сапалы бокситтен жоғарғы сапалы алюминий тотығын өндіру, сапалы әрі тиімді жаңа технологиялық қондырғылардың арқасында іске асқан жұмыс деп білеміз.

Бокситтің химиялық және минерологиялық құрамының тұрақсыздығына байланысты технологиялық тізбектің гидрохимиялық және күйежентектелу тізбектерінеде әр уақытта озық технологиялық қондырғыларды енгізіп отырған абзал.

Енді Павлодар алюминий зауытының қазіргі таңдағы технологиялық тізбектеріне қысқаша тоқталып өтейік.

Боксит

Ұсату
Біркелкілеу



Ұсақтау

Ерітінділеу


Қоюландыру Әктас Жаңа сода




Қойылтқыштың ағызы Қызыл шлам

Сүзілу Шикіқұрамды дайындау бөлімі (Күйежентектелу сұлбасы)




Алюминат ерітіндісін суыту

Күйежентектелу

Декомпозиция


Al(OH)3 бөлу және жуу Ерітінділеу

Төл ерітінді Алюминий гидрокисі

Шламды бөлу және жуу

Буландару Гидрокисті жуу Қор


Айналымдағы сілтілі ерітінді Кальциндеу Алюминат ертіндісі Қызыл шлам

Тауарлық алюминий тотығы Кремниден ажырату

Оксалаттар Na2CO3*H2O Үйінді

(сары сода) Ақ шламды жуу және бөлу

Таза конденсат Кремниден бөлінген және Ақ шлам

сүзілген алюминат ерітіндісі

ЖЭО


Сурет 2.1 – Жүйелі технологиялық Байер-күйежентектелу сұлбасы
3 Алюминий тотығы өндірісінің Байерлік әдіспен өндіргендегі физика - химиялық негіздері
Алюминий тотығын Байер әдісімен өндірудің мәні ұсақ ұнтақталған бокситті сілтілік ертіндімен өңдеп, бокситтің құрамындағы алюминий оксидін ерітіндіге натрий алюминаты ретінде көшіруде болып табылады.

Белгілі бір жағдайда натрий алюминаты ерітіндісі ыдырап, алюминий гидроксиді қатты фаза түрінде ажырап шығады.

Бөлінген алюминий гидроксидін жоғарғы температурада қыздырып дымқылсыз алюминий тотығын алады.

Австрия химигі К.И. Байер (1847-1904) 1890-шы жылдары Ресейде тоқыма өндірісіне қажетті бокситтен алюминий тотығын алудың жолдарын қарастыру үстінде екі маңызды жаңалық ашты. Кейінен ол жаңалықтар Байерлік тәсілдің негізін қалады.

Ол жаңалықтардың біріншісі - жаңа тұндырылған қордың әсерімен Al(OH)3 натрий алюминаты ерітінділерін ыдыратып, алюминий гидроксидін қатты фазаға бөліп шығару. Бұл процесті Байер Петербург қаласындағы Тентел химиялық заводында тұңғыш рет жүзеге асырып, 1889 жылы патентеді.

Екінші жаңалығында (Кама өзені жағасындағы Елабуж заводында) Байер бокситтің құрамындағы алюминий тотығы сілтілік ерітінділермен ерітіліп, натрий алюминатын түзе алатындығын, және сілтілік ерітінді ретінде төл ерітіндіні қолдануға болатыны жайлы жария етіп, 1892 жылы патенттеді.

Сол XIX ғасырдан бері Байерлік тәсілге елеулі жаңалықтар енгізілді.

Ол жетістіктердің көпшілігі кеңес одағы дәуіріндегі ғылымдар үлесінде, атап айта кететін болсақ: Д.П. Маноев (1888-1934); Ф.Ф. Вольф (1892-1960); С.И. Кузнецов; В.А. Бернштейн; М.Н. Смирнов және тағы басқа да атақты ғылымдар. Бұл ғалымдар Байер тәсілінің теориясы мен технологиясына өздерінің елеулі үлестерін қосты.


3.1 Бокситті ерітінділеу

Ұсатылған бокситті алдымен диірмендерде ылғалдап ұнтақтайды, содан кейін айналымдағы жоғары концентратты сілтілік ертінділермен ерітінділейді.

Бокситтің құрамындағы алюминий оксиді гидроксид түрінде натрий гидроксидімен өзара әрекеттесіп, натрий моноалюминат ерітіндісіне өтеді
Al (OH) 3 + NaOH Na Al (OH) 4 (3.1)

гидраргиллит


AlOOH +NaOH + H2O Na Al(OH)4 (3.2)

диаспор мен бемит

Бокситтің құрамындағы кремнезем негізгі реакциалармен бір уақытта басқада төмендегідей реакцияларға түседі
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O (3.3)
1,7Na2SiO3 + 2NaAl (OH) 4=

Na2O·Al2O3·1,7 SiO2·H2O+ 3,4NaOH+1,3 H2O (3.4)

натрий гидроалюмосиликаты
Соңғы (3.4) реакциясының жүруі натрий гидроалмосиликатының құрамында (НГАС) алюминий тотығы мен сілтінің жоғалуына ұшыратады, яғни бокcиттегі әр килограмм SiO2ға бір килограмм Al2O3 және 0,608 кг Na2O жоғалып отырады.

Осы реакция арқылы бокситтен химиялық немесе теориялық түрде алюминий тотығының қызыл шламмен жоғалғандағы санын ескере отырып оны қанша пайыз өндіруге болатынын есептеуімізге болады


(3.5)
(3.6)
Мұндағы А және S - бұл бокситтегі Al2O3 мен SiO2 қатынас құрамдары, ал µSi бокситтің кремнилік модулі. Осылайша (3.5) және (3.6) теңдеулері арқылы бокситтің әртүрлі құрамдарынан алюминий тотығының теориялық шығымын есептеп шығаруға болады және де егер бокситтің құрамында SiO2 көп болса Байер тәсілі экономикалық тұрғыдан тиімсіз екеніне көз жеткізу қиын емес, өйткені ондай бокситтерден алюминй тотығының шығымы өте төмен.

Бокситтерді ерітінділеу жағдайы әртүрлі болып келеді. Жеңілашылатын гидраргиллитті бокситерді әдетте атмосфералық қысымда араластырғыштарда 105-107оС шамасында ерітінділейді, ал қиын ашылатын қатты бемит, диаспор сияқты бокситтерді автоклав қондырғыларында 100-240°С аралығында ерітінділейді.

Ертінділегенен кейін пісірілген қойыртпақ алынады. Ол алюминат ерітінділерінен және қатты қалдық қызыл шламнан тұрады.

Алюминат ерітінділерінің маңызды көрсеткіштерінің бірі ол каустиктік модулі αк


(3.7)

Бұл теңдеудегі Na2Ok мен Al2O3 ерітіндідегі каустикті сілті мен алюминий тотығының концентрациялары, г/дм3; ал 62 мен 102 сандары Na2O мен Al2O3 молекулалық массалары.



Каталог: fulltext -> transactions
transactions -> Казахстан республикасының Ғылым және білім министрлігі
transactions -> Азамат Тілеуберді
transactions -> Қырықбай Аллаберген тарих және баспасөЗ Қазақ мерзімді баспасөзінде тарихтың «ақтаңдақ» мәселелерінің жазылуыбаспасөзінде тарихтың
transactions -> Екінші кітап
transactions -> МӘШҺҮР – ЖҮсіптің лингвистикалық КӨЗҚарастары оқу құралы Павлодар Кереку
transactions -> МӘШҺҮр тағылымы жинақ 2 Том
transactions -> Е. Жұматаева жоғары мектепте оқытудың біртұтас дидактикалық ЖҮйесінің теориясы монография Павлодар 2012 Кереку


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19




©www.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет