Тақырыбы: Қорғасын өнеркәсібі

Қорғасын агломератының күйдіру  агломерациясын алғанда келесі сұраныстар болады:

1. агломерат берікті болу керек;
2. кеуектілік жақсы болу керек;
3. аз күкірт болу керек, егер оны агломератта қалдырмаса, балқыту кезінде штейнді шығуын қамтамасыз ету кезінде ғана;
4. шахта балқыту үшін химиялық құрамының есептелуі сәйкес келу керек.

Қорғасын концентратын күйдіру  агломерациясын жүргізу кезінде  негізгі және маңызды операция химиялық құрамға және ірілігі бойынша  шихтаны дайындау, операцияның жақсы  дайындалуы күйжентек машиналардың жұмысына және шихта пешіне байланысты.     

 

 

4. Қорғасын концентраттарын  күйдірген кезінде минералдар  мен металлдардың тәртібі.

 

Галленит -  жоғары температурада қарқынды буланады, ұшырайды, будың серпімділігі температураға байланысты. 

 

 

 

 

 

 

Температура, °С	850	940	980	995	1005	1220	1281
Давление, Па	266	798	1715,7	2261	2660	53200	101080
Галленит күйдіру кезінде басқару бойынша өте бәсең диссоцацияланады PbS → Pb + S Диссоциация жеңілдігі температураға тәуелді
Температура, °С		700		900		1000
Давление, Па		0,01		1,4		16,8

 

Галленит ауа кислороды бар кезінде жылыту жасағанда, қышқылданады мынадай реакция бойынша:

t<700°С

2PbS + 3.5O2 = PbO + PbSO4 + SO2;

3PbS + 5O2 = 2PbO + PbSO4 + 2SO2;

 

Бірінші өнім қорғасын сульфатының, ол өз алдына қорғасын сульфидімен өзара  реакцияласады:

 

3PbSO4 + PbS = 4PbO + 4SO2;

 

Жақсы ара қатынаста қабылданатын заттар бұл реакцияда 550°С ақырға дейін оңға кетеді, өйткені күкірт андигидридтің қысымы атмосфералық қысымға тең болғанда тепе-теңдік қойылмайды.

Қорғасынның сульфид және сульфат  қатынасының әсерінен металлды қорғасын алынады:

t<700°С

PbSO4 + PbS = 2Pb + 2SO4;

 

Бұл реакция күйдіру температурасында тепе-теңдікке жетеді.

Металлды қорғасынды күйдіргенде, қорғасын сульфиді оксидімен әрекеттескендегісін  алады:

t<885°С

PbS + 2PbO = 3Pb + SO2;

Күйдіру температурасында және атмосфераға  жететін реакция үшін күкірт ангидриді  тепе-теңдігінің қысымы болады.

Алынған қорғасын қайтадан қорғасын тотығына тотығады, ауа оттегісі сияқты, сульфиді меноксидінің химиялық әрекеті, мысалы:

t<700°С

Pb + PbSO4 = 2PbO + SO2;

 

Агломератта әрқашан металлды қорғасын бар. Кремнцеммен жұтаңдануы және агломераттың қорғасынмен байытылуы оның санын  өсіреді.

Сульфат – жоғары температурада орнықты емес қосынды, соңғы жағдайда қорғасын оксиді алынады. Концентраттың кейбір компоненттері қорғасын сульфатымен әсерге түсіп, бөлінүге ұшырайды:

Қорғасын сульфатында агломерат  көп болмайды.

Церуссит, концентратында бар күйдіру кезінде реакцияны диссоциациялайды:

Глет (PbO) қатты қышқыл болып келеді, ол өзінің оттегісін басқа заттарға оңай береді, мысалы:

Агломераттағы қорғасын тотығының  негізгі бөлігі кремнеземмен әсерге түседі, одан қорғасын силикатын түзеді:

Бұл пайдалы үрдіс: қорғасын силикаты жеңіл балқытылады, олар шихтаның микротүйіршігін  дымқылдатады және күйежентектейді  және бөліктейді. Оған қарамастан қорғасынның  ұщқыштығы азаяды.

Қорғасын және темірдің оксиді күйдіру  кезінде қорғасын ферритін түзеді:

Қорғасын тотығуының бу серпімділігі төмендейді және ұшқыштылығы да төмендейді.

Темір концентратта FeS2 пириті түрінде кездеседі немесе FenSn+1 пирротині. Пирит қыздырылғанда диссоциациялайды:

Пиротиндер – троилитте (FeS) күкірттің  қатты ерітіндісі, келесідей диссоциацияланады:

Темір сульфиді атмосфера тотығында  сульфатқа дейін тотығады, олар оксидке  дейін бөлінеді. Бұлардың қосылыстары  мынадай болады:

Күкірт газды оттегісінде және күйдірілген кезде темір сульфиді мына реакциялар бойынша тотығады:

Жоғары темір оксидтері оның сульфидімен өзара мына реакция  бойынша әрекеттеседі:

Күйдіру өнімдерінде негізінде  үштік және төрттік тотығуы жүреді, темір сульфаты бар.

Мыс халькозин - Cu2S концентратында бар, ковеллин – CuS, халькопирит – CuFeS2.

 Халькопирит 550°С дейін қыздырылғанда ауа өткізбей-ақ  диссоциациялау реакциясы:

Мыс сульфиді төмен температурада  сульфатқа дейін тотығады:

Мыс сульфаты 700°С мыс оксидіне дейін диссоциацияланады, соңғысы – шала тотығуға дейін:

Күйдіру температурасындағы мыс сульфидінің  тотығуы қосынды реакциясы:

Мырыш сульфиді – сфалерит күйінде кездеседі, оның тығыздығы мен күйдіруі қиын болып келеді:

Мырыштың сульфиді және оксиді қатынастарынан агломерат алынады, күйдіру тәсіліне байланысты. Мырыш оксиді темір және кремний оксидімен бірге ферриттер  және силикаттар түзеді.

Мышьяк арсенопирит (FeAsS) және аурипигмент (As2S3) концентрат түрінде кездеседі.

Арсенопирит қыздырылғанда мына мына реакциямен диссоциацияланады:

Мышьяк  ұшып және тотығып кетеді:

Тотығу ортасында реакция жүре береді:

Мышьяктың ұш тотығуы – ұшқыш  қосылыс. Оның бөлігі 5 тотығуға дейін (As2O5) тотығады – қосылыс ұшқыш, соңғысы металлмен тотығып, мышьяктың тұзды қышқылын түзеді:

Металлдың арсенаты орнықты қосылыс, өйткені мышьяк агломератта осы  қосылыс түрінде кездеседі.

Сурьма – буланжерит (3PbSSb2S3) және стибнит (Sb3S3) түрінде кездеседі. Стибниттің тәртібі аурипиригменттің тәртібіне ұқсас, бірақ сурьманың үштік қышқылы үштік қосылыс болып келеді.

Сурьманың ангидриді (Sb2 O5) қорғасын тотығы антимонатын – сурьма тұз қышқылын түзеді:

Кадмий – гренокит (CdS) түрінде кездеседі, күйдіргенде кадмий оксиді түзіледі, ол 1000°С температурада ұшып кетеді, сондықтан кадмийдің көп бөлігі шаңға айналып кетеді.

Күміс – қорғасын концентраттарының кәдімгі жолдасы, аргентит (Ag2S) түрінде кездеседі, 605°С температурасында балқиды және мына реакция бойынша тотығады:

Күмістің сульфаты газда күкірт ангидридінің үлкен көлемінде мына реакция бойынша алынады:

Күмістің сульфаты мына реакция  бойынша диссоциацияланады:

Соның күміс агломератта сульфид, сульфат және бос металл түрінде  кездеседі.

Алтын – концентратта металл түрінде кездеседі және күйдіргенде өзгермейді.

 

 

 

5. Агломерациялықмашинаның  жұмысы мен құрылғысы.

 

Ежелгі заманда қорғасын сульфид  концентраттарының күйдіру тотығуын тұрып қалған үймелерде жүзеге асыратын. Өткен ғасырда және ХХ ғасырдың басында  қорғасын материалдардың күйжентектелуі мен қождың күйдірілуін бейне  көрсету пешінде өңделді. Ұнтаққа  дейін күйдірілуі   500-600°С температурасында өңделді, күйжентектелуге дейін 800-900°С және қожға дейін 1000-1100°С. Соңғы жағдайда бүкіл шихта металлдың сульфидіне тотыққаннан кейін және бөліктерге бөлініп, толығымен балқытылатын, сосын пешке жіберіліп қара қорғасынға балқытылады.

Бейне көрсету пешіндегі күйдірудің кемшіліктері:

1. Пештер үлкен орын алады;
2. Өнімдердің төменділігі;
3. Отынның үлкен шығыны(материалдың салмағынан 20-20%);
4. Қол жұмысының көптілігі және жұмыс жағдайының қиындылығы;
5. Қорғасынның үлкен шығын және күмістің ұшуы арқылы азаюы.

Концентраттың күйдірілуі мен күйжентектелуінің  жаңа әдісі қолданылды, бұл әдіс күйдірудің және газүрлеуіш деген жаңа ат алды. Соңғысының мәні келесідей  анықталады: әктаспен ұсақталған қорғасын концентраты бейне көрсету пешінде  бөлікті күйдіруіне қауіптендірілді, содан кейін ол дымқылданып, шойын  және болат қазандарда ауамен үрленді, ол үрлену келесі ретпен жүреді: қазандағы  оттыққа әктас қабаты себіледі, щепасы жанып, одан кейін кокс және дымқыл шихтамен себіледі. Содан газүрлеу өткізіледі. Жаңа шихтаны сала отырып, күйдіріп, қазанның толтыруына шейін. Бұл 6 сағат көлемінде өткізіледі. Содан кейін 1,5-2 сағатта үрлеу  өткізіліп түсіріледі. Күйдіру дәрежесі – 1,3%. Қайтару 15-20% пайда болады. Күкірт сулбфидінің мәні шығын материалда 8-9% болу керек. Бұл әдістің мынадай  кемшіліктері бар:

1. Үрдістің қайталануы;
2. Шихтаның жоғарғы қабатындағы агломерат сапасы нашар;
3. Қиын механизацияланатын операциялардың қатары.

Қазіргі кезде әлемдегі заводтардың  көбісі бұл әдісті қолданады.

Агломерациялық машиналарда қорғасын концентратының күйдіру күйжентектелуі әр түрлі технологиялық схемамен өткізіледі:

1. Екі сатылық күйдіру;
2. Бір сатылық күйдіру;
3. Аралас күйдіру.

Қазақстан заводтарындағы газүрлеу агломашинасына кіру:

1. Қорғасын шихтасында агломерациялық күйдіру барлық сатыда шихтаның дайындалуы өте қатал жүргізіледі және оның құрамында күкірттің, дымқылдықтың болуы;
2. Шихтаға коксик қосу керек және қыздыру орталығы 1000-1100°С болу керек;
3. Коксикті қосқанда агломератта күкірт азаяды, қажет агломерат шығады, агломераттың сапасы күшті болады;
4. Шихтаны күйдіргенде қорғасын көп болу керек, өйткені қорғасын металлының камерадан газ үрлегенде күйдіріледі.
5. Газ күйдіру рекциркуляциясын жасау оңай;
6. Оттық пен шихтаны күйдіргенде, оның қызмет жасау уақыты ұзарады;
7. Газүрлеу камераны шаңнан тазарту керек емес.

Газүрлеу ауасымен бірге агломерациялық машиналар шихта қабатынан өткенде  былай жұмыс істейді. Желдеткіші бар шихта қабаты полет астындағы  камераға ауа кіреді. Агломашинадағы бұл жұмыс істейтін тармақ  газ  күйдір жиынымен және цехтағы жұмыс  істеу жағдайы жақсы санитария  құруымен қамтамасыздандырылған. Жабу астындағы жазық екіге бөлінген: бай газбен және кедей газбен. Бай  газданған зонада 9 газүрлеу камера бар, оның ауасы жеке желдеткішке 3-4 кПа қысыммен түседі, ал кедей газ  зонасында 6 газүрлеу камера бар, оларда жеке желдеткіштер бар. Бай газдар 5-7% бар ангидрид күкірті мен күкірт қышқыл өніміне өтеді. Онда 55-60% күкіртке өтеді, ал өз алдына шихта құрамында. Кедей газдар ангидрид қышқылы 2-2,5% 9 газүрлеу камераға қайтарылады немесе 450-500°С 80°С дейін ауып, қол фильтріне шаң ұстау үшін апарып атмосфераға тастайды.

 

                                      

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Қорытынды

 

Біз бұл курстық жұмыстан қорғасын өндірісіндегі агломерация үрдісін  технологиялық үрдісіне сараптау –  статикалық модельдің құрылымын  құрып, зерттедік. Алдымен химия  технологиялық жүйені сараптап және елеулі кіріс-шығыс айнымалыларын  таңдадық. Жүйенің технологиялық  құрылымын зерттеп, идеалды біркелкі зоналарға бөлдік. Бөлінген зоналарда  өтетін қарапайым құбылыстарды суреттедік. Зона аралығында алмасу құбылыстарын суреттеп (масса және жылу алмасу) және табылған теңдеулерді бірыңғай теңдеулер  жүйесіне біріктірілгеннен кейін статистикалық  модельдің құрылымы дайын болды  деп есептеп, енді параметрлік идентификациялау алгоритмін таңдап, яғни табылған модель коэффициенттерінің мәндерін анықтап, әдісін ұсындық. 

 

 

                                      Пайдалынған әдебиеттер тізімі:

 

1. Валиев Х.Х., Романтеев Ю.П. “Металлургия свинца, цинка и сопутствующих металлов” Алматы 2000;
2. Глинков Г.М., Маковский В.А. “АСУТП в агломерационных и сталь плавленных цехах”;
3. Деамидовский Д.А., Шальгин Л.М. “Расчеты пиро-процессов и печей цветной металлургии” 1963г.
4. http://www.google.kz
5. http://oks.kz/Muragat
6. http://kaz.gazeta.kz