Бағдарламасы (Syllabus) pga 3302- «Глинозем мен алюминий өндірісі»

Пән бойынша оқыту бағдарламасының титульдік парағы (SYLLABUS)

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.4/19

Павлодар, 2013 ж.

Пән бойынша оқыту бағдарламасын бекіту парағы (Syllabus)

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.4/19

Құрастырушылар: _________ аға оқытушы Бакиров А.Г.

(қолы)
_________ оқытушы Маженов А.Е.

(қолы)

PGA 3302– «Глинозем мен алюминий өндірісі»

Металлургия кафедрасының отырысында ұсынылған 20___ж. «____» ________

хаттама №____
Кафедра меңгерушісі _____________ Сүйіндіков М.М.
Металлургия, машина жасау және көлік факультетiнiң оқу-әдістемелік кеңесі қолдады 20____ ж. «____» ________

хаттама №____,

(қолы)

Барлығы – 3 кредит

Курс: 3

Семестр: 6

Дәрістер – 30 сағат

Тәжірибелік сабақтар- 15 сағат

СӨЖ –90 сағат

Оның ішінде СӨЖМ - 22,5 сағат

Жалпы еңбек сыйымдылығы – 135 сағат

Емтихан – 6 семестр

Бұл пəнді оқып үйрену студенттердің: «Жалпы химия», «Физикалық химия», «Металлургия өндірісіндегі процестер мен аппараттар», «Металлургиялық процестердің теориясы» сияқты тиісті курстардан алған білімдеріне негізделген.

Студент алған білімін курстық, дипломдық жұмыстары мен жобаларды орындау кезінде, əрі қарай өндірістік қызметтерде, мамандық бойынша магистратурада оқуын жалғастырғанда, ғылыми зерттеу жұмыстары кезінде оқыған кезде пайдаланады.

Дәріс сабақтары - Бакиров Алтынсары Газизович, аға оқытушы

Тәжірибелік сабақтар, СӨЖМ – Маженов Адильбек Ерболович, оқытушы

«Металлургия» кафедрасы, Б–224

телефон: 8 (7182) 673623

Е–mail: altynsary @mail.ru

– глинозем өндірісінің теориялық және тәжірибе негізін менгеру, түсті металлургия облысында өндірістік-технологиялық және зерттеу ізденісіне дайындалу.

– алюминийді электролиттік тәсілмен алу техникасы мен технологиясы туралы білімдер жүйесін теория және тәжірибе жүзінде толық меңгерген, түсті металдар металлургиясы саласындағы мамандарды дайындау.
Пәндi оқытудың мiндеттерi

– глиноземның алюминий өндірісіндегі және халық шаруалығындағы мәні жайлы, негізгі минералдар мен кендер жайлы, физико-химиялық әдіс және басқада глинозем алу технологиялары жайлы мәлімет алу.

– электролиздік өндіріс ерекшеліктерімен танысу, алюминийді, фторлы тұздар мен көмір электродтарын өндіру технологиялары, олардың аппараттық жадбықталуы туралы негізгі мәліметтер алып, қажетті дағдыларды игеру.
4. Біліміне, қабілетіне және машықтарына қойылатын талаптар:

Пәнді оқу нәтижесінде тәлімгер білуі керек

– глинозем өндірісінің теориялық негіздерін және Байер әдісінің технологиясын;

– глинозем өндірісінің теориялық негіздерін және пісіру әдісінің технологиясын;

– глинозем өндірісінің аралас әдістерін;

– нефелин, алунит өңдеу әдістерінің түрлерін, глинозем өндірісінің қышқылдық әдістерінің негізін және глинозем өндірісінің негізгі әдістерінің технико-экономикалық көрсеткіштерін.

– алюминийдің және оның қорытпаларының физикалық-химиялық қасиеттері және қолдану салалары;

– криолит және басқа фторлы тұздарды өндірудің технологиясы мен теориялық негіздері;

– бастапқы алюминийді өндірудің технологиясы мен теориялық негіздері;

– көмір электродтарын өндірудің теорисы мен практикасы;

– алюминийді тазарту технологиясы мен теориялық негіздері;

– электролизді өндірісте қолданылатын негізгі жабдықтар.

– глинозем өндірісі үшін шикізаттың сапасына қарай үрдістің технологиялық сұлбасының оптималды нұсқасын таңдауы керек;

– глинозем өндірісі үшін шикізаттың сапасына қарай үрдістің шихтаның оптималды құрамын есептеу, технологиялық шектері бойынша материалды балансты есептеу қажет;

– негізгі химиялық реакциялар теңдеуімен глинозем өндірісінің технологиялық үрдісін көрсету қажет;

– глинозем өндірісінің негізгі шарттарын және негізгі жабдықтардың жұмыс режимін анализдеу керек;

– глинозем өндірісінің негізгі технологиялық үрдістерін оптимизациялау.

– электролиздегіш құрылымының ең тиімді нұсқасын таңдау;

– электролиздегіштің құрылымдық есебін жасау, алюминий электролизінің материалдық, электрлік және жылулық балансын есептеу;

– электролиз кезіндегі нақты үрдістерді сипаттау және үрдістің экономикалық тиімді жақтарын таңдау;

– өндіріс технологиясын оптимизациялау.

Әуелде Павлодар алюминий зауыты болып ашылып, соңынан аты өзгерген «Қазақстан Алюминиі» Акционерлік қоғамы қазіргі таңда әлемнің алюминий тотығын өндіретін алдыңғы қатарлы он өнеркәсіптің ішіне кіреді.

Әлемдік тәжірибеде Павлодар алюминий зауытында (ПАЗ) алғаш рет құрамында кремний мен темірі көп бокситті өңдеуге болатын маңызды технологиялық проблема өз шешуін тапты.

Қазақстандағы боксит сапасы жағынан шетелде боксит тәріздес саз ретінде саналады. Өйткені Қазақстан бокситінің құрамында көптеген зиянды қоспалар бар: олар органикалық қосылыстар, карбонаттар, кремнезем, хлор қосындылары.

Аталған зиянды қоспалар технологияның әр саласының жұмысын ауырлатып, көп шығынға ұшыратады.

Сондықтан мұндай төменгі сапалы бокситті ПАЗ-да бүгінде Байер –күйежентектелу жүйелі технологиялық тізбегі арқылы өңдеп, жоғарғы техника-экономикалық көрсеткіштерге жетіп отыр.

Бұл көрсеткіштер тек байырғы өндірістің химия-технологиясына өзгерістер енгізіп, инновациялық енгізулермен жоғарғы сапалы бұрын алюминий тотығы өндірісінде қолданылмаған аппараттарды қосудың арқасында жүзеге асып отыр.

Бокситтің қоры еліміздің аймағында әсіресе солтүстік және солтүстік-батысында жеткілікті. Сондықтан төменгі сапалы бокситтен жоғарғы сапалы әлемдік бәсекеге түсе алатын алюминий тотығын өндіріп шығару республикамыздың алюминий өндірісінде үлкен жол ашып қана қоймай, қоршаған ортаны қорғауға және жоғары экономикалық табыстарға жеткізетініне кәміл сенемін.

Жоғарғы сапалы алюминий тотығы Қазақстандағы салынып жатқан тұңғыш электролиз зауытына жіберілетін шикізат.

Павлодар алюминий зауытының негізгі шикізат алатын орындары Қазақстанның батыс Торғай және Амангелді аудандары. Батыс Торғайдағы бокситті Краснооктябрь боксит кенөндіру басқармасы, ал Амангелдідегі бокситті Торғай боксит кенөндіру басқармалары өндіреді.

Торғай боксит кенорыны басқармасы 1963 жылдан бастап жұмыс істейді. Сол жылдардан бері ПАЗ-ға 70 миллион тоннадан астам боксит өндіріліп жіберілді. Аталмыш кенорын құрамына сегіз бокситті кенорындры кіреді. Ең ірілері Жоғарғы және төменгі Ашут кенорындары.

Қазіргі таңда кенорында жылына 700 мың тонна боксит өндіріледі, сонымен қатар Торғай боксит кенорыны Ресей зауыттарына оттөзімді саз жібереді.

Краснооктябрь боксит кенорыны басқармасы 1950 жылдан бері жұмыс істейді және оның құрамына онекі бокситті кенорын кіреді. Солардың ішінде Қазақстандағы ең ірі кенорындардың бірі болып саналатын Красногор кенорыны.

Красногор кенорынан бокситті 1998 жылдан бері молынан өндіріп жылына 1,7 миллион тоннаға дейін жеткізіп отыр. Бұл ПАЗ-ғы технологияны төменгі сапалы боситті өндіруге ыңғайлағанның нәтижесінде мүмкін болып отыр.

Бүгінде Краснооктябрь боксит кенорыны басқармасы жылына төрт миллион тоннадан астам босит өндіреді.

Геологтардың бағалаулары бойынша бұл кенорындағы бокситтің қоры 50-60 жылға жетеді.

Барлық босит өндіретін кенорындар (Аят, Белин, Красногор және Шығыс Аят) жер қыртыстарында орналасуы құрылыстары жалпы ұқсас болып келеді.

Аят кенорыны 1971 жылдан бастап боксит өндіреді. Геологиялық есептеу бойынша мұнда бокситтың 12 миллионн тоннаға жуық қоры қалды.

Белин кенорыны 1979 жылдан бері кен өндіреді, бұл жерде бокситтың 28 миллион тоннаға жететін қоры бар. Ал Красногор кенорынында бокситтың қоры геологиялық бағалау бойынша 200 миллион тоннадан асады. 1990 жылдардың аяғына дейін құрамы жағынан сапасы төмен болғандықтан ПАЗ- да классикалық технология мен алюминий тотығын өндіруге бұл бокситтің керегі шамалы болды.

Ал 1994 жылы ПАЗ-ға арналған жоба бойынша қолданылатын бокситтың қоры шамамен 6-7 жылға жететіндей ғана қалған болатын. Сол кезде шынымен зауытты тоқтату қауіпі төнген еді. Бұл шамамен 12 мың адам далада қалып, обылыс және республика бюджеттері қомақты қаржыдан айырылып, республикаға экономикалық құлдырау қауіпі төнген еді.

Бұл кенорынының төменгі сапалы бокситті өңдей алатын үлкен табыстарға жетіп, зауыттың өмірін кем дегенде 60-70 жылға ұзартып отыр.

Геологиялық зерттеулердің нәтижесінде Краснооктябрь кенорынындағы бокситтердің құрамында органикалық көміртегі көп екені анықталды. Бұл лигнит қосылыстары.

Егер өндірілетін бокситтің құрамында органикалық лигнит 0,8% асатын болса өндірілетін өнімнің сапасына да, көлеміне де кері әсер етіп, глинозем өндірісінің өзіндік құнын өсіреді және технологияға кері әсерін тигізеді. Сондықтан да қазба кезінде лигнит қосындыларын арнайы жерлерге бөлек жинайды (Лигнит қоспаларын өндіріске енгізу тақырыбы жайлы кейінірек айтылады).

Сонымен Қазақстан алюминий тотығы өндірісінде негізгі шикізат орындары Торғай және Краснооктябрь кенорындары болып табылады. Торғайдағы бокситтың қоры біткен кезде алюминий тотығы кәсіпорны ешбір қиындықсыз, толығымен алюминий тотығын Краснооктябрь кенорынынан өндіретін болады.

Қазіргі кезде алюминий тотығын тек бокситтен ғана өндіріп келеді, ал алюминий тотығын бокситтен басқа құрамында алюминий оксиді бар заттардан алуға болатыны бізге белгілі.

Геологиялық барлау жұмыстарының нәтижесінде Қазақстанның аймағында әртүрлі алюминий шикізаттары табылды. Олар бокситпен қатар нефелинді сиениттер,алуниттер, саз-ақсаз, металлургиялық домна қождары және тас көмірдің қалдық күлдері.

Аталмаш заттардың қоры республикамыздың аймағында өте көп.

Алюминий шикізатының негізгі түрлеріне тоқталып өтейік.

Сыртқы түсі бокситтің әртүрлі болып келгенімен көбінесе қызғылт түсті қатты өнім және жиі-жиі ақ, сары, жасыл түсті бокситтер де кездесіп отырады.

Қызыл түсті болып келетін себебі бокситтің құрамында темір оксидінің көп екендігін көрсетеді, темірдің құрамы аз болса бокситтің түсі сұрғылт немесе ақшыл болып келеді.

Бокситтің құрамында алюминий тотығы, яғни алюминий оксиді қаншалықты көп болып, ал кремний қосылыстары аз болатын болса ол соншалықты сапалы боксит болып есептеледі. Бұл екі компоненттің массалық қатынастары кремнилік модулі арқылы көрсетіледі

– гидраргиллит- Al(OH)₃;

– бемит - Al(OOH);

– диаспор - Al(OOH);

– α - корунд (сирек кездеседі).

Өндірістерде жоғарғы сапалы құрамында кремнийі аз бокситтерді (кремнилік модулі 6-дан жоғары µ≥6) Байерлік тізбегі әдісімен өндіреді, ал құрамында кремниі көп бокситтерді (кремнилік модулі 6-дан төмен µ≤6) күйежентектелу немесе жүйеленген Байер-күйежентектелу әдістерімен өндіреді.

Нефелиннен алюминий тотығын тек күйежентектелу тәсілін қолдану арқылы алса, алуниттен тотықсыздану-сілтілік тәсілімен алады.

Дамыған мемлекеттерде бокситтің жалпы қоры 62,4 млрд тоннаға жуық, 45 мемлекетте бокситтің қоры бар екендігі анықталса да, тек солардың 22 мемлекетінде боксит қазылып алынды.

Әлемдегі мемлекеттердің арасында Қазақстан боситтің қоры жағынан Гвинея, Австралия, Бразилия, Индия, Венесуэла, Ямайка, Камерун, Мали, Индонезия, Суринам, Кот-Д’Ивуар, Гайана, Россия, Гана сияқты елдерден кейін 15–ші орын алады, ал бокситті қазып алу жағынан еліміз Австралия, Гвинея, Ямайка, Бразилия, Индия, Суринам және Россиядан кейінгі 8-ші орында.

Боксит тек қана алюминий өндірісінде қолданылып қоймай, сонымен қатар элекрокорунд, алюминий тотықты цемент өндірістерінде және оттөзімді материал ретінде, негізгі мартендік болат қорытуда қождама ретінде кеңінен қолданылады.

Боксит мұнайды күкірттен тазалауға да көп қолданылады, ал кейбір мемлекеттерде бокситті минералдық бояулар алу үшін қолданады.

Құрамындағы Al₂O₃–не және кремнилік модуліне байланысты бокситтер төмендегі маркалар мен түрлерге бөлінеді (1 кесте).

1 кесте – Боксит маркалар мен түрлері

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

Кесте 3 - Бокситтің сапалық көрсеткіші