Өнеркәсіп географиясы

жүктеу 2,97 Mb.

бет	27/117
Дата	22.12.2023
өлшемі	2,97 Mb.
	#44894
түрі	Оқулық

1 ... 23 24 25 26 27 28 29 30 ... 117

Увалиев. Оқулық, өнеркәсіп географиясы

Мыс өндірісі
Мыс және мыс құймаларынын қасиеттері мен қолданылуы. Таза мыс - күлгін-қызғылт түсті, өте жұмсақ, созылғыштық және иленгіштік қасиеті бар металл. Меншікті салмағы 9. Мыс оңай өңделеді, жұқа табақшаға (листовой прокат) айналдырып, жіңішке сым мен түтікшелерге созуға болады; балқу температурасы 1083 °С.
Мыстың ен бағалы қасиеттерінің бірі - оның электр өткізгіштігінің жоғары болуы. Сондықтан мыстын 50 % - дан астамы электротехникада -электр сымдарын, электромашиналар мен приборлардың әртүрлі тетіктерін т.б. жасауға жұмсалады. Сонымен бірге мыстың жылу өткізгіштігі де жоғары мәнге ие. Мыс көптеген металдармен қоспа түзеді де, өте жоғары механикалық беріктік көрсетеді. Онын 70 %-дан астамы осындай қоспалар жасауға кетеді. Қоспалардың ішіндегі ең көп тарағаны қола мен латунь. Мыстың мырышпен қоспасы - латунь деп аталады, ал барлық басқа қоспалары - қола деген атка ие. Сонымен бірге бұл металл бір мезгілде екі, үш немесе одан да көп металдармен қосылып қоспа түзе алады. Осындай арнаулы қасиеттер алуға бағытталған мыстын екілік, үштік т.б. қоспалары құрышталған (легирленген) латунь немесе кұрышталған қола деп аталады.
Латунь - таза мыстан гөрі қаттылау және берік, сұйық күйінде ағу қасиеті бар және коррозияға төзімді, онын кейбір түрлері беріктігі жөнінен болатқа жақындайды. Латуннан табақшалар алады, сымдар, гильзалар, әртүрлі арматуралар, т.б. жасалады. Латуннан жасалған өнімдерді құймалауға, штамптауға, жаныштап өндеуге, созуға болады.
Қоланың бірнеше түрлері: қалайылы, алюминийлі, кремнийлі, никельді т.б. белгілі, онын ішінде көп тарағаны - құрамында 8 %-дан 23 % -ға дейін қалайы бар - қалайылы қола; ол коррозияға төзімділігімен, өте жақсы антифрикциялық қасиетімен және сұйық күйінде ағу қасиеті болуымен ерекшеленеді.
Мыс рудалары
Құрамында әртүрлі мыс қосындылары бар минералдардың үлкен тобы белгілі болғанмен, солардың тек кейбіреулері ғана (10-15 түрі) өнеркәсіптік маңызға ие және кең таралған түрлері болып есептеледі.
Мыс рудаларын екі үлкен топка: мыстың күкіртпен қоспасы болып табылатын сульфидтерге және мыс тотықтарына бөледі. Осылардың ішінде ең көп тарағаны - сульфидтер, олар мыстың әлемдік қорының 80 % - ға жуығын құрайды. Сульфидтік рудалардың ішінде көп тарағандары: халькопирит (мыс колчеданы Си Ғе5₂ ), халькозин (мыс жылтыры Си₂5) ковеллин Си5, борнит Си₃Ғе5₃). Сульфиттік рудалардағы мыстың мөлшері орташа 1-2 %, ең аз дегенде - 0,5 % (мұнан төмен болған жағдайда ол өңделмейді), 3 % - дан жоғары жағдайында онын рудасы бай деп есептеледі. Мыс тотықтарына куприт - Си₂0, тенорит - СиО, малахит -СиСОз- Си (ОН)₂, азурит 2СиШ₃ Си(ОН)₂ жатады, мұндағы мыстың мөлшері 1-5 % арасында.
Мыстың кеңінен тараған мыс колчеданы рудасында мыс пен күкіртпен бірге темір және бағалы металдардың үлкен тобы - алтын, күміс, мырыш, қорғасын, никель, теллур, селен кейде молибден, кобальт және т.б. пайдалы элементтер кездеседі.
Осы рудалардан концентраттар алу үшін байыту кезінде мыс пен мырыштың белгілі бір қалдықтарына қалып қояды. Осы қалдықтардағы барлық пайдалы компоненттерді бөліп алудың аса жоғары шаруашылықтық манызы бар, себебі олардың жиынтық құны рудадан алынатын мыс пен мырыштың құнынан асып түседі.
Рудадағы бос жыныстар әртүрлі силикаттардан, глинозем, кальий, барит және баска да минералдардан тұрады.
Мыс өнеркәсібі. Түсті металдардың арасында тұтыну көлемі бойынша мыс тек алюминийге ғана жол бере отырып, екінші орын алуда. Жоғары коррозиялық төзімділікке, жылу өткізгіштікке және электр өткізгіштікке, сонымен қатар жеңіл деформациялануға ие бола отырып, мыс ең алдымен электролитті мыс және электр өткізгіш ретінде қолданылады. Қолданылуының кең спектріне әлемдік нарықтағы осы металға деген тұрақты сұраныс себепкер.
Қазіргі уақытта мыс кендерінің ең ірі қорлары Америкада (Чили, Перу, Америка Құрама Штаттары, Мексика, Канада), сондай-ақ Аустралияда, Қытайда, Польшада, Ресейде, Қазақстанда, Конго Демократиялық Республикасында (бұрынғы Заир), Замбияда шоғырланып отыр (қосымшадағы 10-кестеге қараңыз).

Мыс алу. Мыс рудаларынын көбін балқытудың алдында байытып, құрамында 11 - 35 % - ға дейін мыс бар концентрат алады. Бұл концентратта 45 % - ға дейін күкірт, сонымен бірге темір және басқа да элементтер кездеседі.

Мыс алу өндірісінде, дүниежүзі бойынша мыс алудың көп бөлігін беретін пирометаллургиялық әдіс, яғни концентраттарды балқыту арқылы металл алу көбірек тараған. Сонымен бірге рудадағы мысты күкірт қышқыл ерітіндісіне шығарып, одан электролиздеу арқылы дайын өнім алатын гидрометаллургиялық әдіс те мыс алуда қолданылады.
Мысты пирометаллургиялық әдіспен алу төмендегідей жүргізіледі: ең алдымен, концентрат күйдіріледі де, шағылысу пештерінде балқытылады. Нәтижесінде аралық өнім штейн және бос жыныстар мен темірдің біраз мөлшерін жинаған - күлдек (шлак) түзіледі. Штейн құрамынын 80 -90 %-ы мыс сульфиді және темір. Сонымен бірге штейн мырыш, қорғасын, никель және баска металдардын сульфидін кұрайды. Сұйық штейнді конверторға салып, ауамен үрлейді, соның нәтижесінде ондағы күкірт жанып кетеді, темір күлдектін құрамына өтіп, конверторда қара мыс пайда болады. Онын құрамында 98,5 - 99,5 % мыс және 1,5 % әртүрлі қоспалар бар (темір, никель, кобальт, сурьма алюминий, алтын т.б.). Қара мыстың құрамындағы қоспалардан арылу үшін оны электролиз әдісімен тазалайды (рафинадтайды). Концентратты күйдірудің басты мақсаты - ондағы күкірттің басым бөлігінен арылу. Сонымен бірге осы күйдіру кезінде темір тотығып, басқа да кейбір қоспалар аластатылады. Жақсы күйдірілген концентрат сапалы штейн береді.
Әсіресе гидрометаллургиялық әдісте сапалы түрде күйдірудің маңызы ерекше. Сульфидті рудалардың концентраттарында және рудаларының өзінде түсті металдар ерімейтін күкірт қоспалары түрінде болады. 900°С тотықтырып күйдіруде күкірт жанып кетеді, ал металл оттегінің әсерімен тотығып, еритін қоспалар түзеді. Соңғы кезге дейін күйдіру жұмыстары көп табанды пештерде жүргізілетін, бұл пештердің көптеген кемшіліктері болды, сондықтан қазіргі кезде бұл пештер қолданыстан шығып оның орнына, прогрессивті жаңа тәсіл "қайнау қабаттарында күйдіру" пеші ойлап табылды.
Бұл пештің сыртқы көрінісі көп табанды пештерге ұқсас болғанымен оның көп табанды пештегідей көлденең бөліктері және араластырғыш механизмдері болмайды. Пештің ен төменгі бөлігі немесе еденіндегі көптеген ұсақ тесіктер арқылы үлкен қысыммен ауа үрленіп тұрады. Ұсақталған концентрат пештің төменгі бөлігіне үздіксіз жеткізіліп тұрады. Астыңғы бөліктен үрленіп тұратын ауаның әсерімен осы концентрат түйіршіктері пештің түбіне жетпей, қайнаған сұйықтықты елестетіп, буырқанып жатады. Осындай қайнау қабаттарында күйдірілген концентраттың құю беті үлкен болады, себебі оның барлық бетіне оттегі бірдей әсер етеді. Осыған байланысты күйдіру процесінің жылдамдығы да артады, ал пештің өнімділігі көп табанды пешпен салыстырғанда 3-4 есеге асады. Осындағы күкірттің толық жануы себепті газ құрамындағы күкірт ангидридінің мөлшері 1,5-2 есе артып, күкірт қышқылы цехының өнімділігі артады. Осы пештегі күйдіру процесі үздіксіз жүргізіледі және оның жұмысы толығымен механикаландырылған және автоматтандырылған. Мұнда істейтіндердің жұмыс жағдайлары да гигиеналық талаптарға сай болуымен ерекшеленеді. өндіруге мүмкіндік жасайды.
Шағылу пештерінің көлемі үлкен , балқыту кеңістігінің үзындығы -40 м., ені – 10 м., биіктігі-4,5 м. кем болмайды. Пештің төменгі бөлігінде жатқан шихтадағы концентраттың балқуы әбден қызған газдан бөлінген жылудың көмегімен жүреді, осы жылудың бір бөлігі пештің үстінгі бөлігі арқылы қайта шағылады. Отын ретінде мазут, көмір шаңы немесе табиғи газ пайдаланады. Концентрат құрамындағы күкірттің жануы қосымша жылу береді. Пештің жұмыс кеңістігінде температура 1500°С дейін көтеріледі, сол кезде шихта балқып, нәтижесінде сұйық штейн және күлдек түзіледі. Алдымен күлдек ағызып алынады, сонан кейін құрамында 20-40 % мыс бар штейн онан ары өңдеу мақсатында ожауларға құйып алынады. Шағылу пештерінің өнімділігі бір сөткеде қанша шихта көлемінің балқытылуымен есептеледі, пеш табанынын 1м² ауданында осы уақыт аралығында 2-9 т. дейін шихта өнделеді.
1т. шихтаға 100-250 кг. отын жұмсалатыны есептеп шығарылған. Осындағы қосымша өнім күлдектің салмағы штейннің салмағынан екі-үш есе көп болады, күлдекті құрылыс материалы ретінде пайдаланады.
Штейн өндеуге арналған конверторлар болат өндірісінде қолданылатын бессемерлік конверторлардан көп айырма жасамайды. Конверторға қызған шойынмен бірге күлдек құрауға қажетті саналатын кварцтық флюс салынады. Мұнан кейін конверторға ауа үрленеді, соның нәтижесінде штейн құрамындағы темір мен күкірт күйіп кетеді де, темірдін қаныққан тотығы және күкіртті газ түзіледі. Күкіртті газ ұшып шығады, ал темірдің қаныққан тотығы флюспен қосылып күлдек түзейді. Штейнді осылай өңдеу шойын өңдеу сияқты ешқандай отынды қажет етпейді: ол күкірт пен темірдің тотығуы нәтижесінде бөлінген жылуға негізделген, мұндағы температураның мәні 1100-1200 °С дейін жетеді.
Мыс өңдеу кезіндегі міндетті түрде болатын күйдіру, балқыту және бессемерлеу процестерін қарқындату мақсатында оттегімен байыту кеңінен қолданылады. Бұл әдіс түсті металлургиядағы техникалық прогресстің маңызды бір бағыты болып табылады. Осындай жолмен алынған, құрамы 98,5-99,5% мыстан және 1,5 % әртүрлі қоспалардан (темір, никель, кобальт, алтын, алюминий, күкірт т.б.) тұратын қара мысты электролиттік рафинадтау арқылы таза мыс алу төмендегідей жүргізіледі. Қара мыстан анодтық тақталар (плита) жасалып, оларды арнаулы ілмекпен электролиттік астауларға іліп қояды. Осы анод тақталарының арасына 0,6-0,7 мм-лік таза мыстан жасалған, катод қызметін атқаратын табақшалар орналастырылады. Мұнан кейін астау мыс тотияйынның сулы ерітіндісі және күкірт қышқылымен толтырылады. Астау арқылы 0,5- 3 В. тұрақты ток жіберілгенде анодтағы мыс еріп, таза күйінде катодтарға жиналады. Сонымен бірге қара мыс құрамындағы басқа қоспалар, мысалы алтын мен күміс, селен, теллур т.б. шлам ретінде астаудың түбіне шөгеді. Оларды арнаулы өндеу арқылы құрамындағы пайдалы элементтерін бөліп алады. 99,99 % таза мыс алуды қамтамасыз ететін анодтың балқу процесі 20-30 тәулікке созылады, 1 т. таза өнім алуға кемінде 200-300 квт./с. электр энергиясы жұмсалады. Сонымен бірге мысты балқытып рафинадтау әдісі де бар. Ол әдісте қара мыс жоғарыда көрсетілген шағылу пештерінде балқытылады, соның нәтижесінде қара мыс құрамындағы қоспалар (бағалы металдардан басқасы) жанып кетеді. 1т. осындай мыс алу үшін 100 кг.-ға жуық отын жұмсалады.
Қара мыстың тасымалдау мүмкіндігі болғандықтан оны рафинадтауды көп жағдайда бірнеше мыс балқыту зауыттарын біріктіретін ірі кәсіпорындарда немесе жоғары деңгейде электр энергиясы ресурстарымен қамтамасыз етілген мыс тұтынатын аудандарда орналастыруға болады. Жоғарыда көрсетілген бірнеше сатылы мыс алудың технологиялық сызбасы қазіргі мыс өндіру ісінде кеңінен таралған және әлемдік мыс өндірісінің басым бөлігі осы сызбамен жұмыс істейді.
Мыс өндірудің басқа да әдістері белгілі. Солардың бірі - кесектелген мыс рудаларын "ватержакет" деп аталатын шахталық пештерде флюстер қосу арқылы балқытып алу. Мұндай пештерде өңдеуге тек бай мыс рудалары (3%-дан кем емес) алынады. Сульфидті рудаларды балқыту руда құрамындағы күкірттің жанған кезінде бөлінетін жылуына негізделген, мұнда кокс аз жұмсалады, шихта салмағының 2%-ын құрайтын коксты көбейту жағдайында пештің өнімділігінің артуы байқалады. Мыс тотықтарын балқыту кезінде 1т. шихтаға 100 кг. шамасындай кокс жұмсалады. Мыс рудаларын шахталық пеште балқыту арқылы алынатын штейннің құрамындағы мыс мөлшері 15-20 %. Штейнді онан ары өңдеу бастапқыда көрсетілген конверторлық пештерде өтеді.
Сонымен бірге шахталық пештерде штейнмен бірге күкірт алуға негізделген мысты-күкіртті балқыту әдісі де бар. Кокстың біршама жұмсалуы (шихта салмағының 10-12 %) штейндегі мыс мөлшерінің аз болуы мысты осы әдіспен алудың техникалық-экономикалық көрсеткіштерін төмендетеді. Алайда мыстың өзіндік құнының жоғары болуы, осы жолмен алынатын бағалы өнім - таза күкірттің болуымен анықталады.
Мыс өндірісі, түсті металлургияның баска да салалары сияқты отын және энергияны көп қажет ететіндігімен ерекшеленеді. 1т. дайын өнімге барлық технологиялық сатыларда 1,5-3,5 т.- шартты отын және 4 мың квт./с дейін электр энергиясы жұмсалады. Мыс өнеркәсібі кәсіпорындарын орналастырудың әсіресе, алғашқы кезеңдері - руда байыту мен концентраттарды балқыту және қара мыс алуда шикізат ресурстары факторы шешуші рөл атқарады. Мыс рудаларының кедей болуы, тіпті, концентраттардағы мыстың мөлшерінің аздығы, соған байланысты 1т. металдағы олардың үлесінің өте жоғары болуы (концентратта 10 т. жоғары,
рудаларда 100 т. жоғары болуы) мыс өндірісін шикізат көзіне жақындатып орналастыруды талап етеді.
Мысты жер астында сілтілеп алу. Осыған дейін қаралған мыс рудасын өндіріп, оны сатылап өңдеу арқылы металл алудың әртүрлі әдістері руда құрамындағы пайдалы элементтердің төмен болуы жағдайында көптеген қиындықтар мен күрделіліктерді туғызады. Сонымен бірге кен орнындағы мыс қорының айтарлықтай бөлігі әртүрлі себептермен өндірілмей қалады (өндіруге қолайсыз немесе рудасы тым аз т.б. жағдайларда).
Мыс рудаларының қорын тиімді пайдалану мақсатында оны өндірудің химиялық тәсілі - мысты жер астында сілтілеп алу әдісін пайдалануға болады.
Ол үшін руда жаткан жерді осындағы мыс рудасын еріту мақсатында қанықтырып, суғарады. Осы кезде пайда болған мыс купоросын (Си50₄) сорып алады да, оған темірмен әсер етеді.
СuSO₄ + Ғе = ҒеSO₄ + Сu
Осы реакцияның нәтижесінде құрамында 50-70% дейін таза мыс болатын шөгінді түзіледі. Осы ерітіндіден 99%-дық таза мыс өндіруге болады. Осындай әдіспен өндірген 1 т. мысқа шамамен 1,2 т. темір (скрап түрінде) жұмсалады. Рудасы қазып алынған кен орындарына су толтыру және онан арғы кезекте одан таза мыс бөліп алудың практикалық маңызы зор. Мыс алудың мұнан да тиімді әдісі-үйінді қалдықтарды күкірт кышқылының ерітіндісімен қанықтырып, осында түзілген мыс купоросы ерітіндісінен мыс өндіру болып табылады. Мұның технологиясы өте қарапайым және осындай шикізат көздерімен ондаған мың тонна мыс өндіруте болады.

жүктеу 2,97 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 23 24 25 26 27 28 29 30 ... 117