МамандықҚа кіріспе



жүктеу 1.9 Mb.
бет6/7
Дата25.04.2016
өлшемі1.9 Mb.
1   2   3   4   5   6   7
: fulltext -> buuk
buuk -> М ж. КӨпеев шығармаларындағы кірме сөздер тарихы оқУ ҚҰралы
buuk -> Іскери – КӘсіби қазақ тілі
buuk -> Қазақ тілі пәнінен практикалық сабақтарға арналған әдістемелік нұсқау Павлодар Кереку 2009 (07) ббк 81. 2 каз- 9 Қ 17 С. Торайғыров атындағы пму-дың қазақ тілі кафедрасының оқу-әдістемелік кеңесі басуға ұсынған Рецензент
buuk -> ДӘСТҮР – ДӘріс қазақ тілі пәнінен студенттерге арналған оқу құралы Павлодар Кереку 2010 Т. Х. Сматаев ДӘСТҮР – ДӘріс
buuk -> М. Аллаберген тарих тудырған тұлғалар
buuk -> МӘШҺҮр-жүсіп шығармалары тілінің морфологиялық ерекшеліктері
buuk -> Мамандыққа кіріспе «Музыкалық білім»
buuk -> Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
buuk -> Қылмыстық ҚҰҚЫҚ (Жалпы бөлімі)
buuk -> МӘШҺҮР – ЖҮсіптің лингвистикалық КӨЗҚарастары оқу құралы Павлодар Кереку

Қазақстанда алюминий табу




15.1 Глинозем өндірісі
Алюминий кендері. Алюминий – жер қыртысында ең кең таралған металл. Оттегіге жақындығы үлкен болғандықтан, ол табиғатта бос күйінде кездеспейді. Алюминий кендеріне бокситтер, нефелиндер, алуниттер, каолиндер және кианиттер жатқызылады.

Бокситтер өндірісте ең кең қолданылатын кен болып табылады. Олар алюминий оксиді гидраттарымен, темір оксидтері және гидраттарымен және селикаттармен, кварцпен, каолинитпен, магний және кальций карбонаттарымен және де біраз мөлшерде натрий, кальций, цирконий, хром, фосфор, ванадий, галлий және өзге элементердің қосылыстарымен түзілген тау жынысы болып табылады. Боксидтердің химиялық және минерологиялық құрамы кең шектерде ауытқиды, оларды 40 аса химиялық элементтер және 100 түрлі минералдар табылған. Боксидтердің сапасы глиназем А12О3 және кремнезем SiO2 құрамымен және де алюминий окисьі гидраттарының минералогиялық түрімен анықталады. Боксидтердің құрамында А12О3 көп, ал S\O2 аз болған сайын оның сапасы жоғарлайды.

Боксидтердің физикалық қасиеттері өте әр түрлі және тұақты емес. Кез келген ьарлық мүмкін түстегі боксидтер кездеседі, ақтан күрең қызылға дейін. Күңгірт және кірпіш қызыл түсті түрлері ең жиі кездеседі. Олардың тығыздығы кеуекті бос азтемірлі және азкремнилі боксидтерде 1,2 г/см3-тен, қатты темірді және тасты боксидтерде 3,5 г/см3 дейін. Боксидтердің қаттылығы 2 мен 7 арасында. Боксидтерді ерекшелейтін белгілерінің бірі сазға ұқсастығымен қатар сумен илемді масса түзуі.

Боксидтердің саздан минерологиялық ерекшелігі, саздағы алюминий каолинит (Al203·2SiO2·2H2O) және өзге де алюмоселикаттар түрінде болады, ал боксидтерде – гидрооксидтер түрінде. Алюминий гидроокисінің келесі минералогиялық түрлерін ажыратады: бемит және диаспор (А12О320 химиялық формуласына жауап беретін) және гидраргиллит (А12Оз-ЗН2О). Боксидтердегі алюминидің минералогиялық түрі оларды өңдеу үшін өте маңызды. Келесі типті боксидтерді ажыратады: диаспорлы, гидроаргелитті және аралас.




15.2 Байер әдісі бойынша глинозем өндірісі (автоклавты үрдіс)

Өткен ғасырдың соңында Ресейде жұмыс істеген К. И. Байер алюминатты ерітінділерге алюминий гидроксидін еңгізген кезде олардың ыдырайтынын, ал ыдыраудан кейін қалған ерітінді буландырудан кейін бокситтердегі глиназемді қайта еріте алатындығын орнатты, егер мұндай ерітуді 160—170° С темпера­турада жыбық ыдыстарда қарқынды араластыру жолымен жүргізсе.

Автоклавты әдіспен глиназем алу сұлбасы 142 суретте көрсерілген. Боксит кесектерін ұсақтайды, одан кейін шарлы диірмендерде ылғалды ұнтақтайды. Шарлы диімендерге боксит, едкий сілті және айналым ерітіндісін береді. Кейде бокситтерге олардың ашылуын жеңілдету үшін біраз әктас қосады. Ұнтақталған боксит және айналым ерітіндісі қоспасын (шикі қойыртпақ) сілтілеуге бағыттайды. Бұл операцияның мақсаты –боксидтің қалған құрамдастарының ерітіндіге өтуін болдырмай (кремнезем, темір тотықтары және т.б), боксит құрамындағы алюминий оксидін еріту.

Сілтілеу келесі негізгі үрдістермен сипатталады. 100° С жоғары температурада алюминий окисьі гидраттары едкий натримен әрекеттесіп, натрий алюминаты ерітіндісін түзеді:


Аl2О3·ЗН2О + 2NaOH↔2NaAlO2 + 4H2O. (60)
Бокситтердегі темір оксидтері сілтілеу кезінде ерімеген қалдықта – қызыл шламда қалады. Бокситтер құрамындағы кремнезем едкий натрмен бөліктеп әрекеттесіп, натрий селикаты түрінде ерітіндіге өтеді:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + 4Н2О. (61)
Соңғысы натрий алюминаты ерітіндісімен әрекеттесіп, мына реакция бойынша ерімейтін натрий алюмоселикатын түзеді:

381


2NaAlO + 2Na2SiO3 + 4H2O↔Na2O· Al2О3·2 SiO2·2HO + 4NaOH . (62)
Бұл реакция ерітіндіні өте қажетті емес қосындылардан – кремнеземнен, тазартуға әсерін тигізеді, бірақ едкий натридің және ерітіндіге алынған алюминий оксидінің шығындалуына әкеледі. Осыған орай автоклавты әдіспен тек қана құрамындағы кремезем мөлшері салыстырмалы ең көп бокситтерді өңдеу үшін қолдану экономикалық тиімді.

Бокситтерді сілтілеуді 250° С дейінгі температурада жоғары қысымға шыдай алатын және ішіндегі қойыртпақты араластыруға мүмкіндік беретін болат автоклавтарда жүргізеді. Өндірістік автоклавтардың көлемі 25—35 м3, диаметрі 1,6—2,5 м, биіктігі — 8 -ден 14 м дейін.

Глиназем зауыттары басты түрде автоклавтардың тізбектей қосылған батареясында бокситтердің үздіксіз сілтілеуін қоланады, ол сапа көрсеткіштерін айтарлықтай жоғарлатады және үрдісті автоматтандыруға мүмкіндік береді. Сілтілеу режимі (ұзақтығы, сұйық және қатты фаза қатынасы, бокситті үнтақтау жұқалығы және т.б) өңдеуге түсетін бокситтердің қасиеттеріне байланысты. Бокситтердің сілтілерде еру жылдамдығына оның минерологиялық түрі әсер етеді. Сілтілеу үшін бокситтердің ірілігі 0,83 - 0,06 мм.

Алюминат ерітіндісінде оның ыдырауы мен одан алюминий окись гидратының бөлінуіне әкелетін үздіксіз үрдістер жүреді. Ыдырау жылдамдығына – ерітінді концентрациясы, температура, ерітіндіде түрлі қоспалардың болуы, сілті, алюминий окись гидраты артықшылығы, СО2 еңгізуі және т.б әсер етеді. Алюминат ерітіндісінің тұрақтылығы үшін каустиклық қатынас немесе каустикалық модуль деп аталатын сілті артықшылығының болуы маңызды. Алюминатты ерітіндідегі сілтілерді бос, алюминатты (ерітіндіде алюминат түрінде болатын) және карбонатты (Na2CO3 түрінде) деп бөледі. Бос және алюминатты сілтілердің қосындысын каустикалық (Nа2Окауст), каустикалық және карбонатты сілтілердің қоындысын жалпы дер атайды (Nа2Ообщ).

Каустикалық модуль – бұл ерітінді құамындағы каустикалық сілтінің глиназемге молярлық қатынасы. Мысалы, егер сілтілеуге түсетін ерітінді құрамында 300 г/л каустикалық сілті және 145 г/л глиназем болса, онда мұндай ерітіндінің каустикалық модулі
Na2'

А1203 (63)



300-102

145-62


= 3,4,
мұндағы 62 және 102 – Na2O және А12О3 молекулярлы массасы.

Каустикалық модуль көп болған сайын алюминат ерітіндісі тұрақтырақ.

Араласқан қойыртпақ қызыл шламды натрий алюминаты ерітіндісінен бөлу мақсатында қоюлатуға түседі. Үрдіс қойылтқыштарда жүзеге асырылады. Қойылтқыштарда бөлінген қызыл шлам мұқият және көпретті жуудан кейін отвал тасталады. Қойылтқыштарда алынған төгінділерді сүзгілерде тазартып, құрамындағы А12О3~120 г/л жуық каустикалық қатынасы 1,7-дей алюминат ерітіндісін алады. Бұл ерітіндіні бұрау немесе декомпозиция деп аталатын келесі операцияға бағыттайды. Бұл операцияның мақсаты – алюминат натрий ерітіндісін мына реакция бойынша ыдыратып:
2NaAlO2 + 4Н2О↔2NaOH + А12О3·ЗН2О (64)
екі өнім алу – алюминий оксиді гидраты және матты ерітінді.

Бұрау үрдісі алюминат ерітіндісінің гидроокссь алюминиін тұбаға бөліп ыдырауына негізделген.

Алюминат ерітіндісінің ыдырауы екі кезеңнен тұратын көрінеді: ерітіндіде кристалдану орталарын (гидроксид бөлшектері) тудыратын алюминат ерітінділернің гидролизі және кристалдардың өсу үрдісі. Ыдырау басталмаған алюминат ерітіндісі не гидролиз, не гидрокиси кристалдарының өсуі басталмаған немесе осы екі үрдіс байқалатын тұнба пада болуын тудыра алмай өте баяу жүретін ерітінді болып табылады.

Алюминат ерітіндісінің гидролизін тоқтатуға болады, егер ерітіндінің каустикалық модулін арттырса, яғни бос сілтінің концентрациясын ұлғайтсақ. Температураның ұлғайуымен ерітінділерідің тұрақтылығы артады; ерітінді концентарциясының ұлғаюы, кейбір қосындылардың (SiO2, органикалық заттар) болуы дәл осындай әсер береді.

Алюминат натрий ерітінділерінің ыдырауы баяу жүреді – ондаған сағаттар бойы. Бұрауды үдету үшін ерітіндіге затравка еңгізеді – ол кенет көп кристалдану орталықтарын еңгіетін ертеректеу алынған алюминий гидроксиді.

Ыдырауды үдету үшін қойыртпақты 60-65 °С-ге дейін салқындатады, бұрау барысында оның температурасы 40-46 °С дейін төмендейді. Аталған шараларға қарамастан алюминат ерітіндісінің ыдырауы 50-70 сағ. жалғасады және каустикалық қатынас 3,4—3,7 жеткенде аяқталады.

Алынған гидроокись сапасы түйіршіктердің ірілігімен және тазалығымен сипатталады. Ұсақ түйіршіктердің болуы керексіз, өйткені олар келесі қоюлату мен гидроксидті жууды қиындатады және де шаң түзу арқылы электролиз және кальцилеу кезінде глиназем жоғалтуын арттырады. Ірі түйіршіктер электролиз кезінде қиындықтар туғызады.

Алюминий гидроксидін толық сусыздандыру және нәтижелі гигроскопиялық емес глиназем алу үшін алынған алюминий гидроксидін кальцилеуге бағыттайды.

Кальцилеуді шамотты кірпішпен шегенделген айналатын құбырлы пештерде жүргізеді. Барабан ұзындығы 50-ден 150 м-ге дейін, диаметрі – 2,5-тен 5 м-ге дейін болуы мүмкін. Пештің жоғарғы басы тиеу басына кіреді, ол арқылы пешке үздіксіз гидроокись еңгізеді және пеш газдарын шығарады. Гидроокись пеште оның айналуы мен көлбеулігінің арқасында ыстық пеш газдарына қарсы баяу қозғалады және баяу ылғалды жоғалтып глиназемге айналады. Бүкіл пешті өтіп топты бастын, төменге жағындағы ағу арқылы тоңазытқышқа салынады.

Қабыршақтанған глиназемді электролитті алюминий алу үшін зауыттарға тасымалдайды.

Автоклавты әдіспен таза глинзем өндіру қазіргі уақытта кең тараған, өйткені бұл әдіс сапасы жақсы глиназемді салыстырмалы жеңіл және арзан алуға мүмкіндік береді. Кремнилі бокситтерден глиназем алу үшін өзге әдістерді қолданады.
15.3 Күйежентектеумен глиназем алу
Күйежентектеу әдісінің негізі жоғары теипературада алюминат түзу. Күйежентектеу нәтежиесінде сумен сілтіленетін күйежентек алынады. Осылай алынған алюминат ерітіндісін алюминий гидроксидін бөлумен көмірқышқылмен ыдыратады.

Боксит пен әктасты ұсақтап артынан қажетті пропорцияда айналым өнімдерімен мөлшерлейді: ақ шлам және соды ерітіндісі. Алынған су шикіқұрамды шарлы диірмендерде ұнтақтайды. Диірменнен қойыртпақты күйежентектеуге бағыттайды.

Күйежентектеудің мақсаты – суда еритін алюминат натриін алу және шикіқұрамдағы кремнеземді аз еритін кальций селикаттарына байланытыру. Құрамындағы ылғалы 40%-ға жуық қойыртпақ айналатын құбырлы пештің «суық жағында» форсункалармен шашыратылады. Ұшу кезінде қойыртпақ шашырандылары кебеді, оның бөлшектері пеш шегеніне түсіпе біртіндеп қызиды да 1200—1300° С температураға ие пештің ыстық аймағына жылжижы. Реакциялар жүреді:
Na2CO3 + Fe2O3 = Na2O - Fe2O3 + CO2; (65)

Na2CO3 +SiO3 = Na2O·SiО2 + CO2. (66)


Бір уақытта соданың глиназеммен әрекеттесуі жүреді:
Na2CO3 + А12O3 = Na2O· А12O3 + CO2. (67)
900° С-де алынған өнімдер кальций оксиді және глиназеммен әрекеттеседі:
Na2O·SiO3 + 2CaO + А12О3 = Na2O·А12О3 + 2СаО· SiO2; (68)
Na2O·А12О3 ·2SiO2 + 4СаО = Na2O·А12О3 + 2(2CaO·SiO2). (69)
1200° С –ге дейін қыздырған кезде алюминий оксидінің негізгі массасы алюминат натриіне бірігеді. Ұнтақталған күйедентекті глинозем және сілтіні ерітіндіге барынша алу мақсатында және мүмкіндігінше өзге құрамдастарының еруін болдырмай сілтілеуге береді.

Кесекті күйежентек арқылы ерітіндіні ағызумен сілтілеу, агитациялы сілтілеу және құбырды сілтілегіштерді сілтілеу қолданыс тапты.

Күйежентекті сілтілеу кезінде алюминат натриі ериді. Феррит натриі суда гидролизденеді және темір оксиді тұнбада қалады.
Na2O· Fe2O3 + Н2О ↔ Fe2O3 + 2NaOH. (70)
Кремнеземді біріктіретін кальций қосылыстары суда ерімейді. Алюминат натриі және едкий сілтімен қатар кремнеземнің біраз мөлшері натрий селикаты түрінде ерітіндіге өтеді, ол айтарлықтай дәрежеде өндіріс үрдісін қиындатады.

Алынған алюминат натрий ерітіндісін ерітіндіден кремнеземді алып тастау үшін кремнисіздендіруге бағыттайды. Бұл операцияның негізі еріген кремнеземді азеритін кальций алюмаселикатын түзіп ерімейтін қосылысқа байланыстыруда:


Na2O ·А12О3 + 2(Na2О· SiО2) + Ca(OH)2 + 4Н2О →

СаО·А12О3·2 SiО2· 2НО + 6NaOH . (71)


Кремнисіздендіру толықтығы алюминат ерітіндісінің концентрациясынан тәуелді, өйткені қатты ерітіңділерде алюмоселикаттардың ерігіштігі артады. Температураның артуы және үрдістің ұзақтығы кремнисіздендіруге жағымды әсер етеді, ол әдетте 2-4 сағ ішінде 150 °С температурада өткір бумен қыздарылатын автоклавтар батареясында үздіксіз жүргізіледі.

Карбонизацияның мәні алюминат натрий ерітіндісі арқылы құрамында көмір қышқылы бар тазартылған пеш газдарын үрлеуде. Көмірқышқылы ерітінді құрамындағы едкий натримен мына реакция бойынша әрекеттеседі:


2NaOH + СО2 → Na2 СО32О. (72)
Карбонизация кезінде алюминат ерітіндісінің ыдырауы алюминат натрий гиролизі нәтежиесі болып табылады.

Карбонизация кезінде тек таз гидрат алып қоймай қажетті өлшемді кристалдар алу қажет (~60 мкм). Ұсақ кристалды тұнба келесі операцияларды қыйындатады. Ірі кристалды гидртат құрамында әдетте жууылмайтын сода көп болады, ол глиназем сапасын төмендетеді.

Нефелиннен глиназем алу кезіндегі нефелинді өңдеу технологиялық сұлба негізіне күйежентектеу әдісі салынған. Шихта тек қана екі материалдан құралады – нефелин және әктас, өйткені концентраттағы Na2O және K2O глиназемнің алюминатқа толық өтуін қамтамассыз етеді. Мына реакция бойынша:
(Na, К)2О·А12О3·2SiО2+ 4СаCO3 →(Na, К)2О·А12О3+2(2СаО·SiO2) + 2СО2.
«Қазақстан алюминийі» ААҚ-да глинозем өндіру тізбекті, қосарланған Баер-күйежентектеу сұлбасы бойынша жүзеге асырылады. Аталған әдіс өңдеуге түсетін боксидтердің химиялық құрамынабайланысты.


Сурет 10 – «Баер-күйежентектеу» сұлбасы



Сурет 11 – ПАЗ технологиялық сұлбасы


Әктасті, көмірді, бокситті ұсақтау мен орташаландыру, және де кальциленген соданы қабылдау және аталған шикізатты гидрометаллургиялық (ГМЦ) және күйежентектеу (КЦ ) цехына беруді шикізат даярлау цехы жүзеге асырады.

ГМЦ келесі операциядан тұратын глиназем алудың тізбекті сұлбасының Баер тармағы жүзеге асырылады: бокситті ұсату, бокситті қойыртпақты сілтілеу, қызыл шламды жуу және қойылту, қызыл шламды сүзгілеу, декомпозиция, алюминий гидроксидін өңдеу, буландыру, тауарлы глиноземді кальцилеу.

КЦ-да Баер тармағының қызыл шламы өңделеді. Оған шикіқұрамды даярлау, күйежентектеу, күйежентекті ұсақтау және күйежентекті гидрохимиялық өңдеу кіреді. Күйежентектеу цехі ерітінділерін өңдеу мен ыдыратыу гидрометаллургиялық цехта жүргізіледі.

Шикі қойыртпақ сілтілеуге беріледі. Бокситті сілтілеу, сілтіленген қойыртпақты араластыру және араласқан қойыртпақты ұсауду жіптерге біріктірілген шынжырлы бұлғағыштарда жүргізіледі. Жіптерде бұлғағыштар каскадпен орналастырылған, бұл қойыртпақтың өздігінен үздіксіз ағуын қамтамассыз етеді. Сілтілеу атмосфералық қысымда жүргізіледі, қойыртпақ өткір бумен қыздырылады.

Қызыл шламды қойылту мен жуу бір ярусты қойылтқыштарды жүргііледі. Қызыл шламды сүзгілеу үздіксіз жұмыс жасайтын дискті вакуум сүзгілерде жүргізіледі.

Алюминатты ерітінді бақылау сүзгілеуінен кейін температурасы ≈95÷98 °С вакуум салқындатуға түседі.

Алюминатты ерітіндіні вакуум-салқындатқыш қондырғыда салқындату жылуды вакуум астында ерітіндінің қайнауы кезінде түзілген бумен алып тастауға негізделген. Ерітіндінің қайнау температурасы вакуум тереңдігіне байлансыты. Вакуум үлкен болған сайын ерітіндінің қайнау температурасы төмендейді.

Салқындатылған алюминатты ерітінді басты декомпозерге түседі, онда ол затравкамен араластырылады. Алюминатты ерітіндінің бір бөлігі затравочный гидроксидтің репульпациясы үшін затравочную сүзгілеуге беріледі.

Декомпозиция – бұрау – алюминат ерітіндісінің ыдырауы гидроксидті қойыртпақтың өздігінен ыдырауы арқасында гидроксид алюминиін мына реакция бойынша NaAl(OH)4 = Al(OH)3+Na2O тұнбаға бөліп жүреді.

Декомпозерлерден гидроксидті қойыртпақ алюминий гидроксидін жіктеу жүретін гидроайыртқыштарға түседі.

Гидроксид алюминиін қыздыру глиназем өндірісі технологиясындағы соңғы операция болып табылады. Ол гидроокись алюминиін сусыздандыру және сусыз гигроскопты емес глинозем алу мақсатында жүргізіледі.

Қыздыру құбырлы айналу пештерінде жүргізіледі:


2Al(OH)3 = Al2O3+3H2O. (73)

Күйежентектеу. Күйежентектеу пештері үшін шикіқұрам қызыл шламнан, айналым содасынан, айналым ақ шламнан, жаңа кальциленген содадан, әктастан және тотықсыздардырғыш көмірден құралады. Қадет болған жағдайда шикіқұрамға боксит еңгізеді. Дайындалған шикіқұрам құбырлы айналу пештеріне беріледі. Шикіқұрам пеш арқылы өту барысында тізбектеле кетіру, кальцилеу, күйежентектеу және бөліктеп салқындату үрдістеріне түседі. Күйежентектеу аймағында материал ≈1150÷1200 °С температураға дейін қыздырылады. Нәтежиесінде күйежентек алынады.

Na2CO3+Al2O3 = Na2O . Al2O3+CO2 ; (74)

SiO2+2CaO = 2CaO . SiO2. (75)

Күйежентектеу пештері үшін көмір (немесе мазут) отын болып табылады.

Салқындатылған күйежентек ұсақталады және алюминат натриі ерітіндіге өтетін құбырлы сілтілегіштерде сілтілеуге түседі. Сүзгіленген ерітінді декомпозицияға сорылады


- Na2O . Al2O3+4H2O = 2NaAl(OH)4. (76)
Зауыт құрылысы 1956 жылы басталды. Жобаны жасауға келесі жобалау ұйымдары қатысты:

– ВАМИ институты – басты жобалаушы.

– Тяжпромэлектропроект.

– Проект автоматикасы.

– Гипрогазды тазалау.

– Промтранснии проекті.

– ПМТ-5, Киев бөлімшесі.

– Союзводканал проекті.

– Казмеханобр.

1964 ж 5 қарашасында бірінші кезек жұмысқа қосылды. Келесі кезектердің құрлыс объектілеріне күйежентектеу өзгерістері объектілері кірді, ол өз кезегінде зауытқа бокситтерді өңдеудің жобалы сұлбасына көшуге мүмкіндік берді – Баер-күйежентектеу тізбекті сұлба.

Зауыттың кенді базасы – Солтүстік-Батыс Қазақстаннаң боксит кен орындары. Заттық құрамы бойынша барлық кенорындары гидраргилитті типке жатады. Негізгі жыныс түзушілер гидрагиллит, каолинит және темір тотықтары минералдары болып табылады. Аз мөлшерде сидерит, хлорит, кальцит, корунд, гидрослюды, кварц, рутил, пирит, гипс болады.

1998 жылға дейін зауыт негізінен Торғай кенорнының бокситтерімен қамтамассыздандырылды, ары қарай 100% өңдеуге ауысу қарастырылған және Қызылоктябрь кенорнының боеситтеріне жобалы түрде жүзеге асырылуда


Кесте 3 – Бокситтердің химиялық құрамы

Кенорнының атауы

AI2O3

Si02

Fe203

2

Кремнилі модуль

Торғай

44,0

14,2

15,2

0,3

3,1

Краснооктябрь
















Аят

44,8

9,1

19,8

1,34

4,9

Белинский

42,4

9,9

19,8

1,11

4,8

Северный

44,9

12,1

11,8

3,2

3,8

Боксит гидрометаллургиялық цехтің ұсату бөлімшесіне және күйежентектеу цехінің шикіқұрам даярлау бөлімшесіне беріледі.


16 Қазақстанда уран алу

Табиғи элементердің ішінен атомды реакторларда бөлінетін материалдар және атом энергиясын өндіру үшін тек қана Д.И. Менделеев Периодты жүйесінің соңында орналасқан ауыр радиоактивті элементтер - уран мен торий қоланысқа ие болды.

Уран – Д.И. Менделеев Периодты жүйесінің соңғы және табиғатта бар элементтердің ішінен ең ауыр 92-ші элемент. Ол қазіргі кездегі кең танымал элемент, атом энергетикасының негізі, атомды және сутекті бомбалар үшін бастапқы материал, атомды мұзжарғаш, атомды суасты қайықтары, атом электрстанциялары, көптеген атом-энергетикалық қондырғылардың жылу бөлгіш элементтері.

Қазіргі уақытты уран атом құпияларын ашуға көмектесіп, сенгісіз қуат көзі болып отыр. Ол – «қазіргі алхимияның» негізі, элементке айналдыру және жаңаларын алу, қолдан алынған элементтер – трансурандар.

Уранды атом техникасында қолдану, оның күшті, көптеген өзге де түсті және сирек металдардың қасиеттерінен ерекше – радиоактивті ыдырау және нейтрондардың әсері астында көп энергия мөлшерін бөліп ету қасиеттеріне негізделген.

Ядроның ыдырау актісі ыдырау өнімдерінің – Периодты жүйенің орта бөлігіндегі сынық элементтер және бірнеше бөлу нейтрондарын түзілуімен қатар жүреді.

Баяу нейтрондарда бөліне алатын бір ғана табиғи изотоп, U235 уран изотопы болып табылады. Уранның өзге изотопы - U238 және де тоорий изотопы - Th232 атом энергетикасында өзге қолданысқа ие. U238 және Th232 ядроларымен атом ядросының бөлінуі кезінде бөлінетін нейтрондардың жұтылуы кезінде келесі ядролы реакциялар жүреді.

Б
ұл реакциялар нәтежиесінде табиғи уран U235 изотопы сияқты баяу нейтрондармен бөліну қабілетіне ие плутоний мен уранның ұзақ өмір сүретін -радиоактивті изотоптар түзіледі.


Осылайша уранның табиғи изотопы U238 және торий изотопы Th232 атом реакторларында шығындалған U235 изотопы орнына бөлінетін материалдар (U233 и Pu239) алу үшін қолданылуы мүмкін. Ол бөлінетін материалдарды және оның нейтрондармен әрекеттесу кезіндегі энеогияны өндіру үшін уранды қолданумен байланысты. Бұл соңғы жағдай уран негізінеде жасалынатын атомды отынға қойылатын арнайы ерекше талаптарды түсіндіреді, атом реакторында қолданылатын утан түрінің тазалығы және де қосылыс түрі тұрғысынан.

Уран 1789 ж Клапротпен ашылды. Клаптрот элемент санаған табиғи сары тотықты көмірмен тотықсыздандыру арқылы қара ұнтақ алды. Тек 1841 ж Клаптрот элементі металл оксиді болып табылатынын Пелиго орнатты. Пелиго элементті уранды оны калий хлоридімен тотықсыздандырып алды. Менделеев уранға 240 атомдық массасын жазып, оның Периодты жүйе VI тобындағы орнын анықтады. Табиғи уранның радиоактивтілігі 1896 ж А. Беккерелмен ашылды. Химиялық элементтер арасында уран Ган және Штрассманмен нейтрондар әсері астында оның ядроларының (U235) бөлінуін ашумен ерекше орынға ие болды. Уран атом энергетикасының негізгі элементі.

Табиғи уран үш изотоптан тұрады: U238 – 99,2739%, оның ыдырау өнімі U234 – 0,0057% және актиноуран U235 – 0,7204%. Алғашқысы мен соңғысы табиғи радиоактивті уран элементтері (масса бойынша ядро 4n+2) типі және актиоуранның (4n+3) түпкі бастамасы болып табылады. Олардың жартылай ыдырау периоды сәйкесінше 4,51.109 және 7,13.108 жылға тең. Қазіргі таңда циклотрон және атом реакторы көмегімен қолдан жасалынған 11 радиоактивті изотоп және 1 уран изомері алынды. Олардың ішінде ең маңыздысы U233 (T1/2 = 1,62.105 жыл), U235 сияқты шынжырлы бөліну раекциясына қабілетті, сондықтан атомды отын болып табылады.

Уран – сыртқы түрі бойынша болатқа ұқсас жылтыр металл. Ол полиморфизмге ие. 678 С дейін болатын төментемпературалы -фаза, илемді, ромбты торға ие. -уран тығыздығы 19,05 г/см3 тең. Ол қатысты жоғары балқу (1132 С) және қайнау (4690 С) температурасына ие. Тығыздығы 18,13 г/см3 морт тетрагональ -фаза 678–775 С температура шегінде тұрақты және қүрделі құрылымға ие. Ол көлемді орталықталықтандырылған шаршылы торға және 17,91 г/см3 тығыздыққа ие жұмсақ -фазаға өтеді. Уранның атомдық радиусы 1,54Å тең. Электрөткізгіштігі темірдің электрөткізгіштігіне жақын. 1 К төмен уран аса өткізгіш болады. Уран – белсенді химиялық элемент. Ол инертті газдардан өзге барлық элементтермен әрекеттеседі. Кернеу қатарында ол берилий және алюминиге жақын тұр.

Ауада оны ары қарай тотығудан қорғамайтын оксидті пленкамен қапталады. Пирофорен ұнтақ тәрізді металл. Компакті металл ауада қыздыру кезінде жанбайды. Уранның тотығуы кезінде UO2 және U3O8 түзіледі.

Уран қайнап жатқан сумен және су буымен сутегіні бөліп қарқынды әректтеседі, ол уранмен гидрид түзеді:


. (77)
Бұл атомды реакторларда уранды су әсерінен сақтандыруға мәжбүр етеді. Қыздырған кезде азотпен нитридтер , көміртегімен карбидтер , күкіртпен сульфид және фосформен фосфид түзіп уран барлық галогендермен әрекеттеседі. Металдардың көбімен уран интерметалл қосылыстар түзеді. Қышқылдарды еру кезінде +3, +4 немес +6 тотығу дәрежелерін байқатады. Уран азотты тұзды және күкірт қышқылдарында ериді. Органикалық қышқылдар металды тек қана тұз қышқылының біраз мөлшері болған кезде ғана ерітеді. Сілтілер уранға әсер етпейді, бірақ сутегі перекиси сілтілі ерітінділері металл уранды перуранаттар түзіп ерітеді.

16.1 Уранның кейбір қосылыстары. Галогенидтер
Уран галогенидтермен саны көп қосылыстар түзеді:
UF3 UF4 UF5 UF6

UCl3 UCl4 UCl5 UCl6 (78)

UBr3 UBr4 UBr5

UI3 UI4


Галогенидтердің тұрақтылығы галогенның реттік номерінің және қосылыстағы галоген атомдар санының өсуімен төмендейді. Бұдан өзге, оксигалогенидтер белгілі UO2Г2 және UOГ2 .

Трифторид UF3 1000 С-ге жуық температурада тетрафторидті сутегімен, алюминимен немесе жұқадисперсті уранмен тотықсыздандырып алынуы мүмкін:

Трифторид лантана және неодима фторидтеріне изоморфты. Ол суда және араластырылған қышқылдарда ерімейді, концентрленген күкірт, азот және хлор қышқылдарында баяу ериді, азотты және борлы қышқылдар қоспасында UO22+ түзіп жылдам ериді. Тұз қышқылында U3+ түзіп баяу еруі жүреді.

Тетрафторид UF4 металды уран алу үшін бастапқы қосылыс болып табылады. Уран тотығын UF4 алудың жақсы әдісі сұлба бойынша жүзеге




асырылады.

Суық қышқылдар тетрафторидті ерітпейді, концентрленген күкірт, ортофосфорлы және азотты қышқыдармен қыздырған кезде ол баяу ериді.

Тригалогенидтер UCl3, UBr3 және UI3 – уранға бос галгендердің немесе галогенсутектің әсер етуі кезінде түзіледі, бірақ сонымен қатар тетрагалогенидтер алынады.

Т

етрагалогенидтерден бос уран тетрагалогенидтерін уран гидридіне қыздыру кезінде галогенсутектің әсер етуімен алуға болады
Уран тетрагалогенидтері суда ериді және сутек бөліп әрекеттеседі. Олар полярлы емес ерітінділерде ерімейді.

550С кезінде тетрохлоридке хлордың әсері және де жоғары уран оксидтеріне төртхлорлы көміртектің қыздыру және қысым астында пентохлорид алынады:

Төртхлролы көміртек және күкірткөміртек уран пентохлоридін ерітіеді. Спирттер, эфирлер, пиридин және өзге де органикалық қосылыстар қат ары пентохлоридпен әрекеттеседі.

Т
үрлі әдістермен аффинаж нәтежиесінде келесі қосылыстар түріндегі уран алады, уранилнитрат, амоний диуранаты, уран пероксиді, амоний уранилүшкарбонаты.


UO2(NO3)2 . 6H2O Булау

(NH4)2U2O7 UO3



Қыздыру Тотықсыздандыру UO2

UO4 . 2H2O U3O8

(NH4)4[UO2(CO3)3]


U Металлотермия HF өңдеу

UF4

UF6 Фторлеу
Нәтежиесінде, UO3, UO2 және U3O8 уран оксидтері – металды уран және уран фторидтерін алу кезіндегі уран өндірісінің маңызды аралық өнімдері.

Бұдан өзге қазіргі уақыттағы атом реакторларындағы ЖБЭЛ-тер ретінде, жоғары коррозия және радиациялы тұрақтылыққа ие уран диоксиді қызмет атқарады. Реакторларда отқа төзімді UO2 қолану өзге қарапайым металды ЖБЭЛ-ді қолдануға қарағанда айтарлықтай жоғары температура алуға мүмкіндік береді. Мұндай ЖБЭЛ-ді жасауда әдетте уран – 235 изотопымен байытылған уран диоксидін қолданады. Мұндай диоксидтің химиялық қасиеттері қарапайымдікіне ұқсас. Уран -235 изотопымен байытылған диоксидке тазалығы, құрылымы және физикалық қасиеттері бойынша жоғары талаптар қойылады.

Уранилнитраттан уран оксидтерін өндіру. Уранилнитраттарынан уран оксидтерін алу жоғары температура кезінде тұздың (алты валентті гидрат) термиялық дисоциациясы үрдісіне негізделген.
Б
ұл үрдіс АҚШ, Канада және Англия технологиялық

тәжірибесінде кең таралғандардың бірі болып табылады. Қарапайымдығына қарамастан, ол өте нәзік, өйткені алынатын оксидтердің физикалық қасиеттері қыздыру жағдайларынан (температура, оны көтеру жылдамдығы, вакуум және т.с.с) қатты тәуелді, бұл келесі технологиялық өңдеу кезеңдері үшін маңызды.

Төмен темепература кезінде (200 – 450С) уран тетрофториді және диоксидіне жеңіл айналдырылатын, реакцияға өте қабілетті уран триоксиді алынады, сондықтан уранилнитрат термиялық дисоциациясы үрдісі 400 – 450С-ден аспайтын температурада жүргізіледі.

Қазіргі таңда үрдіс қайнау қабатты пештерде жүзеге асырылдады. 70 – 100% буланған уранилнитрат гидроксиді ауа үрлеу әсері астында UO3 түйіршіктері негізінде жасалынатын пештің қайнау қабатына форсункалармен шашыратылады. Аппаратты сыртқы көз көмегімен қыздырады. Қайнау қабатынан уран триоксидін алып тастау құю құбырлары бойынша жүргізіледі. Азот оксидтерін қағып алады және кейде азот қышқылын алу үшін залалсыздандырады. Бұл булар обсорбирленіп азотты қышқылдың сулы ерітіндісі түрінде үрдіске қайта қайтарылуы мүмкін.


16.2 Амоний диуранатынан уран оксидтерін алу
Амоний диуранаты (NH4)2U2O7 – уран өндірісінің кең таралған өндірістік өнімдерінің бірі. Уран оксидтерін өндіру үшін оның бағалылығы құрамында ураннан өзге үшқыш емес компоненттердің болмауы. Аммоний диуранатының тотықтырғыш ретінде артықшылықтары:

– кез келгке құрамында ураны бар ерітіндіден амиакты тұндырумен алудың қарапайымдылығы;

– мұндай тұндыру кезінде уран толығымен тұбаға өтеді;

– амиактың салыстырмалы арзандығы және қол жетімдігі;

– аммоний диуранатын қыздыру кезінде аммиакты регенерациялау мүмкіндігі;

– уран бойынша тасталатын матты ерітінділерді алу.

Қыздыру температурасына байланысты аммоний диуранаты уран триоксидіне немесе уран закись-окисьіне ауыстырылуы мүмкін. Бірінші жағдайда үрдіс мына теңдеу бойынша жүреді:

Ж

оғары температура кезінде аммоний денатуратының термиялық диссоциациясы уран закись-окисінің мына реакция бойынша түзілуімен түйіседі:

Уран закисі-окисі құрамы шарттарға тәуелді ауытқиды және U3O8 астында UO2,61 – UO2,64 құрамды өнімді белгілейді. Аммоний диуранатын терең кептіру – паста тәрізді капеллярлы-кеуекті материал - өте қиын, сондықтан қыздыруға әдетте ылғалды өнім түседі.

600С кезінде аммоний диуранатын қыздыру аммиак пен суды толық алып тастаумен байланысты; дегенмен осы жағдайда уран триоксидінің оттегімен закись-окиське ыдырауы жүреді.

Кейбір шарттардың сақталуы кезінде амиактың диссоциациясы 2NH3  N2 + 3H2 нәтежиесінде закис-окис алудың орнына UO2+x уранға дейін терең тотықсыздандыру мүмкін, ол үшін бар уран диаммониінің үштен бірі жеткілікті. Реакция толықтығына ылғалдың алдын ала алынып тасталуы, ылғалсыздандырудан кейін пешке газдардың қайтарылуы температура 750 – 800С.

Кейбір жағдайдарда аммоний диуранатын қыздыру уранның тиімді тазартумен байланысты болуы мүмкін, мысалы фтор ионынан. Бұл үрдіс флюоритті және фосфорит-апатитті уран кендерін өңдеу кезінде және де газдиффузиялы өндіріс өнімдерін және уранды тотықсыздандырып балқыту қождарын өңдеуде үлкен маңызға ие. Құрамында фтор ионы бар ерітінділерден алынған аммоний диуранаты әр кезде онымен ластанған. Бұл ластану қиынеритін магний және кальций фтоидтерінің тұндыруымен және плавиковой қышқылының ерігіш тұздарының сорбциясымен шақырылуы мүмкін. Аммоний диуранатында фтор ионының болуы келесі химико-технологиялық өңдеу аппараттарының айтарлықтай коррозиясына әкелуі мүмкін.

700С жуық температураға дейін фтор мүлдем алынбайды: оның байқалынатын отщепление 900С температурада жүреді. Жоғары температура кезінде (950-1000С шамасында) фтор мөлшерлі алынып тасталуы мүмкін. Үрдісті қайнау қабатында жүргізу фтор ионын алып тастау эффективтілігінің күрт артуымен байланысты.
16.3 Оксалат уранилінен уран оксидтерін алу
Уран оксидтері 120 – 210С температура аралығында өзінің кристалдау суын жоғалтатын оксалат уранилінің термиялық диссоциациясы кезінде алынуы мүмкін.

350С
дейін температураның өсуімен уран триоксидінің түзілуі жүреді:

Одан жоғары температура кезінде 500-600С уранил оксалатының ваккумда немесе инертті атмосферада ыдырауы уран диоксидінің түзілуімен жүреді, ол көміртегі оксидінің тотықсыздандырғыш әсеріне байланысты. Уранил оксалатының термиялық диссоциациясы жолымен алынған уран диоксиді, пирофорен, газ тәрізді плавикті қышқылдың фторлы сутегісімен оңай әсерлеседі.

Қарастырылған уран оксидтерін алу әдістер негізінен жоғары уран оксидтерін (уран триоксиді және закись-окисі) алу мүмкіндігін берді. Соңғыларын тотықсыздандыру үшін сутегі және расщепленный аммиакты жоғары температура кезінде жиі қолданылады. Оттегінің парциал қысымнан тәуелді емес 1000С төмен қыздыру, құрамы UO2,61 – 2,64 уран тотығының түзілуіне әкеледі.

У
ран триоксидінен оттегінің бөліну жылдамдығы температураға тәуелді. Қыздыру үрдісі барысында бұл жылдамдық жуықша тұрақты болып қалады. Атап өтетін жайт температураның ары қарай артуы реакция жылдамдығы өзгерісіне аз әсер етеді, осыған орай уран закисі-окисі өндірісі кезінде 800С жуық температураны ұстап тұрады. Уран закисі-окисін сутегімен тотықсыздандыру реакция жылдамдығы басты түрде температураға тәуелді. 650С температурадан бастап реакция жылдамдығы артпайды, сондықтан уран закисі-окисін сутегімен тотықсыздандыру үрдісін 600 – 700С температура аралығында жүргізу тиімді, осы кезде сутегінің парциал қысымы және закис-окис тотықсыздану дәрежесі әсер етеді. Сутегінің парциал қысымының артуымен уран закис-окисі тотықсыздану жылдамдығы салыстырмалы әлсіз артады, сондықтан үрдіс атмосфералыққа жақын қысымда жүргізіледі.

Уран триоксидінің тотықсыздануы негізгі үш кезеңде жүретіні рентгенографиялық мәліметтердің негізінде орнатылған:


(91)
Бірінші кезеңде UO3 құрылымы ромбты және U3O8 гомогендік аймағының жоғарғы шегі болатын U3O8+X айналады. Екінші кезең жоғарғыдан төменгі шекке U3O8X гомогенді ауысу кезінде жүреді. Соңғы кезеңде UO2 кубты құрылымға айналу жүреді. Кезеңдердің тотықсыздану жылдамдығы әр түрлі және өзінің кинетикалық теңдеуімен сипатталады.

Қазіргі таңда оксидтерді тотықсыздандыру үшін толық автоматтандырылған және өнімділігі жоғары қайнау қабаты аппараттары кең тараған. Бұл аппараттарды қолдану ерекше реакцияға қабілетті келесі кезеңдерде HF аз артықшылығымен гидрофторлануы мүмкін уран диоксидін алуға мүмкіндік береді.




17 Өңдеу металлургиясы. Сымды мыс дайындамалар

Әлемде оны өндіруде айтарлықтай қуат бар, мыс катанкасының әлемдік инпорты 1,5 млн. т/ жыл асады, өйткені айтарлықтай қуатқа ие емес бір қатар елдер оны шеттен кіргізуге мәжбүр. Бұл өнімнің ең ірі инпорттаушылары (2002 ж): Қытай (367 мың. тонна.), Франция (130 мың. тонна), Германия (150 мың. тонна) , Италия (202 мың. тонна).

Сымды мыс дайындамалар диаметрі, диапозоны және химиялық құрамы (әдетте тазалығы 99,95% кем емес) бойынша стандартизация дәрежесі жоғары өнім болып табылады. Катанканаң негізгі тұтынушылары – куатты кабель, орам сымын, байланыс кабелін, тұйықталған сым және тұрмыстық техника мен электрқұралдардың сымдарын, авиа және авто үшін сымдар өндіретін кабель зауыттары.

Ресейде мыс катанка бес кәсіпорында шығарылады.




1   2   3   4   5   6   7


©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет