– Мысты штейндерді конвертрлеу

Конвертрлеу кезінде қара мыс темірдің, күкірттің және серіктес компоненттердің тотығуы арқасында алынады. Конвертрлеу отын шығынын қажет етпейтін типі автогенді үрдіс болып табылады. Әдетте мысты штейндерді 1200-1280 °С температурада конвертрлейді. Төмен температураларды тотығу баяу жүріп, темірдің ары қарай тотығуының нәтежиесінде балқыманың магнетитпен қанығуына әкеледі. Жоғары температуралар конвертер шегенінің тез тозуына әкеледі. Бірінші ширекте мыс сульфидтері бөліктеп тотығады, бірақ мыс күкіртке өте жақын болуына байланысты күкіртті темірмен жедел сульфидтеледі. Конветерді қождардағы мыстың құрамы 1,5-2%. Конвертерлі қождарды кедейлету үшін оларды әдетте штейнге балқытуға қайтарады немесе арнай қосымша өңдеуге түседі.

Үрдістің бірінші периодына бірнеше циклдер кіреді, оладың әр қайсысы сұйық штейнді құю, кварцты флюсті тиеу, балқыманы ауамен үрлеу және конвертерлі қожды төгу операцияларынан тұрады.

Бірінші периодтың ұзақтығы штейн бай болғанда (40-45% Сu) – 6-9 сағ, кедей болғанда (Сu 20-25% кем емес) ~ 16-24 сағ.

Бірінші периодта конвртерді қолдану коэффиценті 70-80% құрайды. Қалған уақыт қожды төгу мен конвертерді тиеуге жұмсалады. Бірінші период аяқталып соңғы өлшем қож төгілгеннен кейін конвертерде ақ штейн қалады, айтарлықтай таза жартылай күкіртті мыс (78-80% Сu).

Екінші период ( ақ штейннен қара мысты алу) ешқандай материалдарды тиеусіз конветерге тек қана үрлеу беріп 2-3 сағ ішінде үздіксіз жүреді. Бұл кезде реакция жүреді:

Cu₂S + O₂ → 2Cu + SO₂ (34)
Дайын қара мысты конвертерден төгеді және тазарту орнына байланысты жинағышқа сұйық күйінде құйылады да арықарай қажеттілігіне байланыс ытазарту пешіне жөнелтіледі немес салмағы 2 т дейін құймакесектерге құйылып тазарту зауыттарына жөнелтіледі.

Мысты штейндерді конвертерлеу үшін негізінен хромомагнезит кірпіштерімен шегенделген пісірілген цилиндр корпус болып табылатын көлденен конвертерлерді қолданады. Шеткі түп маңында корпуста екі тірек бандаж бектітілген. Біреуінің жанында тісті редуктор және жетектегі қырқаяқ арқылы электржетекке қосылған бандаж бекітілген. Осы арқылы конвердтер құрылымы берілген жұмыс режиміне көлденен өсі айсында екі жаққа бұрыла алады.

Конвертер – бұл периодты әсердегі аппатат, көлденен өсі айналасында бұру бұрышына байланысты негізгі жұмыс жағдайлары корпустың үстінде оналасқан өңеш арқылы жүзеге асатын штейнді құю, оны үрлеу, қожды төгу және қара мысты құю. Балқыманы үрлеу кезінде түзілетін газдар өңеш арқылы шығарылып конвертер үстінде орнатылған герметизацияланған шаңдатқышқа жиналады да арықарый газ жетек жүйесі арқылы күкірт-қышқыл өндірісіне жөнелтіледі.

Конвертерге үрлеуді бір жағында орналасқан фурмалар арқылы береді. Фурмаларды тазалау қолымен немесе пневматикалық фурмалағыш көмегімен механикалық жүргізіледі. Конвертерлеу үрдісінің ұзақтығы өзге шарттардың бірдей болуы кезінде конвертерге үрленетін ауа көлемімен анықталады.

Қазіргі мысты өндіріс тәжірибесінде мыс бойынша сиымдылығы 40, 75, 80 және 100 т болатын көлденен көнвертерлер қолданылады. Конвертерлер ұзындығы 6-12 м, диам. 3-4 м, құбырша диам. 40-50 мм болғанда фурмалар саны 32-62. Конвертерлеу үрдісінің өнімдері – қара мыс, конвертерлі қож және күкіртті газдар.

ОСТ 48-33-72 бойынша қара мыс мыстың, алтынның және күмістің қосынды құрамы 99,4% (МЧ1) және 96% (МЧ6) кем есес алты маркада шығарылады. Мұнда қара мыс құрамындағы висмутқа, мышякқа және сурьмаға қатаң талаптар қойылады. Қара мыс міндетті түрде тазартуға түсуі қажет.

Мысты өндірістің конвертерлі қождарының құрамы, %: Сu – 1,2-3; SiO₂ – 20-28; Fe (FeO и Fe₃O₄) – 50-55; CaO, MgO, Сr₂O₃, А1₂О₃ мөлшері ең көп. Конвертерлі қождар төгінді болып табылмайды сондықтан оларды кедейлету мақсатында айналымға бағыттайды немесе арнайы өңдеуге түсіреді.

Штейді конвертерлеу үрлеу оттегісінің қолдану коэффицентінің жоғары болуымен, үрлеу астында жұмыс кезіндегі үлкен шекті өнімділікпен сипатталады. Үрдіс толығымен сульфидтердің тотығу жылуы арқасында жүзеге асады және күкірт диоксиді (12-14% SO₂) бойынша бай бастапқы газдар алынуымен сипатталады.

Мысты штейндерді конвертерлеу үрдісінің дамуы оны үздіксіз режимге ауыстыруды қарастырады. Мұндай үрдістің тәжірибе жүзінде жүзеге асуының мысалы Мицубиси автогенді үрдісі қондырғысы құрамындағы үздіксіз конвертерлеу пешінің жұмысы бола алады.
12 – Мысты тазарту. «Казахмыс» корпорациясы

12.1 – Мысты тазарту
Қара мыстың құрамында 4% дейін қоспалар болуы мүмкін, ол оның халық шаруашылығындағы қоланысын шектейді сондықтан оны міндетті түрде тазартады.

Қара мысты тазартуды екі кезеңде өткізеді, басында оны отты (тотықтыру) тазарту әдісімен қоспалардан тазартады, артынан электролиттік әдәспен. Принцпиалды тек қана электролитті тазату мүмкін, бірақ мысты алдын ала тазартусыз қымбатқа түсетін электролиз үрдісін қолдану тиімсіз.

Отты тазарту кезінде балқыған мыстан оттегі, күкірт, темір, никель, мырыш, қорғасын, мышяк, сурьма және еріген газдар максималды алынып тасталынады. Мысты отты тазартудан кейін құлағы бар қалыптарға құйып (анодтар) электролиз цехына жөнелтеді. Сондықтан отты тазарту пештерін жиі анодты деп атайды.

Қазіргі заманғы кәсіпорындарда отты тазарту үшін негізінен екі типті пештер қолданылады: стационар еңейетін және шағылу.

Сұйық мыстың сиымдылығы 400 т дейін стационар тазарту пеші құрылысы жағынан концентраттарды балқыту пешіне ұқсас, бірақ құралысы жағынан бірқатар спецификалық ерекшеліктерге ие.

Тазарту пештері тек қана жоғары сапалы отынмен жағылады (табиғи газ немесе мазут). Пештің жағу жағы форкамераға ие, онда отынның жану басталады. Қожды ауға арналған терезелер ештің артқы бүйір қабырғасында орналасқан. Жұмыс және қож терезелерін балқыған мысты тотығу және тотықсыздандыру өңдеу үшін қолданады.

Пештің қарама қарсы ұзан жағында тесікті летка бар, оны тиеу алдында отқа төзімді кірпіштермен немес сазбен жабады. Мысты құю кезінде тесікті жоғарыдан ақырындап бұзады, ол сұйық мыстың тұрақты ағысын қамтамассыө етеді.

Стационар шағылу пештерін қатты және сұйық қара мысты отты тазарту үшін және де катодты мысты кайта балқыту және ары қарай илемдеу және сым созу үшін құймакесек – вейербарс жасаудағы қосымша тазаруға қолданады.

Сиымдылығы 300 т дейінгі еңкейетін тазарту пештері көлденен конвертерлерге ұқсас, бірақ стационар алдында бірқатар артықшылықтарға ие және тек қана сұйық қара мысты өңдеу үшін жарамды. Қара мыстың массивті құймакесектерін өңеш арқылы (үлкен биіктіктен) тиеген кезде түб шегені тез қирайды.

Мысты отты тазарту – пешті дайындау мен тиеуден, мыстың балқуы немесе қызуы, балқыманың тотықтырып өңдеуі, қожды алу, тотықсыздандарғыш өңдеу және дайын мысты құю тізбекті кезеңдерінен тұратын периодты үрдіс.

Ауамен үрлеу кезінде мыс закиське дейін тотығады, концентрациясы 10-12% дейін былау көлемінде бірдей еріп оттекті белсендірек металдарға ауыстырады және оларды реакция бойынша тотықтырады:
Cu₂O + Me ↔ 2Cu + MeO. (35)
Қосынды металл оксидтері қосындыларды қождау үшін біраз мөлшерде пешке салынған закись пен кремнезем артықшылығымен бірге былау бетінде қож түзеді, оны тотықтырып үрлеу соңында ағаш көсеулермен көсейді. Мыс массасынан шығыс бойынша 1-2% тазарту пештерінің қождары құрамында 50% -ға дейін Сu болады. Тазарту қождарын кедейлету үшін конвертрлеу үрдісіне қайтарады.

Оттакке ең жақын алюминий, мырыш, темір, қалайы қосындылар толық тотығады және қожға алынады. Қиын алынатын қосындыларға мышьяк және сурьма жатады, әсіресе никельмен бірге болған жағдайда. Отты тазарту кезінде мыста асыл металлдар толығымен және селлен мен теллурдың көбі қалады.

Тотықтыру үрлеудің мерзімі қара мыстың қосындылармен ластану дәрежесіне тәуелді және 1,5-4 сағ құрайды.

Құрамындағы S 0,01% аспайтын және и О 0,2% дейін мысты ұзындығы 800-1000мм, ені 800-900мм және қалыңдығы 35-40 мм карусель типті көлденен құю машиналарында анодтарға құяды. Анодтың массасы әдетте 240-320 кг құрайды.

Қатты металды өңдеу кезінде мысты отты тазарту үрдісінің жалпы ұзақтығы 24 сағ құрайды.

Мысты отты тазартудың негізгі кемшілігі – үрдістің периодтылығы.

Қара мысты отты үздіксіз тазарту өңдеулері баршылық.

«Мицубиси» (Жапония), «Гумбольдт» (Германия) и «Контимелт» (Германия, Бельгия) фирмаларымен жасалған үздіксіз отты тазарту үрдістерінде жұмыс кеңістігі көлденен үш аймақты пештер қолданылады.

Мысты электролитті тазарту кезінде оны қосындылардын терең тазарту және серіктес бағалы компоненттерді қатар алу жүреді. МЕСТ 859-66 сәйкес МОО тауарлы мыстың жоғары маркасы құрамындағы Сu 99,99% - дан кем болмауы керек, яғни қосындылардың қосынды құрамы тоғыз элементті қоса (висмут, сурьму, мышьяк, темір, никель, қорғасын, қалайы, күкірт, мырыш) регламенттелген шекті концентрацияларымен 0,01%-дан аспауы тиіс.

Электролитті тазарту үрдісін электролитпен, CuSO₄ (160-200 г/л) и H₂SO₄ (135-200 г/л) қосындылармен және коллойдты қосындылармен толтырылған былауда жүргізеді. Осы электр жүйесі арқылы тұрақты тоқ өткізеді. Былауда құйылған анодтар және бастапқы катодтар электролитті мыстан жұқа матрицалар бар.

Мысты электролитті тазарту бірнеше кезеңде жүреді:

– мыстың және кейбір қосындылардың анодта электролитті еруі;

– Сu²⁺ катиондарын электролит арқылы катион бетіне тасмалдау;

– катодта элементті мыс түзумен Сu²⁺ катиондарының электрохимиялық тотықсыздануы: Сu ⁺ + 2е -> Сu⁰;

– түзілген мыс атомдарының катодты металл кристалл тоына енуі (катодты тұнбаның өсуі).

Мысты электролитті тазарту кезіндегі тоқ тығыздығы 240-300 А/м² құрайды. Ерекше электролиз режимдерін қолданған кезде тоқ тығыздығы 400-500 А/м² дейін және одан жоғары артады.

Тәжірибеде катодтағы металл шығысы теориялықтан төмен болады. 95% тең тоқ бойынша шығыс кезінде жұмслған энергияның 5% өзге электрохимиялық үрдістерге жұмсалады. Тоқ бойынша шығыстың артуымен электролиз былауларының өнімділігі артады және электр энергиясының шекті шығыны төмендейді.

Электролиз кезіндегі электрэнергиясының шығыны былаудағы кернеудің құлауына тәуелді, ол мысты электролитті тазарту кезінде басты түрде электролит (жалпыдан 60-65%) және тоқ жеткізгіш шиналарының кедергісін (~20%) өту кезінде туындайды.

Анодты мыстағы барлық қосындыларды электрохимиялық қасиеттері бойынша төрт топқа бөлуге болады.

Бірінші топқа мыспен салыстырғанда электртеріс темір, никель, кобальт, мырыш, қалайы және қорғасын қосындылары жатады, олар анодта толық ериді және катодты мысқа кристалл аралық қосынды түрінде түсе алады.

Қосындылардың екінші тобын мышьяк, сурьма және висмут құрайды. Олардың поенциалы мыстың бөліну потенциалына жақын сондықтан олардың катодты тұнбаға ауысу мүмкіндгі жоғары. Бұл қауыпты қосындылардың катодты тұнбаға түсуі электролиттің регенерациясын алдын алады.

Үшінші топқа асыл металдар жатады, олар электролиз кезінде электр теріс болғандықтан анодта ерімейді. Анодтың еруіне қарай олар онымен механикалық байланысын жоғалтады және 98-99% шламға түседі.

Төртінші топты анодты мыста еріген Cu₂S, Cu₂Se, Cu₂Te типті химиялық қосылыстар құрайды. Электрохимиялық нейтралдығы мен электролитте аз еритіндігінен олар түгелдей дерлік шламға өтеді.

Электролитті тазарту үшін жәшік типті темір бетон былаулар қолданылады. Қазіргі таңда электролитті былауларды жиі 10-20 былаудын блоктарға, ал оларды әдетте екі блоктан тұратын серияларға біріктіреді. Жеке былаулардағы катодтар менанодтар параллель қосылған, ал серия және блок арқылы тізбектей өтеді.

Былаудың геометриялық өлшемдері электродтар саны мен өлшемдеріне тәуелді. Қазіргі заман былаулар ұзындығы 3.5-5,5 м; ені ширину 1-1,1 м және тереңдігі 1,2- 1,3м.

Қалыңдығы 0,4-0,6 мм жұқа беттер электролитті мыстан жасалған катодты негіз бастапқы катод болып табылады. Матрицадан жұлынған беттерге тоқ жеткізгіш штангамен катодтың түйісуін қамтамассыз ететін құлақша бекітеді. Түрлі зауыттардағы тауарлы былауларды толық салмақты катодтардың өсу уақыты 6 дан 15 тәулік арасында.

Әдетте анодтың еруі оның қалыңдығы және электролиз режиміне тәуелді 20-30 тәулік жалғасады. Бастапқы массасының 12-18% құрайтын анодты қалдықтар жаңа анодтарға тазарту пештерінде қайта балқытылады. Анодтардың жұмысы кезінде катодтың 2-3 ауысуын жүргізеді.

Электролиз үрдісі кезінде электролит қосындылармен ластанады және мыспен байытылады. Қосындылардың жиналуының алдыналу және артығын алып тастау үшін электролит регенерацияға түседі, ол үшін оны былаудан шығарады.

обезмеживания мақсатында электролитті регенерациялауды бірнеше әдіспен жүргізуге болады. Ерімеген анодты (қорғасынды) электролизбен мысты бөлу кең таралған.

Электролитті тазарту кезінде алынған шламдарды телен және теллур асыл металдарын алу үшін өңдейді. Компоненттерді шламнан алу көп жағдайларда мысты тазартудың барлық шығындарын ақтайды.

Катодты мыс – тікелей қолдану үшін көп жағдайда, әсіресе электротехника өндірісінде жарамсыз, электролиздің негізгі өнімі. Сондықтан оларды балқытып кесекқұймалаға құяды. Бұрын қара мысты отты тазартуға жақын әдіс бойынша шағылу пештерінде қайта балқытуды барлық жерлерде, пішіні стандартты құймакесек алумен ( вайербарстар) жүргізе берді.

Сонғы жылдары мыс сапасына, әсіресе оттегі құрамы бойынша талаптардың артуына байланысты, диам. 8-12 мм мыс катанка немесе үздіксіз құю вайербарстарын алуға мүмкіндік беретін автоматтандырылған балқыту-құю немесе балқыту-құю-илемді үздіксіз әсердегі кешендер қолданыла бастады. Мұнда қышқылсыз жоғары тазалықты мыс алынады.
12.3 Мысты алудың гидрометаллургиялық әдістері
Мысты алудың гидрометаллургиялық әдістері кез келген кенді шикізат түрін өңдеу үшін жарамды. Дегенмен, әдетте оларды тотыққан немесе алдын ала күйдірілген кеннен мысты алу үшін қолданады. жалпы мыс өндірісіндегі гидрометаллургиялық үрдістердің үлесі шет елдерде тұрақты артуда және қазіргі таңда 12-15% жуығын құрайды. ТМД елдерінде мыстың азғантай бөлігін ғана төгіндіден және баланстан тыс кендердегі төбе жыныстардан сілтілеумен алады.

Мыс өндірісінде гилрометаллургиялық әдістердің шектеулі қолдануы тотыққан кендер қорының аздығы және кенді шикізаттан алтынды және күмісті серіктес алу қиындығы болып табылады. Сондықтан оларды асыл металдар құрамы тиімсіз кедец кендерді өңдеуде қолданады.

Кез келген гидрометаллургиялық әдіс, дайрлау және қосымша-көмекші операцияларды ескермегенде негізгі екі кезеңнен тұрады; түрлі еріткіштермен сілтілеу немесе металды ерітіндіден тұндыру.

Еріткішті таңдау кезінде бірқатар талаптар ескеріледі, негізгілерінің бірі арзандығы және қолжетімділігі, кеннің негізгі компонентіне эффективті әсер етуі және регенерация мүмкіндігі. Мыс шикізатына қолану талаптарын су, күкірт қышқылы ерітінділері және үш валентті темір сульфаты ең көптеп қанағаттандыратындары.

Су – ең арзан және қол жетерлік еріткіш – құрамындағы мыс суда еритін сульфаттар немесе хлоридтер түріндегі жартылай өнімдер және шикізатты өңдеуге жарамды.

Күкірт қышқылы ерітіндісі – мыс гидрометаллургиясында ең кең тараған еріткіш. Ол айтарлықтай жоғары еріткіш қасиетке ие арзан және жеңіл регенерацияланады. Негізгі жыныс түзуші минералдар құрамы жоғары шикізаттар үшін оны қолдану тиімді емес, өйткені еріткіштің шығыны тез артады және кальции және магний сульфаттарынан күкірт қышқылын регенерациялау мүмкін емес.

Үш валентті темір сульфаты – көптеген табиғи мыс сульфидтері үшін жақсы еріткіш, денгенмен ол мыс гидрометаллургиясында жеке манызға ие емес. Мұның себебі – сулы ерітінділерде үшвалентті темір сульфатының гидролизы. Оған тұрақтылық беру үшін ерітінделерді күкірт қышқылымен қышқылдандыру қажет.

Аталған екі реагенттердің сульфидті минералдарға бірдей әсер етуі кезінде үшвалентті темір сульфаты тотықтырғыш, ал күкірт қышқылы олардың еріткіші болып табылады.

Ресейде үлкен емес қондырғыларда мысты кендерді үйінді және жер асты сілтілендіруі қолданылады.

Құрамындағы Си 0,1-0,3% кедей ірі кесекті кендерден, жаңа және ескі (төгінді) карьерлер вскрышных жыныстарынан мысты алу үшін тиімді. Сульфидтердің негізгі еріткіші – ауа оттегісі және судың пиритке әсерінен түзілетін үшвалентті темір сульфатының араласқан қышқыл ерітіндісі :

Су және айналым ерітінділері мыс бөлінгеннен кейін периодты түрде кучаны үстінен тарамдауға түседі және мысты минералдарды еріте отырып олар негізге қарай ағады. кучной сілтілеу кезінде алынатын ерітінділер құрамында Сu 0,3-3 г/л.

Үймелі сілтілеу манызды емес капиталды және қолданыс шығынмен қоса массаы үлкен баланстан тыс шикізат өңдеуге және мыстың қосымша айтарлықтай мөлшерін алуға мүмкіндік береді. Қазақстанда Балхаш ГМК-да карьерлі қалдықтардан үймелі сілтілендіруді мыс алу үшін қолданады.

Жерасты султілеуі, сульфидті мысты кендердің жерасты әдісімен қолданылатын кенорындарында қалыпты үрдіс ретінде жүреді. Ол өңделген немесе тұйықталған шахталарда қалған целиктер мен құлаған тау жыныстарынан мысты алу үшін қолдан жасалуы мүмкін.

Жер асты сілтілеуі өзен суымен, айналым ерітінділерімен және кенді сулармен жүргізіледі. Кенді денелерге еріткіш оңай жеткізілуі үшін скважина бұрғыланады.

Үрдіс өте баяу және жылдап жалғасады. Құрамындағы мысы 1,8-2,5 г/л жер асты сілтілеу ерітінділерін төменгі өндірулерден жинайды және жоғарыға сорылады. Бұл әдіспен алынған мыстың құны басты түде скважина бұрғылау шығыны, ерітіндіні сору және одан ерітіндіні бөлу құнымен анықталады.

Сонғы жыдары үшвалентті темір сульфаты ерітінділерімен сілтілеу үрдісін қарқындату үшін темір-тотықтырғыш бактерилерді кең қолдануда. Бактерилер сілтілеу үрдісінің өзіне қатыспай үшвалентті темір сульфатының түзілуін желелдететін мына теңдеу бойынша катализатор қызметін атқарады:
4FeSO₄ + 2H₂SO₄ + О₂ + бактерии - 2 Fe₂(SO₄)₃ + 2Н₂О. (39)
Бактерилер болған кезде 100-200 есе көп үш валентті темір түзілетінін зерттеулер көрсетті.

Өте кедей үймелі және жер асты сілтілеу ерітінділерінен (3 г/л дейін Сu) мысты бөлу цементтеу, сорбция және экстракция әдістерімен мүмкін болады.

Мыстың цементтеу үрдісі негізінде оны ерітіндіден электртеріс металмен, мысалы темірмен ығыстыру жатыр:

Мыстыөндірістік тұндырғыш ретінде темірді, жонғақты, темір кесінділерін, губкалы темірді және т.б қолданады, олар арзан, айтарлықтай белсенді және қолжетерлік болғандықтан. 1 т мысты цементтеуге жұмсалатын темір 1,5-2,5 т арасында.

Қазіргі өамандағы мысты цеметтеу тәжірибесінде цементтеу науалары, айналатын барабандар және механикалық араластырылатын чандар кең таралған.

Құрамындағы Сu 65-75% цементті мыс қалғаны негізінен темір, ары қарай өңдеуге мыс балқыту зауыттарына түседі. Құрамында 0,05 г/л жуық мысы бар қолданылған ерітінділерді сілтілеуге жібереді. Цементтеу кезіндегі мыстың алынуы 90-98% құрайды.

Мысты цементтеп тұндырудың негізгі кемшіліктерінің бірі құрамында күкірт қышқыл темірі бар айналым ерітінділерін регенерациялау кезінде күкірт қышқылын қолдану және алынған цементті мысты тауарлы мыс алу үшін қосымша тазарту болып табылады.

Кедей ерітінділерден оганикалық еріткіштермен мыс экстракцияын АҚШ және Африканың кейбір зауыттарында қолданылуды. Бұл әдіс органикалық фазаның реэкстракциясы кезінде құрамындағы мыс 90 г/л дейінгі мысты ерітіндіні алуды қарастырады. Мұндай ерітінді таза катодты мыс алумен электролиз әдісімен немесе мысты ұнтақ алумен автоклавты әдіспен өңделуі мүмкін.

ионалмасу материалдарын қоланып үйінді немесе жер асты сілтілеуінен кейін және тотыққан мыс кендерінен мысты алу үшін сорбциялы үрдістер жасалынған, олар катодтар немесе ионалмасу материалдар түріндегі мысты алуға мүмкіндік береді.
12.2 «Казахмыс» қоғамы
ЖШС «Қазақмыс» қоғамы»:

– Негізгі кәсіпорындары Жезқазған қаласында: 5 кенорны (Анненді, Батыс, Солтүстік, Оңтүстік, Шығыс), үш байыту фабрикасы, мысбалқыту зауыты, мыс катанка зауыты; жезқазған ЖЭС, кешенді ғылыми зерттеу және жоба құрылыс инстетуты.

Компания төрт филиалға ие: Балхаш тау-металлургиялық комбинаты (БТМК), «ВостокҚазмыс», «Борлы» көмір департаменті», «Басты тарату энергия орталығы».

Қазіргі таңда компания құрылымына 12 жер асты және ашық өңдеу кенорындары, 8 байыту фабрикасы, 2 мысбалқыту зауыты, катанка өндіру зауыты, 2 көмір разрезі, 3 жылу станцисяы, жеке темір жол, авто және авиа көлік, шахта құрылысты және құрылыс-орнату трестері, кешенді-ғылыми зерттеу және жоба-құрылыс инстетуты кіреді.

Балхаш тау-металлургиялық комбинаты құрамында: Коунрад, Саяқ және Шатыркөл ашық тау жұмысты кенорындары, байыту фабрикасы, мысбалқыту зауыты, аффинажды зауыт (алтын мнкүміс өндірісі), мырыш зауыты, эмальсым цехы бар. Балқыту бөлімшесі құрамына екі шағылу пеші және сұйық былауда балқытуға арналған пештер кіреді. Штейн қара мыс алумен конвертерді пештерде өңделеді.

Барлық автогенді агрегаттардың ішінде сұйық былауда балқыту ең неприхотливой шикіқұрамның гранулометриялық құрасы 10 мм дейін және біршеме артық, ылғалдылығы 6-10% болуы мүмкін. Өзге агрегаттар үшін ылғалдылық (1%-дан кем( және ұнтақтау жұқалығы (концентраттар және флюстер үшін 1мм кем) бойынша шектеулер бар.

Ванюков үрдісінің артықшылықтарының бірі мысбойынша кедей шикіқұрамды балқытып бай штейн алу мүмкіндігі (Си 45-55% дейін). ВҮ негізінде ақ «матта» және қара мыс алу мүмкіндігі бар.

ВҮ екінші артықшылығы – бұл төмен шаңшығару (3-3,5%): отты-алауды балқыту кезінде ол 15% құрайды, өлшенген балқыту үшін 12%.

Үшінші технологиялық артықшылық – мырыш, қорғасын және мышьяк сияқты қосындыларды аластататын ВҮ жоғары тотықтыру атмосферасын тудыру.

ВҮ төртіншіден – тұрақты түрде штейн шығаратын үздіксіз әсердегі агрегат қайтатын газдарды оңай залалсыздандыруға мүмкіндік береді.

ВҮ технологиясындағы бұл экономикалық және технологиялық артықшылықтар БТМК «Қазақмыс» қоғамынданда түрлі жартылай өнімдерді және төмен сапалы мысты шикізатты тиімді өңдеуге мүмкіндік берді.

Құрамына шикіқұрамды даярлау, балқыту, технологиялық газдарды шығару және оларды тазарту кіретін ВҮ кешенінде сұйық былауда балқыту жүзеге асады. Алынған штейн ковертрлеуге жіберіледі. ВҮ қождары бұлғағышта кедейленеді, оның бай массасы конвертрлеуге жіберіледі, төгінді қождар қожтөгіндіге шығарылады.

Ванюков пешін жетілдіргеннен кейін оның өнімділігі 1,5-2 есе артты, яғни шикіқұрамды тиеу 100 т/сағ дейін артты. Штейндегі мыстың құрамы 48% дейін артты. Қождағы мыстың құрамы 0,7% көтерілмейді, алдында бұл көрсеткіш 3% жеткен. Технологиялық және қолданысты газдардың сенімділігі артты.

ВҮ жүргізілген реконструкция катодты мыстың шығарылуын 180 мың. тонна дейін жеткізуге мүмкіндік берді.

Ары қарай катодты мыс алу технологиялық сұлбасы жезқазғандікіне ұқсас.

13 Қорғасын металлургиясы. Қорғасын концентраттарын тотықсыздандырғыш шахталы балқыту. Қорғасынды тазарту. «КазЦинк»

13.1 Қорғасын металлургиясы. Қорғасын концентраттарын тотықсыздандырғыш шахталы балқыту
Қорғасын өте илемді көгідір шұрайлы күрең-сұр түсті металл. Егер оның құрамында металл қосындылар болса, қорғасынның илемділігі төмендеп, қаттылығы артады.

Қорғасын көптеген түсті металдармен көп қорытпалар түзеді, бірақ ол темірмен қорытылмайды. Қорғасын негізіндегі барлық қорытпалар жиі таза қорғасынға қарағанда қаттырақ және морт болады. Мысалы, қорғасынның висмутпен, қалайымен және кадмимен қорытпалары 60,5-94 °С температура аралығында балқиды, ал олардың құрамында сынап болатын болсы балқу температурасы 48-62 °С дейін төмендейді.

Қорғасынды қорытпалардың ішінен ең жоғары тәжірибелік қызығушылыққа баббиттер ие – тербеу айгөлектеріне қалта жасауға қолданылатын аз мөлшерде сілтілі және жер сілтілі металдарды қосыумен антифрикционды қорытпалар, көптеген оңай балқитын қорытпалар және баспа шрифттерін жасауға қолданылатын қорғасын және сурьма негізіндегі қорытпалар.

Қорғасын – нашар жылу және электр өткізгіш, оның жылу өткізгіштігі мысқа карағанда 175 есе, ал электр өткізгіштігі 12 есе кем.

Ол бірқатар қатты қышқылдар сілтілер және аммиак әсеріне жақсы төтеп береді, бірақ әлсіз сірке қышқылында және өзге органикалық қышқылдарда ериді. Қорғасын суда мүдде корродирует етпейді, дегенмен оттегі болса жылдам құлайды. Құрғақ ауа қорғасынға әсер етпейді, ауа ылғалды болған кезде негігі кабонат құрамы 3PbCO₃·Pb(OH)₂ беттік қабықша түзіліп металл реңі кетеді. Қорғасында ең жақсы еріткіш – азот қышқылы. Қорғасын металлургиясында қорғасын ульфиді маңызды рөлге ие - галенит (PbS), селикаттар және ферриттер (nРbО mSiO₂ және nPbO·mFe₂O₃ сәйкесінше).

Химиялық және металлургиялық өндірістері қорғасынның маңызды тұтынушылары болып табылады. Оларды түрлі аппаратура және құбыр желілерінің шендеу және кейбір өзге металдарда және мысты, мырышты ерітінділерден электролитті тұндыру кезінде қолданылатын ерімейтін анодтарды жасау үшін қоланады.

Қорғасын зауыттарына металлургиялық өңдеуге қорғасын концентраттары түседі, құрамы %: Рb 30-80; Zn 1-14; Сu до 10; Fe 2-15; S 9-15; SiO₂ 2-13, және де алтын мен күміс.

Қорғасын кәсіпорындарында қорғасын алудың шикізат көзі ретінде мысбалқыту және мырыш зауыттары және де екінші ретті металлургия зауыттарының күкіртқышқыл қондырғылардың возгондары және шаңдарын қолданады.

Қазіргі таңда Ресей территориясында қорғасын өндіретін екі зауыт бар, АҚ «Дальполиметалл» және «Электроцинк». Қорғасынның ірі өндірісі Қазақстанда бар ( Өскемен қорғасын-мырыш, Ленинагор полиметалл комбинаты), Өзбекстанда (Шымкент қорғасын зауыты).

Шет елдердегі қорғасынның ең ірі өндірушілері - АҚШ, Германия, Ұлыбритания, Жапония, Австралия, Франция және Канада. Бұл елдердің үлесіне шет елдерде шығарылатын жалпы қорғасынның 70-80% тиесілі.

Сульфидті қорғасын концентраттарын өңдеу үшін пирометаллургиялық және де гидрометаллургиялық технологияны қолданады. Дегенмен қорғасынды алудың гидрометаллургиялық әдісі технологиялық жетілмегендіктен пирометаллургиялықпен бәсекелесе алмайды, сондықтан қазіргі уақытқа дейін өндірістік қолданысын таппады.

Сульфидті концентраттардан қорғасынды балқыту үшін реакциялы, тұндыру және тотықсыздандырып балқытудықолданады.

Реакциялы балқыту мына реакцияларға негізделген алдын ала бөліктеп күйдіруден кейін өте бай қорғасын концентраттарын өңдеу үшін қолданады:

2PbS + ЗО₂ = 2РЬО + 2SO₂ ^; (40)

PbS + PbSO₄ = 2Pb + 2SO_{2 .} (43)

Құрамындағы Pb 65% астам бай қорғасын концентраттарын өңдеу үшін реакциялы балқыту тиімді. Бұл үрдіс оның сульфидінің оксид және сульфатпен химиялық әрекеттесуі нәтежиесінде қорғасынды алады.

Реакциялы балқытудың бірнеше түрлері белгілі. КИВЦЭТ-ЦС (қорғасын мен мырышты кивцэтті балқыту) алауына ие болған Өскемен ҚМК-да менгерілген қорғасын және қорғасын-мырышты концентраттарды өңдеу әдістері ерекше қызығушылыққа ие.

КИВЦЭТ-ЦС үрдісіне бір аппаратта тізбектей жүретін келесі технологиялық кезеңдер кіреді: технологиялық оттегі атмосферасында бастапқы полиметалл концентратты күйдіру және реакциялы балқыту, қожды балқымадан мырыштың көмір термиялық тотықсыздануы, мырыштың конденсациясы мен возгонкасы және технологиялық газдарды тазарту.

Қорғасынды концентраттарды кивцэтті балқыту өнімдері кара қорғасын, қара мырыш, штейн (кейде), құрамында SO₂ 40-50% айналу газдары мен шаңдары болады.

Тұндырып балқыту қорғасынды оның сульфидінен мына реакция бойынша металл темірмен ығыстыру реакциясына негізделген:

Қазіргі қорғасын металлургиясы құрамына тотықсыздандырып балқыту кіретін технологиялық сұлбаларға негізделген.

Қорғасын сульфидін дәстүрлі көміртекті тотықсыздандырғыштармен тура тотықсыздандыру өндірістік жағдайларда жүзеге аспайтын өте қиын тапсырма. Осы уақытта қорғасын оксиді әлсіз тотықсыздану атмосферасында 160-180 °С температурада өте оңай тотықсызданады.

Сульфидті концентраттардан тотықсыздандарып балқыту әдісімен металл қорғасын алу үшін оларды материалды біруақытта күйежентектеумен күйдіру қажет өйткені қара қорғасынға балқытуды шахталы пештерде жүргізіледі. Күйдірілген агломератты кокспен балқытады, мұнда қорғасын мына реакция бойынша тотықсызданады.

Агломирация үшін шикіқұрамды сульфидті концентраттардан, тотыққан бай кендерден, қорғасын және мырыш өндірісінің айналым материалдарынан, флюстерден (темір кендері немесе пиритті күйік(, әктастан және кварцтан құрайды. Шикіқұрамды даярлауды штабельдеу әдісімен шикіқұрамдықтарда немесе тасмалдау таспасында шанақты әдіспен жүргізеді. Агломирацияның дайын шикіқұрамы мынадай құрамға ие, %: Рb 45-50; S 6-8; СаО 10-20; FeO 25-35;SiO₂ 20-25.

Күйдіру алдында шикіқұрамды барабанды араластырғыштарда мұқият араластырады және осы уақытта 8-10% ылғалдылыққа дейін ылғалдатады. Агломирация үшін бастапқы қорғасын шикіқұрамының басты сипаттамасы құрамында күкірттің болуы. Шикіқұрамдағы оның құрамының төмендеуі мен артуы күйдірудің нәтежиесіне теріс әсер етеді. Қорғасынды концентраттарды күйежентектеумен күйдіру үшін шикіқұрам қабаты арқылы астынан үстіне немесе оны сорғыштаумен ауа үрлейтін таспалы агломерация машиналарын қолданады. Мұндай концентраттарды агломирациялау кезінде отын ретінде шикіқұрам құамындағы сульфидтерді қолданады.

Қорғасынды шикіқұрамды күйдіру кезінде галенит, пирит, сфалерит, мыс және де өзге металдардың сульфидтері тотығады. Дегенмен жылу энергиясының негізгі көзі галениттің жану реакциясы:

2PbS + ЗО₂ = 2PbO + 2SO₂ + 827320 кДж. (46)
қалған сульфидтердің концентрат құрамында аз болғандықтан.

Күйдіру кезінде сульфидтердің тотығуынан өзге жеңіл балқитын қосылыстар түзіп қорғасын оксидінің қышқылды оксидтермен әрекеттесуі мүмкін, мысалы 2РbО·SiO₂ типті селикаттар немесе феррит РbО·Fe₂O₃ және олардың эвтектикасы. Артынан салқындату кезінде сұйық фаза қатайып берік, кеуекті, кесек материалға айналады.

Бұл қосылыстарға қорғасынды байланыстыру оның газды фазаға возгонкасын төмендетеді. Агломерация кезінде қорғасынның сульфиді және оксиді арасында жеңіл балқитын қорғасын қосылыстарын түзетін реакция жүруі мүмкін. Мұндай реакцияның жүруі қажетсіз, өйткені қорғасынның үшуы арқасында оның шығына артады.

Түрлі агломерация аймақтарындағы газдарды бөлек алып тастайды. Бай газдарды күкірт қышқылы өндірісіне бағыттайды, ал кедейлерін (SO₂ 2-2,5% және кем) үрдіс басына қайтарады, оларды сульфидтердің қарқынды тотығу аймағына үрлеумен бірге береді. Ол күкіртті қолдану дәрежесін арттырады және қоршағанортаны ластауды төмендетеді.

Қорғасынды шахталы тотықсыздандырып балқытудың негізгі мақсаты – қорғасынның және асыл металдардың қара қорғасынға максималды алынуы және мырыштың қожға максималды ауысуымен бос жыныстың қождануы. Қара қорғасынға шахталы тотықсыздандырып балқытудың бастапқы шикізаты – флюстелген өздігінен балқитын агломерат, құрамында қорғасыннан өзге мыс, мырыш, мышьяк, сурьма, алтын, күміс, қалайы, висмут, теллур және өзге де элементтер бар. Аглометаттың негізгі массасы оксидтер, ал қорғасынның - глет, силикаттар и ферриттер. Тотықсыздандырып балқыту кезінде қатты көміртектің газдануы және жану С + О₂ = СО₂ және С + СО₂ = 2СО реакциялары және де қорғасынның тотықсыздануы жүреді:
РbО + СО = Рb + СО₂; (47)
2РbО·SiO₂ + 2СО = 2Рb + SiO₂ + 2СО₂; (48)
РbО·Fe₂O₃ + 2CO = Pb + 2FeO + 2CO₂. (49)
Қорғасынды тотықсыздандырып балқыту қождарын өңдеу үшін фьюмингтеуді, вельцтеуді и электротермияны қолданады. Фьюмингтеу – ауа мен табиғи газдың немесе көмір шаңының қоспасымен 1200-1300 °С температурада және α = 0,60,7 болғанда сұйық қождарды тотықсыздандарып өңдеу үрдісі. Қож возгондау (фьюмингтеу) пеші ені 2,4 м жуық, ұзындығы 1,2-9,6 м және биіктігі 9 м сумен салқындатылатын кессондардан шахталы типті тікбұрышты агрегат болып табылады. Қорғасын зауыттарында фьюмингтеу үрдісі периодты режимде жүзеге асырылады.

Вельцтеу – диам. 2-4,5 және ұзындығы 90м дейін құбырлы айналу пештерінде 1100-1200 °С температурада өткізілетін, ескі немесе ағымдағы қож төгінділерінен ұсақ ұсақталған немесе түйіршіктелген қождарды тотықсыздандырып өңдеу үрдісі. Пешке қожбен және газды фазаның көміртегі оксиді қоспаланып еңгізілетін кокс тотықсыздандырғыш қызметін атқарады. Веьцтеу өнімдері возгондар болып табылады, құрамы %: Zn 60-65; Pb 11-15; Cd 0,5 және өзге ұшқыш компоненттер, клинкер (жартылай күйген масса) құрамында қорғасын менмырыш қалдықтары және де мыс,алтын, күміс және артық көміртегі бар. Клинкерді өңдеу бүгінге дейін түсті металлургияның өзекті мәселелерінің бірі.

Фьюмингтеу және вельцтеу үрдістерінің возгондары мырыш зауыттарына гидрометаллургиялық өңдеуге бағытталады.

Электротермиялық өңдеу кентемиялық пештерде жүзеге асырылатын тотықсыздандырғыш возгондау үрдісі болып табылады, бұнда қожды балқыма оның бетіндегі қатты тотықсыздандырғышпен әреккеттеседі. Қож возгондау кентермиялық пеші балқыған қож оксидтерінің тотықсыздану нәтежиесінде бір операция ішінде металды мырыш, қорғасын, штейн және төгінді қож алуға мүмкіндік береді. Бұл электротермиялық технологияның фьюмингтеу және вельцтеумен салыстырғанда маңызды артықшылығы болып табылады.

Қорғасында отты тазарту технологиясына обезмежлеу, теллур, мышьяк, сурьма, қалайы, күміс, алтын, мырыш, висмутты алу, кальций, магний және сурьмадан түпкілікті тазарту кіреді. Бүкіл тазарту циклінің ұзақтығы көптеген факторлардан тәуелді және 100 сағ жетуі мүмкін.

Обезмежлеу – ең ауқымды еңбекті қажетсінетін тазарту операциясы. Қорғасынның қатты обезмеживание периодты немесе үздіксіз жүргізеді, ал жұқа – тек периодты режимде. Периодты тазарту үшін сиымдылығы 150, 260 немесе 370 т қорғасын болат тазарту котелі қолданылады (сурет 9).

Үздіксіз қатты обезмеживание терең (1,7 м дейін) қорғасын былауының төменгі қабатынан жоғары салқындау қабаттарға мыстың ликвациясына негізделген, онда оның сульфидтелуі және штейнге ауысуы жүреді. Сульфидтеуші ретінде бай қорғасын концентратын қолданады.

Үздіксіз тазарту үрдісі үшін құрылысы арнайы шағылу немесе электр пештерін қолданады. Пеш лещаді маңындағы температураны 400-500 °С шегінде ұстайды, ал мытың қарқынды еритін балқыманың жоғарғы қабаттарында 1000-1100 °С жуық.

1 – кладка топки; 2 – котел; 3 – борт топки; 4 – қанқа: 5 – бұлғағыш; 6 – траверса; 7 – конусты тісті беріліс; 8 – жетекті білік; 9 – электрқозғалтқыш

Сурет 9 – Қорғасынды тазартуға арналған котел
Қорғасын сульфидімен мысты сульфидтеуді сода және тотықсыздандырғыш болған кезде мына реакция бойынша жүргізеді:

2Cu + PbS = Cu₂S + Pb; (50)

4Na₂CO₃ + 4PbS = 3Na₂S + Na₂SO₄ + 4Pb + 4CO_2. (51)
Осы кезде түзілетін жеңіл балқитын штейн құрамы Рb 15%және Сu 50% жуық. Сода мен натрий сульфаты бос жыныстың қождалуына қатысады.

Үздіксіз әсердегі пештен құрамында Сu 0,3-0,6% қара қорғасынды сифон арқылы котел-араластырғышқа шығарады, онда 340-345 °С температураға дейін салқындатады және қосымша Сu 0,1% дейін ликвациялайды. Ары қарай қорғасын жұқа обезмеживание түседі.

Теллурдар тазартуды натрий теллуридінің жақсы еріткіш болып табылатын ашшы натрий және қорғасынды-натриді қорытпаны балқыған қорғасынға 400-450 °С температурадв араластырумен жүргізеді. Мышьяк, сурьма және қалайыдан тазарту бұл қосындылардың қорғасынға қарағанда оттегіге үлкен жақындығына негізделген. Өндірісте қорғасынды тотықтырып тазартудың екі әдісін қолданады – шағылу пештерінде қорғасынды былауды ауамен үрлеу және едкий натрий бар кезінде селитраның тотығуы (сілтілі тазарту). Отандық зауыттарды сілтілі тазартуды қолданады.

Сілтілі тазартудан кейін қорғасын құрамында Sb 0,02% дейін және 0,01%-дан аспайтын As және Sn. Күміссіздендіруді барлық зауыттарда мырышпен жүргізеді өйткені ол қорғасында шектеулі ериді және онымен әрекеттеспейді. Қара қорғасын құрамындағы алтын мен күміс керісінше мырышпен интерметалл қиын балқитын қосылыстар түзіп әрекеттеседі, олар жеңіл болғандықтан мырышты (күісті) көбік түзіп бетке қалқып шығады. Бүкіл күміссіздендіру циклін 1000 °С температурада 18-20 сағ ішінде бір котелде жүргізеді, оның сонғы кезеңінде қорғасын құрамында As 3-10 г/т, Zn 0,7% дейін және алтын іздері.

Асыл металдарды бөлгеннен кейін қалған қорғасынды мырышсыздандыруды тотықтырғыш, сілтілі, хлорлы және вакуумды әдістермен өткізуге болады. Үрдіс 12-15 сағ жалғасады. Мырышсыздандырудан кейін қорғасында 0,05-0,005% Zn қалады.

Қазіргі таңда дүние жүзінде өндірілетін қара қорғасынның 20% жуығын электролиз әлісімен тазартады. Осы металдың жалпы шығарылымындағы электролитті қорғасынның үлесі артуда, бұл бір-екі кезеңде тазалығы жоғары қорғасын алу мүмкіндігімен ынталандыру. Бұл әдістің кең таралуына қарқындылығының төмен болуы, анодты шламдарды өңдеу сұлбаларының қүрделілігі және электролит таңдау қиындығы мүмкіндік бермейді. Электолитті тазарту үрдісі отты әдіспен обезмеженного қорғасыннан құйылған анодтардың электрохимиялық еруіне және таза қорғасынның қатодтқа қонуына негізделген:

Рb - 2е → Рb²⁺ – анодты үрдіс; (52)
Рb²⁺ + 2е → Рb – катодты үрдіс. (53)

Қорғасында электролитті тазарту үшін оның тұздарының ерігіштігі төмендігінен тұз және күкірт қышқылы негізіндегі электролиттерді қолдануға болмайды. Қазіргі заман тәжірибесінде крем-фтороттекті емес электролит кең қолданысқа ие болып отыр. Құрамында 70-90 г/л Рb бар кремнифторлы емес (PbSiF₆) қорғасынның сулы ерітіндісі және концентрациясы 100г/л болғанда кремнифторотекті қышқылы (H₂SiF₆) болып табылады. Электролизді керамикадан немесе винипласттан қышқылға төзімді шегенмен, көлемі 6 м³ тоқ тығыздығы 160-220 А/м² болғанда темірбетон былаулырда жүргізеді. Анодтарды 6-12 тәу. өтуімен ерітеді, әрбір 3-6 күнде шламнан тазарту үшін алып шығады. Катодты тұнбаның өсу мерзімі әдетте 2-3 тәулік. Алынған катодтарды тазарту котелдерінде қорғасынды мышьяк және сурьмадан қосымша тазарту мақсатында едкий натрии қабаты астында балқытады.

Шығыс Қазақстанның үш негізгі түсті металл өндірушілерінің активтерін қосу жолымен компания 1997 ж құрылған болатын: «Өскемен қорғасын-мырыш комбинаты», «Ленинагор полиметалл комбинаты» және «Зырян қорғасын комбинаты». Барлық үш компанияның меншік иегері Қазақстан Республикасының Үкіметі болды, ол ұзақ мерзімді концессия шартымен жаңа компанияға инвесторлар тарту мақсатында Бұқтарма суэлектрстанциясын берген болатын. Содан бері Казцинк бақылау акция пакеті жеке секторға сатылған болатын, ал Гленкор Интернешнл АГ компанияның басты инвесторы болды.

«Казцинк» АҚ құрамында 131 бөлімше соның ішінде 11 қараға дейінгі кәсіпорындар. Негізгі жұмыс мамандануы: геологиялық барлау және іздеу жұмыстарын жүргізу, асыл, түсті және сирек металдарды өңдеу және өндіру; түсті металл концентраттарын өндіру, соның ішінде құрамында бағалы маталдары барларды, түсті, сирек және бағалы металдарды және олардың қорытпаларын өндіру. Негізгі өндіріс құрамына Зырян тау-байыту кешені (Малеев және Грехов кенорындары, байыту фабрикасы), Риддер тау-байыту кешені (Тишин және Риддер-Сокольный кенорындары және байыту фабрикасы), Риддер мырыш зауыты, Өскемен металлургиялық кешені (қорғасын және мырыш зауыттары, аффинажды өндіріс), Текелі өндіріс кешені.

«Востокказмедь» филиалы құрамына Белоусов ТБК (Белоусов және Ертіс кенорындары, Белоусов және Березов байыту фабрикасы), Николаев карьері, Юбилейно-Снегирихин және Артемьев кенорындары, Николаев байыту фабрикасы, «Жезкент ТБК» АҚ (Орлов кенорны және Жезкент байыту фабрикасы).

Мырыш оксиді дейін тек қана 1000 °С жоғары температурада көміртегі оксиді болғанда ғана металл күйге тотықсызданады. Мырыш оксиді және сульфиді 2000 және 1775 °С температурады балқиды, оның тәжірибелік металлургияда және көптеген үрдістерді жүзу кезінде маңызы бар.

Араластырылған қышқылдарда мырыш сутегі және сәйкес тұздарды түзіп ериді (сульфаттар, хлоридтер және т.б). Сілтілер мырышты цинкаттар түзумен ерітеді, мысалы Na₂ZnO₂. Олар ерітіндіден мысты, никельді, кобальты, қорғасынды, қалайыны және асыл металлдарды ығыстырады, бұл осы металдарды алуда қолданады.

Селективті флотация кезінде алынған мырыш концентраттарының құрамы, %: Zn 48-60; Рb 1,5-2,5; Сu 1-3; Cd до 0,25; Fe 3-10; S 30-38; бос жыныс 10-ға дейін және де жер сирек элементтердің қосындылары.

1917 ж дейін КСРО территориясында Солтүстік Кавказдағы тек қана бір шағын зауыт «Электроцинк» жұмыс жасады; 1929 ж - Украйнадағы «Укрцинк» зауыты. ТМД елдеріндегі мырыш өндірісі – металлургия өндірісінің ірімасштабты саласы. Мырыш өндірісінің негізгі аудандары Қазақстанда, Ресейде, Украйнада орналасқан. Шет елдерде мырыш өндірісі ең көп мөлшерде Жапонияда, АҚШ-та, Канадада, Германияда, Австралияда, Бельгияда және Францияда ұйымдастырылған.

Мырыш өндірісі екі принцпиалды екі түрлі үрдістерге негізделген: гидрометаллургиялық және пирометаллургиялық (дистилляциялық)

Мырыш алудың дәстүрлі гидрометаллургиялық сұлбасына алдын ала күйдірілген концентраттан (күйме) – мырышты - күкірт қышқылының сулы ерітіндісімен сілтілеу кіреді. Сілтілеу кезінде мырыш мына реакция бойынша, күкірт қышқыл мырыш түрінде ерітіндіге өтеді:
ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + Н₂О (54)
Оның құрамындағы мыс, кадмий, темір мышьяк және өзге қосындылар бөліктеп ерітіндіге өтеді.

Тазартылған мырыш ерітіндісі мырышты электролитті тұндыруға түседі, келесі реакция бойынша жүреді:

ZnSO₄ + Н₂О = Zn+H₂SO₄ + 1/2 О_{2 .} (55)
Мұнда мырыш катодта тұнады, ал анодта оттегі бөлінеді. Ерітіндіде күйменің жаңа бөліктерін сілтілеу үшін қажетті күкірт қышқылы регенерацияланады. Мырыштың катодты тұндалары балқытылып, құймакесектерге құйылады.

Кек (сілтілеуден кейін ерімеген қалдық) қосымша өңдеуге түседі.

Мырышты алудың пирометаллургиялық әдісі 1000-1100 °С, яғни металл мырыштың балқу нүктесінен жоғары температурада мырыш оксидінің тотықсыздануына негізделген. Бұл бу түрінде возгонка және бу күйінде түзілу кезінде оның бөлінуін қамтамассыз етеді:
ZnO + С = Zn_пap + СО и ZnO + СО – Zn_пap + СО (56)
Ары қарай мырыш булары конденсацияланады. Қолданылатын аппаратураның толық герметизациясы және күшті тотықсыздандыру атмосферасы жағдайындағы дистилляция кезінде сұйық күйдегі мысты алу жүзеге асады.

Мырышты тек қана оксидтен тотықсыздандаруға болады, дистилляция алдында күкіртті толық аластатумен сульфидтердің тотықтыру күйдіруі міндетті түрде жүреді. Дистилляция үшін жарамды кесекті кеуекті материалдарды алу үшін таспалы агломирациялау машиналарында күйежентектеумен сульфидті концентраттың күйдіруін жүргізеді.

Мырышты алу үшін көлденен және тік реторттар, электртермиялы және электрқыздырғышты шахталы пештерді қоланады. Дистиляция принцптері КИВЦЭТ-ЦС агрегатының электротермиялық бөлігінде мырыш буларын алу негізіне қойылған.

Пирометаллургиялық әдіспен алынған мырыш дистиляция кезінде онымен бірге возгондалатын немесе газбен шағарылатын шаңдардан түсетін қосындылармен (қорғасын, кадмий, темір, мыс және т.б) ластанған. Сондықтан дистиляциялы мырыш кез келген қара метал сияқты тазартуды қажет етеді.

Мырышты темір мен қорғасыннан тазартуды оларды балқыманы баяу салқындату немесе қайта дестиляция - редестиляция кезінде донналы фазаға ликвация әдісімен жүргізеді. Қара мырышты тазарту және одан кадмийді серіктесе алу үшін ректификацияны қолданады – көп ретті дистилляция мен конденсация.

Мырыш концентраттарын дистилляциялы балқытуды электрпештерде жүргізеді. Шикіқұрам 75-80% агломераттан, 14-16% кокстан (тотықсыздандырғаш) и 4-8% әктастан тұрады. Дистилляциялы балқыту өнімдері қара мырыш, штейн, қож және шаңдар болып табылады. Қара мырышқа 88-90% Zn алынады. Тазартудан кейін дистелляциялы мырышты темір бұйымдарды ыстық мырыштау үшін қолданады.

Мырышты алудың гидрометаллургиялық әдісі өңдеуге түскен концентраттар міндетті түрде алдын ала тотықтырып күйдіруді қажет етеді. Қазіргі таңда күйдіруді КС пештерінде жүргізеді. Бұл сілтілеу үшін жақсы дамыған әрекеттесу беті бар материалдар қажеттілігіне байланысты.

Мырыш концентраттарын қайнау қабатында күйдіру келесі реакциялардың өтуіне әкеледі:

940-980 °С температурада технологиялық циклде күкірт қышқылының шығынын өтеу үшін қажетті мырыш сульфатының біраз мөлшерінің түзілуі жүреді. Экзотермиялық реакциялар күйдірудің отын шығынысыз өтуін артығымен қамтамассыз етеді.

Күйдіру үрдісі кезінде мырыш силикаты (ZnO·SiO₂) және ферритінің (ZnO·Fe₂O₃) біраз мөлшері түзілуі мүмкін. Бұл қосылыстардың күймеде болмағаны жөн. Мырыш селикаты колоидты кремний қышқылының суық массасын түзеді. Мырыш ферриті күкірт қышқылының әлсіз ерітінділерінде ерімейді.

Мырыш концентраттарын күйдіру үшін диам. 5-7 м, биіктігі 7-12 м, под ауданы 20-40 м², төгу табалдырығымен жабдықталған КС пештерін қолданады. Мұндай пештердің концентрат бойынша өнімділігі под ауданынан 3,5-тен 6 т/(м²·тәу) арасында. Алынған күйме құамында Zn 55-65%, 0,5%-ға дейін сульфидті және 2%-ға дейін сульфатты күкірт болады.

Құрамындағы SO2 8-12% қайтымды газдарды күкіртқышқыл өндірісіне бағыттайды. Үрлеуді 27-29% дейін оттегімен байыту пештің өнімділігін 9 т/(м²·тәу) дейін, ал күкірт диоксиді құрамын 14-16% дейін арттырады.

Құрамында 55-65% Zn және 2,5-3% S бар оксид, силикат және феррит түріндегі күйінді сілтілеуге түседі. Күйіндіде мырыштан өзге мыс, қорғасын, темір, кадмий, мышьяк, сурьма, кобальт қосылыстары, асыл және сирек металдар болады. Еріткіш ретінде құрамында 120-160 г/л бос H₂SO₄ және 30-50 г/л Zn жұмыс жасаған электролитті қолданады.

Сілтілеуді міндетті түрде күйме мен еріткішті араластыру кезінеде жүргізеді. Сілтілеу үрдісінің жылдамдығы және соңғы көрсеткіштеріне араластыру қарқыны, әсерлесу бетінің шамасы және күкірт қышқылының концентрациясы айтарлықтай әсер етеді.

Мырышты күймелерді сілтілеуді периоды және қарсы ағынды үздіксіз режимде жүргізеді. Периодты сілтілек – сиымдылығы 150 м³ дейін механикалық пропеллерді бұлғағыш чандарда.

Периодты сілтілеуді күйдірілгенмырыш концентраттарының және өзге құрамында мырышы бар материалдардың (шаңдар, фьюминг возгондар және вельц-үрдістер) шағын бөлігін өңдеу кезінде қолданады.

Үздіксіз сілтілеу кезіндегі күйме және ұсталған шаң пештің қайнау қабаты тасмалдағыш науаға өздігінен ағады, оған қышқылды сілтілеу кезеңінен күкіртқышқыл ерітінді түседі. Үздіксіз сілтілеуді жиі екі, кейде үш кезеңде мырыштың толық еруін және күкірт қышқылын толық қолданылуын қамтасассыз ететін қарсы ағыс принцпі бойынша жүргізеді.

Үздіксіз сілтілеу үшін әдетте қойыртпақты ауамен араластыратын өрмекші- чаны қолданылады. Пачук болат беттерден пісірілген, ішкі беті қышқылға төзімді материалмен (кірпішпен, плиткамен) шегенделген биік цилиндрлі чан болып табылады. Нейтрал сілтілеуді қойыртпақ өздігінен ағып өтетін тізбектей орнатылған 3 немесе 4 пачуктерде жүргізеді. Кейін оның гизролизін қамтамассыз ететін темірдің екі валенттіден үшвалентіге тотығуы үшін бірінші пачукке тотықтырғыш салады – тотыққан марганец кенін немесе пиролюзит (МnО₂). 2-4 сағ жалғасатын нейтрал сілтілеу соңында түзілген темір сульфаты [Fе₂(SО₄)₃] темірдің негізгі тұздары мен ерімейтін гидроксидтердің тұнбаға түсуімен гидролизденеді. Бұл кезеңде темірмен қоса мышьяк пен сурьма сілтіленіп бірге тұнады. Сілтілеудің бұл кезеңінің соңғы пачугнен қойыртпақ нейтрал тармақтың қойылтқыштарына түседі. Қоюлатудан кейін тазартылған ерітінді қосындылардан терең тазартуға, артынан мырышты электролитті тұндыруға бағытталады.

«КазЦинк» АҚ мырыш зауыттары қазақстанда өндірілген меншік шикізаттар мен концентраттарда жұмыс жасайды. Малеев кенорнының жобалы қуатқа шығуымен мырыш зауыттардың теуін 80% астам «КазЦинк» АҚ концентраттары құрайды, 20% кемі шеттен әкелінеді ("Новоцинк" жеткізетін негізнен ақжал концентраттары).

Шаймерден кенорнының тотыққан кендерін тиеу ӨМК шикіқұрамнан сульфидті мырыш концентраттарының бөлігін ығыстырады, қалған қорғасын газдарының бөлігін залалсыздандыру үшін күкіртқышқыл өндірісінің қуатын босатады. Негізгі сұрақ олардың концентрациясында болады.

Өскемен мырыш зауыты стандарты технологияны қолданады: концентраттарын күйдіру, күймені сілтілеу және ерітінділерді тазалау, электролиз, - кішкене ерекшеліктермен. Зауыт өткен ғасырдың 60-шы жылдары салынған болатын, ескі мырыш зауытының (казір қолданыстан шығарылған) қуатын арттыру үшін кеңейіп қазіргі таңдағы жылына 162000 т металл мырышпен қорытпалардың өндірісіне жеткен. Зауыт шикізаты (негізінен Малеев кенорнының мырыш концентраттары (мырыш құрамы 53,5%)) күйдіру пештерінде қайнау қабатын оттегімен байытылған үрлеумен өңделеді. Күйдіру пештерінің қайтымды газдары күкіртті ангедритті күкірт қышқылына түйісу әдісімен ұсталады. Күйдіру өнімі – мырышты күйме – екі кезеңде жұмыс жасаған электролитпен сілтілейді (нейтрал және қышқыл сілтілеу). Алынған нейтрал мырыш ерітіндісі қосындылардан тазартылып, артынан электралитті мырыш өндіру үшін электролизге сорылады. Сілтілеу қалдығынан – мырышты кек – мырыш пирометаллургиялық әдіспен возгондарға алынады: немесе вельцпештерде тікелей кектерден, қож возгандау қондырғыларында қорғасын зауытының шикіқұрамында кектерді балқытудан кейін алынған қождардан. Нәтежиесінде алынған мырыш окисьі күйме сілтілеу кезеңіне ерітінділердің түсуіне мырышты сілтілеу цикліне дейін қорғасын, хлор, мышьяк және сурьмадан тазартылады. Электролиздан кейін алынған мырыш катодтар Джумбо құймакесек-блоктарға индукциялы пештерде балқытылады немесе қорытпаларды өндіру үшін қолданады, ал катодты мырышты балқыту кезінде алынған дросстар мырыш окисін алумен электротермиялық пештерде балқытылады.

Риддер мырыш зауыты Өскемен зауыты сияқты мырышты стандартты гидрометаллургиялық әдіспен қайнау қабаты пештерінде күйдіруді, ерітінділерді гидролитті және цементті тазартумен күймені айналым электролитімен екі кезеңді сілтілеуді, электролизді тізбектей қолданып өндіреді. Мырыш кектер вельцпештерде өңделеді. Зауыт жылына 105000т жоғары макалы металл мырыш және мырыш-алюминий қорытпаларын шығарыды. Күкірт газын залалсыздандыру үрдісінде кәсіпорынмен өндірілетін күкірт қышқылы сұраныс болған жағдайда сатылады немесе мырыш заутымен темір жол байланытыратын 3 км қашықтықта орналасқан қондырғыда әстаспен гипсті өнім алумен нейтралданады.

«Қазақмыс» АҚ дүние жүзінің ең ірі мыс өндірушілерінің ондығына кіреді. 2003 ж казан айында елдің оңтүстік-шығысында орналасқан жобалы қуаты жылына 100.000 тонна мырыш Балхаш мырыш зауытын іске қосты. Құрылысқа $150 миллиондай қаржы құйылды. Зауыт мешік шикізатта жұмыс жасайды. Зауыт 2004 ж ақпанында мөлшері 250т алғашқы тауарлы металл мырышты Италияға экспорттады. Зауытта сапасы төмен мырыш концентраттарын (құрамындағы мысы көптеу) өңдеу технологиясы менгерілуде. «Казгипроцветмет» инстетуты жобасымен технико-экономикалық түсіндірмелар, мырыш зауыты құрлысына жоба және жүмысқағаздары жасалған, зауыттың негізгі технико-экономикалық көрсеткіштері орнатылған.

15. 
    
    жүктеу/скачать 1.66 Mb.
    
    Достарыңызбен бөлісу: