Алюминий минералдары: тоты›тар, гидроксидтер, алюмосиликаттар, алюминий силикаттары, дала шпаттары. Алюминий кендері: бокситтер, нефелиндер, алуниттер.
Боксит деген не нЩрсе? Б±л ›±рамында негізінен алюминий оксиді, кремний, темір оксидтері жЩне бас›а металлдар бар тау жынысы. Боксит деген атау француздыЈ Бо (Баих) ›аласынан алын“ан сйз, ал“аш рет 1821 жылы табылды.
Сырт›ы тЇсі бокситтіЈ ЩртЇрлі болып келгенімен кйбінесе ›ыз“ылт тЇсті ›атты йнім жЩне жиі-жиі а›, сары, жасыл тЇсті бокситтер де кездесіп отырады.
љызыл тЇсті болып келетін себебі бокситтіЈ ›±рамында темір оксидініЈ кйп екендігін кйрсетеді, темірдіЈ ›±рамы аз болса бокситтіЈ тЇсі с±р“ылт немесе а›шыл болып келеді.
БокситтіЈ ›±рамында алюминий тоты“ы, я“ни алюминий оксиді ›аншалы›ты кйп болып, ал кремний ›осылыстары аз болатын болса ол соншалы›ты сапалы боксит болып есептеледі. Б±л екі компоненттіЈ массалы› ›атынастары кремнилік модулі ар›ылы кйрсетіледі
Мысалы: Бокситтегі Al2O3 пайызы 45 теЈ дейік, я“ни бір тонна бокситте 450 кг Al2O3 бар, ал бокситтегі SiO2 пайызы 12,5 теЈ дейік, я“ни бір тонна бокситте 125 кг SiO2 бар, сонда
БокситтіЈ кремнилік модуль саны 3,5 - 20 аралы›та орналасады жЩне ›±рамында“ы алюминий оксиді тймендегідей минералдардан т±рады:
– гидраргиллит- Al(OH)3;
– бемит - Al(OOH);
– диаспор - Al(OOH);
– α - корунд (сирек кездеседі).
индірістерде жо“ар“ы сапалы ›±рамында кремнийі аз бокситтерді (кремнилік модулі 6-дан жо“ары µ≥6) Байерлік тізбегі Щдісімен йндіреді, ал ›±рамында кремниі кйп бокситтерді (кремнилік модулі 6-дан тймен µ≤6) кЇйежентектелу немесе жЇйеленген Байер-кЇйежентектелу Щдістерімен йндіреді.
Нефелиннен алюминий тоты“ын тек кЇйежентектелу тЩсілін ›олдану ар›ылы алса, алуниттен тоты›сыздану-сілтілік тЩсілімен алады.
Дамы“ан мемлекеттерде бокситтіЈ жалпы ›оры 62,4 млрд тонна“а жуы›, 45 мемлекетте бокситтіЈ ›оры бар екендігі аны›талса да, тек солардыЈ 22 мемлекетінде боксит ›азылып алынды.
Шлемдегі мемлекеттердіЈ арасында љаза›стан боситтіЈ ›оры жа“ынан Гвинея, Австралия, Бразилия, Индия, Венесуэла, Ямайка, Камерун, Мали, Индонезия, Суринам, Кот-Д’Ивуар, Гайана, Россия, Гана сия›ты елдерден кейін 15–ші орын алады, ал бокситті ›азып алу жа“ынан еліміз Австралия, Гвинея, Ямайка, Бразилия, Индия, Суринам жЩне Россиядан кейінгі 8-ші орында.
Боксит тек ›ана алюминий йндірісінде ›олданылып ›оймай, сонымен ›атар элекрокорунд, алюминий тоты›ты цемент йндірістерінде жЩне оттйзімді материал ретінде, негізгі мартендік болат ›орытуда ›ождама ретінде кеЈінен ›олданылады.
Боксит м±найды кЇкірттен тазалау“а да кйп ›олданылады, ал кейбір мемлекеттерде бокситті минералды› бояулар алу Їшін ›олданады.
љ±рамында“ы Al2O3–не жЩне кремнилік модуліне байланысты бокситтер тймендегі маркалар мен тЇрлерге бйлінеді (1 кесте).
1 кесте – Боксит маркалар мен тЇрлері
Боксит
маркасыAl2O3 - ›±рамы; %,
кем емес Кремнилік модуль
Al2O3 / SiO2 љолданылатын саласыБ-ОО5212Электрокорунд йндірісіБ-О5010Электрокарунд йндірісіБ-1488,0Алюминий тоты“ы
жЩне алюминий тоты›ты
цемент, оттйзімді
материалдар
йндірісі.Б-2436,0Алюминий тоты“ы
жЩне алюминий тоты›ты
цемент, оттйзімді
материалдар
йндірісі.Б-3455,0Алюминий тоты“ы йндірісіБ-4433,9Алюминий тоты“ы йндірісіБ-54826Алюминий тоты“ы жЩне
мартендік йндірісБ-6372,0Мартендік йндіріс
Жалпы металлогиялы› ›±рамы бойынша бокситтер таста›, ›опсыма, ›±р“а› жЩне сазды болып бйлінгенімен олардыЈ арасында аны› бйлінген шекарасы жо›.
Таста› бокситтіЈ ›±рамы 6-78%; ›опсыма бокситтікі 2-51%; ›±р“а› бокситтікі 2-46%; ал сазды бокситтердіЈ ›±рамы 5-72% ›±райды. Тор“ай жЩне Краснооктябрь мекенжайларыныЈ бокситтері гидраргилитті (гиббситті) бокситер – Al (OH)3 тЇріне жатады. Боксит ›±рамдастар – Al (OH)3 гидраргилит; а›сазды› (Al2O3·2SiO2·2H2O); темір окcидтері - Fe2O3; FeCO3 – cидерит: FeS2 – пирит; CuFeS2 – халькопирит болып табылады.
Кесте 2 - Тор“ай жЩне Краснооктябрь бокситтерініЈ орташа ›±рамы
БокситтердіЈ
кен орындарыAl2O3SiO2Fe2O3СО2µ SiТор“ай 44,014,215,20,33,1Аят44,89,119,81,344,9Белин42,48,919,81,114,8
Кесте 3 - БокситтіЈ сапалы› кйрсеткіші
БокситтіЈ тЇрлеріСапалы› кйрсеткіш заттардыЈ
атауыСапалы› кйрсеткіштіЈ
санды› деЈгейі; %Карбонаты аз бокситтерСO2< 0,6Карбонаты бокситтерСO20,6-2,0Жо“арыкорбанатты бокситтерСO2> 2,0КЇкірті аз бокситтерКЇкірт ›±рамы< 0,3КЇкірті бокситтерКЇкірт ›±рамы0,3-0,8Жо“арыкЇкірті бокситтерКЇкірт ›±рамы> 0,8Темірі аз бокситтерТемір оксидініЈ Fe2O3 - не
сана“анда“ы ›±рамы< 10Темірі бар бокситтерТемір оксидініЈ Fe2O3 - не
сана“анда“ы ›±рамы10-18,0Темірі коп бокситтерТемір оксидініЈ Fe2O3 - не
сана“анда“ы ›±рамы> 18Ыл“алы аз бокситтерГигроскопкалы› судыЈ ›±рамы< 10Ыл“алды бокситтерГигроскопкалы› судыЈ ›±рамы10-15,0Жо“ары ыл“алды бокситтерГигроскопкалы› судыЈ ›±рамы> 15
1.1 Нефелиндер
Нефелиндер – жер ›ыртысында“ы алюминий тоты“ыныЈ жЩне сілтініЈ ›±рамы жо“ары, салыстырмалы тЇрде кремний, темір-магнилі компоненттері аз йнім.
љ±рамында алюминий оксиді 32-35% ›±райтын нефелиннен алюминий тоты“ы жеЈіл алынады.
Нефелин минералы (Na, K)2O·Al2O3·2SiO2 – натрий жЩне калий алюмосиликаттары.
МинералдыЈ атауы гректіЈ «нефели» аспан б±лты деген сйзінен шы››ан. Нефелин йнімініЈ ›±рамына нефелинніЈ йзінен бас›а негізгі апатит немесе дала сілтілік шпаттары кіреді.
љаза›станда нефелин рудалары А›тйбе, Павлодар, Шы“ыс љаза›стан облыстарында ›оры жа“ынан кйбірек кездеседі .
Экономикалы› тиімділігіне жЩне ›±рамында“ы алюминий тоты“ы мен сілтіге ›арай Тас›±ды› йЈіріндегі нефелинді сиениттер келешекте йндіруге ›олайлы айма›тыЈ бірі болып табылады. Б±л айма›та кйбінесе нефелинді жЩне эпинефелинді сиениттер кездеседі.
Кесте 4 – Нефелинді сиониттердіЈ химиялы› ›±рамы
Алюмини›±рамдас- сілтілі шикізат кенорындарыХимиялы› ›±рамыAl2O3K2ONa2OK2O+ Na2OK2O+ Na2O+ AL2O3SiO2Fe2O3CaOљ±басадыр, СолтЇстік љаза›стан облысы
(Нефелинді сиениттер);а) Тас›±ды› йлкесі28,70
0,3312,412,7341,4342,401,402,60б) Ащылысай йлкесі23,001,205,807,0030,0053,501,703,00
Рентгенфазалы талдау Тас›±ды› йлкесіндегі нефелинді сиениттіЈ негізгі фазасын цеолиттер тобына кіретін натролит екендігін кйрсетті, я“ни (Na2O Al2O3· 3 SiO2·2H2O) c (d/n=6,59; 5,85; 4,64; 4,68 оА) жЩне аз ›±рамды альбитте бар екендігі аны›талды (d/n=4,11 жЩне 3,25 оА).
Талдау сараптамалары бойынша сиенит 70% цеолиттен т±ратынды“ы аны›талды.
1.2 Саздар жЩне а›саздар
Саздар мен а›саздар ›±рамында алюминиі бар кеЈ тарал“ан йнім болып табылады. ОлардыЈ ›±рамына алюминий а›саз минералы ретінде кіреді Al2O3·2SiO2 ·2H2O. Саз бен а›саздар йзара ›±рамдарында“ы зиянды кварц, магний, темір жЩне бас›а металдардыЈ сан мйлшерлері кйп немесе аз екендігімен аны›талады.
А›саздардыЈ ›±рамында (оттйзімді саз) ол зиянды металдардыЈ мйлшері аз.
љаза›станда а›саздыЈ еЈ ірі орналас›ан айма“ы Кйкшетау ›аласына жа›ын Алексеевка доломит кенорыны.
А›саздыЈ минералды› ›±рамы тймендегідей: 55-65% каолин, 20-35% кварц, 5% жуы› калиі бар дала шпаты, 5-10% биотит.
Ал химиялы› ›±рамы пайыз“а ша››анда мынадай: 57-70 SiO2; 16,8-29,3 Al2O3; 0,04-2,07 Fe2 O3; 0,24-0,91 TiO2; 0,14-0,41 CaO; 0,14-0,66 MgO; 0,66-2,06 (K2O+ Na2O); 0,1-0,006 SO3; 5,5-9,7 шы“ын.
СаздардыЈ орасан зор ›оры бокситтермен бірге немесе соныЈ маЈайында Ар›алы› кенорындарында шо“ырлан“ан.
Ар›алы› кенорындарында“ы саздыЈ химиялы› ›±рамы пайыз“а ша››анда тймендегідей (АР-3): 41,71 SiO2; 35,10 Al2O3; 5,0 Fe2 O3; 2,8 TiO2; 0,84 CaO; 0,5 Na2O; 12,98 шы“ын.
Ар›алы› кенорындарында“ы саздан алюминй тоты“ын йндіруге мынадай ›олайлы мЇмкіндіктер бар: біріншіден саздыЈ ›оры орасан зор; екіншіден саз жердіЈ бетінде бол“анды›тан оны ›азып алудыЈ ›ажеті жо›, сонды›танда ›азу Їшін ›аржыны талап етпейді.
1.2.1 ТаскймірдіЈ ›алды› кЇлдері. Болаша›та алюминий йндірісінде Екібаст±з кймір Щуітіндегі ›алды› кЇлді ›олдану Щбден мЇмкін жЩне бЇгінде б±л с±ра› йзекті мЩселелердіЈ бірі.
Екібаст±з кймір ЩуітініЈ тйЈірегінде бірнеше жылу электр станциялары ж±мыс істейді жЩне олар 80 миллион тонна“а жуы› кймірді т±тынады.
Кймірді жа››анда шамамен орташа 54% кЇлге айналады.
КЇлдіЈ ›±рамында“ы алюминий тоты“ы шикізатты дайындауда ешбір шы“ынсыз ›олданыла алады.
КЇлдіЈ пайыз“а ша››анда“ы химиялы› ›±рамы: 59-64 SiO2; 23-32 Al2O3; 2,9-9,1 Fe2O3 ;1,3 TiO2; 1,1-3,9 CaO; 0,4-1,6 MgO; 0,5K2O; 0,28 Na2O; 0,0,6-1,1 SO3.
Екібаст±з кймірініЈ фазалы› ›±рамыныЈ минералды› бйлімі пайызбен ал“анда 28 кварцтан, 54 а›саздан, 5 кальциттен, 2 магнезиттен, 2 гипстан жЩне 10 сидериттен т±рады.
1.2.2 Домна ›ождары жЩне серициттік концентраттар. Алюминий шикізатыныЈ кйзі ретінде домна ›ожылары мен серицитты› концентраттарды да ›арастыру“а болады.
Кесектелген магнитік лисаков концентратарыныЈ ›орытыл“ан алюмосиликат ›ожыныЈ химиялы› ›±рамы: 21,28 SiO2%; 24,44 Al2O3%; 48,18CaO%; 2,66MgO%; 0,56TiO2%; 0,53FeO.
Алюмосиликатты› ›ождарыныЈ кристалооптикалы› зерттеу нЩтижелері олар негізінен γ-тЇрлендірілген ›оскальцилі силикаттан –
2 CaO·SiO2 (45-50%), гелениттен - 2 CaO·Al2O3·SiO2 (25-30 %) жЩне кальци алюминатынан – 3CaO·Al2O3(25-25 %) т±ратынды“ын аны›тады.
љ±рамында алюминий тоты“ы мол темір рудаларыныЈ бай кенорындары 10 млрд. тонна“а жуы› жалпы ›орымен Костанай обылысыныЈ Лисаковск жЩне Аят деген жерлерінде есепке алын“ан.
Балхаш фабрикасында“ы ›алды›тарды байыту кезіндегі алын“ан серицитті концентраттыЈ химиялы› ›±рамы тймендегідей: 32,1Al2O3%; 7,5K2O%; 0,71 Na2O%; 1,48Fe2 O3% ; 18 TiO2%.
Серицитті концентраттардан алюминий тоты“ын, сілті жЩне цемент алу“а болады, негізінен серицит концентраттарыныЈ табыл“ан жері Орталы› љаза›стан.
Сонымен жо“арыда ›арастырыл“ан материалдар“а сЇйене отырып, љаза›станныЈ алюминий йндірісіне алюминий шикізатыныЈ ЩртЇрлі минералогиялы› жЩне химиялы› ›±рамымен орасан зор ›оры бар мемлекет деп айтуымыз“а толы› мЇмкіндігіміз бар.
°сынылатын Щдебиеттер: [3], 157-161 б.
3 та›ырып. Глинозем ›асиеттері. ГлиноземныЈ физико-химиялы› ›асиеттері. Глинозем – электролиз материалы ретінде.
4 та›ырып. Алюминий шикізатынан глинозем алу Щдістері.
Глинозем алудыЈ сілтілік, ›ыш›ылды› жЩне электротермиялы› Щдістерге сипаттама беру жЩне оларды ЩртЇрлі алюминий шикізатына ›олданылуы. Сілтілік ЩдістіЈ глинозем йндірісінде алатын басымды› мЩні.
Алюминий шикізатынан алюминий тоты“ын йндірудіЈ кйптеген Щдістері ±сыныл“анымен іс жЇзінде, амфотерлік ›асиетіне байланысты Щзірше сілтілік жЩне ›ыш›ылды› тЩсілдермен “ана алу“а болады.
Шлемдік тЩжірибеде ›азіргі таЈда тек сілтілік Щдістер “ана ›олданылып келеді, ал таза ›ыш›ылды› жЩне ›ыш›ылды-сілтілік Щдістер тЩжірибе жЩне жартылай йндірістік зерттеу деЈгейінде т±р.
инеркЩсіптерде бокситтен, нефелиннен, алуниттен сілтілік тЩсілмен алюминий тоты“ын йндіру мынадай Щдістерге бйлінеді:
– гидрохимиялы› (Байер тЩсілі);
– кЇйежентектелу (спекания тЩсілі)
– тізбектелген-жЇйелі Їлгі (Байер тЩсілімен кЇйежентектелу тЩсілі ›атар немесе жЇйеленген тЇрлеріндегі тЩсіл);
– нефелин рудаларын тек бал›ыту тЩсілімен “ана йЈдейді.
Алын“ан бокситті ары ›арай ›андай тЩсілді ›олданып йЈдеуді аны›тау Їшін мынадай негізгі факторлар“а сЇйенеді:
– кремнилік модуль;
– бокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий тоты“ыныЈ мйлшері;
– зиянды ›оспалардыЈ ›±рамы (карбидтер, сульфидтер жЩне органикалы› заттар);
– шикізаттыЈ минералогиялы› ›±рамы.
Жо“арыда атап йткеніміздей љаза›станда“ы бокситтердіЈ ›±рамында зиянды ›оспалардыЈ кйптігіне байланысты Байер Щдісін ›олдану экономикалы› жа“ынан йте тиімсіз. Себебі Байерлік тЩсілмен алюминий тоты“ын йндіргенде ерімейтін ›ызыл шлам ары ›арай йЈделмей Їйіндіге жіберіледі. љаза›стан бокситтерін йЈдегендегі шы››ан ›ызыл шламныЈ ›±рамында 24-27 г/л жуы› Na2O, 23-25 г/л жуы› Al2O3 бар жЩне ›ызыл шламдар ›иын шйгіндіге тЇсіп, алын“ан алюминат ерітінділерін екі валентті темірмен ыластайды. Сонды›тан ›±рамында керекті сілті мен алюминий тоты“ы бар ›ызыл шламды ары ›арай йЈдеп, ›осымша алюминий тоты“ын алу“а болатын, я“ни љаза›стан бокситтерінен алюминий тоты“ын йндіретін бірден–бір тиімді тЩсіл – б±л тізбектелген жЇйелі технологиялы› Байер-кЇйежентектелу с±лбасы.
Б±л тЩсіл љаза›станныЈ шетелдерде бокситке ±›сайтын саз дейтін шикізаттан жылына 1 500 000 тонна алюминий тоты“ын йндіруге ›олайлы бірегей с±лба.
љолданылып жЇрген технологиялы› Байер тізбегімен бірге кЇйежентектелу тізбегі де љаза›стан бокситтерініЈ сапалы› ›±рамына байланысты бастап›ы классикалы› Їлгісінен Щлде›айда йзгерді.
Павлодар алюминий зауытында“ы тйменгі сапалы бокситтен жо“ар“ы сапалы алюминий тоты“ын йндіру, сапалы Щрі тиімді жаЈа технологиялы› ›ондыр“ылардыЈ ар›асында іске ас›ан ж±мыс деп білеміз.
БокситтіЈ химиялы› жЩне минерологиялы› ›±рамыныЈ т±ра›сызды“ына байланысты технологиялы› тізбектіЈ гидрохимиялы› жЩне кЇйежентектелу тізбектерінеде Щр уа›ытта озы› технологиялы› ›ондыр“ыларды енгізіп отыр“ан абзал.
Енді Павлодар алюминий зауытыныЈ ›азіргі таЈда“ы технологиялы› тізбектеріне ›ыс›аша то›талып йтейік.
°сынылатын Щдебиеттер: [3], 34-36 б.; [6], 44-45 б.
5 та›ырып. Байер Щдісімен бокситтен глинозем алу.
ШдістіЈ жалпы с±лбасы. Байер Щдісі ар›ылы глиноземді йндірудіЈ физикалы› жЩне химиялы› негіздері. ШдістіЈ негізгі операциялары: сілтілеуге дайындау жЩне сілтілеу; операцияныЈ негізі сілтілеу кезінде негізгі боксит компоненттерініЈ сілтілі алюминатты ертінділермен Щрекеттесуі. Бокситтерді сілтілеу технологиясы жЩне жабды›тар; љызыл шламды бйліп алу жЩне шаю; Алюминатты› ерітіндініЈ декомпозициямен ыдырауы; Негізгі ертіндіні булау, булан“ан ертіндіден сода жЩне органикалы› ›осылыстар бйлу; Алюминий гидроксилініЈ кальцинациясы, физико-химиялы› ауысуы жЩне жабды›тар.
Алюминий тоты“ын Байер Щдісімен йндірудіЈ мЩні ±са› ±нта›тал“ан бокситті сілтілік ертіндімен йЈдеп, бокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий оксидін ерітіндіге натрий алюминаты ретінде кйшіруде болып табылады.
Белгілі бір жа“дайда натрий алюминаты ерітіндісі ыдырап, алюминий гидроксиді ›атты фаза тЇрінде ажырап шы“ады.
Бйлінген алюминий гидроксидін жо“ар“ы температурада ›ыздырып дым›ылсыз алюминий тоты“ын алады.
Австрия химигі К.И. Байер (1847-1904) 1890-шы жылдары Ресейде то›ыма йндірісіне ›ажетті бокситтен алюминий тоты“ын алудыЈ жолдарын ›арастыру Їстінде екі маЈызды жаЈалы› ашты. Кейінен ол жаЈалы›тар Байерлік тЩсілдіЈ негізін ›алады.
Ол жаЈалы›тардыЈ біріншісі - жаЈа т±ндырыл“ан ›ордыЈ Щсерімен Al(OH)3 натрий алюминаты ерітінділерін ыдыратып, алюминий гидроксидін ›атты фаза“а бйліп шы“ару. Б±л процесті Байер Петербург ›аласында“ы Тентел химиялы› заводында т±Ј“ыш рет жЇзеге асырып, 1889 жылы патентеді.
Екінші жаЈалы“ында (Кама йзені жа“асында“ы Елабуж заводында) Байер бокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий тоты“ы сілтілік ерітінділермен ерітіліп, натрий алюминатын тЇзе алатынды“ын, жЩне сілтілік ерітінді ретінде тйл ерітіндіні ›олдану“а болатыны жайлы жария етіп, 1892 жылы патенттеді.
Сол XIX “асырдан бері Байерлік тЩсілге елеулі жаЈалы›тар енгізілді.
Ол жетістіктердіЈ кйпшілігі кеЈес ода“ы дЩуіріндегі “ылымдар Їлесінде, атап айта кететін болса›: Д.П. Маноев (1888-1934); Ф.Ф. Вольф (1892-1960); С.И. Кузнецов; В.А. Бернштейн; М.Н. Смирнов жЩне та“ы бас›а да ата›ты “ылымдар. Б±л “алымдар Байер тЩсілініЈ теориясы мен технологиясына йздерініЈ елеулі Їлестерін ›осты.
3.1 Бокситті ерітінділеу
°сатыл“ан бокситті алдымен диірмендерде ыл“алдап ±нта›тайды, содан кейін айналымда“ы жо“ары концентратты сілтілік ертінділермен ерітінділейді.
БокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий оксиді гидроксид тЇрінде натрий гидроксидімен йзара Щрекеттесіп, натрий моноалюминат ерітіндісіне йтеді
Al (OH) 3 + NaOH Na Al (OH) 4 (3.1)
гидраргиллит
AlOOH +NaOH + H2O Na Al(OH)4 (3.2)
диаспор мен бемит
БокситтіЈ ›±рамында“ы кремнезем негізгі реакциалармен бір уа›ытта бас›ада тймендегідей реакциялар“а тЇседі
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O (3.3)
1,7Na2SiO3 + 2NaAl (OH) 4=
Na2O·Al2O3·1,7 SiO2·H2O+ 3,4NaOH+1,3 H2O (3.4)
натрий гидроалюмосиликаты
СоЈ“ы (3.4) реакциясыныЈ жЇруі натрий гидроалмосиликатыныЈ ›±рамында (НГАС) алюминий тоты“ы мен сілтініЈ жо“алуына ±шыратады, я“ни бокcиттегі Щр килограмм SiO2 – “а бір килограмм Al2O3 жЩне 0,608 кг Na2O жо“алып отырады.
Осы реакция ар›ылы бокситтен химиялы› немесе теориялы› тЇрде алюминий тоты“ыныЈ ›ызыл шламмен жо“ал“анда“ы санын ескере отырып оны ›анша пайыз йндіруге болатынын есептеуімізге болады
(3.5)
(3.6)
М±нда“ы А жЩне S - б±л бокситтегі Al2O3 мен SiO2 ›атынас ›±рамдары, ал µSi бокситтіЈ кремнилік модулі. Осылайша (3.5) жЩне (3.6) теЈдеулері ар›ылы бокситтіЈ ЩртЇрлі ›±рамдарынан алюминий тоты“ыныЈ теориялы› шы“ымын есептеп шы“ару“а болады жЩне де егер бокситтіЈ ›±рамында SiO2 кйп болса Байер тЩсілі экономикалы› т±р“ыдан тиімсіз екеніне кйз жеткізу ›иын емес, ййткені ондай бокситтерден алюминй тоты“ыныЈ шы“ымы йте тймен.
Бокситтерді ерітінділеу жа“дайы ЩртЇрлі болып келеді. ЖеЈілашылатын гидраргиллитті бокситерді Щдетте атмосфералы› ›ысымда араластыр“ыштарда 105-107оС шамасында ерітінділейді, ал ›иын ашылатын ›атты бемит, диаспор сия›ты бокситтерді автоклав ›ондыр“ыларында 100-240°С аралы“ында ерітінділейді.
Ертінділегенен кейін пісірілген ›ойыртпа› алынады. Ол алюминат ерітінділерінен жЩне ›атты ›алды› ›ызыл шламнан т±рады.
Алюминат ерітінділерініЈ маЈызды кйрсеткіштерініЈ бірі ол каустиктік модулі αк
(3.7)
Б±л теЈдеудегі Na2Ok мен Al2O3 ерітіндідегі каустикті сілті мен алюминий тоты“ыныЈ концентрациялары, г/дм3; ал 62 мен 102 сандары Na2O мен Al2O3 молекулалы› массалары.
Мысалы: Айналымда“ы ерітіндініЈ концентрациясын мынадай сандармен алайы›
Na2O – 210г/л, ал Al2O3 - 105г/л; сонда αк=210·102/105·62=3,29;
Al2O3 – молекулалы› салма“ы (27·2+16·3=54+48=102)
Na2O – молекулалы› салма“ы (23·2+16=46+16=62)
Каустиктік модулдері αк=3-4 сан аралы“ында“ы ерітінділер тйзімді ертінділер жЩне м±ндай ерітінділер бокситтіЈ ›±рамында“ы гидроксидті оЈай еріте алады. Ал каустиктік модулдері αк=1,6-1,8 сан аралы“ында“ы ерітінділер Щлсіз, ондай ерітінділер йздігінен ыдырау“а ±шырайды. Сонды›танда айналымда“ы ерітінділеуге жіберілетін ерітінділердіЈ каустикті модуль саны αк=3,0-3,5 аралы“ында болуы керек.
Технологиялы› тізбектіЈ басында бокситті айналымда“ы сілтілік ерітіндімен йЈдеу кезінде ерітіндімен бокситтіЈ ›атынасты› мйлшерін аны›тап, ерітінділегенен кейін алюминатты› ертіндініЈ каустиктік модулі ыдырайтындай шамада, я“ни αк=1,6-1,8 аралы“ында дайындау керек.
Есепті (3.7) теЈдеуі бойынша шы“ару“а болады.Осы теЈдеудегі бйлшектіЈ алымында“ы сілтініЈ айналымда“ы ерітіндімен бірге мольдік санын жЩне (НГАС) мен кеткен жо“алымын ескеру керек. Ал бйлімінде бокситпен жЩне айналымда“ы ерітіндімен бірге кірген Al2O3 мольдік санын, сонымен ›атар(НГАС) мен кеткен жо“алымын ескеру ›ажет.
БокситтіЈ ›±рамында“ы аз мйлшердегі ›оспалар ерітінділеу кезінде мынадай Щрекетесулер мен кЇйлерге тЇседі:
Фосфор оксиді сілтіде еріп, ерітіндіге ›ыш›ыл натринонофосфор т±з пішінінде йтеді – Na2HPO4. Ерітінділеу кезінде кенніЈ ›±рамында“ы 1/3 тен 2/3 дейінгі фосфор алюминат ерітіндісіне йтеді. Алюминат ерітінділерін ыдырату ар›ылы алын“ан алюминий тоты“ыныЈ ›±рамында Щр›ашанда P2O5-ніЈ біраз мйлшері болады. Біра› фосфор зиянды ›оспа емес, ййткені электролиз процесі кезінде металды› алюминидіЈ ›±рамына йтпейді жЩне электролитте жиналмайды. Ол ерітілген алюминимен бірге тоты›сызданып кЩдімгі жай ›алпына келіп, астаудан ±шып кетеді.
Ванадий оксиді бокситтіЈ ›±рамында аз мйлшерде бол“анымен ерітіндіге сілтімен жа›сы йтеді. Бокситтерді ерітінділеген кезде шамамен ванадий ›осылыстарыныЈ 30% ›ызыл шламмен бірге Їйіндіге кетеді, ал ›ал“ан мйлшері айналымда“ы сілтілік ерітінділермен жиналып, алюминат ерітіндісі бірте - бірте натрий ванадатымен ›аны“ады. Сййтіп еритін деЈгейге жеткен кезде, арты› натрий ванадаты Na3VO4·7H2O алюминий гидроксидімен бірге ыдырау процесінде шйгуге тЇседі.
Алюминий тоты“ын ешуа›ытта V2O5 ›андай мйлшерде болсын ыластау“а болмайды, ййткені ванадий металды› алюминидіЈ тез арада электрйткізгіш ›асиетін тймендетеді. БокситтіЈ ›±рамында ванадий ›оспалары жо“арылап, ванадий т±здары ерітіндіде жинала бастаса, былай істеу керек: айналымда“ы сілтілік ерітінділерден буландыру процессі кезінде ›атты фаза“а бйлу ар›ылы немесе алюминий гидроксидін ысты› сумен жа›сылап жуса натрий ванадаты жа›сы еритін бол“анды›тан сумен бірге шайылып кетеді.
Галлий ›осындылары бокситтіЈ ›±рамында Їш валентті галий тЇрінде Щр›ашанда кездеседі (шамамен 0,005%), ол йзініЈ ›асиеттерімен алюминий ›осылыстарына ±›сас келеді. Бокситті ерітінділеген кезде галий гидроксиді алюминий гидроксидімен бір уа›ытта ертіндіге йтіп, натрий галлатын ›±райды
GaOOH +NaOH +H2O = NaGa (OH) 4 (3.8)
Біра› алюминат ерітінділерін ыдырат›ан кезде ›атты фаза“а бірінші кезекте Al()3 тЇседі, ал натрий галлаты тйл ерітіндіде ›алып ›ояды, ййткені Ga()4 комплексті иондары, Al()3 иондарына ›ара“анда берік болып келеді. Шйткенмен де галлаттыЈ біраз бйлігі ыдырап, галлий гидроксиді алюминий гидроксидімен бірге ›атты фаза“а бйлініп тЇседі.
Сонды›тан алюминий тоты“ы ›±рамында Щр›ашанда 1кг Al2O3, шамамен 10мг Ga кездеседі.
Электролиз процесі кезінде алюминиге ›ара“анда оЈ зарыдтты электірленгендігіне байланысты криолитті-алюминий тоты“ы бал›ымаларында катодта алюминиймен бірге бйлінеді. Біра› галлий алюминидіЈ ›±рамында йте аз мйлшерде бол“анды›тан оныЈ ›асиетіне мЇлде Щсер етпейді.
Ал айналымда“ы сілтілік тйл ерітінділерініЈ ›±рамында жинал“ан NaGa(OH)4 технологиялы› Щдіспен таза 6N, я“ни Ga - 99,9999 металын алады.
Достарыңызбен бөлісу: |