Тест. 647736649676_Лекция 1-9 АМС. Деп аталады

• Название: Деп аталады
• Дата: 26.05.2021
• Размер: 412 Kb.
• Имя файла: 647736649676_Лекция 1-9 АМС.doc
• Тип: Анализ; #210386
• страница: 7 из 8

Табиғи тұздар.

Химико-минерологиялық сипаттамасы.

Жалпы белгілері: суда жақсы ерігіштігі және түзілу жағдайларының жалпылығы. Талдау объектісі - тұзды су қоймаларынан кристалданатын тұздар, қазба және көлдік тұзды тұнбалар (отложения).

Табиғи тұзды қазбалар күрделі комплекс, қосымша тұзды емес, «ерімейтін қалдығы» бар. Негізінен хлоридтер, сульфаттар (Na, K, Mg) жатады. Кейде құрамына кальций де енеді. Әсіресе, кальций сульфаты – гипс (сулы) немесе ангидрит (сусыз) түрінде көпшілік тұзды минералдарда. Сонымен қатар, сілтілік металдардың карбонаттары мен нитраттары да жатқызылады.

Тұздарды талдаудың жалпы сызбанұсқасы.

Тұздардың жалпы талдауы, олардың негізгі құрамының шамасын анықтауды (әдетте Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, Cl^-, SO₄^- , H₂O, CO₃^-, HCO₃^-, NO₃^-) және ерімейтін қалдықты анықтауды қамтиды. Әдетте, кейбір иондарға ғана анықталатын толық емес талдау жүргізіледі. Жалпы сызбанұсқада олардың жоғары ерігіштігі өлшендіні суда ерітіп, ерімейтін қалдығынан сүзіп алу, фильтратты өлшегіш колбаға жиып алынған ерітіндіні талдау қолданылады. Судың шамасын жеке өлшендіден анықтайды. Жалпы сызбанұсқаға зерттелетін үлгі де қиын еритін сульфатты – кальцийлі минералдар көп болған жағдайда өзгерістер енгізеді. Сүзіп алынған және шайылған ерімейтін қалдықты сұйытылған тұз қышқылында өңдеп, сулы сығынды ғана емес, тұз қышқылды сығындыны және ерімейтін қалдықты талдайды. Егер қиын еритін минералдар шамасы көп болған жағдайда сулы сығындысын дайындамайды да. Өлшендіні тек сұйытылған тұз қышқылында ерітіп, ары қарай анықтау жүргізіледі.

Су гигроскопиялық су немесе кристалдық су формаларында кездеседі. Кристалдық суы бар тұзды минералдар – мирабиллит (55,9% Н₂О) және карналлит (38,9% Н₂О). Мұндай типті минералдар кристалдық су буының қатаңдығына байланысты судан жылдам айырылатын немесе балқығыш болады. Әдетте суды анықтауда қосымша жанама әдіс қолданылады. Бұл жағдайда судың әр түрлі формасын жеке анықтау қиын болады, өйткені олардың жекелей бөлінуін қаматамасыз ететін жағдайды табу мүмкін емес. Кейде өлшендіні қыздыру арқылы сусыздандырғанда қосымша процестер күрделендіреді. Мысалы, карналитті қыздырғанда:

2MgCl₂+H₂O→MgO ∙ MgCl₂+2HCl

реакциясы бойынша гидролизденіп, хлорды жоғалту кедергі жасайды. Не болмаса, кейбір минералдардың кристалдары бүлініп, механикалық жоғалту болуы мүмкін. Тағы бір қиындығы кейбір минералдар жоғары температурада ұшқыш болады. 800⁰С температурадан жоғары галитті қыздырса толығымен буланады да, ұшып кетеді. Қыздырғанда корбанаттар мен нитраттар жеңіл айырылады. Сондықтан, талдау әдістерін таңдауда жоғарыда аталған жағдайларды ескеру қажеттігі туындайды.
Минералдар мен қара металдар рудаларын талдау.

Бұл жағдайда темір, марганец, хром, никель және кобальт рудаларын талдау әдістемелері қарастырылады.

Темір және оның рудалары.

Табиғи қосылыстары.

Жер қыртысында кең тараған. Оксидтер, оттекті қышқылдар тұздары және сульфидтер түрінде кездеседі. Мысалың магнетит FeO∙Fe₂O₃ (72,36% Fe), гематит Fe₂O₃ (69,96% Fe). Екеуі де тұз қышқылында ерігіш, тек еріту баяу жүреді.

Тұздар түрінде: сидерит-FeCO₃(48,30%)

фаялит-2FeO ∙ SiO₂

шамуазит-3(Fe,Mg)O∙Al₂O₃∙2SiO₂∙3H₂O

тюрингит-күрделі алюмосиликат

Сульфид түрінде: пирит-FeS₂

пирротин-Fe_nS_n+1 т.б.

Темір рудалары әр түрлі қоспамен болады, домналық балқытуда шойын құрамына өтіп сапасын төмендетеді. Зиянды қоспаларға S, Fe, As, Zn, Pb жатады. Темір серіктестеріне шойын қасиетін жақсартатын Mn, V, Cr, Ti, Co, Ni, Cu жатады, оларды процесс барысында жеке бөліп алуға да болады.

Темір рудаларын айыру.

Бұл мақсатта қышқылдық өңдеу, балқыту (сілтімен), күйдіру, балқытқыш қышқылмен өңдеу, комплексті өңдеу арқылы ыдырату қолданылады. Әдісті таңдау анықтау мақсатына, зерттелетін материал сипатына тәуелді.

1. 
   Темір рудаларының еріткіші - тұз қышқылы (гидратты және сусыз темір оксидтері, карбонатты рудалар). Еру жылдамдығы қышқыл концентрациясы мен температураны көтергенде артады. Күкірт қышқылы және азот қышқылымен өңдеу өте қиын жүреді.
   
2. 
   Қосымша кездесетін силикаттар тұз қышқылына әр түрлі реакция береді. Кейбіреуі толық ажыраса, кейбіреуі ерімейді. Толық ыдырау жүргізу үшін әдетте тұз және күкірт қышқылдары қоспасы қолданылып, соңынан күкірт қышқылы булары пайда болғанша қыздырылады.
   
3. 
   Сулфидтер темір рудаларында өте аз кездеседі. Оларды анықтау үшін қышқылдық өңдеу немесе сілтімен балқытып, ары қарай сумен сілтілеу және сулы сығындыдан сульфат ион анықталады.
   
4. 
   Талдау міндетіне кремнеземді анықтау кіретін болса, өлшендіні тұз қышқылымен өңдеп, ерітіндіні буландырып, әдеттегі әдістермен ерімейтін қалдықтарды бөліп алып, содамен балқытады. Кремний қышқылын бөлген соң ерітіндіні негізгі ерітіндімен қосады. Содамен өлшендіні тікелей балқыту темір шамасы жоғары болғанда жүргізбейді, өйткені платиналық тигельдің бүлінуі мүмкін.
   
5. 
   Кремнеземді анықтау қажет болмаса, өлшендіні айырудың екі нұсқасы да қолданылады, ерімейтін қалдықты балқытудың орынына балқытқыш және күкірт қышқылымен өңдеп ерітіндіге айналдырады. Кейде ерімейтін қалдықты калийдің пиросульфатымен балқыту жеткілікті және ерітіндісін негізгі ерітіндіге қосады да талдау жүргізеді.
   
6. 
   Талдау міндетіне ванадий, хром енетін болса, өлшендіні айырудың ыңғайлы әдісі -сілтілік балқыту. Экспресті әдісте шыны пробиркаларда жүргізіледі.
   
7. 
   Егер рудада сульфидтер немесе органикалық заттар болса, жалпы талдауға немесе жеке компоненттерді анықтауға арналған өлшенділерді (күкірт, темір тотықтары) еріту алдында аса жоғары емес температурада жүргізеді.
   

Қара және легирлеуші металдар минералдары.

Пайдалы қазбаларға өндірісте толық қолдануға немесе олардың қосылыстарынан немесе минералдарынан әр түрлі элементтерді алуға болатын минералды қосылыстар жатады. Олардың қосылыстарының және минералдарының элементтерін бөлу технологиялық мүмкін және экономикалық тиімді болатын минералды агрегаттарды кен деп атайды. Кендердің маңызды сипаттамасы – олардағы пайдалы компоненттің, элементтердің немесе минералдардың, сонымен қатар зиянды және бос қоспалардың мөлшері. Бірқатар жағдайларда шикізатты бағалауға кен құрамындағы компоненттердің қосылысы әсер етеді. Кейбір жағдайларда өнеркәсіпті қандай да бір компоненттің мөлшері емес, технологиялық оңай бөліп алуға болатын, белгілі бір минералмен байланысқан компоненттер мөлшері қызықтырады. Мысалы, молибден кендері үшін қанша молибден сульфидті және қанша оксидті формада болатынын білу маңызды. Сондықтан, әдетте жүргізілетін валдық химиялық талдаумен қоса рационалды химиялық талдау деп аталатын арнайы талдау жүргізіледі. Оның негізінде минералдардың және олардың топтарының құрамына қандай компоненттер кіретіні туралы қорытынды жасауға болады.

Пайдалы қазбалардың кен орындары туралы ілім минералогиямен, кристаллографиямен, геохимиямен, сол сияқты физикалық химия, ықтималдық теориясы, аналитикалық химия сияқты ғылымдармен байланысты.

Металды пайдалы қазбалардың кен орындарының кендерімен көптеген бағалы қасиеттерге ие болатын әр түрлі металдарды бөліп алады. Олардың ең маңыздысы беріктілігі, электрөткізгіштігі, химиялық тұрақтылығы, ыстыққа төзімділігі және т.б. Көптеген металдар және олардың қосылыстары халық шаруашылығы салаларында үлкен мөлшерде қолданылады. Металл кендерін өндіруді және өңдеуді іске асыратын ауыл шаруашылығының басты салалары қара және түсті металлургия. Түсті металлургияда түсті металдардың кендерінен басқа, сирек элементтердің көптеген түрлері қолданылады.

Қара металлургияда тек қара металдардың кендері ғана өндіріліп және өңдеу жүргізілмейді, сонымен қатар магнезит ыстыққа төзімді саз, құмдар және кварцтерді қайта өңдеу іске асырылады.

Темірдің жер қыртысындағы орташа мөлшері 4,2%. 450-ден аса минералдары бар, бірақ олардың ішінде кейбір оксидтері өндірістік маңызды болып табылады: гематит Fe₂O₃, магнетит Fe₃O₄, магномагнетит (Fe,Mg)Fe₂O₄, ильмеррит FeTiO₃, гидроксидтері: гётит HFeO₂, гидрогётит HFeO₃∙nH₂O, гидрогематит Fe₂O₃∙2H₂O, карбонаттары: сидерит FeCO₃ және силикаттары: шамозит және тюрингит. Әр түрлі минералды типтегі өндірістік кендердегі темір мөлшері 15-70% аралығында болады. Магнетит-гематитті кендерде темірдің мөлшері 50-65%, титано-магнетитті кендерде 15-55%, гидрогётитті кендерде 35-35%, сидеритті кендерде - 30-35%, ал силикатты кендерде 20-40% болады. 45% жоғары темірі бар кендерді бай кендер, ал 45% төмен кендерді кедей кен деп атайды. Кедей кендер металлургиялық өңдеу алдында байытылады (шаю, магнитті және электромагнитті әдістер көмегімен).

Темірлі кендердегі зиянды қоспалар – P, S, As, Sn, Zn, Pb, Cu. Кендердегі күкірттің рұқсат етілетін мөлшері әдетте 0,15-0,25%. Егер темірлі концентраттарды балқыту алдында агломерацияласа (күйдірсе), ондағы күкірттің шамасы жанып кету нәтижесінде 3-4%-ға төмендейді. Кендерді өңдеу технологиясына байланысты фосфордың рұқсат етілетін шамасы 0,01 – 1,1%, мышьяктікі – 0,02-0,05%, ал мырыш пен қорғасын ның мөлшері 0,05%-дан аспау керек. Пайдалы қоспалар - легирлеуші металдар – Ni, Co, Mn, Ti, Cr, V.

Темірлі кендер қара металлургия негізі болып табылады. Металлургиялық өнеркәсіптің басты өнімдері – шойын, болат, темір. Олар бір-бірінен құрамындағы көміртегінің мөлшерімен және әр түрлі технологиялық қасиеттерімен ерекшеленеді. Шойындағы көміртек шамасы – 1,7-4%, болаттағы – 0,2-1,7%, кәдімгі темірде – 0,2%-дан аз мөлшерде болады.

Технологиялық процестерді жүргізу кезінде темір кендерінің химиялық құрамы және физикалық қасиеттері ескріледі.

Фосфордың мөлшері онша жоғары болмаған кезде (0,07-0,1%) шойынды мартен пештерінде болатқа өңдейді. Мартен пештерінде шойынға зиянды қоспалардың мөлшері аз, сапасы жоғары кендерді қосады. Фосфордың мөлщері жоғары шойынды Томосов процесі көмегімен болатқа қайта өңдейді. Жану кезінде түзілетін күкірт және фосфор оксидтері әктаспен әрекеттесіп томасшлакқа айналады. Ол ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылады.

Темір кендерінде кремний оксидінің мөлшері көп болса, ол балқу температурасын жоғарылатады. Соның әсерінен жанар-жағармайдың шығындалуы артады. CaO және MgO мөлшері көп болса, керісінше балқу температурасы төмендейді және кенді өңдеу процесін экономикалық тиімді етеді. Табиғи темір кендерінің құрамында болатын пайдалы қоспалар, темірдің дайын өнімдерінің сапасын арттырады, арнайы болат өндірісу кезіндегі қосылатын шығынды азайтады. Темір, марганец, хром, никель және басқа металдар негізіндегі болаттың арнайы маркалары жоғары механикалық мықтылығымен, тұтқырлығымен, қышқылға тұрақтылығымен, ыстыққа төзімділігімен, антикоррозиялылығымен сипатталады. Өндіріске темірдің аз мөлшерлі кендері де қолданылатындықтан байыту процестері жетілдірілуде. Байытудың борпылдақ және ұнтақ өнімдері балқыту алдында кесектеледі.

Темір кен орындары Оралда (Магнитогорск), Қостанай облысында (Сарыбай, Соколов, Кашер).

Орал кен орындарындағы негізгі минерал – титаномагнетит, гильменит, пирит, халькопирит, борит, пирретин сирек кездеседі. Fe-14-34%, S-0,02%, P-0,05%. Комплексті кендерде темір, ваннадий (0,05-0,31%) және титан (0,8-2%) болады. Олар электромагнитті сепарация әдісімен оңай байытылады және осы кезде құрамындағы Fe 50-58% болатын темір- ванадий концентраты алынады. Металлургиялық өңдеу кезінде шойынмен қоса ванадий да алынады.

Қостанай облысындағы ең үлкен магнетитті кен орындары Сарыбай, Соколов және Кашер кен орындары. Басты минерал магнетит, одан басқа пирит, халькопирит, гематит, пироксен, антинолит, волластонит, кальцит, кварц кездеседі. Сарыбай кен орындарына сульфидті минералдар тән. Мұндай кендерде мырыш, күкірт және мышьяк мөлшері жоғары (S – 4.05%, P – 0.13%)Пайдалы қоспалардың – кобальт, никель, мыс – мөлшерлері төмен. Магнетитті концентраттағы күкірттің көп болуы оның сапасын төмендетпейді, себебі күкірт агломерация кезінде толық жанып кетеді.

Марганец. Кларкі 0,1%. Оксидтері мен гидроксидтері өнеркәсіптік болып табылады: пиролюзит MnO₂, броунит Mn₂O₃, гаусманит - Mn₃O₄, манганит MnO₂∙Mn(OH)₂, вернадит MnO₂∙nH₂O, псиломелан - mMnO₂∙MnO₂∙nH₂O, карбонаты: родохрозит MnCO₃, манганокальцит (Mn Ca)CO₃. Өндірістік кендерде марганец 35-40% кездеседі. Металлургиялық кендерде марганец 40% аз болмау керек. Фосфор - 0,2%, SiO₂ - 15% жоғары емес. Оңай байытылатын кендерде марганец мөлшері 12–15%-ке дейін төмен болуы мүмкін. Кендегі пайдалы қоспалар - легирлеуші металдар (никель, кобальт, ванадий, молибден, вольфрам т.б.) аз мөлщерде кездеседі. Қара металлургияда марганец ферромарганец түрінде қолданылады. Марганецті болаттар беріктілігі жоғары құрылғыларды жасауда қолданылады: вагон дөңгелектері, трактор табандары, уатқыштар және т.б. Түсті металлургияда марганец негізінде бағалы құймалар: бронза, латунь алынады. Олар жоғары антикоррозиялық және механикалық қасиеттермен сипатталады. Марганец шыны, керамика, минералды бояғыштар, марганец (ІІ) оксиді және басқа да химиялық өнімдерді өндіруде қолданылады.

Оттекті кендерде (пиролюзитті және манганитті) орташа мөлшермен Mn – 35%, Fe – 2-3%, SiO₂ – 30%, P – 0,15 – 0,32% болады. Карбонатты кендердің құрамы мынандай: Mn- 23%, CaO – 3-12%, SiO₂ – 10-50%, P – 0,18%. Оксидті кендер гравитациялық әдіспен оңай байытылады.

Хром – кларкі 0,0083%. Хромның ең басты минералы - хромит. Оның ең көп тараған түр өзгешеліктері – магнохромит (Mg,Fe)Cr₂O₄ (50- 65% Cr₂O₃); хромпикотит (Mg,Fe)(Cr,Al)₂O₄ (35-55% Cr₂O₃); алюмохромит (Fe, Mg)(Cr,Al)₂O₄(35-50%). Хром кендері бай (Cr₂O₃ 37-47%) және кедей (Cr₂O₃ 12%-дан жоғары) болып бөлінеді. Кедей кендер байытылып, хромитті концентраттар алынады. 50%-дан жоғары хромиттер металлургияда қолданылады. Металлургиялық өнеркәсіпте кендерді қайта өңдеу процесінде феррохром (Сr – 65-70%) алынады. Болатқа феррохромды қосып, олардың қаттылығын және коррозияға тұрақтылығын арттырады. Ең басты кен орындарының бірі Ақтөбе облысында орналасқан Кемпірсай кен орны. Хромитті кендердің химиялық құрамы мынандай: SiO₂ – 0,23%; TiO₂ – 0,29%; Al₂O₃ – 8,50%; Cr₂O₃ – 62,33%; Fe₂O₃ – 2,89%; FeO – 10,14%; MnO – 0,16%; MgO -15,60%; V₂O₅ – 0,11%; NiO – 0,12%; Cr₂O₃:FeO = 4,9%.

Титан . Кларкі 0,45%. Оның өндірістік минералдары – ильменит FeTiO₃ (Ti 31,6%); рутил және анотаз TiO₂ (Ti 60%), перовскит СаТіО₃. Комплексті өңдеу кезінде лопариттен (Na, Cl, Ca) (N₆Ti)O₃ және басқа да құрамында титан болатын минералдардан титан алынады. Титанның минералы титаномагнит тек жоғары температурада ғана болады, содан кейін ол магнетит және ильменитке ыдырайды. Титан кендері титан және оның қосылыстарын алу үшін қолданылады. Титанның балқу температурасы 1729⁰С; ол тот баспайтын болатқа қарағанда екі есе тығыздығы төмен болғанмен, беріктігі және коррозияға тұрақтылығы жағынан одан кем түспейді. Осыған байланысты ол ұшақ құрылысында, суасты флотында, химиялық құрылғыларды дайындауда кең қолданылады. Титан кендеріндегі ТіО₂ мөлшері 0,5 – 35%. Қосымша кезігетін минералдар – кварц, каолинит, дала шпаты. Кен үлгісінің құрамы төмендегідей: TiO₂ – 36%; Fe – 42,8%; S – 0,4%; P₂O₅ – 0,01%; Cu – 0,12%; V – 0,21%; Mn – 0,08%; Ni – 0,01%; Co – 0,013%.

Ванадий – кларкі 0,009%. Оның өндірісте маңызды минералдары: роскоэлит- KV₂AeSi₃O₁₀(OH₂), карнотит – K₂U₂(VO₄)₂3H₂O, патронит - VS₂ немесе V₂S₅, ванадинит – Pb₅VO₄Cl, деклаузит – (Zn,Cu)Pb(VO₄) және кульсонит – (Fe,V)₃O₄. Ванадий қосылыстары басқа металдардың қосылыстарына қарағанда жақсы ериді және тау жыныстарында үлкен арақашықтыққа таралады. Болатқа (1%) ванадий қосса, оның беріктігі екі есе артады. Мұндай болат кесетін құралдарды, мөрлерді дайындау үшін қолданылады.

Никель – кларкі 0,058%. Никельдің 4S жуық минералы белгілі. Олардың ең бастысы: сульфидтер - пентландит – (Fe,Ni)₉S₈(Ni 42%); миллерит - NiS (Ni 65%); арсенидтер - никелин – NiAs (Ni 44%); силикаттар - гарниерит Ni[SiO₁₀][OH]₄∙4H₂O (NiO 46%); ревдинскит – (Ni,Mg)₆(Si₄O₁₀)(OH)₈ (NiO 51%). Сульфидті кендерде никель және мыстан басқа Co, Pt, Au, Ag, Te және Se болады. Никель химиялық, термиялық және механикалық беріктігі жоғары металл. Никель және марганец құймалары (мельхиор) асханалық құралдар, конденсаторлық түтіктер жасау үшін қолданылады. Никельдің мыспен құймасы машина өнеркәсібінде ең басты химиялық құйма. Никель және хром, титан негізіндегі құймалар ракеталық техникада басты материал ретінде қолданылады. Нихром электроқыздырғыш приборларда ең маңызды құйма болып табылады.

Кобальт – кларкі 0,0018%. Басты минералдары – пентландит – (Fe, Ni, Co)₉S₈ (Co 3%), линнеит – Co₃S₄ (Co 40-53%); кобальтин – CoAsS (Co 26-30%); шмальтин – CoAs_3-2 (Co 21%); кобальтпирит – (Fe,Co)S₂ (Co 3%); саффлорит – CoAs₂ (Co 16 – 20%); асболонет – (Co,Ni)O∙MnO₂∙nH₂O (Co 19%); эритрин – Co₃(AsO₄)₂∙8H₂O. Кобальттың 70%-ы болат және магнитті, қиын балқитын арнайы құймалар өнеркәсібінде қолданылады. Кобальт, никель, магний, алюминий негізіндегі магнитті құймалар радиотехникада, электроникада, автоматтарда миниатюрлі магниттік приборлар мен аппараттарды құруға мүмкіндік береді.

Молибден – кларкі 0,0015%. Негізгі өндірістік минералы – молибденит - MoS₂ (Mo - 60%), молибдошеелит – Ca(W, Mo)O₄, повеллит - CaMoO₄, ферромолибденит – Fe₂O₃∙2MnO₃∙7,5H₂O.

Хром-молибденді болат авиациялық өнеркәсіпте, бұрғылау құрылғыларын дайындауда қолданылады. Соңғы жылдары молибден тыңайтқыш ретінде қолданылды. Кендерде Mo – 0,05-1%, Cu – 0,5-1% мөлшерде болады. Молибденді концентраттарда рений, селен, теллур кездеседі.

Вольфрам – кларкі 0,007%. Басты өндірістік минералдары: вольфрамит - (Mn,Fe)WO₄ (WO₃ 76,5%); ферберит – FeWO₄ (WO₃ 76,3%); гюбнерит – MnWO₄(WO₃76,6%); шеелит CaWO₄ (WO₃ 80,6%); тунгстит – H₂WO₄; ферритунгстит – Fe₂(OH)₄WO₄ 4H₂O. Вольфрамның ең басты тұтынушысы металлургия. Болат құрамына вольфрамды қосу оның қаттылығын, беріктігін және басқа да бағалы сапасын арттырады.