Металлургия өнеркәсібі

 

2.2 Жеңіл  металдар

 

Ауыр металдарға Қарағанда  жеңіл металдар кендерінде пайдалы  компоненттер көп болады. Бұл - тасымалдауға қолайлы шикізат.

Бірақ оны өңдеуге орасан көп мөлшерде электр қуаты қажет. Мысалы, 1 т алюминий мен магнийге 15 мың кВт/cas электр қуаты жұмсалса, титанға - 40 мың кВт/сағ энергия керек. Сондықтан жеңіл металдар шығаратын зауыттар арзан энергия көздеріне жақын орналасады. Бұл - оларды орналастырудың негізгі принциптері.

Біздің елімізде жеңіл металдарды алюминий мен титан-магний өнеркәсіптері өндіреді.

Жеңілдігі мен жоғары электр өткізгіштігіне байланысты ол шаруашылықта кеңінен қолданылады.

Магниттік қасиеттерінің  болмауы, әсіресе, авиация, электроника  және кеме жасауда, ал улы болмауы — тамақ өнеркәсібі үшін құнды болып саналады. Алюминийдің жемірілімге төзімді болуы - көлік пен құрылыс үшін тамаша сапалы өнім болып табылады.

Оны алатын шикізат құрамында  алюминий тотығы (глинозем) бар боксит. Боксит Арқалық және жоғарғы Тобыл  аудандарында өндіріледі.

Алюминий өндіру 2 кезеңнен тұрады. Бірінші кезең - бокситтен алюминий оксидін алу - материалды көп қажет ететіндіктен (1 т дайын өнімге 5 т кен), әдетте, шикізат көзіне таяу орналасады. Ол көп мөлшерде су мен жылу қуатын қажет етеді. Сондықтан алюминий оксиді зауыты Павлодарда салынған. Павлодар алюминий зауыты (ПАЗ) - әлемдегі ірі зауыттардың бірі.

Екінші қуатты көп қажет ететін кезең - алюминий оксидінен алюминий алу. Павлодарда Ақсу МАЭС-інің арзан электр қуатына бағытталып алюминий зауыты салынған.

Титан жеңіл, өте берік, жемірілмейтін металл. 10 жыл бойы теңіз суында жатқан титан табақшасының ешбір өзгеріссіз қалғандығы туралы дерек белгілі. Титаннан реактивті ұшақтардың двигательдері, кемелер мен сүңгуір қайықтардың кораптары мен химиялык құрал-жабдықтар шығарады.

Металды титан кендерінен (кұмнан) алады. Біздің елімізде онын, 3 кен орны бар. Сәтбаев байыту фабрикасының концентраты қазірдің өзінде өңделуде.

Титанды магниймен тотықсыздандырады. Сондықтан осы металдар өндірісін бір кәсіпорында - комбинатта біріктіреді. Титан-магний комбинаты Өскемен қаласында жұмыс істейді. Ол - әлемдегі өзі сияқты кәсіпорындардың ішінде қуаты жағынан ең ірісі. Комбинаттың ең негізгісіне - титан өндіру жатады.

Магний өндірісі көбінесе негізгі өнім алуға бағытталған. Бірақ ол дайын өнім - магнийді де шығарады.

Магниймен басқа металдарды да (мысалы, хром, берилий) тотықсыздандырады. Оның жеңіл әрі берік қорытпаларын зымыран, ұшақ және аспап жасауда қолданады. Магнийді күшті жасанды жарық көзі ретінде фотография мен аспап жасауга (фейерверктер мен «бенгал шамдарына» және т.б.) пайдаланады.

 

2.3 Ауыр  металдар

 

Ауыр металды кендердің  қурамы өте көп болып келеді. Оларды тиімді пайдалану үшін шикізатты кешенді өңдейтін комбинаттар құрылған. Шымкентте қорғасыннан баска 14 түрлі өнім алынады.

Ауыр металдарға күкірт ілесіп жүреді. Оның кендегі мөлшері 40%-ға дейін жетеді (Шығыс Қазақстандағы Николаев кеніші). Балқыту кезінде улы күкіртті газ пайда болады. Газды бөліп алып, оны күкірт қышқылына айналдырады. Бұның қоршаған ортаға тигізер зияны мол.

Ауыр металдардың тағы бір ерекшелігі - құрамында пайдалы компоненттердің аз болуы. Сондықтан балқыту зауыттары шикізат көзіне таяу орналасады. Бұл - оларды орналастырудағы негізгі принцип.

Ондай кендерді байыту үшін, әр компонентті біртіндеп ала отырып көп кезеңді флотация қолданады. Концентратты арнаулы пештерде балқытып, тазартылмаған металл алады. Оны шақпақтап (зиянды қоспалардан тазартып), таза шақпақталған металл алады.

Біздің елімізде ауыр түсті металдарды - мыс жөне қорғасын-мырыш (полиметалл) өндірісі салалары шығарады.

Концентраттағы металдың аз мөлшері (20-30%) мен энергияны аз қажет етуіне байланысты, мыс өндірісінің зауыттары шикізатқа таяу салынады. Мыс қоры Қазақстанның барлық аудандарында бар, ең үлкендері Орталық пен Шығыста.

Қазіргі кезде елімізде мыс  негізінен Жезқазған мен Балқаштың  кен-металлургиялық комбинаттарында (КМК) өндіріледі. Бұл қос кәсіпорында мыс алудың барлық сатылары бар.

Қорғасын және мырыш өнеркәсібінің  ортақ шикізат базасы - полиметалл кендері бар. Ұзақ уақыт бойы олардың  қоры жөнінен Шығыс пен Оңтүстік алда болды. Шығыстың кенінде қорғасынға қарағанда мырыш көп. Керісінше, Оңтүстіктің кенінде мырышқа қарағанда, қорғасын көп. Қорғасын, мырыш өнеркәсібінде концентраттың құрамында металл көбірек болады (45-65%).

Біздің еліміздегі полиметалл ендірісінің басты ауданы - Кенді  Алтай.Мұнда 3 ірі орталық бар - Зырян, Риддер жөне Өскемен.Олардың арасында өзіндік «еңбек бөлінісі» қалыптасқан. Оны Өскемен СЭС-ның арзан қуатына байланысты орналастырған. Бірақ ол қорғасын өндірісімен құрамдастырылған.

Риддерде қорғасын мен  мырыш өнеркәсібінің барлық кезеңдері— кенді өндіруден бастап, металл жөне қорытпа алуға дейінгі кезеңдер түгел бар. Еліміздің оңтүстігіндегі полиметалл өнеркәсібінің ірі орталығы- Шымкент. Мұнда да Өскемендегі сияқты «өндірістің жоғарғы қабаттары» жолға қойылған.

 

2.4 Қазақстандағы  металл  кеніштері

 

"Мырыш кені"

Қазақстанда түсті металдар шикізатының ірі базасы қалыптасқан. Олардың ішінде жетекші орынды мырыш, қорғасын және мыс кендері алады. Бұл металдардың республикадағы қоры бойынша тиісінше әлемде бірінші, екінші және үшінші орын алады. Олар Қазақстан  түсті металлургиясы базалық  кәсіпорындарының (Жезқазған, Балқаш, Ертіс мыс, Шымкент, Риддер, Өскемен  қорғасын мен мырыш, Павлодар алюминий қорыту зауыттары) шикізат көзі болып  табылады. Қазақстан әлемдегі ірі  мыс өндіруші елдердің бірі. Республика аумағында мыс кентасының порфирлі, мысты құмтас, колчеданды, скарндық мысты-цеолитті, мысты-никельді, т.б. кен  орындарының көптеген түрлері белгілі. Мыс кентасының ірі кен орындарына Жезқазған, Қоңырат, Ақтоғай, Айдарлы, Жаман-Айбат, Бозшакөл, Көксай, Қасқырмыс, Нұрқазған (Самара), т.б. жатады. Жекелеген кен орындарының (Жезқазған мыс кені, Жаманайбат мыс кені) мыс қоры 10 млн. тоннадан асады

"Боксит"

Қорғасын  мен мырыштың 100-ден аса кен орындары анықталып, 58-і балансқа алынған. Олардың негізгі қоры Шығыс Қазақстанда (Кенді Алтай) және Орталық Қазақстанда шоғырланған, сондай-ақ, Оңтүстік Қазақстанда да (Қаратау) кездеседі. Қазір қорғасын мен мырыштың 30-ға жуық кен орындары игерілуде. Алюминий шикізаты ретінде ең көп таралғаны – боксит. Қазақстанда бокситтің қоры көп. Анықталған 200 кен орны мен кен білінімдерінің (есепке алынғаны) 50-ден астамы платформалық типті. Олардың ішіндегі ірілері: Краснооктябрь, Белинское, Тауынсор, Шығыс Әйет, Көктал, Наурызым, Жоғарғы Әйет, Арқалық кен орындары. Бұлардың барлығы Торғай ойысында орналасып, Батыс Торғай, Шығыс Торғай (Амангелді) және Орталық Торғай бокситті аудандарын құрайды.

"Вольфрам"

Қазақстан сирек металдарға бай өлке. Молибден қоры жөнінен республика әлемде төртінші, Азия елдері арасында бірінші орын алады. Молибден кентастарының қоры 34 кен орны бойынша есепке алынған, олардың 26-сы баланстық. Ірілері: Көктіңкөлі, Оңтүстік, Шалқия, Жәнет, Батыстау, Жоғарғы Қайрақты, Қараоба, Ақшатау. Молибден кен орындары негізінен штокверктік (порфирлік) типті. Қазақстан КСРО-дағы жоғары сапалы тантал концентраты мен ниобийдің негізгі өндірушісі болды. Тантал бойынша өнеркәсіптік шикізат базасы төрт кен орында шоғырланды: Бәкен, Белогор, Юбилейное және Жоғарғы Баймырза. Кен орындарының барлығы Қалба жотасында орналасқан. Солтүстік Қазақстанда ірі Сырымбет пен Донецк қалайы кен орындарының ашылуы қалайы шикізат базасын айтарлықтай ұлғайтты. Оған дейін ілеспе қалайының 5 кен орны балансқа алынған болатын, негізгілері кешенді сирек металл кентасты Қалайы тапқан (жалпы қордың 70%-ға жуығы), Қараоба, Бәкен, Юбилейное және Ахметкин кен орындары.

Вольфрам қоры жөнінен  Қазақстан әлемде бірінші орын алады. Вольфрам қорының 53%-дан астамы 16 кен орнында шоғырланған, оның 12-сі баланстық. Вольфрам кенінің басым типтері – кварц-желілі-грейзенді және штокверкті, оларға Қараоба, Ақшатау, Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, т.б. кен орындары жатады. Вольфрамға бай кентастар скарндық-грейзендік кен орындарында (Солтүстік Қатпар, Баян) немесе олардың мүжілген қатпарларында (Көктіңкөлі) кездеседі. Вольфрамның 16 кен орны есепке алынған. Оның 85%-на жуығы штокверк кендері (Шығыс Қайрақты, Бұғыты, Көктіңкөлі, Қараоба, т.б.), ондағы вольфрам триоксидінің мөлш. 0,12 – 0,19%. Негізгі қорлар 6 ірі және аса ірі: Жоғарғы Қайрақты, Бұғыты, Қараоба (штокверк), Солтүстік Қатпар, Көктіңкөлі, Баян, Ақсоран кен орындарында шоғырланған.[1]

Ортақ шикізат немесе отын қорларын пайдаланатын зауыттар тобын  металлургиялық база деп атайды. Қазакстанда үш металлургиялық база бар.

Ең «көнесі» - Шығыс базасы. Ол үшін кәсіпорындарды шикізатпен қамтамасыз етіп, «өндірістің жоғарғы қабаттарын» «тұрғызып» қалыптастыруды қамтамасыз ету, яғни прокат, қорытпа, түсті металдардан дайын өнімдер шығару маңызды. Қалыптасқан екінші Орталық базасының мамандануы кеңейіп келеді. Бұл жерде мырыш өндірісі де пайда болды. Жаңа зауыттардың - қорғасын, ферроқорытпа және болат балқыту зауыттарының құрылыс жобалары зерттелуде. Жұмыс істеп тұрған кәсіпорындардың шикізат мәселелерін шешуді қажет етеді. Ондай өткір мәселе Балқаш КБК-да қалыптасқан.

Ең жас, жаңадан қалыптасып келе жатқан Солтүстік металлургия базасының болашағы зор. Қазір Ақтөбе облысында алюминий зауыты мен жаңа мыс КБК салынуда. Қалайының, никельдің, сапалы болаттың домна процесінсіз өндіріс құруды қолға алуда.

 

ІІІ Тарау Өнеркәсіптегі  негізгі қалдықтар

3.1 Кен  байыту

 

Кен байыту — бос тау жыныстарынан пайдалы минералдарды бөліп алу мақсатында минералдық шикізаттарды алдын ала өңдеу процестерінің жиынтығы.Кен байыту нәтижесінде екі түрлі өнім түзіледі: пайдалы құраушыларының негізгі массасы топтасқан концентрат және қалдық. Табиғи жағдайда кездесетін минералдық шикізаттың құрамындағы пайдалы құраушылары мардымсыз аз болды. Сондықтан оны өндіріске тікелей пайдалану тиімсіз. Мыс., кентастағы қорғасынның мөлш. 1,5 – 2%-тен аспайды, ал металлургиялық балқыту шарты бойынша оның мөлш. 20 – 30%-тен кем болмауға тиіс. Сондықтан кентас алдын ала байыту процесінен өтеді. Концентратқаауысатын шикізаттың пайдалы құраушылары мен олардың концентрат құрамындағы шамасы Кен байыту процесінің маңызды технологиялық көрсеткіші болып табылады. Бұлар процентпен өлшенеді. Кемелдендірілген кен байыту процестерінде алынатын пайдалы құраушылардың мөлшері 92 – 95%-ке жетіп, ондағы пайдалы құраушысы бар таза концентрат шамасы 85%-ке жуық болады.

Кен байыту процесі кентасты қолдан сұрыптау, флотациялық байыту, т.б. арнаулы әдістерге ажыратылады. Қолдан кентас сұрыптау әдісінде минералдар түсі, жалтырауы, т.б. қасиеттері бойынша кентастан іріктеліп алынады (мыс., бағалы тастар). Кей жағдайларда кентас іріктеу ісін автоматтандыруға (мыс., алмасты және  радиоактивтікентастарды  ультракүлгін  сәуле және радиометрия тәсілімен сепарациялау) болады. Флотациялық байыту әдісі әр түрлі минерал бөлшектеріне су жұғу және олардың газ көпіршіктеріне жабысу сияқты қасиеттеріне негізделген. Ұсақталған кентас сумен араластырылады да, оған ауа үрленеді. Су жұқпаған минерал бөлшектері ауа көпіршіктеріне жабысады да, жоғары көтеріледі, ал су жұғатын минерал түбіне шөгеді. Гравитациялық байыту әдісі жоғары бағытталған сұйық немесе ауа ағынындағы минерал бөлшектерінің тығыздықтарының айырмашылығына, пішініне және ірілігіне сәйкес әр түрлі жылдамдықпен шөгу құбылысына негізделген. Магниттік байыту әдісі магниттік сезгіштігі әр түрлі минерал бөлшектеріне магнит өрісінің әсер ету құбылысына негізделген. Ұсақталған минерал бөлшектерін магниттік сепаратордың біртексіз магнит өрісінен өткізгенде магниттік сезгіштігі жоғарылары электрмагниттік жүйенің полюстеріне тартылып, магниттік сезгіштігі аз бөлшектерден ажырап кетеді. Сепаратордың электр өрісінің минерал бөлшектеріне әсері электрстатикалық байыту әдісінің негізіне алынған. Сепараторға түскен минерал бөлшектер электр өрісінде зарядталып, сепаратордың қарама-қарсы полюстері маңында топтасады. Сондықтан тотыққан кентастарды ауыр суспензияда (магнетит, ферросилиций сияқты қатты заттардың сұйыққа араластырылған ұнтағы) байыту әдісі де пайдаланылады. Суспензия ретінде ауыр минералдан меншікті салмағы аз, бірақ жеңіл минералдың меншікті салмағынан артық сұйық алынады. Жеңіл минералдар үстіңгі жағында, ауырлары астында орналасады. Ауыр суспензия әдісімен байытуда кентастың ажыратылуына олардың мөлшері (ірілігі, ұсақтығы) әсер етпейді. Тотыққан және шала тотыққан темір кентастарын (мыс., гематитті кентас) байытуға гравитациялық және флотациялықәдістерді аралас пайдалануға да болады. Өндірістік кен байыту процесі кезінде негізгі технол. жұмыстар бірқатар әзірлік және қосымша жұмыстармен аралас өтеді. Әзірлік жұмыстары кенді ұсақтау, екшеу, ал қосымша жұмыстарға концентратты сусыздандыру (қоюландыру, вакуумдық сүзгілеу, кептіру), тасымалдау, жинау, т.б. жұмыстар жатады. Қазақстанда қара, түсті, сирек және бағалы металл кентастарын, Қарағанды алабының көмірін, Қаратаудың фосфоритін байытатын осы заманғы техникамен жабдықталған ондаған кен байыту фабрикалары бар. ^[1]

Түсті металдардың кен технологиясы металл өндірісі процесінің құрама бөліктерінің бірі болып табылады. Өндіріс үшін алғашқы ретінде техногенді және минералды шикізат болып табылады.Қазіргі уақытта түсті металдар кенін өңдегенде Менделевтың периодтық жүйесінің 70 элементінен көбісі алынады. Халық шаруашылығының барлық салаларында кер қойнауынан алынатын минералды шикізаттардың маңызы өте зор. Олардан металдар. химиялық заттар. отын түрлері және кұрылыс материалдары алынады. Оларды өндіру үшін бастапқы ыіиюзат көптеген өңдеу процестерінен өтеді. Көпшілік минералды шикізаттар кұрамы күрделі келеді. Сондықтан олардың құрамындағы пайдалы заттарды тиімді пайдалану үшін бір-бірінен ажыратып бөлу қажет. Көпшілік жағдайда, әсіресе түсті және сирек кездесетін металдар кендерінде пайдалы зат мөлшері өте төмен болады. Мысалы. қорғасын кендерінде оның проценттік үлесі орташа 0,5-2% мөлшерінде кездеседі. Мұндай кендерден металдарды тікелей металлургиялық әдістермен өңдеп бөліп алу өте тиімсіз не мүмкін емес. Металды кендер көбінесе күрделі құрамды түрде, демек комплексті түрде кездеседі. Олардың құрамынан жеке металдарды тек металлургиялық өңдеумен бөліп алу өте киын. Сондықтан, кен алдын ала байыту процестерімен өнделу нәтижесінде пайдалы заттар- минералдар түрінде жеке өнімдерге (концентраттарға) бөлінеді.

Кендерді байытудың технологияларын  жетілдіру негізінде өте кедей  кендерден жоғары сапалы концентраттар  алу және күрделі құрамды кендерден жеке металдар концентраттарын алу мүмкіншілігі туды. Казіргі кезде барлық дерлік пайдалы казбалар байыту процестерінен өткізіледі. Тек темір, марганец жэне фосфор кендерін тікелей металлургиялық не химиялық әдістермен өңдеуге болады.

Байыту техникасының дамуы үлестік  мөлшері өте төмен сирек кездесетін металдар кендерінің қорын молайтып, іске қосуға себеп болады. Байыту фабрикалары жоғары өнімді өндірістің үлкен саласына айналды. Оларда жүргізілетін процестер жоғары дәрежеде механикаландырылған және ғылыми-техниканың жетістіктерін барынша толық пайдалануды талап ететін күрделі процестер.

Қазіргі кезде жер қойнынан алынатын барлық кен түрлерінен халық шаруашылығының белгілі бір салаларында қолдануға болатын бағалы зат алу үшін кендер алдын ала байытылады. Оның қажетін түсіну үшін қысқаша кеннен таза металдың калай алынатынын қарастырайық. Кенде барлық дерлік металдар минералдар түрінде кездеседі. Кен құрамынан бөлу үшін металлургиялық процестермен өңделеді. Олар минералды балқыту (жылу энергиясымен), не еріту (химиялық энергиямен) арқылы минерал құрамына кіретін элементтерді бір бірінен ажыратуға негізделген. Қазіргі кезде халық шаруашылығында пайдаланылатын кендерде, әсіресе, түсті және сирек кездесетін металдар кендерінде, металл мөлшері өте аз./4/