2.Глиноземды Байер әдісімен өндіру технологиясы.Байер әдісімен глинозём алу

Алюминий кендерінен глинозем өндіру алюминий алудың бірінші қажетті сатысы болып келеді. Әртүрлі кендерден глинозем алу әдістері әртүрлі. Бокситтерден глинозем гидратталған алюминий оксиді мен сілтінің қайтарымды реакцияларына негізделген Байер әдісімен өндіріледі:

Al(OH)₃ + NaOH = NaAl(OH)₄ немесе AlOOH + NaOH + H₂O = NaAl(OH)_.Бокситті концентрленген сілтімен қыздырғанда 100⁰С температура маңында гидраргиллит сілтімен әрекеттесіп, натридің моноалюминатын түзеді. Диаспор және бемитті еріту үшін 160-200⁰С температура қажет. Ол үшін жоғары қысым болу керек, сондықтан үрдіс автоклавтарда жүргізілед.Кремнезем бокситте таза күйінде де, каолинит түрінде де болады. Байланыспаған кремнезем күйдіргіш натримен әрекеттесіп, натрий силикаты түрінде ерітіндіге өтеді:

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O_. Бұл үрдіс нәтижесінде ерітінді SiO₂ ден тазарады, бірақ бұл кезде сілті және еріген глиноземның біраз мөлшері, қызыл шлам деп аталатын, ерімейтін қаты қалдықпен жоғалады. Байер әдісі кезінде ерітінділеу үрдісі кремнисіздендірумен қатар жүреді. Алюминатты ерітіндінің кремнисізденуінің толықтығы кремний модулімен ситпатталады: Кремний модулі неғұрлым үлкен болса, ерітіндінің кремнисізденуі соғұрлым толығрақ болады. Кремнисіздендіру үрдісі көбінесе автолавта емес, оның сыртында концентрленген алюминатты ерітіндіні сұйылтқанда және қойылтқыштарда қызыл шламды бөлгенде жүреді. Автоклавта ерітінділеудің соңында кремнилік қатынас 100-150 шамасында болады. Бұл қажетті тазалықта глинозем алуға жеткілікті емес. Сұйылту кезінде кремний модулі 200-250 дейін ұлғаяды. Ерітіндіде SiO₂ нің көп болуы қажетсіз, өйткені ол қызыл шламмен глиноземның жоғалуын көбейтеді. Сондықтан бұл әдіспен кремнеземы көп бокситтерді қорыту тиімсіз. Боксит құрамындағы кальций мен магнидің карбонаттары сілтімен әрекеттесіп, сода түзеді: Сода ерітіндіде оның ауадағы көмір қышқыл газымен әрекеттесуінің нәтижесінде де жиналады: Сондықтан Байер әдісі жоғары кремнеземды бокситтерді қорытуға жарамсыз. Бокситті ерітінділеу үрдісіне бірнеше факторлар әсер етеді:

• ерітінділеу мерзімі;

• сілті ерітіндісінің концентрациясы;

• алюминатты ерітіндінің каустикалық қатынасы;

• автоклав ішінднгі қысым (температура);

• әк қосу;

• бокситің майдалығы.

Бокситті ерітінділеу ұзақтығы тәжрибе арқылы анықталады. Бұл уақыт глинземды алуды жоғары, ал ерітіндінің кремнисіздендірілуі толық болуына жеткілікті болу керек. Әдетте қойыртпақ автоклавта 2-2,5 сағат болады. Ерітіндіде сілтінің концентрациясы көтерілгенде алюминатты ерітіндіде глиноземның концентрациясы көтеріледі. Бұл ерітінділеуге және ерітіндіні сақтауға қажетті қондырғылардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді. Бірақ сілтінің концентрациясын көтеру құрылғының коррозиясын жеделдетеді де, қызыл шламды бөлуді қиындатады. Әдетте өндірісте Na₂O-ға шаққанда сілтінің концентрациясы 300 г/л жуық ерітінділер қолданылады. Ерітінділеу жылдамдығы айналымды сілтілік ерітіндінің каустикалық модулінің өсуіне байланысты өседі.Алюминатты ерітінділердегі каустикалық модульдің соңғы мәнінің маңызы үлкен. Оның азайуы қойылтқыштарда қызыл шламды тұндырғанда оның ыдырауға қабылеттігінің артуының салдарынан алюминатты ерітіндінің тұрақтылығының азайуына әкеліп соғады. Тәжрибеде бокситі ерітінділеуге берілетін сілтілік ерітінділердің каустикалық қатынасы 3,7-3,8, ал ақырғы алюминатты ерітіндінікі 1,7-1,8 болады. Басқа жағдайлар бірдей болғанда қысымды көбейткенде, температураны көтерген сияқты, ерітінділеу жылдамдығы атады. Бұл кезде глиноземды алу артады.

3.Глиноземды күйежентектеу әдісімен өндіру технологиясы.

куйе жентектелу тәсілі глинозем өндірісінің термиялық әдістеріне жатады.Осы әдістің маңызы натрий алюминатының жоғары температуоада алюминий рудасы, сода жәнеәктас қосылатын қоспаларының күрделі өзара әрекеттесу нәтижесінде түзілумен шектеледі.Шихтаның күйежентектеу кезінде алынған күйежентек сумен сілтісіздендіріледі.Натрий алюминаты ерітіндісін сілтісіздендірілгеннен кейін алюминий гидроксидін бөле отырып, ыдыратады, оны сусыз глинозем алу үшін кальциндеуге түсіреді. Күйежентектелу тәсілі алюминий шикізатының практикалық кез-келген түрлерін қайта өңдеуге жарамды.Глиноземды күйежентектеу тәсілі б-ша жоғары кремнийлі концентраттрадан алуға болады.Бастапқы материалдар боксит пен әктас ұсақталғаннан кейін диірменге түседі.Онда олар айналымдық сода ерітіндісі ортасында ұсақталады.Диірмендерге сондай-ақ жаңа соданың процестегі шығынын толтыру үшін біршама мөлшерін және айналымдық шлам қосылады.Түзілген шихтаны күйежентектеуге жібереді. Күйежентектелу нәтижесінде кесек кеуекті жекелеген балқытылған қара сүр тусті күйежентек және 1012% СО2 мөлшері бар пеш газдары алынады.Оларды алюминаттық ерітіндіні карбондаудың келесі операциясында қолданылады.Күйежентектің негізгі қосылыстары натрий алюминаты және кальций силикаты болып табылады.күйежентектеу тәсілі Байер тәсілінен гөрі универсалдырақ және көп материалдарға жекеалғанда нефелиндерге қолданылуы мүмкін.

4 Пономарев - Сажиннің гидрохимиялық тәсілі  Кез келген алюмосиликатты породаларды әктасы болатын NaOH мықты ерітіндісімен NaAlSiO4қат+ CaOқат + H2Oс + OH-е = NaCaHSiO4қат+ AlO-2е Шаймалау үшін ерітіндінің каустикалық модулі 25 тең болған кезіндегі Шаймалаудан кейінгі ерітінді автоклавта 5 - 7 г/дм3 SiO2 Өзекті ерітіндіні (αк=30) алюмосиликатты кеннің шаймалануына бағыттайды, ал қатты 10 - 12 сағат ішінде өңделеді. Нәтижесінде ерітіндіге сілтіні Пономарев-Сажиннің гидрохимиялық тәсілі тәжірибелік зауыттық сыннан өтті.  Сонымен әдебиеттік шолу келесідей қортындыларды жасауға мүмкіндік берді:  - негізгі алюминий құрамдас минералдар корунд, гиббсит, диаспор, бемит, - алюминийдің маңызды кендері бокситтер, нефелиндер, алуниттер, кианиттер, көмірдің - Қазақстанда бокситтердің келесідей кенорындары бар: Белинский, Аяттық, Тозғайлық, - бүгінгі таңда алюминий тотығын өндіретін барлық белгілі тәсілдерді - әдебиеттік мәлімдердің критикалық талдануы кондициялық емес алюминий тотығын Сол себептен бокситтерді және темірлі құмдарды өңдеу үшін бізбен Кальций тотығын енгізумен темірлі құмдарды жоғарытемпературалы күйдіргіш сілтімен шаймалаудың

6.Глиноземды алуниттерден өндірудің технологиялық сұлбасын келтіру және сипаттама беру. Алуниттерді өңдеу.Алунидтердің құрамында глинозем күкірт қышқылды Al түрінде болады.(Na,K)₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*Al(OH)₃Әдістің артықшылығы:

Процестен Al тотығымен байланысқан SO₃Жеңіл шығару әдістің ерекшелігі: Алунитті қайнау қабатында (ҚҚ) кептіру және тотықсыздандыра күйдіруді бөлек жүргізеді.

Негізгі реакциялары:

(Na,K)₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*4Al(OH)₃(500-520⁰C)=(Na,K)₂SO₄*Al₂(SO₄)₃+2Al₂O₃+6H₂O

(Na,K)₂SO₄*Al₂(SO₄)₃+2Al₂O₃+3CO (520-540⁰C)= (Na,K)₂SO₄+ 3Al₂O₃+ 3CO_2.

Бұл процесс тотықсыздандыра күйдіру прооцесі

Температура қатаң усталады 500-520⁰С-тан төмен температурадасусыздану толық жүрмейді.

Алунит

Ұсату, майдалау

ҚҚ пешінде кептіру тотықтыра күйдіру 500-520 С

(H2SO4;SO2)ҚҚ пешінде тотықсыздандыра күйдіру 520-540 С

Күйдірілген алунит кені

(NaOH)Ерітінділеу (шлам)

Алюминаттық сульфитті ерітінді

Кремнийсіздендіру

Таза ерітінді

И іре араластыру, ыдырату сілтілік сульф-ң ер-сі буландыру

АІ(ОН)3 кристалдандыру

Кальцинация Na, K сульф-қ

АІ2О3 өңдеу

(K2SO4, Na2O алу)

7.Глиноземды нефелиндерден өндірудің технологиялық сұлбасын келтіру және сипаттама беру.Нефелиндерді күйежентектеу әдісімен кешенді өңдейді.Алюминий өндірісі үшін негізгі шикізат болып табылады.Құрамында нефелин грек сөзі, бұлт дегенді білдіреді.Оның кристалдары қышқылдың әсерінен қарайып кетеді.Табиғатта ашық қызыл,қоңыр,жасыл түсті призма ретінде кристалдар түрінде кездеседі.Нефелин кендері-апатитті нефелинді және сиенитті болып бөлінеді.

Нефелин концентараты әктас

араластыру

үсату

күйежентектеу

күйежентек

ұсату

Майдалау,ерітінділеу

сүзу

кремнийсіздендіру

араластыру

Ca(OH)2 Ерітінді NaOH нефелин шламы

Cүзу

күйежентектеу

Ақ шлам

үсату

Карбонизациялық ыдырату

СО2 газдар клинкер

Сүзу цемент

Буландыру,кристалдандыру кальцинациясы

ерітінді К2СО3+Na2CO3 AI(OH)2

кальцинация

Na2CO3 К2СО3 глинозем (AI2OH3)

8.Алюминийді алудың электролиттік әдісінің негізі.(Электродтардағы негізгі электрохимиялық реакциялар, катодтықпроцесс, анодтық эффект. Әртүрлі факторлардың алюминийдің ток б/ша шығымына әсері). Алюминийді алуға арналған жаңа заманғы өнеркәсіптік электролит негізі-криолит глинозем болып табылады.Олардың компоненттері 1100 және 2050 градус кезіне сәйкес қорытылады.Электролиттік оңтайлы температурасы қалыпты жұмыс істейтін электролиздерде 950-970 градусқа дейін жетеді.Осы температураларда алюминий көрсетілген құрамдағы электролитте азаюын мезгіл сайын немесе үздіксіз толықтырады. Алюминийді электролиттік жолмен алу процесінің негізгі өнімдері метал алюминий мен анод газдары. Электр энергиясының шығыны Алюминийдің 1 тоннасына эл.шығыны 1т AI=18000кВт. Алюминий алуға арналған электролиз ваннасының құрылғысы болады.Электролизердің тік бұрышты пішіні болады, сыртынан оны металл қаптама ораған. Ваннаның жұмыс кеңістігінің тереңдігі 0,5м, анодтардың электролитке батуы онша емес, олардың текбірбөлігі ғана қорытпада болады. Ток катодқа шойынмен құйылған,тұрақты ток көзінің теріс полюсіне қсылған массивті болат өзектердің көмегімен келтіріледі.Катод құрылғысы ванна.Ол, көмір тығыздауышымен байланысқан көмір блоктардан құралға.Катод блоктпрға, жақсы электірлік түйісу жасау үшін, шойыннан құйылған болат өзекшелер енгізіледі.Үздіксіз өздігінен күйдірілетін анодтың негізі-тік бұрыш пішінді пісіріп жапсырылған алюминий қаңқа.Қаңқаның ішіне брикеттер түрінде анод массаны жүктейді.Өздігінен күйдірілетін анодтарға ток келтіру, жұмсақ шиналар арқылы негізгі ток келтіргіш шинамен қосылысқан болат істіктердің көмегімен жүзеге асады.

9.Алюминийді электролиттік тазарту. Алюминийді алуға арналған жаңа заманғы өнеркәсіптік электролит негізі-криолит глинозем болып табылады.Олардың компоненттері 1100 және 2050 кезіне сәйкес қорытылады.Электролиттік оңтайлы температурасы қалыпты жұмыс істейтін электролиздерде 950-970 гдейін жетеді.Осы температураларда алюминий көрсетілген құрамдағы электролитте азаюын мезгіл сайын немесе үздіксіз толықтырады.

10.Металдық магнийді аудың жалпы принциптері.(Магнийдің қолданылуы, магний алу шикізаты, металдық магнийді алу әдістеріне қысқаша сипаттама беру). Магний шикізат көздері.Магний жер бетінде басқа металдарға карағанда кеңінен таралған, жер бетіндегі мөлшері оның салмағының 2,35% құрайды. Химиялық өте белсенді болғандықтан тек қосылыстар түрінде кездеседі. Жер бетіндегі белгілі 1500 минералдың ішінде 200-і магний үлесіне тиесілі.Негізгі маңызды минералдары;

минерал	Хим формуласы	Магний %
Магнезит	MgCo3	28.8
Доломит	MgCO3*CO3	13.2
Бишофорит	MgCI2*6H2O	12
Карналит	MgSO4*H2O	8.8
Кизерит	MgSO4*2SiO4*H2O	17.6
Серпентин	Mg2*SiO4	26.3
форстерит	Mg2*SiO4	34.6
Брусит	Mg(OH)2	41,6

Қолданылу облысы

-қорытпалар алуда

-автомашина

-самолет, вертолет

-қара металлургияда шойынға қосып, мех.қасиетін көтереді

-электрод ретінде

-пиротехника

Металдық магнийді алудың жалпы принциптері

Металл магнийді екі; электролиттік және термиялық тәсілмен алады.Электролиттік өндіру тәсілі негізінде магнийдің балқытылған хлоридтен электр химиялық бөліну принципі жатыр.Магнийді алудың электролиттік тәсілі қазіргі кезде бүкіл әлемнің магний өнеркәсібінде негізгі болып табылады.Бұл әдіс магнийді 3 кезеңмен алуды қарастырады;таза сусыз магний хлоридін MgCI2 өндіру, балқытылған хлорид электролизі және магнийдітазарту.Магний хлоридін алуды 3 тәсілмен жүргізеді.

1. MgCI2*KCI*6H2O карналитті сусыздандыру.Процесті екі кезеімен жүзеге асырады.Біріншісін, карналитті түтікті айналатын пештерде немесе қайнап тұрған қабат пештерінде қыздыра отырып, жүргізеді.

2. Көбінесе карналитті 550-600 температураладра қорытатын балқыту камерасы, хлормен үрлеу арқылы қоспаларды MgCI2 ауытыратын екі хлорлаушы камерасы және қорытпа жинақтаушы болатын пеш-хлораторларда жүргізеді.

3. Титанды магниймен тотықсыздандыру процесінде қосалқы өнім ретінде алу.Бұл сұйық магний хлоридін мангий өндірісіне жөнелтеді.

балқымасында хлорлау арқылы алады.

11.Карналитті сусыздандыру технологиясы. процесі екі сатыда жүргізіледі:

• біріншісі қатты түрде 5% ылғалдық қалғанша жүргізіледі;

• екінші саты ауада балқытып жүргізіледі.

Карналитті сусыздандырудың бірінші сатысын ішінен жылытылатын айналмалы құбырлы пештерде жүргізеді. Пешті көмір ұнтағын немесе табиғи газ жағып қыздырады. Пештің көтеріңкі карналит тиейтін жағында температурасы 90⁰С. Пеш газдарына қарсы төмен жылжыған карналит біртіндеп қыза бастайды. Пештің төменгі жағында, отын жанатын жерде, пеш қабырғаларының температурасы 550-600⁰С жетеді. Құбырдың бұл төменгі жағынан 220-230⁰С температурада карналит түсіріледі. Процесті температураны біртіндеп көтере жүргізеді. Сусызданған өнімде 3-5% Н₂О және 2-3% MgО болады. Пештің ұзындығы 35-40 м., диаметрі 3,5-4,0 м. Пештің ыстық бөлігі оттөзімді кірпішпен шегенделген, ал суығырақ бөлігі- қышқылға төзімді кірпішпен. Бұл құбырдың болаттан жасалған қаптамасын құрамында хлорлы сутек бар газдардың әсерінен қорғайды.

Сусыздандырудың екінші сатысын үздіксіз жұмыс істейтін электр пештерінде балқыту арқылы немесе хлорлауышларда балқыған карналитті хлорлау арқылы жүргізеді.

Электр пеші үздіксіз жұмыс істейтін агрегат, онда балқыма арқылы, екі болат электродтарды қолданып, электр тоғын өткізу есебінен карналит үздіксіз балқиды. Пеште температура 500⁰С ұсталады, ал балқыманың деңгейін тұрақты ұстап тұру үшін пешке карналит үздіксіз тиеліп отырады. Пеш екі тұндырғышпен (миксер) жабдықтаған, олар кезек-кезек пештен ағызылатын балқыған карналитпен толтырылып отырады. Тұндырғышта температура 750-800⁰С деңгейінде ұсталады, бұл шлам түрінде миксердің түбіне қонататын магний оксидінің жақсы тұнуына жағдай жасайды. Шламның шығымы сусыз хлоридтер массасының 10% құрайды. Миксерден сұйық балқыма электролиздік ванналарға құйылады. Сусыздандырудың нәтижесінде алынңан карналитте 48-52% MgCl₂ және 0,65-0,75% MgO болады.Карналитті тұндырғанда алынатын шламда MgO 25%-дан кем болмайды. Оны электролизге жарамды тұзды балқымаға айналдыру үшін хлорлауға болады.Сусыздандырудың екінші сатысы да хлорлауыштарда жүргізіледі.Хлорлауыш балқытқыштан, тесігі бар горзрнталды графит арабөлгіштермен бөлінген екі хлорлы камералардан және миксерден тұрады. Хлорла карналитті сусыздандыру кезінде магний оксидін хлорлауды да жүргізуге мүмкіндік береді. Балқытқышта карнилит балқиды. Бұл кезде онда балқыманың массасынан 1% мөлшерінде майда ұнтақталған көміртекті тотықсыздандырғыш беріледі. Балқытқыш камерада температура 500-525⁰С. Балқыған карналит балқытқыш камера ернеуі арқылы хлорлауыш камераларына ағызылады, онда температура 700-750⁰С ұсталып, карналит толық сусызданады да, ондағы магний оксиді хлорланады: Карналитті сусыздандырудың перспективту әдісі оны қайнау қабатында сусыздандыру болып табылады. Карналитті қайнау қабатында сусыздандыру да екі сатыда жүргізіледі. 120⁰С температурада жүретін бірінші сатыда карналит алты молекулярляқтан екі молекулярлық су қосылысына дейін сусыздандырылады. Екінші сатыда 160⁰С температурада карналит судың қалған екі молекуласынан айырылады. Қайнау қабатында сусыздандыру терең жүреді, сондықтан электр пештерінде несесе хлорлауыштарда сусыздандырудың екінші сатысының қажеті болмайды.

12.Сусыз магний хлоридін өндіру әдістері. Шикізат ретінде карналит,бишофит қолд.

1.Сусыз карналит алу-карналитты сусыздандыру 2 кезеңмен жүргізіледі.

-сулы

-сусыз карналит

Карналитты 6 сулыдан 2 сулыға өткізу 90 С толық жүреді.2 сулыдан сусыз күйге өткізу 150 басталып, 180-200 С аяқталады.Карналитты баяу балқытпай қыздырған кезде, одан су буы түрінде ұшады.Оны атмос.қысымда 120 С жылдам қыздырса, карналит өзінің кристалданған су ұшады.Сусыздандырудың 1 кезеңін карналит құрамында 5 %H2O қалғанша жүргізеді.Карналиттың баяу сусыздану барысында су буымен бірге НСІ бөлінеді.Сулы карналиттың гидролиздену дәрежесі 1 % аспайды.

2 кезең үшін қолд.хлораторда карналитты сусыздандырумен қатар ондағы MgO хлорлауға жүргізіледі.Хлоратор балқыту бөлімінен саңылаулары бар көлденең қабырғалармен бөлінген 2 хлорлаку камерасынан ж/е тұндырғыш миксерден тұрды.Балқыту камерасына айналмалы құбырлық пештен сусыздан-ған карналит беріледі.Онымен бір уақытта майдаланған көміртегісі бар т-т-с-ғыш беріледі.Газ түрінде хлорлау камерасының төменгі жағындаорналасқан фурмалар арқ.үрленеді.Хлор саңылаулары бар көлденең қабырға арқ.өтіп, ұсақ көпіршіктерге бөлінеді.

14.Магнийді электролизбен алу технологиясы. Электролиттік магнийді - магний, калий, натрий және кальций хлоридтерінің қорытылған қоспаларының электролизімен алады.Магнийді электролиттік түрде алу процесінің электрохимиялық маңызы келесі жағдаймен шектеледі.Хлоридті қорытпада электролиттік диссоциациясы нәт.Mg2+, Na2+, K2+ металдарының катиондары және СІ- хлор аниондары түзеді.Электролиз өнімдері сүйық магний және газ тәріздес хлор болып табылады.Олар электролизердің жоғарғы бөлігінде жиналады.Процестің өзіне тән ерекшеліктері цех атмосферасына хлор лақтырындыларын және магнийдің ауа оттегісімен жанасуы кезінде тұтану мүмкіндігін боддырмау мақсатында электролизердің жүмыс кеңістігін герметиктеу қажеттігін байланыстырады.Сонымен қатар магнийдің кері хлорлануын болдырмас үшін электролиз өнімдері жиналатын электролизердің жоғарғы аймақтарын кеңістікті түрде бөлу қажет.Электролиттік магний өндіріснді қазіргі кезде электролизердің 2 типін диафрагмалық және диафрагмасыз типтерін қолданады.Жаңа заманғы диафрагмалық электролизер жеке электр химиялық ұяшықтардан түрады.Олардың астында бір көмірлі немесе графиттелген аноды бар электролитпен толтырылған және екі жағынанболат катоды электродтармен шектелген ванна көлемінің бөліктері тұспалданады.Диафагмасыз элекролизердің электрод аралық кеңістігінде электролиттің магний тамшыларының және хлор көпіршіктерінің бағытты айналымы туады.Осы ағын жоғары жылжи отырып магний тамшыларының электролит ваннасының электроиз ұяшықтарынан диафрагмалық электролизерлерде диафрагма секілді роль атқаратын қорытпаға салынған аралық бөлгіштен құралатын гидравликалық тығынмен бөлінген құрама ұяшықтарға алып шығады.