1 Қорғасын концентраттарын электрлі балқыту

1.1 Жалпы мағлұматтар

Қорғасынның негізгі көздері – сульфидтік кендер және оның негізгі минералы галенит (PbS).

Галенитті тотықтырудың нәтижесінде алынатын өнімдері – церуссит (PbСО₃) және англезит (PbSО₄) тотыққан кендердің құрамында қорғасыны бар минералдардың негізгілері болып табылады. Сонымен қатар көптеген құрамында қорғасынмен бірге сүрме, фосфор, хром, молибден және т.б. элементтер кездесетін минералдар да бар, бірақ олардың қорғасынды алудағы маңыздылығы жоқ.

Қорғасын-мырышты және мыс-қорғасынды минералдар кеңінен қолданылады, олардың құрамында серіктес висмут, сүрме, күшала, кадмий, қалайы, кобальт, молибден, ванадий, индий, германий, таллий және басқа да сирек және шашыранды элементтер кездеседі.

Әдетте, барлық кендерді флотация әдісімен байытады.

Қорғасын концентраттарының сапасы олардың құрамындағы қорғасынның, қоспа-металдардың және бос тау жыныстарының компоненттерінің құрамымен анықталады.

Технологиялық тұрғыдан қарағанда шартты түрде қорғасын концентраттарын екі категорияға бөлуге болады: аса бай құрамында 70-тен 80 %-ға дейін қорғасыны бар және кремнезем, сүрме және басқа қоспаларының мөлшері аз болып, сондықтан да реакциялық процестерде қолдануға келеді; басқа концентраттар құрамында қорғасын мөлшері 70 %-дан кем болып және басқа қоспалардың мөлшері байқалмалы болады, сондықтан оларды басқа әдістермен өңдейді.

Әдетте бай концентраттардың құрамы, %: 72-77 Pb; 0,5-3 SiO₂; 12-15 S; 2-3 Zn; 2-4 FeО; 1,5-2 CaO. Оларды жақсы флотацияланатын сульфидтік кендерден алады.

Қорғасынның негізгі бөлігін қорғасын мөлшері 70 %-дан кем болатын сульфидтік, тотыққан және аралас кендерден балқытады.

Көбінесе кендер полиметалдық болып келеді және алынатын концентраттардың сапасы кендердің минералдық құрамына, олардағы минералдардың өсу дәрежесіне, олардың ірілігіне және басқа да байыту процесіне әсерін тигізетін факторларға байланысты болады.

Қорғасын концентраттарының химиялық құрамының мысалдары 34-ші кестеде келтірілген.

Қорғасынды балқытудың негізгі әдісі – шахталық балқыту, бұл әдіспен 85 % қорғасын алынады.

Құрамында 40-60 % Pb бар қорғасын концентраттарын қажетті мөлшерде флюстермен араластырып, күйдіреді, агломерациялайды да, алынған агломератты шахталық пеште кокспен қосып балқытады.

Бұл кезде қорғасын тотықтары металға дейін тотығып, мыс сульфидтері штейнге, ал бос тау жыныстары қожға өтеді. Пештен шығарылатын қорғасынды тазартуға, штейн мен қожды сыртқы көрікте шөгу арқылы бөледі, ал газдарды шаңнан тазартып атмосфераға жібереді.

Шахталық балқыту – өнімділігі жоғары болып келетін үздіксіз жүретін процесс, оны тәулігіне 250 – 300 т қорғасынды балқытып шығаратын пештерде жүргізеді. Қорғасынның металға өтуі 94-95 %.

Аса таза, бай қорғасын концентраттарын реакциялық процеспен әртүрлі әдістермен өңдейді. Ең біріншіден көрікті балқытумен, қысқа барабанды пештерде және электр пештерінде. Процесс қорғасынның сульфидтері мен тотықтарының әрекеттесуінің нәтижесінде металдың түзілуіне негізделеді.

Көрікті балқытуды жоғары емес температурада жүргізеді, бұл кезде қорғасын шикіқұрамнан балқиды да, ал қиын балқитын компоненттер сұр түсті қатты қож түрінде қалады. Қазіргі кезде жаңа зауыттарда бұл процесті көп қолданбайды, бірақ кейбір өнімділігі төмен және орташа зауыттарда бұл әдісті қолданады. Көрікті балқытуды қолданатын зауыттардың қуаты барлық қорғасын шығаратын зауытардың қуатының 12 %-ын құрайды.

Ньюнемнің механикаландырылған көріктерінің өнімділігі тәулігіне 8-12 т қорғасын болып келеді және де өңделетін концентраттардың құрамындағы қорғасын мөлшері 75-80 %. Ал шикіқұрамдағы қорғасын мөлшері 72-75 %.

Бұл процесс қоспалардың әсеріне сезімтал болып келеді. Кремнезем жеңіл балқитын қорғасын силикаттарын түзеді, олар оның тотықсыздануына жол бермейді. Концентраттың құрамында кремнезем мөлшері 3 %-дан асса бұл әдісті қолдану тиімсіз болады. Мыс жеңіл балқитын штейн түзеді,соның нәтижесінде көрікте қақтар түзіледі. Сондықтан мыстың құрамы 1 %-дан аспауы тиіс. Мырыш мөлшері 5 %-дан аспаса көріктің жұмысына ешқандай әсерін тигізбейді, бірақ сұр қождарға өткен кезде оларды ары қарай өңделуін қиындатады.

Бай концентраттарды қысқа барабанды пештерде балқыту процесі өте сирек қолданылады. Бұл процесс ФРГ-да ашылып, Окер зауытында агломераттың құрамында қорғасын мөлшері 70 % болып келетін агломератты балқытуда қолданылады. Пештің ішкі диаметрі 2,4 м, ұзындығы 2,4 м, жалпы көлемі 10 м³ және науаның сыйымдылығы 3 м³. Пештің ішкі беткі қабаты 25 м², науа айнасының беті 4 м². Пеш реверсивті қоздырғыштың көмегімен айналады. Пештің шетінде орналасқан оттық арқылы көмірлі шаңмен қыздырылады. Жалын пеште таға тәріздес траекториямен қозғалып, газдар сол оттық орнатылған шет жағынан шығарылады. Көмір шығыны шикіқұрамның массасының 12-15 %-ын құрайды. Пеш үздікті жұмыс істейді. Бір балқыту 4 сағ жүреді, соның нәтижесінде 4-5 т қорғасын алынады.

Осы процесс 1250-1300 ⁰С температурада жүргізіледі, қорғасынды сульфидтердің, сульфаттардың және тотықтардың әрекеттесуінің нәтижесінде алады. Бірақ көрікті балқытуға қарағанда барлық компоненттері балқиды. Құрамында 75 % қорғасыны бар концентратты балқытқанда қорғасынның металға өтуі 87,5 % құрайды. Газға 8 % өтеді. Қорғасынның жалпы бөлініп алынуы 95 %. Бұл әдіс құрамында қорғасын мөлшері 65 %-дан кем болмайтын қорғасын концентраттын өңдеуде қолданылады. Мұндай пештер түрлі қорғасынның жартылай өнімдерін, аккумуляторлық сынықтарды және басқа материалдарды өңдеуде қолданылады.

Процесс үздікті жүреді, жартылай механикаландырылған, сондықтан да қуаты төмен зауыттарда қолданылады.

Төменде Роншер зауытында қолданылатын электрлі балқыту толығырақ келтірілген, ол да реакциялық процестердің бірі болып табылады. Швецияда көмір мен газдың бағасы қымбат болғандықтан және де электр энергиясы арзан болғандықтан, бұл елде электротермиялық процестер енгізілген.