Фхг қандай әдістері химиялыққа жатады?

Геотехнологиялық процестер химиясы. Жер қыртысына өндірудің технологиялық процесін енгізу кезінде өтетін химиялық процестердің өзара байланысы өте күрделі және тәжірибелік тұрғыда біріккен шешімін табу мүмкін емес теңдеулер жүйесімен сипатталады. Сондықтан, процестің негізгі химиялық реакциямен және оның ерекшеліктерімен анықталатын жеке жақтары қарастырылады.

Бір заттың басқа затқа түрленуі өтетін химиялық реакциялар қарапайым және күрделі, қайтымды және қайтымсыз болады. Кинетика тұрғысынан реакциялар моекулярлығы бойынша жіктеледі (моно-, би-, үшмолекулярлы). Реакция тәртібі өзара әрекеттесуші молекулалар санымен анықталады. Геотехнологиялық процестер реакциялары – гетерогенді, өйткені реакцияға түсетін заттар әртүрлі фазада болады.

Реакцияның өту мүмкіндігін айқындау үшін, есептеу және эмпирикалық әдіспен осы реакцияның Гиббс энергиясы анықталады (изобаралық-изотермиялық потенциалдың өзгерісі).

Химиялық процестер жеке молекулалардың өзара әрекеттесуі деңгейінде (микродеңгей) қарастырылады, бірақ бұл идеал жағдайларда ғана мүмкіндікті. Өнеркәсіптік жағдайларда процесс макродеңгейде қаралады – әртүрлі физикалық процестермен жүретін молекулалар агрегаттарының өзара әрекеттесуімен: ол, реакция аймағында жұмысшы және өнімді флюидтердің диффузиясы мен конвекциясы, жылудың бөлінуі мен таралуы.

Химиялық процесті максимал бөліп алу мен максимал селективтік жағдайларында орындау қажет. Тәжірибе жүзінде, барлық геотехнологиялық процестер гетерогендікке жатады. Мұндай процеске мысал ретінде көмірдің жерасты газдануын жатқызуға болады, бұл кезде процестің өзін бес сатыға бөлуге болады:

– шекаралық газдық қабат арқылы оттегінің сыртқы диффузиясы;

– жанып біткен көмір қабаты арқылы оттегінің ішкі диффузиясы;

– химиялық реакция;

– күл қабаты арқылы реакция өнімдерінің ішкі және сыртқы диффузиясы;

– газдың шекаралық қабаты.

Сонымен, кез-келген геотехнологиялық процесте бірмезгілде өтетін үш процесті бөліп көрсетуге болады: жұмысшы агенттердің фазалардың бөліну шекарасына диффузиясы, химиялық реакцияның өзі және реакция аймағынан өнімді флюидтердің диффузиясы, сонымен қатар процестің жылдамдығы диффузия жылдамдығымен де, реакция жылдамдығымен де тежеле алады, ал бұл факторлардың әсері түрлі процестерде әртүрлі болады.

ФХГ құрамдас әдістеріне не кіреді?

Құрамдасқа химиялық та, физикалық та процестерді қолдануға негізделген әдістер жатады (мысалы, металдарды электр өрісінде шаймалау). Олардың қатарына бактериалды шаймалауға негізделген әдістерді жатқызуға болады. Тау кен массивіндегі пайдалы қазбаны ГФХӘ өндіру процесі – геологиялық құрылымды, гидрогеологиялық жағдайларды, тау жынысының фи­зикалық және химиялық және оларды қанықтыратын флюидтер қасиеттерін, қысымды, температураны, т.б. көрсететін бірқатар параметрлер жиынтығымен сипатталады. Барлық осы жиынтықты физика-геологиялық жағдай терминімен сипаттаған дұрыс.

ФХГ экологиялық маңызы.

Химиялық реакциямен шаймалау термодинамикасын түсіндіріңіз.

Геотехнологияның физика-химиялық әдістерін әзірлеу және қолданысқа енгізу санитарлық-экологиялықтан бастап техника-экономикалыққа дейін кең функцияларды атқаруды мақсат етеді. Бұл тау-кен ісінен пайдалы қазбаларды үнемді өндіре отырып, өндіріс түрін өзгертуді талап етеді. Қазіргі уақытта туындайтын барлық экологиялық проблемалардың шешімі – ол шикізатты барынша тиімді және кешенді пайдалану, ең бастысы оны өңдеу процестері кезінде – байытуда, химия-металлургиялық процестерде, қалдықтарды кәдеге асыруда. Соңғы жылдары қалдықсыз технология атымен белгіленіп жүрген, мұндай тәсілдеме техникалық мүмкіндікті технологиялық, экономикалық, ұйымдастыру шаралары ретінде қарастырылады. Бұл шаралар салалық сипаттағы қосымша өнімді өндіру мақсатында, қалдықтарды кешенді өңдеу және кәдеге асыруды қарастыратын минералдық шикізатты барынша максимал қолдануға бағытталған.

Химиялық реакциямен шаймалау термодинамикасы. Еріту мен шаймалауға негізделген, минералдарды химиялық бөліп алу әдістері, жеке минералдардың әртүрлі химиялық тұрақтылығына сүйенетін пайдалы компонентті селективті бөліп алуды қарастырады. Минералдардың химиялық селекциясын бағалаудың теориялық алғы шарты – еркін энергияның немесе олардың түзілу жылуларының қатынасы бола алады. Бұл кезде, конденсатталған фазалар реакциясы жағдайында, өлшемсіз жоғары жылулық эффектілер болғанда энтропияның ∆S өзгерісін нөлге теңестіріп қабылданады. Онда термодинамиканың белгілі теңдеуі (алдыңғы) Т = 298 К тем­пература үшін келесі түрде болады

∆G₂₉₈ ≈ ∆Н₂₉₈, (22)

мұндағы ∆Н –энтальпияның өзгерісі.

Соңғы теңдеу еркін энергияның ∆G төмендеуін көрсетеді, демек жылулық эффекті бойынша қосылыстың термодинамикалық тұрақтылығы туралы айтуға мүмкіндік береді. Мысалы, кальцит пен апатиттің (табиғатта бір-бірімен қауышпалы), ∆G° шамасын салыстыру (минус 1189,96 және минус 4118,77 кДж/моль сәйкес), апатиттің жоғары тұрақтылықты қосылыс екенін көрсетеді.

Минералдардың химиялық тұрақтылығы кристалдық тор энергиясын тікелей есептеу негізінде салыстырыла алады. Ол үшін А.Е. Ферсман ұсынған, А.Ф. Капустинский өзгерткен теңдеу қолданылады:

и = 256,1 (аЭ_К1 + bЭ_К2 + ...). (23)

мұндағы и – тор энергиясы, кДж/моль; 256,1 – Ка­пустинский коэффи-циенті; a, b – иондар саны; Э_к – Ферсманның энергетикалық константасы.

Осы теңдеу бойынша есептелген кальцит пен апатиттің кристалдық торының энергиясы 2715,12 және 8861,85 кДж/моль сәйкес. Бұл осы минералдардың түзілуінің жылулық эффектілері бойынша тұрақтылықтарының салыстырмалығын растайды.

Термодинамикалық шамалар, кейбір әртүрлі құрылымдардың энергетикалық қатынастарының жақын болуына байланысты, минералдардың химиялық тұрақтылығын барлық уақытта дұрыс бағалауға мүмкіндік бермейді. Мұндай жағдайларда минералдардың салыстырмалы химиялық тұрақтылығын минералдардың еріткіштермен өзара әрекеттесу кинетикасын салыстыру негізінде бағалайды.

«Потенциал – рН» (Пурбэ) диаграммаларын қолданумен жүйелерді термодинамикалық талдау: «Потенциал – рН» диаграммалары гидрометаллургиялық жүйелерді термодинамикалық талдау кезінде үлкен мүмкіндікті және оңтайлы болады. Олар сулы ерітінділердегі тотықтыру-тотықсыздандыру реакцияларының термодинамикасын көрнекі графикалық түрде көруге мүмкіндік береді. Диаграммалар қандай да бір жүйе күйінің тұрақтылық жағдайын шешу кезінде немесе жүйенің басқаша күйінің химия-термодинамикалық талдауын және қандай да реакцияның өту мүмкіндігін көрсетеді. Коррозиялық процестерді термодинамикалық талдауға арналған Eh-рН диаграммалары, қазіргі кезде күрделі оксидтік, сульфидтік және интерметалдық жүйелерді термодинамикалық бағалау үшін химияда, металлургияда және геологияда кеңінен қолданылады.

Химиялық шөгілдіру процесінің механизмін түсіндіріңіз.

Химиялық шөгілдіру кәдімгі реакторларда механикалық немесе

Цементация қандай

мақсаттарда қолданылады?

Цементация процесін күрделендіретін факторлар.

Цементация процесінің қозғалтқыш күші.

Цементация процесінің механизмін түсіндіріңіз.

пневматикалық араластырумен жүргізіледі, ары қарай тұнба қойылтқыштарда және сүзгілерде сусыздандырылады.

Қоюландыру және сүзу. Бұл процестер ерітінділер мен пульпаның қатты және сұйық фазаларға бөлінуіне бағытталған. Дайын өнімдерді бөлуде бұл процесс өте маңызды – флотациялық және флотациялық-сорбциялық процестердің химиялық тұнбалары мен көбікті өнімдерін бөлуде, ерітінділерді өңдеудің басқа операцияларына дайын дауда. Қарапайым қойылтуда кәдімгі қойылтқыштар қолданылады, бұл кезде тығыздығы 50-60 % қатты тұнба мен мөлдірленген төгінді алынады. Сүзу кезінде қойытылған тұнбадан барынша тығыз қалдық – кек алынады, оның ылғалдығы 20 % дейін болады және мөлдір сүзінді алынады. Қойылту төгіндісі мен сүзінді цементация, сорбция және сұйықты экстракция үшін жарамды, қатты және сұйық фазаның бөліну өнімдері болып табылады.

Коагуляция және флокуляция. Бұл бейорганикалық электролиттердің және аниондық, катиондық немесе бейионогендік сипатты суда ерігіш полимерлердің әсерінен минералдар мен химиялық шөгінділердің жеке бөлшектері агрегаттарының түзілуі. Кейде суда еритін полимерлердің активтік топтарының заряды катионды-анионды бола алады. Қатты бөлшектер пульпаларда және ерітінділерде электркинетикалық потенциалды ζ (заряд) болады, жүзіндінің тұрақтылығының себебі осы. Тұрақты жүзінділер, коллоидтар сияқты нашар шөгеді және сүзіледі. Егер осы зарядты төмендетсе, онда бөлшектер коагуляциялау қабілетті болып, бөлшектер мөлшерлері артып, олардың шөгу жылдамдығы ұлғаяды. Теріс зарядталған бөлшектер үшін коагуляциялаушы иондар – Ғе, Са, Мg және т.б. катиондары. Жалпы, барынша арзан коагулянттар қолданылады: әк, ашудастар, құрамында ҒеСl₃ болатын, титан өндірісінің қалдықтары. Флокулянттар қойылту және сүзу процестерін қарқындатуда күшті құрал бола алады. Ең бастысы, қойылтқыштар, тұндырғыштар төгінділерінің және сүзінділердің сапасы күрт жақсарады. Цементация, сорбция және сұйықты экстракция процестері жақсы жүреді. Ең тиімді флокулянттар қатарына полиакрила­мидті, әмбебап флокулянт ретінде полиоксиэтиленді атауға болады.

Шөгінділер флотациясы. Қатты және сұйық фазаларды бөлу процесін шөгілдірумен және сүзумен жүзеге асыруда бірқатар қиындықтардың болуына байланысты (үлкен ауданға жайғасуы, сүзу жабдығының күрделілігі, майда және коллоидты шламдарды бөлу күрделігі) тұнбаларды бөлудың флотациялық әдісі дами бастады – тұнбалар флотациясы, коллоидтар флотациясы. Тұнбалар флотациясы – бұл әртүрлі типті тұнбалардың түзілуімен иондық бөлшектердің шоғырлану және олардың су дисперсиясымен араласқан ауа көбікшелерімен аласталу процесі. Металдар флотациямен олардың гидроксидтері, сульфидтері және кешенді қосылыстары нысанында бөлінеді. Сорбциялық-коллоидтық флотация ерітіндіден коллоидтық бөлшектерді флотациялық бөлуге арналған.

Цементация. Күкіртқышқылды ерітіндіден мысты темірде (жаңқасы, сынығы, консерві банкісі, т.б.), алтын мен күмісті цианидті ерітіндіден мырышта цементациямен шөгілдіру – осы металдарды баланстан тыс шикізаттан шаймалау кезінде алынатын кедей геотехнологиялық ерітінділерден бөліп алудың кең тараған және қарапайым әдісі. Цементация – металдық бөлшектер беттігінде еріген иондармен өтетін электрохимиялық процесс, бұл кезде металдың (темірдің, мырыштың) еруі және ерітіндіден мыстың, алтынның, күмістің шөгіндіге түсуі өтеді:

СuSO₄ + Fe Cu + FeSO₄; (32)

2Na[Au(CN)₂] + Zn 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]; (33)

2Na[Ag(CN)₂] + Zn 2Ag + Na₂[Zn(CN)₄]. (34)

Цементация процесінің термодинамикасы шөгетін металдар мен металл-шөгілдіргіштердің қалыпты потенциалдары шамаларының айырмашылығымен байланысты. Кернеулік қатарына сәйкес электрлік теріс потенциалы жоғары кез-келген металл аталған потенциалы төмен металды ығыстыруға қабілетті. Басқа металдардан сол жаққа қарай орналасқан кез-келген металдың ерігіштігі жоғары және басқаларды шөгіндіге түсіре отырып, ерітіндіден ығыстырады. Мысалы, мыс алтынды, күмісті және т.б., ал магний немесе алюминий алтын мен күмісті мырышқа қарағанда күштірек шөгіндіге түсіреді.

Сонымен, цементация дегеніміз зарядталған иондардың кейбір зарядталған металдар беттігінде (темірдің, мырыштың, мыстың, магнийдің, алюминийдің және т.б.) шөгуі екен; гальванохимиялық бөліп алуды цементация десек те болады, бірақ бұл процесс гальваножұптарды қолданумен орындалады (темір-кокс, алюминий-кокс, темір-мыс); сорбция – металдардың синтетикалық және табиғи ионалмастырушы – сорбенттерде: полимерлік шайырларда (катиониттер мен аниониттер) шөгуі; десорбция – сорбцияға кері процесс, яғни сорбентті қышқылдармен немесе сілтілермен шаю арқылы мақсатты металды бөліп алу; биосорбциялық флотация – ерітінділерден микроорганизмдер көмегімен: бактериялар, грибоктар, ашытқылар, су балдырлары және т.б. ауыр металдарды аластау (ең жақсы көрсеткіш кадмиймен); сұйықтық экстракция – металдарды (мыс, уран, алтын) сулы ерітінділерден органикалық ерітінділер (фосфорқұрамды қышқылдар, аммонилі негіздер, керосин) көмегімен бөліп алу.

Шаймалау процесінің тежеуші сатысын қалай бағалауға болады?

Шаймалау үшін үйіндіні қалыптастыру әдістері.

Шаймалаудың кинетикалық режимінің заңдылықтары мен белгілері.

Шаймалаудың кинетикалық режимінің заңдылықтары мен белгілері. Егер шаймалау процесі қатты өнімнің түзілуімен жүрмесе, ал ерітіндіні араластыру қарқындылығы жеткілікті жоғары болса, шаймалау жылдамдығы химиялық реакция жылдамдығымен лимиттеледі. Химиялық реакция – бұл күрделі процесс, ол бірізді сатылар қатары арқылы өтеді. Элементарлық сатылардың бірінің жылдамдығы басқаларымен салыстырғанда төмен болған жағдайларда, кинетикалық теңдеудегі дәрежелік көрсеткіш баяу сатының стехиометриясына сәйкес келеді. Егер екі немесе оданда көп сатылар төменгі жылдамдықпен өтетін болса, әрбір реагент бойынша өтетін реакциялар реті баяу сатылардың стехиометриялық коэффициенттерімен күрделі байланыста болады. Реакцияға қатысатын заттардың бірі қатты күйде болғанда, қатты заттың беттігінде өтетін реакцияның кинетикасын қарастыруда, еріген және қатты реагенттер молекулаларының соқтығысу ықтималдығын ескеру керек.

Реакцияның еріген өнімдері жинақталған кезде, жылдамдық гомогендік те, гетерогендік те реакцияларда баяулайды. Гете­рогендік реакциялар үшін еріген өнім концентрациясының ерітіндіде артуы өнімдердің адсорбцияланған молекулалары алатын беттік үлесінің ұлғаюына келтіреді, сол арқылы реагенттер адсорбциясының жылдамдығын төмендетеді.

Шаймалау процесінің кинетикалық режимде өтуінің белгілері:

1) кинетикалық ре­жимде жылдамдық реагент концентрациясына сызықтық тәуелділікте болады;

2) шаймалау жылдамдығы араластыру қарқындылығына тәуелді емес;

3) процесс жылдамдығы беттік және реагенттер мен реакция өнімдері концентрациясы тұрақты кезде процесс ұзақтығына (уақытына) тәуелсіз;

4) реакция жылдамдығы, яғни шаймалау жылдамдығы, температураға тәуелді. Заң бойынша, температураның артуымен химиялық өзара әрекеттесу жылдамдығы күрт жоғарылайды. Активтену энергиясы, диффузиялық режиммен салыстырғанда біршама үлкен және 50-300 кДж/моль құрайды.

Көптеген тұздардың еруі диффузиялық кине­тика бойынша жүреді, яғни диффузиялық процестер жылдамдығымен анықталады. Әртүрлі концентрация болған кезде сұйықта молекулярлық диффузия туындайды – концентрация градиентіне пропорционал диффузиялық ағын. Сұйықта еріген заттың бөлшектері диффузиялық ағынға ілеседі және сонымен бірге тасымалданады.

Осы екі процестің жиынтығы заттың сұйықтағы конвекциялық диффузиясын береді. Конвективтік диффузия кезіндегі беттіктің 1см² арқылы заттың толық ағынын анықтауға болады: J = vC - DgradC, (26)

мұндағы D – диффузия коэффициенті; С – қоспа концентрациясы; v – қоспа қозғалысының жылдамдығы.

Қазіргі уақытқа дейін кеуекті денелер қабатынан компонеттерді бөліп алудың жалпы қабылданған аяқталған теориясы жоқ және көп жағдайларда селективті еріткішті таңдау мен еріту шарттарын таңдауды ғылыми негіздеу мүмкін емес. Бұл саладағы теориялық зерттеулер үлкен даму үстінде. Бұл бағытта ғалымдар Н.Н. Веригиннің, Г.А. Аксельрудтың, М.А. Альтшулердің, Е.М. Семенишиннің және тағы басқа зерттеушілердің еңбектері өте маңызды.

Еру процестерінің кинетикасы келесі жалпы теңдеумен с ипатталады:

, (27)

мұндағы – концентрацияның ерітінді көлемінде өзгеру жылдамдығы; S – ерітілетін беттің ауданы; k₀ – фазалар аралық және диффузиялық еру жылдамдығының коэффициенттерімен анықталатын, еру жылдамдығының тұрақтысы; С_қ –қанығу шектігі.

Фазалар аралық процестер жылдамдығы қатты дененің табиғатына, ал соңында – Аррениус теңдеуімен есептелетін активтілік энергиясына тәуелді, логарифмдік нысанда бұл теңдеу былай жазылады:

, (28)

мұндағы К₀ – экспоненциалдық көбейткіш (температу­раға тәуелді емес); R – әмбебап газ тұрақтысы; R = 8,314 Дж/(К·моль); К – берілген температурадағы жылдамдық тұрақтысы, с^–1; Е_А – активтілік энергиясы, Дж.

Егер lgК кері температураға тәуелділігі сызықты болса, активтілік энергиясын анықтауға болады, онда , (29)

ал сызықты тәуелділіктен аламыз:

. (30)

Минералдардың еру қабілеттілігі – температураға, кристалдық тордың беріктігіне негізделген химиялық тұрақтылыққа, минералдың реагентпен әрекеттесетін беттігінің мөлшері мен құрылымына тәуелді.

Химиялық еру процесінің кинетикасын, диффузиялық және термодинамикалық параметрлерден өзге, гравитациялық конвекциямен де анықтауға болады.

Экстрагентке қойылатын талаптар. Экстрагенттердің түрлері мен қолданылуы.

Экстракция процесінің кемшіліктерін атаңыз.

Экстракцияның қандай түрлерін білесіз?

Экстракцияның негізгі сипаттамалары. Шаймалау (немесе экстракциялау) – қатты заттың жеке компоненттерін сулы, сулы емес (мысалы, органикалық) немесе аралас еріткішпер көмегімен еріту; кеннен жеке минералдарды таңдамалы еріту. Шаймалау – таңдамалы процесс, ол тек жеке минералдарды немесе оның құрамдастарын еріткішпен бұзады және ерітіндіге өткізеді, қалған заттарды бастапқы күйде немесе біршама өзгерген күйде қатты фазада қалдырады.

Үймелі шаймалау – еріткіштің суланатын кенді (техногенді) штабель (үйме) арқылы өту жолымен жүретін процесс.

Микробиологиялық (бактериалдық, биотехнологиялық, биохимиялық) шаймалау – микроорганизмдер немесе солардың өмір тіршілігінің өнімдері (метаболиттер) көмегімен жүзеге асырылатын процесс.

Жерасты шаймалау – тікелей кенді денеден, оларды жер бетіне көтерместен, ұңғылы немесе басқа әдістермен өндіру процесі.

Сүзу арқылы шаймалау – ерітінділердің үйме немесе тау жынысы арқылы өтуіне негізделген процесс, аталған шаймалау әдістерінің барлығын қамтиды.

Ерудің диффузиялық процесінің жылдамдығы қаныққан тұзсу мен еріткіштің жалпы массасының шекаралық қабаты арасындағы жанасу кезінде еріген заттың концентрациясының айырмашылығымен анықталады. Ерітіндінің қанығу шамасына қарай ерудің жылдамдығы логарифмдік заң бойынша төмендейді. Еру жылдамдығы жіктеледі:

• ерудің массалық жылдамдығы – беттік бірлігінен уақыт бірлігінде еритін тұздың мөлшері;

• ерудің сызықтық жылдамдығы – ерудің уақыт бірлігінде таралатын қашықтығы.

Еру жылдамдығы еритін заттың беттігінің ылдилық бұрышы мен еріткіш температурасына тәуелді болады, ал қысымға тәуелділігі өте төмен.

Бірнеше заттың бірмезгілде еруі жүретін процестер ерекше күрделі болады, мысалы, хлорлы калий (сильвин) мен хлорлы натриден (галит) тұратын сильвинитті еріту кезінде.

Тұздардың кристалдануы – еруге қарсы процесс. Бұл құбылыс ерітінді берілген температурада аса қаныққанда және еріткіштің бір бөлігі буланып кеткенде немесе қаныққан ерітіндінің температурасы төмендеген кезде түзіледі. Кристалдану жылдамдығы ерітіндіде кристалдар өзегінің болуына, ерітіндінің суу жылдамдығына, араластыру жылдамдығына, бастапқы жоғары температураға, ерітіндінің тазалығына тәуелді.

Жалпы тұздардың еру табиғаты өте күрделі, оны ерімейтін компоненттердің болуы одан әрі күрделендіреді.

Шаймалау процесі еру процесімен салыстырғанда өте күрделі. Ол бөлшектердің пішінінің, мөлшерінің және полисперстігінің, қабаттың ұзындығының, еріткіш концентрациясының, сұйық қозғалысының гидродинамикасының әсерлерін ескерумен құрылатын күрделі дифференциалдық теңдеулермен сипатталады.

Шаймалау процесіне негізделген минералдарды химиялық бөліп алу әдістері, пайдалы компонентті селективті бөліп алуды қарастырады.

Шаймалау процесінің механизмі ерітілетін минералдың құрылымымен және құрамымен, оның кристалдық торындағы химиялық байланыстар сипатымен, еріткіштің физикалық-химиялық қасиеттерінің кешенімен анықталады.

Шаймалау процесі келесі реакцияларға негізделеді:

• алмасу реакциялары, иондардың алмасуы арқылы жеңіл еритін қосылыстардың түзілуі өтеді (металдар тотықтары мен тұздарының қышқылдармен өзара әрекеттесуі);

• тотығу-тотықсыздану реакциялары, шаймалайтын агент атомынан минерал атомына және керісінше электрондардың берілуінен жеңіл еритін қосылыстардың түзілуі өтеді; электрондарды беруші зат тотықсыздандырғыш деп, ал қабылдаушы – тотыққыш деп аталады;

• кешенді қосылыстар түзу реакциялары.

Шаймалау процестері көбінесе бағалы компоненттердің шөгуімен немесе еру беттігінде тығыз қабықша қаптаманың түзілуімен өтеді.

Шаймалау уранды жер қабатында шоғырланған жерінде бөліп алудағы негізгі операция бола алады, өйткені олардың құрамындағы пайдалы компоненттің мөлшері өте төмен. Осы көрсеткіш бөліп алу шамасы мен түпкілікті өнімнің құнын анықтайды. Уран құрамды кендердің, минералдардың және кен орындары типтерінің көп түрде болғанына қарамастан, оны бөліп алу үшін минералдық қышқылдардың сулы ерітінділері немесе сілтілі металдар карбонаттарының тұздары қолданылады.

Жерасыт шаймалау кезінде еріткішке келесідей талаптар қойылады:

• пайдалы компонеттің салыстырмалы толық түрде ерітіндіге өтуін қамтамасыздандыру;

• реагенттің құнының арзан болуы және оның халық шаруашылығында болу жағдайлары;

• шаймалау процесіндегі селективтік (таңдамалылық);

• қолданылатын аппаратуралар мен материалдардың коррозияға тұрақтылығын қамтамасыздандыру;

• шаймаланатын кенді массадағы кеуектердің және капиллярлардың ластанып тығындалуына және массивтің өткізгіштігін төмендететін жағдайларды болдырмау;

• процесті қыздырусыз, қосымша ұнтақтаусыз, араластырусыз және т.б. жүзеге асыру мүмкіндігі.

Шаймалау процесі үшін ең арзан еріткіш ретінде күкірт қышқылы қабылданады. Басқа еріткіштер соңғыға салыстырмалы келесі коэффициенттермен сипатталады: HNО₃ – 2,15; НСl – 2,38; NaHCO₃ – 1,06; Na₂CO₃ – 1,18; NH₄HCO₃ –1,32 (NH₄)₂CO₃ – 3,00.

Кейбір кендерді жерасты шаймалау кезінде, процесті қарқындату мақсатында, еріткішке тотықтырғыш қосылады. Тотықтырғыштар ретінде қолдануға болады: оттегі, перманганаттар, сутектің асқын тотығы, азот құрамды тотықтырғыштар және т.б.

Шаймалау процесі үш негізгі сатыдан тұрады:

• еріткішті шаймаланатын минералдар беттігіне тасымалдау;

• ерігіш тұздардың түзілуімен жүретін химиялық реакция;

• реакцияның еріген өнімдерін ерітінді көлеміне тасымалдау.

Шаймалау процесі кезінде массивтің өткізгіштігі төмендейді. Бұл құбылыс кольматация деп аталады.

Кольматацияның келесі нысандарын бөліп көрсетуге болады:

– химиялық, кеуектерде химиялық шөгінділердің түзілуімен байланысты;

– газдық, қышқылдың жыныстың карбонат құраушыларымен әрекеттесуі нәтижесінде жер қыртысында газтәріздес өнімдердің түзілуіне негізделген;

– ионалмасушы, рН және сүзуші ерітінділердің минералдануының өзгеру әрекетінен, өткізуші жыныстарда органикалық заттар мен сазды бөлшектердің қатысуымен кеуектер мөлшерінің өзгерісімен байланысты;

– механикалық, сүзінді ерітінділер құрамындағы механикалық жүзінділермен немесе бөлшектермен жыныстар каналдарының бітелуін тудырушы.

Кен орынын жерасты шаймалау әдісімен өңдеу кезінде бірмезгілде кольматацияның бірнеше нысаны туындауы мүмкін.

Ерітіндіге өткізілген пайдалы компонент өңдеу процесі кезінде толығымен бөлініп алына бермейді. Оның бір бөлігі кенсіз жыныстармен сіңіріледі. Бұл негативтік процесс, жер қыртысындағы пайдалы қазбалардың жоғалымын анықтаушы көрсеткіштің бірі десек болады.

Тәжірибе жүзінде, еріген пайдалы компоненттің сіңірілуі жабынды және төсенішті жыныстармен, сонымен қатар кен жайғасқан горизонтардың әлсіз өткізгіш кенсіз қабаттарымен жүзеге асырылады. Шаймалаудың бірінші кезеңінде сіңірілу арқылы болатын жоғалымның шамасы, шаймаланатын комопнеттің жалпы көлемімен салыстырғанда 20 – 30 % дейін жетеді. Дегенмен, еріткіштің өткізгіш қабаты арқылы тұрақты сүзудің жүргізілуі нәтижесінде, бұл жоғалымдардың шамасын 5–6 % дейін төмендетуге болады.

Еріткіштердің кен кесегінің ішкі бетіне өту сипаты бойынша, кендер үш типке бөлінеді:

– еріткіш бірмезгілде және тұрақты барлық жағынан өтетін кендер;

– еріткіш алдымен жарықшақтары мен қабаттар жазықтары бойынша өтетін, яғни негізгі каналдар бойынша, содан соң солардан майда кеуектер мен капиллярларға түсетін кендер;

– еріткішпен өңдеу кезінде бұзылатын кендер.

Кенді монолиттердің кеуектілігі саздардың кеуектілігінен бірнеше ретке төмен болады (жартасты кендердің тиімді кеуектілігі 0,5-3,0 % тең), дегенмен кесектегі кеуектер мен капиллярлардың мөлшері сазды жыныстардағыға қарағанда жоғары.