Металлургия өндірісінің принципиалдық сұлбасы. Кендерді және концентраттарды металлургиялық өңдеуге дайындау.

Әдеттегі кез келген металл кені екі негізгі бөлімдерден тұрады: кен шығаратын минералды, металл басқа элементпен қосылыс ретінде, механикалық қосылыстармен араластырылған кезде бірақ құрамында

осы металы жоқ – бос жыныс:

Кен = кендік минерал + бос жыныс.

Сондықтан, кеннен метал шығару процесі өзіне екі операцияны қосады: а) кен шығатын минералды бос жыныстан айыру; б) металды химиялық қосылыстардан пайда болатын элементтерден айыру. Кейбір металдарды алу технологиялық операциялары кері.

Талдау ыңғайлылығына арналған операциялардың кешеніне кіретін металдардың алу технологиялық сұлбалары мақсатына қарай төрт сатыға бөлінеді, әрбіреуінде арнайы мақсаты шешіледі:

I сатыда – кен концетратын алу механикалық тәсілмен (бөлшектеу, ұнтақтау, байыту)

II сатыда - «химиялық» концентратты алу (күйдіру, пісіру – ыдырату, хлорлау, ректификациялау, еріту – тұндыру, құйма)

III сатыда – қара металды немесе металдың химиялық қосылысын алу (хлорлау, фторлау, ретификациялау, экстрациялау, айдау)

IV сатыда – таза металды алу (химиялық және физикалық тәсілмен тазалау)

Сурет 5. Технологиялық сұлбасының әрбір сатысына кіретін – негізгі операциялар.

Тәжірибелерде металл алу жолдардың принципиалдық маңызы біреу – металды бос кеннен және ілеспелі элементтерден бөлу.

Бірінші сатысында кен екі бөлімге бөлінеді: концентрат, соған табиғи кен шығатын минерал негізгі саны бөлініп өтеді, және бос жыныстан тұратын қалдықтар.

Екінші сатысында осы метал химиялық қосылыстарын (құрамында көп емес қоспалары бар), немесе метал қорытпасын алуға болады. Кейде екінші сатысын химиялық концентратты алу деп атайды.

Үшінші сатыда бір технологиялық сұлбаларында қара металл алады (құрамында қоспалармен ластанған), ал басқаларында – металдың таза химиялық қосылысын, келесі сатыларда таза металдарды алу үшін бастапқы материал етіп қызмет етеді.

Соңғыда, төртінші сатыда, таза металды тотықсыздандыру арқылы немесе «қара» металды тазалау жолымен алады.

Металлургиялық әр түрлі сатысында орындалатын өңдеудің әр түрлі ерекшеліктеріне байланысты үш топқа бөлуге болады:

- пирометаллургиялық, (700 – 2000 º жоғары температурада өтеді): күйдіру, тотықсыздандыру және тотықтандыру балқулар, айдау, тазарту;

- гидрометаллургиялық, кенді шикізатты сулы қышқылдың ерітіндісімен, тұздармен немесе сілтілермен, бөлінетін металл ерітінділерге айналады, ал бос күйі қатты қалдық күйінде қалады. Процес жоғары емес температурада жүреді: 20 - 300ºС;

- электрометаллургиялық, сулы ерітінділерде немесе ерітілген тұзда қышқылды қайта орнықтыру процесі жүргенде электрлік ток пайдаланылады, осының салдарынан электродтардың біреуінен керекті металл бөлінеді.

Металлургиялық өңдеудің алдында кенді ұнтақтайды, ұсақтайды және байытады, бос күйлерден бөліп алып тастайды.

Кеннің металлургиялық қайта өңдеуге дайындау келесі операциялармен жүреді:

1) ұнтақ; 3) майдалау; 5) күйдіру; 7) орталықтандыру;

2) ұсақтау; 4) классификациялау; 6) байыту; 8) кесектеу;

Күйдіру. Кенді материалдарын күйдіру металлургиялық қайта өңдеуде кезекті сатыда қолданылады.

Орталықтандыру. Кеннің қоры учаскелері барлық структура жағына өзгеше. Осы себепті алынатын кендер бір бірінен химиялық құрамы жағынан өзгеше. Кеннің химиялық құрамын біртектігін көтеру мақсатымен және концентраттар араласу күйіне түсуі керек. Үлкен массалы материалдар үшін бұл операция орталықтандыру деп аталады.

Кесектеу. Байытылған кеннің ұнтақ концентраты балқытуға бірден доменді және шахталы пешке жіберілмейді, себебі жақсы газөткіш шихтасы жоқ. Ұсақ бөлшектерді ірі кеспеге (20-40 мм) айналдыру – бөлшектеудің басты мақсаты болып табылады. Металлургиялық тәжірибеде 3 әдісі бар: брикеттеу, агломерациялау және құйындылардың өндірісі.

Брикеттеу. Мақсаты – бұл ұсақ ұнтақтарды араласатын қосылыспен араластырып (5 - 10%) брикет- престерге беріледі, 50 – 100 МПа қысым астына тікбұрыш түріне брикеттеледі, немесе цилиндрлік не болмаса сопақ формалы өлшем 20 – 150 мм болады. Брикеттердің керекті беріктігі 150 - 500ºС жылуда қыздырғанда пайда болады. Сульфит спиртті барда концентратты байланыстыру үшін қолданады және ерітілген әйнекті, әктасты, цементті және т.б. Брикеттерді мақсатты қолдану бұл өңдеудің үлкен емес масштабта және кенді материалда күкірттің сақталуы, себебі мысты балқыту кезінде керек болады және никельді т.б. (агломерация және күйдіру кезінде күкірттің негізгі көлемі жанып кетеді).

Агломерация. Бұл термиялық кесектендіру әдісі. Бұл әдістің негізгі, құйма кеннің ұсақ бөлшектерін тез балқыту, тез сұйыту нәтижесінде кристалды массалы күйге айналады.

Жіңішке көлемді концентратты (-0,07 мм) кесектеу әдісі – құйындыларды алу болып табылады, 15-20 мм диаметрлі шариктер, 2 – 3 кН/құйынды күшпен басқаның өзінде өз көлемін сақтайтын құйындылар.

Теміркенді құйындыларды алу технологиясы екі бөлімнен тұрады: