Штейндердің құрамы, %

Штейн түрі	Cu	Ni	Pb	Zn	Fe	S
Мысты	10-60	до 0,5	до 1	1-6	30-50	23-26
Мысты-никелді	5-10	5-13	-	-	40-60	24-27
Никелді	0,2	12-20	-	-	55-60	15-22
Полиметалдық	10-30	-	10-20	5-10	20-40	13-22

Мысты штейндер барлық асыл металдарды жақсы ерітеді.

Штейндер қасиеті қарай балықған металға ұқсас, тығыздығы жоғары, электр және жылу өткізігіштігі, сұйықтығы да жоғары.

Штейннің балқу температурасы көп емес: FeS -1190; Cu₂S - 1130; Ni₃S₂ -790°С: эвтектикадан төмен: Cu₂S - NiS - 995; Cu₂S – PbS - 550°C.

Балқыған шлак сұйық және кендік емес материалдан тұрады. Құрамында бос қалдық, флюс, күл, және отқа төзімді материалдар болады.

Өндірістің қалдығы блып табылатындықтан оныың құрамына күкірт және фосфор сияқты зиянды қалдықтар да кіреді. Кейбір металургиялық технологияларда шлакта лігірлеуші элементтерді жібереді. Шлак балқымасы балқыған металды пештің газдық атмосферасынан сақтайды. Кенді темиялық балқытуда кедергі элементінің ролін атқарады.

Осы қызметтерінің бәрінің шлакқа қатаң талап қояды. Оның негізгі қасиеттері балқу температурасы, тұтқырлығы, беттік керлісі, электрөткізгіштігі.

Шлактың балқу темпаратурасы металдан жоғары болса, оны түсіру үшін сәйкес күй диаграммасының жүйесін қолдана отырып, төмендетеді. Домналық балқытудағы жүйе CaO-AI₂0₃- SiО₂, ал кендік балқытуда - СаО - FeO – SiO₂.

Гетергондік процестердің жылдамдығын арттыру үшін дифузиялық саты жылдамдығын жоғарылату керек. Сондықтан шлактың тұтқырлығы өте аз болуы керек. Бұл кезде 4 жүйелі диаграмманы қолданады.

Шлак тұтқырлығы металдан жоғары және температураға тәуелді болады. Температура көтеірлген сайын шлак структурасы үлкеіп ол тұтқыр болады. Тұтқырлық дегеніміз сұйықтық молекуласы арасындағы ішкі үйкелу коэффициенті. Келесі тұтқырлықты көрсетуге болады: Н·с/м²:

су 20⁰С 0,001

глицерин 30⁰С 0,78

шлакттар:

- сұйық <0,5

- орташа до 2

- тұтқыр >3.

Шлак тығыздығы 2,9 – 3,9 г/см³ аралығында өзгереді.

Сұйық тотықты шлактар беттік керлісі жоғары болады, мұнда ұсақ метал емес қоспалар коагуляцияланып балқыған металдың бетіне тез шығады.

Балқыудың үшінші өнімі газдар өзінің құрамы бойынша аса қызығушылық тудырмай атмосфераға жіберіледі. Кей жағдайда ғана олар отын ретінде немесе құрамындағы пайдалы компоненттерді бөліп алуға қолданылады.

Шығатын газдар міндетті түрде шаңмен зиянды компоненттерден санитарлық тазалануы қажет.

Гидрометаллургиядағы негізгі жабдықтар – агигаторлар, қоюландырғыштар, сүзгілер, автоклавтар, электролизерлер.

Кендерді гидрометалургиялық әдіспен өңдеудің принципі өңделетін металды ерітіндіге өткізу, оны ерітіндіден қатты қалдықты тұнбаға түсіру арқылы элемент немесе химиялық қосылыс түрінде бөліп алуды қамтиды.

Гидрометаллургиялық әдісті кендерді өңдеуге кеңінен қолданғызатын негізгі ерекшелігі:

-металдардың аз және қиын балқытылатын кені төмен температурада аз мөлшерде жылу энергетикасын жұмсауы;

-зиянды газ қалдықтарымен ауаны ластамауы;

-қызмет көрсететіндерге сан гигиеналық жағдайдың жасалуы.

Гидрометаллургиялық технологияның негізгі сатылары:

1) Шикізат өнімінің өзгертілуіне дайындық;

2) Белгілі металды ертіндіге жіберу;

З ) Ерітіндінің бөліну және қатты қалдық;

4) Ерітінді химиялық тазалауы;,

5) Ерітіндіден металдық бөлінуі (алынуы).

Өнімді тазалаудағы алдын-ала дайындықтың мақсаты – оған өнімді балқыту процесінде жылдамдықпен жақсы нәтиже шығу үшін мына қасиеттерді болдыру:

-ұнтақтау жолымен кеннің ерітіндіге әсер ету бетінің ұлғаюы;

-қажект уақытта табиғи өнім минералын басқа химиялық қосылысқа өзгерту, жақсы ерітінділік қасиеті болу үшін, күйдіру жолымен (қышқылдандыру, қалпына келтіру, сульфаттандыру) немесе химиялық әрекеттермен күйентектеру. Жоғарыда аталып кеткен гидрометалургиялық әдістің неғұрлым маңыздысы: ертінідіден метал алу және ертініділеу.

Ертінділеу. Технологиялардың негізгі міндеті болып еріткіш таңдау, белгілі метал тез, толық ертінділеу үшін, элементтер, олардың ертінділеуге өту дәрежесі көп болмауы болып табылады.

Ертінділеуде және аралық өнімдердің өндірісте қолдануда – механикалық реакторлар-агитаторлар немесе пневматикалық араластыруда – болат кеспектер пайдаланылады.

Болат кеспек – ұзын цилиндрлік күбі, вертикалдық осьпен 2 жағынан ашық құбыр жүреді 2. Құбырдың ішінде 2/3 биіктікте басқа құбыр қойылған, бұл құбыр арқылы күбіге тығыз ауа жіберіледі. Құбырдан шыққанда ауа ұсақ түйіршіктерге бөлінеді. Құбырдың сыртқы сұйықтығына қарағанда, тығыздық ішкі құбырға аз барады. Ауыр сұйықтық 2-ші құбырдың астыңғы жағымен келеді, ауамен жоғары көтеріледі, құбырдың үстіңгі жағымен өтеді. Өңделген өнім тесік арқылы қақпаққа келеді де, өңделген қойыртпақ патрубкалар арқылы шығады.

Редуктордың бұл түрінің қасиеті – механикалық қозғалыс бөліктерінің болмауы. Болат кеспектер: диаметрі 3,0-4,5 м, биіктігі 10-15 м; сыймдылығы 50-150 м³; ауаның жұмсалуы 1,5-3,0 м³/мин; ауаның тығыздығы 150-300 кПа (1,5-3,0 атм.). Кейде ерітінділеу шар тәрізді немесе стержендірілген бумен жұмыс істейтін диірмендерге қолданылады. Мұндай жағдайда судың орнына ертінділеу сұйықтығы қолданылады.

Сурет 8.1. Механикалық араластырғышы бар қазанда: 1 – келтіру; 2 – тиеу люгі; 3 – қыздыруға арналған қондырғы; 4 – сыртқы қаптама; 5 – шеген; 6 – диффузор; 7 – импеллярда араластырғыш; 8 – шығарғыш келте құбыр; 9 –конденсанттың бұруы; 10 – буды жеткізу; 11 – қақпақ .

100-110 °С жоғары температурада ерткенде тек газдың қысымы көтеріледі. Мұндай жағдайда редуктордың сапасын автоклавқа қабылдайды (8.3 сурет).

Сурет 8.3. Бокситті ерітуге арналған автоклав схемасы: 1 – пульпаны шығару; 2 – жылу ұстағыш.

Өндірістік редуктордың кішкене масштабына ертінділеу үшін кезекті режимде жұмыс істейді. Кенді өңдеу уақыт аралығында, кен минералдары толық ертінділеу процесінен өткізіледі. Үлкен өндіріс орындарында ертінділеу тоқтаусыз режимде жүргізілетін процес.

Ертінділеуден кейін қойыртпақта ертіндіден бөлу және қатты қалдық бөлінеді сондай шарттар бойынша, не сусызданған концентрат кейін ылғалмен байытылған: тұндырғыш – қоюлатқыш, гидроциклондар, сүзгіштер.

Осы әдістің басты жетістігі деп тез және жылдам аралықта сусыздандырылуы, сондай-ақ қалдықтың аз мөлшерде ылғалдануы, вакуум-фильтрнің соңында. Егер қалыпта қалдықтау технологиясында кептіру жүргізіледі, ал мына жағдайда кептіруге кететін шығынды үнемдейміз. Сондайдың бірі түрінің өлшемі горизонтальдық орталықта барабанның диаметрі 1,6 м, биіктігі 0,7 м пайдалы сиымдылығы 500 дм³ айналу күші 500 айн (мин, ылғалды сығу күші 355 кПа (3,5 атм)), сағатына өндіру 80-100 кг ылғалданған қалдықты шығарады.

Қатты фазаны – шламды – бөлгенде жуады немес күресуге жібереді немесе құрамдас алуға жібереді.

Сұйық фазаны – ертіндіні – ең бірінші құрамын қажетсіз эелементтерден тазалауға, кеннен ертнідіге айналған соң, одан кейін оны негізгі элементтерді алуға жібереді.

Ерітінділерден металдарды алу. Ерітінділерден металдарды алу үшін арналған әртүрлі тәсілдерді қолданады:

1) химиялық ерімейтін қосылыстар түрінде алынатын элементтерді тұндыру;

2) цементтеу;

3) ерітінділердің электролиздері;

4) автоклавтық тұндыру;

5) айыру және тазарту - қайнау температураларына сәйкес ерітінділерді компоненттерге бөлу;

6) ерітінділерден элементтерді және қосуларды сорбенттермен немесе экстрагенттермен алу.

Алынған ерітіндіге реагентті енгізеді, осы металмен ерімейтін химиялық қосылыстарды құрайды (гидроксид, сульфид, сульфат және басқа тұздар). Мысалы , молибден ерітіндісін мыстаң тазалау үшін күкірт аммонийді қолданады:

[Cu (NH₃)₄] OH + NH₄ НS +3H₃O = CuS↓ + 5NН₄OH.

Кейбір жағдайларда, ерімейтін қосылыстарды құру үшін алдын ала металды тотықсыздандырады немесе иондарын тотығуланады. Осы реакциялардың алынған нәтижесі бойынша алынған тұнба фильтрациямен немесе центрфугилі сұйық фазадан бөліп алады.

Элементтік түрге металдардың кейбіреулерін ерітінділерінен ығыстыру, химиялық көбірек белсенді, цементтеу деп аталады. Электродтық потенциалдардың олардың бірінші жақындауда металдардың химиялық белсенділік өлшемімен мөлшер қызмет ете алады ( кесте 2.7). Мына кестеде әрбір метал көңіл болумен қалпына келтіргішпен есептеле алады бәріне басқа, төмен орналасқанмен. Ме₁ электр терістілікті металы көбірек ерітіндіге тиеу жанында Ме₂ металының тұзда ион шектесуі жанында және Ме₂ атомының (тотығу) тотықтыратын - тотықсызданатын процес басталады. Тәжірибеде тотықсыздану, не ретінде мырышты жиі қолданады, арқасында қайсының алтын, кобальт, мыс ерітінділерден белгілейді (ерітінділерден соның ішінде, сілтіден алынғандарды айыру жанында шикізаттың құрамында мыс бар).

Жағымсыз элементтің электролит тазалаулары электролиз тәжірибеде кең қолданылады, сонымен қатар оның тұздарынан.ерітінділерді негізгі метал шығаруына арналған

Автоклавтық тұндыру газбен- тотығу негізгі ерітінді өңдеуінде негізі салынған (сутегімен жиірек) температуралар жанында 100-2000 ⁰С және сутегі қысымында 1-3 МПа. Процес қарқынды араластыру жанында автоклавтарда герметикалықтарды ыдыстарда жүзеге асады. Тәсіл жоғары өнімділікпен және метал жоғары тазалығымен құйып аладынады (99% аз емес). Тәжірибеде автоклавтық тұндыру Сu, Ni, Co шоғырланғандардың ерітінді тұндыруы үшін қолданады (>30 г/дм³) .

Ерітінді компоненттерінің тазартумен және ректификациялау бөліну тәсілі сұйықтықтардың қоспасы үшін қолдануға болады, бөлінулердің қайнау температураларымен маңызды. Тәсілдің маңызы булану және конденсациялау процестерінің жүйелі өткізуінде болады.

Температураны, сыртқы қысым бірдей болғандағы (атмосфералық), сұйықтың қайнау температурасы деп атайды . Әсіресе қарқынды мына температура жанында бу түзілу процесі жүреді. Әрбір сұйықтық атомдық - молекулалық байланыстарына қарай өзінің қайнау температурасы болады.

Өзара ерігіш сұйықтықтардың бөлінуіне арналған төмен айырмамен қайнау температураларында операцияны «булану-конденсация» қайта-қайта қайталайды. Сұйықтықтардың осындай бөлінуін ректификация деп атайды.

8.4. Сурет. Ректификациялық құрылғы схемасы: 1 – ректификаттық бағана; 2 – негізгі ерітіндінің жылытқышы; 3 – су қайнатқыш; 4 – дефлегматор; 5 – мұздатқыш; 6 – оңай ұшатын жинақ А; 7 – кубтық қалдық (қиын ұшатын компонент).

Тазарту процесі тәжірибеде арнайы аппараттарда іске асады - бағаналарда, таныстырушы мұнараның үлкен санмен анықталғандардың қайсысыз ара қашықтықта горизонтальдық қалқалардың досының досы тесіктермен – тәрелкелер. Астынан жоғарыға дейін қыздырылған t_в дейін бағана көтеріледі төменгі бөлімдері немесе арнайы жылытқышта сұйықтықтардың қоспа булары. Жоғарыдан төмен оңай ұшатын қайнауы температурасы сәл жоғарырақ температурамен бөлінуші сұйықтық тәрелкеге тәрелкеден үстіңгі жағынан төмен құйылады – t_а .

Теориялық әрбір тәрелкеде тазарту процес элементарлық актісі жүреді, жоғарырақ суреттелген. Төмен жағынан тәрелкеде тесіктер арқылы «а» газды сел қозғайды, сұйықтық компоненттерінің екеулерінің буларының қоспа таныстырушы. Барботируя сұйықтық қабаты арқылы көбірек температурамен аласаның, булар фракция жоғары қайнау сұйықтықта конденсацияланады және қалады, ал оңай ұшатын қайсысыз сан компонентті газды фазаға сұйықтықтан қосымша кешіп өтеді А, сол себепті мынаның орналасқан тесіктер арқылы өтетін тәрелке жоғарырақ «в» компонентпен бай көбірек газды фаза болады А, немен тәрелкеде сұйықтыққа кіру жанында «а». Өз кезегінде, сұйықтық тәрелкеде «с», аққан құбырды құйю арқылы тәрелкеден «а», В компонентімен байыған қиын ұшу болады.

8.4 суретте көрсетілген толассыз әрекет ректификаттық бағаналары жалпы құрылғы. Сұйық қоспа, фракцияларға бөлу керек, жылудан кейін берілген температураға дейін бағана орта бөліміне береді. Ағып кете тәрелкелермен төмен, ол бірлесіп әрекет қылады көтергенмен жоғары және аз болады компонентті А, ал бағана төменгі бөлімдері сұйықтықты жинастырылады, құрылушы дерлік тұтас компонентті В, оны - сылбырмен деп атайды. Сылбыр бөлімі - ашық көк қалдық - бағанадан алыстатылады, ал басқа бөлім жоғары су қайнатқышта қызу жанында t_в-қа дейін буланады және көтеріледі, сұйықтық компоненттерінің екеулердің булардың қоспалары сел өрлеп келе жатқанға құрастыра. Бу бағанадан шығатын, компонентті оңай ұшатын негізінде құрылушы А қоспамен үмеген булардың компонентті В, дефлегматорға әпереді .

Сұйық қоспа бөліну дәрежесі оның компоненттер құрастырушыларды, т.е. тазалық алынғандардың дистиллятты және ашық көк қалдықтың, фазалық контакті беттері мөлшерден тәуелді болады - бағанада тәрелкелердің санынан. Тәрелкелердің саны теориялық циклдердің санына бірдей «булану - конденсация ». Тазарту қолдануы үлгісімен түрлі түсті TiCl техникалық металлургияның тазалау келеді.

Шығару ион алмасушы процестері және қоспаның металдардың тазалаулары қатты заттардың қатар қабілеттіліктеріне негізі салынған - иониттердің - электролиттердің ерітінділерімен иондармен ауысу. Мынау жұту процесі қайсысыз металдардың иондарының иониттерімен сорбциямен аталады .

Процес үш кезеңнен тұрады: 1-ші кезең - өңделетін ерітіндіден иондардың жұтуы мына ерітінді сүзуі нәтижесінде ионит дәндерінің ионитовых қабаты арқылы (жуандықпен 1,5 м). Аппараттан тап осы метал ең аз ұстауымен ерітінді шығады. Шығару іріктеуі ионит үлгісі таңдауымен қамтамасыз етіледі. Мынау соған дейін процес созылады, (12-48 сағ.) ионқабылдағыш ионит қабілеттілігі толық емес болып жатқанда.

2- й кезең – ионит десорбциясы. Иониттің метал сорбенттелген иондарының айырылуы арнайы ерітінді тоғында жүзеге асады - элюенттің (қышқылдардың ерітінділері, аммиак). Мыналар жанында байыған өнімді алады – элюат, қайсыда метал концентрациясы 10-100 бір жоғарырақ, немен негізгі ерітіндіде .

З - й кезең - сорбент регенерациясы (шайырдың ион алмасушы): сумен тазарту, қопсыту, жаттығу , подгузка және т.б.

Күрделі және өндіргіш аппараттар көбірек өнеркәсіпте қолданады, сорбент өлшенген қабатымен толассыз тәртіпте жұмыс істеушілер. Пульпадан ортасыз бір қатар жағдайда ерітілген метал шығарады - қойылту арбиған операцияларының жүзеге асыру және сүзусіз. Жаңа өңдеу тоқталмайды, жетілген ион алмасушы материалдар көбірек РЗМ; өндірістері ерітінділерден металдардың шығару ион алмасушы әдісі технологияларда қолданады ; Zr , Hf , Re , Mo, V, Ag , Au , U .

Сұйықтық экстракцаямен талған басқа сұйық фазаға су ерітіндісінен берілген метал шығару процесі өзімен ұсынады, экстрагентпен атайды. Мынау табысты шарт жанында процес жүреді, не сұйық фазалар практикалық өзара ерігішсіз. Экстрагенттер кім, не ретінде органикалық заттарды қолданады: алкилфосфаты – 2-ЭГФК , алкиламиндер ТОА, ТЛА, трибутифосфат ТБФ және т.б., ерітілгендер жиірек барлығы керосинде. Экстрагент тойдырудан кейін оны шығарылатын элементпен экстрактімен аталады. Су ерітіндісі, қайсының метал суырылған, рафинат деп аталады .

Өзінің мәнге сұйықталған экстракция көптегенде ерітінділерден металдардың шығару ион алмасушы технологиясын есіне түсіреді:

1- кезең - органикалық еріткішке ерітіндіден метал экстракциясы;

2- кезең - зкстракта бөліну және рафинат;

З - кезең - реэкстракция - су ерітіндісіне экстрактіден метал аудармасы;

4- кезең - экстрагент технологиялық қасиеттерінің бұрынғы қалпына келу және қайтару оның процеске - цикл келесі.

Экстракция толассыз процестері үшеу үлгі аппараттарында жүзеге асырады: бағаналарда саптаумен немесе тәрелкелі бағаналарда тамыр соғумен; үлгі экстракторларында «араластырғыш - тұндырғыш»; центрден тепкіштерді экстракторларда .

Экстракциялық жұмыс нәтижелілігі 1 бағана күшті жоғарылайды, егер сұйық фазаларға қайтқан - алға басқан тамыр соғулар хабарлау. Пульсационныхте бағаналарда бөліп тұратын тәрелкелермен күш жанында, бағытталғанда жоғары, тәрелкеге жоғарырақ орналасқанға саңылаулар арқылы органикалық фаза бұзып жарып өтеді. Саңылаулар арқылы үстіңгі жағынан төмен күш жанында төмен су фазасы орналасады. Тәртіпте бағаналардың жұмысы тамыр соғулармен үш бірге олардың өнімділігі жоғарылатады .

Іріктеу және металдардың шығару толықтығы экстракция жанында экстрагент лайықты және үйлесімді қышқылдық іріктеп алуымен жеткізіледі .

Экстракция өнімдерінің бөлінуі (экстрактіні және рафинат) тұндырғыштарда өндіреді (тығыздықтардың айырмасын қолдана) немесе ректификаттықтарды бағаналарда, реэкстракциеймен мына операцияны бірлестіреді .

Органикалық фаза реэкстракцияны ыстық сумен, қышқылдардың ерітінділерімен жүзеге асырады, сілтілердің, тұздардың. Мына процес жүруінде органикалық фазаға метал кешендері қиратылады, және метал ноны бай ерітіндіге жаңадан кешіп өтеді, қайсының содан соң метал біреуінемен қатты фазаға бөлінеді суреттелгендердің тәсілдер жоғарырақ (электролизбен, ерігішсіз тұнба білімімен және др .).

Сұйық фазалы экстракцияны келесі металдарды өндіру технологиялық схемаларында қолданады: Ta, Nb, In, V, W, Mo, Te, U, Re.

Құрамында темірі бар шикізат өңдеулер схемасы. Шикізат дайындау технологиясы.

Құрамында темірі бар шикізат өңдеу схемасы. Темір алты мың жылға дейін адамзатқа белгілі болды, алдымен метеориттер түрінде; 90% Fe; 8,5% Ni және 0,5% Со. Жер қабатындағы қоры 2·10³ % тең. Адамзат кеннен темірді балықтуды 15-ші ғасырда үйренді.

Таза темір – күміс тәрізді – ақ, жабысқақ және созымды метал, балқыған кезде ол 4,4% көлемде үлкейеді.

Темір кендер химиялық және минералогиялық құраммен келесі топтарға бөлінеді:

а) магниттік тотық кендері темір немесе магниттік темір, олар 50-60% Fe₃О₄ түрінде болады;

б) сусыз тотық кендері темір немесе қызыл темір, бұлар айрықша бай кендер 50-70% темір Fe₂О₃ гематит түрінде фосфор және күкірт тазалығымен айырылады, бос кен – кремнеземді;

в) су тотығы кендері темір немесе қоңырлар темірлер, олар бедные, 25-тен 50%-ке дейін лимонит түрінде 2 Fe₂О₃·3H₂O темірі бар, бос кендер саз балшық түрінде, кендер фосформен жиі мышьякпен және күкіртпен ластанған;

г) көмірқышқыл кеннің темірі немесе шпат тұзды темірлер, олар темірмен аз, бірақ күкірт және фосфорлары аз, жеңіл қалпына келтіріледі, темір сидериті FeСО₃түрінде болады;

д) марганец кендері қосымша ретінде қызмет етеді, шойынға енгізеді – ферромарганец өндірісінде негізгі материал. Марганец кендер минералдардан түзеледі: пиролюзит MnO₂, браунит Mn₂O₃, манганит Mn₂O₃· H₂O , Mn гаусманит Mn₃O₄.

Дәрісте 4 схема темір өндірісі сәйкестікте келтірілгенмен, ал – болаттар келесі төрт сатыға бөлінеді:

I сатыда: механикалық байыту және темір кендердің бөлшектеу,

II сатыда: темір тотықтардың бұрынғы қалпына келуін және темірді бос кеннен айыру пирометаллургиялық тәсілмен - домналық балқытумен,

III сатыда: жартылай өнімді тазалау - шойынның - жағымсыз қоспалардан берілген химиялық құрам болаттарын алу,

IV сатыда: болат әртүрлі маркаларының тұтыну қасиеттерін жақсару технологиялық қабылдауларының кешенін газды және металл емес қосулардан тазалау.

Қара металлургияның кендік базасы. Алуға арналған шикізат ретінде темір кендерді қолданады, оларды кен шығатын минерал минералогия үлгісімен төртке бөледі:

1. қызыл темірлер - кен шығатын минерал - гематит – Fe₂ O₃,

2. магниттік темірлер - кен шығатын минерал - магнетит - Fe₃O₄,

3. қоңыр темірлер - кен шығатын минерал – гидроксидт темірлері - Fe₂O₃· nH₂O,

4. сидериттер - кен шығатын минерал - FeСO₃,

Темір кендердің басқа да түрлері бар: мартиттер, жартылай мартиттер, титаномагнетиттер және т.б.

темір кендердің бос кендері SiО₂-ден тұрады, аздарды Al₂O₃, CaO, MgO.

Жиі темірлерде кендердің қоспа концентрациялары бар:

- пайдалылар: Мn; Сг; Ni және т.б.;

- зияндылар: S; Р; As; Zn.

Тап осы кен шығатын материалдан домналық балқытуға шойын алу экономикалық нәтижелілігі екі фактор әсерімен анықталады: металлургия өндірісінде кен құнымен және оның металлургия құндылығымен ( 3 дәрісті қара).

Кеннің сапасы немесе оның металлургиялық құндылық кен шығатын материалы балқыту домналық цех шығындары анықтайды (кокс құны негізінде), тәуелді болады:

- темір құрамы (бос кеннің мөлшері),

- бос кеннің құрамны: СаО/SiО₂ және SiО₂/АI₂О₃ (көбірек болса одан жақсы),

- зиянды және пайдалы қоспалардың құрамы.

Ресей және Қазақстанды қара металлургиялары темір шикізаты жеткілікті қорларына ие болады.

Домналық ошақтардың шихтасында минералды шикізат комплексті қолдануы мақсатымен домналық балқыту сырт өнімдері және басқа өндірістердің кетулері жиі қолданады, жоғары темір ұстаушылар және басқа бағалы элементтері: колошниктті шаң және скрап (домналық цехтен), қабыршақты (прокаттау және темір соғатын цехтерден), пиритті күйдірме (күкірт қышқылының өндірісінің қалдықтары), қызыл шлам (глинозем өндірісінің қалдықтары) және т.б.

I сатыда: - балқытуға темір кендерді дайындау. Қазіргі домналық өндіріс теміркенді материалдарға гранулалалық және химиялық құрамына жоғары талап қояды, зиянды қоспалардың құрамымен, беріктікпен, тотықсыздануларына. Сондықтан практикалық барлық табылатын темір кендер дайындау толық кешеніне әкеп соқытарады: ұсақталу, ұсақтау, ұнтақтау, таптастыру, байыту, орталау, бөлшектеу.

Темір концентратын жоғары алған сайын, кенді ұсақтау жоғары болып келеді, және қымбаттау болып және көбірек жоғалтуы мүмкін. Сондықтан әрбір металлургия байыту үйлесімді шарттары анықтайды, қайсыларда домналық шойын ең аз өзндік құны болып шығады.

Жоғары айтылып кеткендей, теміркендері ұсақ концентрат домналық балқытуда ортасыз қолдану үшін жарамдысыз - оны алдын ала 20-40 мм бөлшектеу керек. Кен шығатын материалдардың бөлшектеуіне арналған қара металлургияда агломерацияны және құйындылардың өндірісін қолданады. Агломерация мақсатымен (бірігудің) бөлшектеу тек қана емес, сонымен қатар материалдардың металлургия қасиеттердің жақсаруы – күкірт қашықтауы, алдын ала флюстау, кесектердің нығайту, макросаңылаулы жоғарылауы. Агломерат қолдануы домналықтарды ошақтарда орнына дымқыл кендер кокс шығынын 18-20% төмендетеді және өнімділік 25% үлкейтеді.

Бөлшектеу тәсілі таңдауы жанында келесі түсініктермен басшылыққа алады. Егер байытудан кейін концентраттарды болып шықса, онда агломерацияны әрқашан қолданады. Концентраттардың жіңішке ұнтақталған (-0,05 мм) ана оқиғаларда әдеттегі құйындыларды өндіреді, бөлшектеу фабрикасы домналық цехтің қашықтауында болғанда (тау - байытатын комбинат құрамында) құйындыларды ( қиратусыз) теміржолдық көлікпен тасуды алып барады.

Агломерацияға жоғары қызулардың әсер аз уақытта байқайсыз материал (1,5-2,0 мин), агломерат сапасына әсер етушілер көп санды химиялық реакциялар және физикалық айналуларды өтуге үлгереді.

Агломерациялық басқару негізгі технологиялық параметрі процеспен - мынау шихтада отын көміртек ұстау жөнге салуы. Жылу кен шығатын кішкентай бөлшектердің бірігуіне қойылатын талап көміртек жануы жанында бөлінеді, ал құрылушы газды фаза мыналар жанында үлгілі бірдей концентрациялармен СО және СО₂ вюститтер біліміне жағдай жасайды (FеО) жарым-жарты бұрынғы қалпына келуі нәтижесінде Fе₂O₃ және Fе₃O_4. FеО материалда балқыма алуы жеңілдетеді жоғары қызуларда салыстырмалы (12000 ⁰С) FеО · SiО₂ немесе темір кальцийлі оливдерді СаО_х · FеО_{2- х} · SiО₂ (агломераттардың төмен негізгі өндірісі жанында).

Негізгі темірдің құрамы Fе₃O₄ түрде болады; Fе₂O₃ түрінде аз болады; кальцийлі оливин түрде байланысады. Шихтада отын көміртегі Fе₃O₄ және оливин және гематит құрамы азаяды – Fе₂O₃. Соның ішінде агломераттардың беріктігі үлкейеді, бірақ олардың тотықсыздануы төмендейді.

Екінші технологиялық фактордың агломерациялық процесі шихта негізділігі болып келеді. Фаялит қиын қалпына келтірілетін флюсті емес агломерат байланысы болып келеді. Өлшеммен шихта негізділік жоғарылаулары келесі фазалардың ұстауын жүйелі үлкейеді: оливиндер → кальций силикаттары (2 СаО · SiО₂) → кальций ферриті ( СаО · Fе₂ O₃, 2СаО · Fе₂O₃).

Агломерациялық процесте кеннен (70-90%) күкірт бөлініп шығады - жанып етеді (SО₂ түрінде газбен кетеді). Агломашинаның өнімділігі тәулігіне 40 т/м² құрайды.

Күйдірілген тотыққандардың негізгі сатысы гематит болып келеді (FеО - 2-3% құрамында). Кенді емес сатылар агломераттарда кездесетіндер. Окатышты күйдірген кезде күкірттің үлкен бөлігі газбен кетеді.

II және III сатылары - домналық және болат қорытатын өндірісіті 10 дәрістен қара.

Болат өндірісі. Домналық балқытудан алынған шойын ары қарай кеңінен қолдануға жарамайды. Себебі ол сынғыш, таптауға жарамайды, соғуға төзімділігі өте төмен. Болат қорытатын өндірістердің міндеті шойынды бастапқы шикізат ретінде қолданып, механикалық қасиеті біршама жақсартылған қорытпалар - болаттар алу.

Болат қорытатын өндірістің принципиалдық негіздері. Арарлық шойын мен конструкциялық болаттың химиялық құрамдарын салыстыра отырып (кесте 10.1), болат алу үшін шойын құрамындағы көміртегі, кремний, фосфор және күкірттің мөлшерлерін азайту керек екенін білеміз. Мұны шойынды тотықтыру арқылы іске асыруға болады: көміртегі газға өтеді (СО түрінде), ал Si, Mn, P тотық түрінде шлакқа өтеді.

Осылайша, болат қорыту өндірісінің домналық өндірістен бірінші айырмашылығы бұл – процестердің тотықтырушы сипаты.

Екінші айырмашылығы – шойын өндірісіне қарағанда болат қорытуға өте жоғары температураның қажет болуы. «Fе-С» күй диаграммасына сәйкес қорытпаның құрамындағы көміртегін азайтқан сайын, ликвидус температурасы артады. Болат қорыту процессін қалыпты жүргізу үшін металдың температурасы 1580-1620⁰С болуы қажет.

Кесте 10.1