ЛЕКЦИЯ. Реакторлар 6 страница

Күкірт. Күкірт сары түсті қатты зат. Суда іс жүзінде ерімейді. Табиғатта күкірт бос және қосылыс күйінде кездеседі. Элементті күкіртті тума кендерінен, сонымен қатар құрамында күкірт қостотығы немесе күкірт сутегі бар газдардан (газды күкірт) алынады. Элементті күкірт – күкірт қышқылын өндіру үшін қажетті шикізаттың ең жақсы түрі. Оны жаққанда құрамында көп мөлшерлі SO₂ және оттегі бар газ түзеледі, шығаруы көп қиындыққа соқтыратын балқынды шығым қалмайды. Тума күкірттің құрамынды азғана мөлшерде мышьяк болатындықтан контактілі күкірт қышқылын өңдейтін үлгісін оңайлатады, өйткені газдарды мышьяктан арнайы тазалуын қажет етпейді.

Күкіртті тума кендерден алу. Күкірттің шөгінді кен орындарының мысалы ретінде Италиядағы кен орындарын келтіруге болады (негізінен Сициллия аралында). Мұндай кендердің құрамында 15 – тен 30 % -ке дейін күкірт болады. Вулканды сипатта күкірттің ірі кен орны Жапонияда (Хоккайдо аралы) бар. Тұзды күмбездердің төбесіндегі күкірт кендерінің тұмалары АҚШ – та (Техас және Луизиана штаттары) бар, оларда күкірттің мөлшері 27 – ден 70 % - ке дейін.

ТМД елдерінде күкірт кендерінің қуатты кен орындары бар. Күкірт қоры бойынша ТМД елдері дүние жүзінде алдынғылардың біріне жатады.

Құрамында 20 % және одан жоғары күкірт бар көптеген тума күкірт кедерін бірден күйдіріп SO₂ алуға болады. Алайда күкірт кендерін негізінен күйдірмейді де, ал ондағы күкіртті пештерде, автоклавтарда немесе тікелей жер астында балқытып алады.

Күкірттің жер астынан балқыту арқылы өндіру технологиялық үлгісін сурет 3.3, ал автоклавты флотациялық байыту технологиясы сурет 3.2 келтілірлген. Бұл технологиялар өте тиімді және көп елдерде қолданылуда.

Фраш әдісі бойынша күкіртті тікелей жер астынан алғанда күкіртті аса ыстық су көмегімен балқытып жер бетіне сығылған ауамен қысып шығарады. (4 сурет). Ол үшін скважинаға бір температурасы 150 – 180⁰С-лы су, екеншісімен сығылған ауа береді. Осы кезде түзілген аэроқоспа құбырлар арсындағы тұйықталған кеңестік арқылы жоғарыға көтеріледі.

Фраш әдісі бойынша салыстырмалы арзан күкірт алуға болады. Алайда оны кен орнынан айырып алу дәрежесі небәрі 30 – 60% құрайды. Күкірттің үлкен бөлшегін балқыған күйінде кемелерде және теміржол немесе автомобильцистерналарымен тастымалдайды.

Сурет 3.2. автоклавта флотациялау арқылы күкірт концентратынан күкіртті алудың үлгісі. 1-балқытқыш; 2-флотореагенттерді жинағыш; 3-флотациялық автоклав.

    Сурет 3.3. күкіртті Фраш тәсілімен шығару процесінің үлгісі. 1-қысылған ауа; 2-қыздырылған су; 3- сұйық күкірт.

Мыс, мырыш, қорғсын кендері мен концентраттарын, сонымен бірге құрамында басқа да түсті металдар бар кендерін күйдіру процесі кезінде тастанды газдар және түсті металдарды бар кендерін күйдіру процесі кезінде тастанды газдар және түсті металдарды айырып алу үшін қайта өңделетін қатты балқынды қалдық түзіледі. Тастанды газдардың құрамында күкірттің диоксиді болғандықтан ол күкірт қышқылын өндіру үшін құнды шикізат болып табылады.

Түсті металлургияның тастанды газдарын пайдаланудың үлкен экономикалық маңызы бар, өйткені мыстың әр тоннасына құрамында күкірті бар шикізатты күйдіру үшін арнайы шығынсыз 10 тоннадан астам күкірт қышқылын алуға мүмкідік береді. Осыған орай тастанды газдардың күкірттің диоксидін айырып алу метталургиялық зауыттар орналасқан аудандарда экологиялық жағдайын едәуір жақсартады.

Түрлі – түсті метталургия кендерінде күйдіру ватержакетті, конверторлы, шағылдырғыш пештерде, қайнау қабаты пештерінде (ҚС) іске асырылады. Түзелетін газдардың сәйкесінше күйдіру, ватержакетті, конверторлы және т. б. газдар деп атайды. Күйдіру газдары ҚҚ пештерінің газдары құрамы бойынша күкіртті колчеданды күйдіргенде түзілетін газдардан айырмашылығы шамалы, сондықтан оларды тікелей күкірт қышқылын өндіру үшін пайдалануға болады. Бақа пештерден шығатын газдардың құрамы көбінесе шикізаттың сапасына, пештер мен басқа аппараттардың құрылуы мен жағдайына, сонымен бірге күйдіру жағдайын байланысты. Шикізатты күйдіру процесін қарқындату және алынатын жартылай өнім – балқынды қалдықтың сапасын жақсарту үшін түрлі – түсті метталлургияда пешке үрілетін ауадығы мөлшері 30 – 35% O² жететін оттегіні қолданады, немесе күйдіру процесін технологиялық оттегі (95% O²) ортасында жүргізеді. Мысалы, мырыш концентратын ҚҚ пешінде құрамында 30% O² (ауадағы 21 % O² орнына) ауа бергендегі жану процесінің өнеркәсіптік сынақтары пеш төбесіндегі газдардағы SO₂ шоғыры 8 – ден 14 –ке дейін жоғарылағанын, пеш өнімділігі 70 % көбейгенін, балқынды қалдықта сульфидті күкірттің мөлшері 3 есе азаятындығын көрсетті. Мыс өндірісінде құрамында 15- 40% күкірт бар мыс концентратын балқытқанда немесе күйдіргенде 900 – 1300⁰ С кезінде 20 – 300 г/м³ шақ, 11- 16% SO₂ (Үайнау пешінен), 4-6% SO₂ (шахталы пештен), конвертардан 0- 12% (орташа 3 – 4 %) SO₂ , балқыған күкірт пешінің 0,5 – 2,5% SO₂ бар көп мөлшерде пайда болады.

Ауыр түсті металдар сульфидин автогендік балқыту процесінде құрамында 80 – 90% SО₂, 2 – 6% О₂ бар газдар шығады. Мысалы, бір комбинатта оттегімен факелді – балқыту кезінде (КФП- процесі) өте жоғары шоғырлы SО₂ газ бөлінед, оны ауамен және конвертордан шыққан газбен араластыру арқылы 6-7 SО₂, газдан күкірт қышқылын өндіреді. ДК – жүйеісін қолданса, газдағы SО₂ шоғырын көтеруге болады.

Цинкті гидрометаллургиялық жолмен өндіруде құрамында 29 – 34% күкірт бар концентратты ҚҚ пешінде оттегімен байытылған ауамен күйдіргенде is&&fy газдық құрамында 10 – 12% SО₂, 8-10% О₂, 60 – 130 г/м³ шақ болады. Қорғасын өндірісінен шыққан газда 2 – 2,5% - ден 4-5% SО₂ дейін болады. Қорғасын цинк комбинатында КИВЦЭТ (кислородно – электротермическая циклонная плавка) агрегатынан шыққан газда 30 - 60% SÎ₂, 5-15% CО₂, 1-7%О₂, 3-4% О₂О, 0,01-0,05% SО₃ болады. Никель және кобальт өндірісінде үздіксіз конверторды қолданғаннан шығатын газда 6,2 – 11, 2% SО₂ болады.

Бокситтен алюминий өндіргенде төмен шоғырлы SО₂, газдары болады. Алуинитті күкіртпен күйдіргенде және тотықсыздырғанда шығатын газда

24% SO₂, 3,5% О₂, 11% О₂ О, 2,5% NО₂, 59% N₂. Газды тазалау кезінде SО₂ шоғырлы 7 – 8% дейін төмендейді.

Түсті метталургия өндірісінен шығатын газ құрамында әртүрлі қоспалар (мысалы, рений, селен, германий, теллур, галлий, индий, таллий, алтын, күміс, платина, т.б, болады. Оларды бөліп алудық экономикалық маңызы күшті.

Өндіріс газдарының құрамында катализаторды уландыратын қоспалар да болады. Газда (мг/м³): Аs-30 дейін; F – 20-50; Se-10-20; Hg-10-15; Zn, Pb, Cu, Cd, Fe-0,2-0,6; сульфаттары және тотықтары; органикалық заттар 0,1-0,3%. Кейбір жағдайларда газда 2 г/м³ Аs, 0,5 F дейін болуы мүмкін

Оттық және жанар газдар. Оттық газдар. Көмірді оттықтарда жаққан кезде көмірдегі күкірт жанып, SO₂ түзеледі де, ол оттықты газдармен бірге атмосфераға шығарылады. Санитарлық ережелер бойынша мекен жай маңындағы ірі жылу электр орталықтарының оттықты газдардан SO₂ айыру үлкен шығындармен байланысты, сондықтан қазир оттықты газдардың азғана үлесі тазаланады.

Жанар газдардың көбісінің (коксты, генераторлы, жолайы, табиғи, мұнай өңдеу газдары) құрамында қажетсіз қоспа болып саналатын күкіртсутегі болады. Мысалы, мартен пештерінде күкіртсутегі сұйық металмен сіңіріліп, оның құрамында күкірт түрінде қалып қояды да, болаттың сапасын едәуір төмендетеді. Мұнай өңдеу газдары, жолайы және табиғи газдар негізінен түрлі өнімдерді синтездеу үшін, сонымен қатар тұрмыстық мұқтаждарға пайдаланылады. Осы екі жағдайда да газдардағы Н₂S мөлшері 20 мг/м³ аспауы қажет, сондықтан құрамында едәуір күкірсутегі бар жанар газдың сіңіргіш ерітіндімен (моноэтанолами, сода және т. б.) шаю жолымен тазаланады. Осындай ерітіндіні қыздырғанда одан жоғары шоғырлы (90 % Н₂S дейін) күкіртсутекті газ бөлінеді де, ал оны күкірт күкірт қышқылын немесе элементті күкірті өндіру үшін пайдалануға болады.

Сондай – ақ құрамында FeSO₄, АI₂(SO₄)₂ заттардан да күкірт қышқылын өндіруге болады. Металдарды күкірт қышқылымен өндегенде қалдық ретінде өңдеу ерітінділері алынады. Олардың құрамында 2 - 4 % бос және 25 % - ке дейін болады. Өңдеу ерітінділерінен темір сульфатының көп бөлігін түрінде бөліп алады, ал қалған өзекті ерітіндіні күкірт қышқылына қосқаннан кейін бөлінетін темір купоросты тауарлыөнім ретінде шығарады.

Кейбір қондырғыларда күкірт қышқылын темір купоросы алдын – ала бөлінбеген өңдеу ерітінділерден күкірт қышқылын балқынды шығымның мөлшерімен бейтараптандырып, осы қоспаны пеште көмірмен тотықсыздандырады. Түзілген кейін күкірт қышқылын өндіру үшін пайдаланылады.

Алуниттер. Алуниттер күкірт қышқылын өндіру үшін болашағы бар шикізат болып табылады. Алуниттің таза минералы химиялық құрамды формуласымен сипатталады . Алунит кенінде бұл минералдың мөлшері 50 % жетеді. Қоспалар ретінде кенде кремнезем, темір мен титанның тотықтары және 0,2 % дейін Р₂О₅ болады. 500⁰С дейін қыздырғанда алунит барлық кристаллизациялық cesy жоғалтады. 650⁰ С асқанда бөлінуі мен минералдың ыдырауы басталады.

Алуниттің газ тәрізді тотықсыздандырғыштармен әрекеттесуі нәтижесінде келесі өнімдер түзеледі:

Бөлінетін газдағы мөлшері 75% (көл) (құрғақ газға есептегенде). Газды ауамен сұйылтады да, күкірт қышқылыныңконтактілі әдіспен слу үшін пайдаланылады. Глиноземді алюминий өндірісіне жібереді, калий сульфаты тыңайтқыш ретінде қолданылады.

Пайдаланылған қышқылдар. Мұнай өнімдерін тазалау үшін органикалық заттарды сульфирлегеннен кейін су тартқыш ретінде және басқа мақсаттарға күкірт қышқылын пайдаланғаннан кейін құрамында едәуір мөлшерде бар қалдықтар түзеледі. Мұндай қалдықтардың болуы үлкен қиындықтарға акелип соғады, өйткені оларды бірден (бейтараптандырмай және тазаламай) ағынды суға тастауға болады. Көптеген жағдайда пайдаланылған қышқылдардан күкірт қышқылын бөліп алу мүмкін және тиімді.

Пайдаланылған қышқылдарды қайта өңдеу тәсілдері олардың құрамына байланысты. Әрі оңай, әрі тиімді тәсілдердің бірі – осы қышқылдарды олардың құрамындағы қоспалар процеске де, соңғы өнімнің сапасына да едәуір ықпал жасамайтын өндірістерде тікелей пайдалану, мысалы, минералды тыңайтқыштарды өндіруде, металдарды және т. б. Пайдаланылған қышқылдарды тікелей пайдалануға мүмкіндік болмаған жағдайда оларды қажетсіз қоспалардан тазалау керек. Кейде осы мақсатта пайдаланылған қышқылды сұйылтады да, кейін қайта шоғырлайды. Пайдаланылған қышқылдардан қоспаларды бөліп алудың тиімді тәсілдері болмаған жағдайда оны термиялық өңдеуде қайта пайдаланады.

Бақылау сұрақтары

1. Күкірт қышқылын өңдеуге қолданылатын шикізаттарының түрлері?
2. Колчеданның түрлері және оның құрамында қандай қоспалар болады?
3. Күкірт колчеданның құрамының негіздері
4. Күкірт колчеданның тығыздықтарының мәндері?
5. Флотацияның колчеданның өңдеу негізі және оның құрамындағы күкірт мөлшері
6. Қандай түрлі – түсті кендермен концентраттарды күйдіргенде шығар газдарды күкірттің диоксидін мазмұндайды?
7. Қандай күйдіру пештерде колчеданды өртейді?
8. Шикізатты күйдір процесінде оттегін қандай мақсатпен қолданады?
9. Газды күкіртті өңдегенде пеште өтетін негізгі химиялық реакциялары?
10. Табиғи күкірттің қасиеттері?
11. Фраш әдісімен күкіртті өңдеу негізі?
12. Күкірт концентраттарынан автоклавтарда флотация әдісімен күкіртті өңдеу?
13. Күкірт мазмұндайтын шикізаттарды дайындау үлгісі
14. Техникада күкірт қышқылы деп нені айтады?
15. Олеум дегеніміз не?
16. Күкірт қышқылының қасиеттерін айтып өтініз?
17. Күкірт қышқылының шоғыры жоғарылаған сайын оның қайнау температурасы қалай өзгереді?
18. Күкірт қышқылының шоғыры жоғарылаған сайын оның бұларының қысымы ерітінді үстінде қалай өзгереді?
19. Күкірт қышқылының шоғыры жоғарылаған сайын оның тығыздығы қалай өзгереді?
20. Күкірт қышқылының шоғыры жоғарылаған сайын оның жылу сыйымдылығы қалай өзгереді?
21. Күкірт қышқылының өңдеуде қолданатын шикізаттарының түрлері?
22. Колчеданның түрлері және оның құрамында қандай қоспалар болады?
23. Күкірт колчеданның құамының негіздері
24. Флотацияның колчеданның өңдеу негізі және оның құрамындағы күкірт мөлшері
25. Күкірт қышқылының физикалық қаиеттері
26. Аеотропты қоспа дегеніміз не, оның ерекшеліктері
27. Қышқыл ерітіндісі бетіндегі бу (Н₂О, H₂SO₄) қысымын қалай есептейді, оның мәні неге байланысты өзгереді.
28. Тауарлы күкірт қышқылының маркалары, қоспалар түрі және мәндері.
29. Шикізаттар түрі, оларға қойылатын талаптар.
30. Өндіріс газдарынан күкіртті алу жолдары.
31. Метталургия және т. б. өндіріс газдарын пайдалану.

11 ЛЕКЦИЯ. Хлор және сілті өндірісі

Электролизерден 70 - 90⁰С кезінде шығатын хлор құрамында су буы болады, оның коррозиялық активтілігі өте жоғары. Сондықтан хлорды таза кептіру қажет. Хлорды 20-30⁰С дейін салқындатқанда графиттік немесе титаннан жасалған аппаратта су буы суға айналады, ал хлор газын жоғары шоғырлы күкірт қышқылымен абсорберде жуады. Құрғақ хлорды компрессорда 0.15 МПа дейін қысымдайды. Сұйық хлор алу үшін түрлі әдістерді пайдаланады:

- қысым 1 – 1.2 МПа, температура 25⁰С сұйыққа айналдыру,

- қысым атмосфералық, температура минус 50⁰С кезінде сұйыққа айналдыру;

- қысым 0.3 – 0.6 МПа, температура минус 5 - 25⁰С кезінде сұйыққа айналдыру.

Сурет 9.6 Хлоргазды өңдеудің принципті сызбанұсқасы.

Сұйық хлорды болаттан жасалған баллонда немесе цистернада сақтайды (тасымалдайды). Өндірістік қосалқы өнім сутекті активті көміртегімен арнайы тазалаудан өткізеді, товарлы өнім ретінде 99%-тік сутек алады.

Өндірістің жалпы сызбанұсқасы. Натрий гидроксиды мен хлорды натрий хлоридінің сулы ерітіндісінен электрохимиялық өндіру өндірістің біріккен комплекстің келесі операцияларынан тұрады.

- тұздықты алу және оны тазалау;

- электролиз;

- алынған ерітіндіні тазалау, буландыру және күйдіргіш натрды балқыту;

- хлорды өңдеу және сутекті ұстап алу.

Өндірістің нақты технологиялық үлгісі шикізат қажетіне электролизер түріне байланысты болады. Жер астынан алынатын тұздықты арнайы тазалаудан кейін жинағышта сақтайды. Қатты тұздарды ерітеді, тазалауға жібереді.

Электролиз цехынан шыққан ерітіндіні 42-50%-ке дейін буландырады, қоймада сақтайды. Ылғалды хлорды кептіргеннен кейін компрессормен қысымдап тұтынушыларға жібереді. Сутек тауар ретінде тұтынушыларға жіберіледі. Электрохимиялық өндірістің сызбанұсқасы 9.7 суретте келтірілген.

Сурет 9.7. Күйдіргіш натрды, хлорды және сутекті электрохимиялық өндірудің жалпы сызбанұсқасы.

№12 ЛЕКЦИЯ. Тұздар және тыңайтқыштар технологиясы

Минералды тыңайтқыштардың агротехникалық мәні. Минералды тыңайтқыштар деп - тұздар, басқа органикалық, табығы немесе өнеркәсіптік жолмен алынған заттарды айтады, құрамында өсімдікті қоректендіруге қажетті заттар және тұқымдардың ұрықтануын жақсартатын заттар болады, оларды жоғары және тұрақты ауылшаруашылық өнімдерін алу мақсатында қолданады.

Өсімдік талшықтарын түзуде, оның өсуінде және дамуында шамамен жетпіс элемент қатысады, олар атқаратын рольдері бойынша мынадай топтарға бөлінеді:

- органогендер элементтері (көміртек, сутек, қышқыл, азот);

- зольды элементтер (фосфор, калий, кальций, магний);

- микроэлементтер (бор, молибден, мыс, мырыш, кобальт)

- хлорофилль және әртүрлі фермент құрамына кіретін элементтер (темір, марганец).

Осы элементтердің ішінен көміртегі, сутегі және оттегі өсімдіктегі құрғақ заттың шамамен 80%-ін түзеді, 8-9%-ін азот, фосфор, күміс, магний, кальций және калий құрады. Қалған элемент үлесіне, оның ішінде өмірге аса қажеттісі бор, темір, мыс, марганец және басқалары 1-2%-дай келеді.

Өсімдіктің қоректенуі үшін аса маңыздысы азот, фосфор және калий, өсімдікте зат алмасу мен оның өсуі осыларға байланысты. Азот ақуыздар мен хлорофилл құрамына кіреді, фотосинтезге қатысады. Фосфор қоспасы өсімдіктің демалуында және көбеюінде маңызды роль атқарады, азотты заттарды және көміртекті айналдыру процесіне қатысады. Калий өсімдіктегі өмір сүру процестерін және сулы қалыпты реттейді, өсімдік талшығында зат алмасу мен көміртектің түзілуіне әсер етеді.

Оттегі, көміртегі және сутегінің қалған бөлігін өсімдік ауа мен судан алады, қалған элементтер тұқымнан бөлінеді. Мәдени жерлендірудің қазіргі масштабтарына қоректендіру элементтерінің шынайы айналымы табиғатта бұзылады, осылайша олардың бір бөлігі егістікпен енгізіледі және тұқымға қайтып оралмайды, сондай-ақ жерден жаңбыр суымен жуылады немесе әрекетсіз үлгіге өтеді. Мысалы, азот микроорганизмдердің өзара әрекетімен ионнан NО₃^- -N₂^- және N₂О–ға дейін орнатылады. Мұндай жағдайда неғұрлым жоғары егістік болса, соғұрлым қоректік элементтерді көп шығарады.

Кесте 5.1. Жерден қоректік элементтер алу.

Элемент және оның қоспалары	Егістік кезінде шығару (кг/га)
Бидай 30 ц/га	Қант қызылшасы 270 ц/га	Жүгері 600 ц/га
Азот (N)
Калий (К2О)
Фосфор (Р2О5)

Бұл жағдай бүршіктегі қоректік элементтердің жоғалуын компенсациялауды (орнын толтыруды), осы элементті құрайтындар, яғни минералды тыңайтқыштар, олар ауылшаруашылық жұмысының жоғары егістігін қамтамасыз етеді. Осылайша жерге толығымен енгізуде, яғни азот, фосфор, калийден тұратын тыңайтқыштар енгізілсе, егістік өнімі 1,5-3 есе көтеріледі, олар еңбек түріне байланысты болады.

Кесте 5.2. Егістікке минералды тыңайтқыштардың әсері.

Заттар	Егістік, ц/га
Мақта	8-9	27-30
Бидай	7-8	20-40
Қант қызылшасы	100-120	200-500

Минералды тыңайтқышты (МТ) пайдалану егістіктің көтерілуіне әсерін тигізеді, еңбек өнімділігін көтереді, ауылшаруашылық өнімінің өзіндік құнын төмендетеді және оның сапасын жақсартады: Қызылшадағы қант құрамын көтереді, картофельдегі крахмалды ұлғайтады, мақта талшығының сапасын көтереді, өсімдіктің ыстыққа және суыққа төзімділігін көтереді.

Минералды тыңайтқыштардың жіктелуі. Минералды тыңайтқышты өнеркәсібінде шығарылатын ассортимент өте көп. Олар қоректендіру элементінің табиғаты бойынша, қоректік заттардың мөлшері мен құрамы бойынша, алу әдісі мен қасиеті бойынша жіктеледі.

Қоректік заттардың саны бойынша МТ мыналарға бөлінеді: азотты, фосфорлы, калийлі, магнийлі, борлы және т.б. Өндіріс масштабы бойынша негізгі орында минералды тыңайтқыштардың алғашқы үш түрі тұрады. Қоректік заттардың саны бойынша МТ-жай болып, құрамында қоректік заттардың біреуі ғана болады және комплексті болып, екі немесе үш элементті құрайды.

Дата добавления: 2014-12-10