«Kazzinc» АҚ Өскемен МК базасында «Special high grade» маркалы катодтық мырыш өндіру цехын жобалау

 

КІРІСПЕ

 

Түсті металлургия  – алға бастап келе жатқан Қазақстандағы  өндірістік кешен. Қазақстан Республикасының  экономикалық дамуы осы өндіріске  тікелей байланысты. Республикадағы түсті металлургия экономикасы  сауда-саттық қарым-қатынаста дамып  келе жатыр.

Әртүрлі металлургиялық үрдістер мен қайта келтірулер қазіргі  заманға сай металлургиялық технологиялармен көрсетіледі. Оның түпкі мақсаты  қайта жөндеу жұмыстарына кететін  шығындарды азайта отырып, сыртқы ортаға әсерін айтарлықтай төмендете, қасиеті  мен қолдану облысын кеңейтіп, бастапқы кешеннен максималды таза тауарлық өнім алуды қамтамасыз ету.

Түрлі-түсті  металлургия кәсіп орындарындағы  өнім шығаруларының тоқтап қалуларының  көбеюі табиғи өнімдер шығару түрінен  өнім үнемдеуге көшуімен толықтырылды. Бұл әсерлі энергиялық, материалдық, капиталдық, қуат үнемдеулік, аз қалдықты және қалдықсыз технологиялармен, электрон-есептеу және микропроцессорлық техниканың арқысында, шығару үрдістердің автоматтандырылуымен, бағалы компоненттердің көбеюімен, өнімді қолдану және шыққан өнімнің сапасының біріктірілуімен қамтамасыздандырылады.

Түсті металлургияның экономикалық даму жағдайы Қазақстан  Республикасындағы қабылданған  жер қойнауы және қоршаған ортаны қорғау заңдарымен бірге  өнеркәсіп  өндірісінің ресурсэкономикалық күйге өтуіне  негіз болып табылады. Және де, әсерлі аз қалдықты, қалдықсыз технологияларды енгізуді қамтамасыз етеді.

Осыған орай қорғасын-мырыш өндірісінде технологиялық  үрдістерді жаңарта дамыту және жабдықтарды  модернизациялау бағытында үлкен  жұмыстар атқарылуда.

Мырышқа сұраныс  көбейгендіктен, оны аз шығын шығара отырып өндіру технологиялық сұлбасын одан ары жақсартуға үлкен мән  беріледі.

Қазіргі кездегі  мырышты гидрометаллургиялық жолмен өндіру жоғары тазалықтағы металл алуға  мүмкіндік бере отырып, комплексті кенді шикізатты қайта өңдеде және қоршаған ортаны қорғау талаптарын қанағаттандырады.

Гидрометаллургиялық сұлба бойынша мырышты алудың негізгі бөлімдерінің бірі сульфаттық мырыш ерітінділерінің электролизі  болып табылады.

Электролиз  үрдісі кезінде алдындағы жүрілген үрдістердің сапасы үлкен әсер етеді. Оларға жататындар: күйдіру, ерітінділеу және ерітіндіні қоспалардан тазарту.

 

 

 

 

 

 

1 Аналитикалық  шолу

 

1.1 Өнеркәсіп  жұмысының анализі

 

 

Өскемен МК АҚ «Қазмырыш» құрамына кіретін қазіргі уақыттағы мырыш зауыты мырышты гидрометаллургиялық әдіспен алуда жұмыс істейді.

Сульфидті мырыш  концентраттарын қайта өндейтін және тұйық циклда жұмыс істейтін мырыш зауытының технологиялық  сұлбасының басты мақсаты, электролиз үрдісін қанағаттандыратын ерітінді даярлайтын көптеген операциялардын тұрады.

Электролиздің алдында жасалатын технологиялық  операциялар:

Сульфидті мырыш  ерітінділерін күйдіру;

Сульфидті мырыш  концентраттарын тотыққан күйге  жеткізу үшін тотыққан атмосферада, сутегінің аз мөлшерінде және 850-9700С температурада күйдіреді.

Күйдіру механикалық  асақыздырғышы бар пештерде, ілулі  күйдегі күйдіру пештерінде немесе қайнау қабаты пешінде жүргізіледі.

Жобадағы өнеркәсіпте  күйдіру қайнау қабаты пештерінде жүргізіледі.

ә) өртендіні  ерітінділеу;

Әр түрлі  өнеркәсіптерде ерітінділеу үздіксіз немесе қайталанып отыра, бір немесе екі сатыда атқарылады. Мырыш зауытында ерітінділеу үздіксіз сұлба бойынша екі сатыда жүргізіледі: қалыпты және қышқылды ерітінділеу. Ерітінділеудің мақсаты мырышты тотыққан күйінен ерітіндіге сульфат (ZnSO₄) күйінде өткізуі.

Ерітінділеуді механикалық және пневматикалық  араластырғышы бар агитаторларда, құрамында 145-175г/дм³ күкірт қышқылы бар қазымдалған электролитпен жүргізеді.

б) ерітіндіні тазалау;

Тазалаудың  мақсаты электролиз кезінде кедергі жасайтын қоспалардан тазартылған ерітінді алу. Ерітіндіні тазалауды гидролиз арқылы жүргізеді. Коагуляция, адсорбция, цементация, азеритін химиялық қосындылар және тағы басқалар түзілуі мүмкін. 

Қатты өнімдерді  сұйық өнімдерден бөліп алу үшін ерітіндіні тұндыру және сүзілу әдісін қолданады. Қоюланған қойыртпақтың сүзілуі вакуумды сүзгіштерде, ал мөлдірлендірілген ерітінділерді – сығымдағыш-сүзгілерде жүргізіледі.

Тазаланғаннан кейін ерітінді электролизге жіберіледі. Тазаланған қалыпты мырыш сульфаты ерітіндісінің келтірілген құрамы, г/дм³: Zn – 120-170; Mn – 2-5; мг/дм³: Cu – 0.05-0.1; Cd – 0.1-2; Ni – 0.01-0.5; Co – 0.1-4; Ge – 0.05-0.1; Sb – 0.01-0.15; As – 0.05-0.2; Fe(II) – до 50; F – 20-50; Cl – 100-150.

Күкіртқышқылды  мырыштың сулы ерітіндісі үздіксіз электролиз ванналарына жіберіліп отырады. Бұл ванналардың катодтары алюминий жаймаларынан, ал анодтары қорғасын-күміс (1% Ag) қортпасынан жасалған.

Электролит  күкіртқышқылды мырыштың сулы ерітіндісі (50-60 г/дм³) мен күкірт қышқылынан (100-170 г/дм³) тұрады.

Катодта мырыш  бөлінеді. Ол екінші ретті айналымда  балқытыллған мырыш болады.  Оны  хлоры аммоний қосу арқылы индукциялық  пеште қайта балқыту үшін  күнделікті қолмен қырып алады да, катодты  балқыту бөлімшесінің тиеу аймағына тасымалдайды. Хлорлы аммоний катод жаймасындағы қышқылдық қабықшасын бұзып, балқытылған металл түйіршіктерінің қосылуына ықпал етеді.

 

1.2 Патенттік зерттемелер

 

 

Мырышты электролиттік  жолмен алу жөніндегі патенттік-ақпараттық іздеу отчетті кесте 1 көріге болады.

 

Кесте 1 - Мырышты электролиттік жолмен алу жөніндегі патенттік-ақпараттық іздеу отчеті

№ п/п	Ел, зерттеулер жүргізілген период	Атауы документация түрі	№ автор., қысқаша  аннотация, техникалық сипаттама
1	ҚР, 2003-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№8 2006ж	ҚР патент №165854 Г.А.Романов, Г.А. Сүлейменова Мырышты электролиттік  жолмен алу тәсілінің артықшылығы, анодтарды перхлорвинилді матадан  жасалған тыс қаптарға енгізу қорғасынның  катодтық шөгіндіге бөлінуін азайтады.
2	ҚР, 1988-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№1 1994ж	ҚР патенті  №1587956 (SU) Н.А.Волкова, С.В.Крашенина Электролитке  фосфон қышқылынқосу арқылы қож түзілуін азайту

 

 

 

Кесте 1 - жалғасы

3	ҚР, 2003-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№6 2005ж	ҚР патенті  №1608.1 Г.А.Романов, Г.А. Сүлейменова Мырышты электролиттік жолмен алу тәсілінің артықшылығы, оған поли-2-пропенамид еңгізу арқылы тоқ шығымын және электр шығынын азайту
4	ҚР, 1993-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№3 1993ж	ҚР патенті  №1709760 (SU) Н.А.Волкова, С.В.Крашенина Үрдісті арзандату  және қорғасын мен мыс бойынша  катодтық мырыштың сапасын көтеру мақсатында сүрмеқұрамдас қоспа ретінде оксиэтилидендифосфон қышқылындағы үшнегізді сүрме ерітіндісін қолдану
5	ҚР, 2001-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№11 2002ж	ҚР патенті  №181 Стерлин С.С. Мырышты электролиттік  жолмен алу үшін қорғасын негізіндегі  анодтық балқыманы коррозияға тұрақтылығын, атериалдық шығындарды төсендетуін ескере отырып қолдану.
6	ҚР, 1993-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№4 1995ж	ҚР патенті  №2906 Горбачев Л.А., Комков Н.М. Катодтық шөгіндіні 303 К дейні қыздыра отырып, сыдыру қарқындылығын жоғарлату
7	ҚР, 2004-2008	Ж«Металлургия» Бюл.№2 2002ж	ҚР патенті  №16999 Кольцова О.И., Стрельчук Н.С. Электролиз  цехын жоғарғы бөлігінен ағынды газөту жолынан таза ауа жіберіп, лантанған ауаны төменгі бөлігінде  орналасқан газәкету жолы арқылы желдету

 

 

 

1.3  Мырыш электролизін дамытудың негізгі жолдары

 

 

Электролиздің айтарлықтай кемшілігі қарқындылығының  аса жоғары болмауы. Электролиз қарқындылығының  сәйкестендірілуі электро-химиялық реакциялардың  электролит көлемінде емес, электродтарында  ғана өтуіне байланысты. Осы қиындықты элиминерлеу үшін екі жолмен жүруге болады: электрод үрдістерін максималды қарқындыландыру және электр өрісінің энергиясын қолдану. Бұл өріс электролит көлемінде немесе электрод аралық аумақта пайда болады.

Үрдістің  қарқындыландыруына және катодты металл тазалығының жоғарлауына жаңа қорғасын балқымасына негізделген тұрақта ерімейтін анодтарды шығару көмектеседі.

Ізденістер  мен зерттеулер анод негізінің құрамын, қорғаныштық татықтырғыш қабаттың өзгеруіне негізделген және де қорғасынды легірлеуге, сутегінің бөліну реакция жылдамдықтарын қайта бөлу, қорғасын ионизациясы мен тағы басқаға бағытталған.

Қалайы, сүрме  және висмуты бар қатты құрамды  ерітіндіні құрайтын қорғасын балқымасының тұрақтылығы қорғасын тұрақтылығынан аз ғана айырмашылығы бар. Тұрақтылығының жоғарлауы тек қатты ерітіндісінің майда түйіршіктері қрғасын түйіршіктерінен кіші болса ғана байқалады. Қоғасын-сүрме-кобальт, қорғасын-қалайы-кобальт, қорғасын-висмут-кобальт сияқты үштік балқымаларды зерттеулер кобальттің шынымен де анод тұрақтылығын айтарлықтай көбейтетінін көрсетті. Балқымада кобальт концентарциясы жоғары болған сайын (0-1% Со), соғұрлым балқыма жоғары тұрақтылықты иеленеді.

Қорғасын  және оның балқымаларының тұрақтылығының айтарлықтай мінездемесі ұзақ анод поляризациясынан кейін анод салмағының өзгеруі болып келеді.

Қорғасынмен қатты ерітінді тізбегін құрайтын индий  мен талий легірлеуші қоспалар концентрациясы шегінде, айтарлықтай коррозия тұрақтылығын өзгертпейді.

Сыртқы поляризациясыз күкірт қышқылы ерітіндісінде қорғасын коррозиясын азайту кеңейтілген шектік концентрацияда легірлеуге болатын күміс, платина, паллади және басқа қоспаларды қосу арқылы айтарлықтай әсерлі.

Қорғасынды  электрлі терсі металлдармен (кадмий, кальций) легірлеу кезіндегі оң әсері  уақытша сипаттамаға ие және легірлеуші қоспалар концентрациясының шағын аумағында ғана байқалады.

Кобальт, вольфрам, молибден, стронций металдары  қорғасынмен балқыма түзбейді, бірақ  сутегілік қосылыстар түзілуі мүмкін. Бұл металдар қышқыл ерітіндіде тұрақтылығымен ерекшеленбейді, бірақ олардың сутегімен қосылысы электрохимиялық-католиттік әрекеттегі легірлеуші элементтерге жатқызуға болады. Бұл металдар, кобальттан басұасы, уақытша бірінші 20 тәулік қорғасынға оң әсер етеді, одан кейін анод баяу күйінде болады. Эерттеушілер тәжірибелік-өндірістік зерттеулерге болжамды түрде 1% күмісі бар қорғасын анодтарынң тұрақтылығына қарағанда 98,18% қорғасын, 0,75% күміс, 1% таллий, 0,07% кальций бар балқыма асып түседі деген ұсыныс жасады.

Кадмий  электролизінде катодты кадмидегі қорғасын құрамын азайту үшін анодтарға перхлорвинилді матадан жасалған тас қаптар қолдану ұсынылды. Анодтарды тысқаптарға енгізу катодтық шөгінділерде қорғасын мөлшерін айтарлықтай азайтады. Табиғатта кадмий мырыштың серіктесі болып келеді, себебі, олардың құрамдары бір-біріне ұқсас. Осыдан кейін қорғасын-күмісті анодтарға арналған  перхлорвинилді матадан жасалған тас қаптарды катодтық мырыш электролизінде қорғасын мөлшерін төмендетуге қолдануға болады.

Қазіргі уақытта мырыш зауыттарында кең  қолданысқа қорғасын-күмісті анодтар ие болды. Сондықтан болған анодтарды ары қарай дамыту үшін әрекеттер жасалуда.

МАлғаш рет құймалы қорғасын-күмісті анодтарды Челябинск Мырыш Зауытында (ЧМЗ) илектеу арқылы деформациялық беріктеуге түсірді. Қорғасын-күмісті (1%) балқымасын илектеу кезінде беріктеу күш жазықтығы бойымен бағыттық құрылымның пайда болуынан есептелген. Осы зауыттан кейін илектелген анодтарды Риддер Мырыш Зауытында (РМЗ), «Алмалы» мырыш зауытында және «Электрмырышта» қолдана бастады.

Ары қарай анодтарға кететін күміс шығыны мен коррозиялық тұрақтылығын арттыру үшін, деформациялық беріктеу және анодтарды легірлеуді дамытуға негізделген.

Максималды  балқыманы беріктеу  максималды жылдамдықта деформацияның оптималды көрсеткішінің бір реттілігінде жүзеге асады – нығыздау.

Металаралық пендеформац\иялық беріктеуді қоса жасау жақсы. Қосымша элемент-модификаторды 0,1% мөлшерде әр біреуінен қосу майда  диперизациялық фазалар құрылуына  көмектеседі (Са, Аl, Тl, Sе). Модификаторларды қолдану қорғасын-күміс гетерогендік жүйемен салыстырмалы түрде балқыма құрамын айтарлықтай тасымалдауға көмектеседі. Электролиттік католит ретінде қолданғандықтан түгелдей балқымадан күмісті алып тастауға болмайды.

Демек, интерметалдық және деформациялық  беріктеуді бір қолдану анод жасауға күміс шығынын азайтады. Осы орайда анодтардың коррозиялық тұрақтылығы төмендемейді, тіпті көп жағдайларда жоғарылатады.

Электродиз  шартында қорғасын оксидінің қабыршағының түзілуімен қорғасын анодтардың баяулауы анод бетінің 90% сульфатпен қапталғанда  болады. РbSО₄ түзілгенде және анодтардың баяулау уақытында айтарлықтай катодтық мырыштың  қорғасынмен ластануы байқалады. Ары баяуланған анод токөткізетін тұрақты негізгі анодтық үрдіс жүретін РbО₂ қабықшасымен қапталып қалады.

Анодтар алдын-ала қалыпқа келтіріледі, яғни, оларды токтық жүктемеге орнатпастан бұрын анод бетінде қорғасынның екітотықты қабықшасын түзу, айтарлықтай көлемде анодтары ішіне реакциялардың, «кеңейтетін» және «беріктендіретін» сульфат, хлорид, қорғасынның екі тотығы өнімдерінің әрекетті еніп кетуінен қорғайды.

Анодтардың  қалыпқа келтірілуінің негізі 80-1000С  температурасында күкірт қышқылы және калий перманганаты сулы ерітіндісінің  қрғасын анодына қышқылдандыру  әрекетінің  РbО₂ түзе жүруі:

 

4KMnO₄ + 2H₂SO₄ +3Pb = 3PbO₂ + 2K₂SO₄ + 4MnO₂ + 2H₂O

 

Мырыш электролизі үрдісінде катод  материалы ретінде А5 маркалы  илектелген алюминий қолданылады. Оның құрамында көптеген қоспалар бар, %: темір – 0,37; кремний – 0,37; мыс  – 0,2. Бұл қоспалар анодты поляризацияланады  және қысқа пайдаланымнан кейін катод тізбектен шығып қалады.

Осыған  орай тәжірибелік қызығушылық катодтық материал ретінде коррозияға төзімді  алюминий-ттитан, алюминий-марганец, алюминий-цирконий сияқты алюминий балқымаларын қолдануда  ұсынады. Алюминийдің үштік және төрттік балқымаларын коррозиялық беріктігі төмен және тез бұзылады. Марганецті алюминиге енгізу қиындықтар туғызбайды. Себебі, алюминий және марганец легірлеуші компоненттері мен құрылымдары бір-біріне ұқсас. Цирконий алюминий түйіршіктерін ұсақтай отырып, жақсы модификатор болып келеді. Титан да модификатор болып келеді. Айтарлықтай алюминий түйіршіктерін ұсақтайды, цирконидің марганецтен айырмашылығы алюминий құрылымына және коррозиялық беріктігіне әсері әлсіз.

Коррозиялық және металлографикалық зерттеулер бойынша мырыш электрорлизі үрдісінде коррозияға берік алюминий-марганец балқымасын қолдану мүмкіндігі көрсетілді. Бұл балқыманы жасау аса қиындық туғызған жоқ. Оны алюминий электролизі үрдісінен де алуға болады.

Мырыш электролизі үрдісінде биполярла  электролизерді қолдану бойынша зерттеулер жүргізілуде. Бұл катодтық мырышты жұлуды механизациялауға көмектеседі.

Электролиз  үрдісінде тегіс электродтардың кемешіліктері де бар: жоғары электросыйымдылығы, үрдісті топтастыра механизациялаудың  қиындылығы, үрдістің төменгі қарқындылығы.

Электрод  бетін үлкейтуге байланысты балама шешім табу мақсатында негізгі көңіл  аудару үш өлшемді электродтарға  бөлінді. Бұл қозғалмайтын, қозғалатын және қоймалжын бөлік қабаты қалыбындағы  электродтар, ақпалы кеуекті электродтар.

Тізбектен кем емес ток тығыздығында жоғары жалдамдықта эдектролиздің өтуінің артықшылықтарын пайдалану тек үш өлшемді электродтарды қодана отырып, үзілмейтін циклге ауысқанда ғана жүзеге асады.

Үш  өлшемді элеткродтар техникалық көрсеткіштер бойынша беттің жоғарғы  шектік ауданға ие масса ауысуларының жоғары коэффициенттерін және электролит бағытының жылдамдығын қамтамасыз етеді.

Үлкен электродты электролизерларда металлды шағын және бөлшектік шөгінді  түрінде алуға болады.

Катодтық  мырышты жұлудың механизациялануы бойынша зерттеулер екі бағытта жүрді:

а) қалыпты электролизге арналған жұлатын  машиналарды шығару: гидравлика, пневматика, жылу күші әсерінен шөгіндіні механикалық  принциппен жұмыс істей жұлып  алатын машиналар ұсынылды.

ә) жаңа түрдегі электролизер ойлап  шығару.

Өскемен мырыш зауытында шөккен мырышты катодтан бөлуді катод және шөгіндінің арасындағы адгезияны төмендете діріл арқылы жүргізу тәжірибелері жүргізілді.

Шөгінді мен катодты 300-1730К температурада  шынықтырып, 20-1360К температурада  суытқан.

Айналмалы катодтары бар электролизерлерде негізінен түсті металл үгінділерін алады. Сонымен бріге үодістің ең басты бөлімдерінің бірі – катод бетінен шөгіндіні шешу – өнімділігі жағынан аздау болып келеді. Зеріттеле отыра амал ретінде негізінен шөгіндіге механикалық әсер ету арқылы шешіліп отырды. Ол әр түрлі кескіштер арқылы, қырғыш аспаптар, ал кей жағдайларда электродтқа діріл әсері немесе электр өрісі әсерін қолдана отырып, жүзеге асты.

Совет үкіметі кезінде де жұлі машиналары ойластырылып зерттелген. Оларда шөгіндіні  алюминий матрицасынан бөліп алудың әр түрлі әдістері қолданылды: термиялық (аса жоғары тазалықтағы токтар), діріл арқылы, ротациялық-ұрмалы, үльтродыбыс және үйкеліс арқылы пісіру, магнит импульсті, вакуумдық сорғыштар көмегімен және тағы басқа. Әр әдістің нақты артықшылықтарын, олардың оларды аз уақыт қолданғанынан және жұмыстары туралы жеткілік ақпарат жоқ болғандықтан айту мүмкін емес.

Қазіргі кезде механизацияланған катодты  мырышты жұлып алу ЧМЗ қолданады.

Маханизация сонымен бірге электролиз былауларын марганецтік шламнан тазартуға арналған механизацияланған вкуумдық орнатулар шығаруға бағытталған.

Аса жоғары тазалықтағы металл алуда  әсерлі әдістерге электрохимиялық  әдістерді жатқызуға болады. Соның  ішінде амальгамды-электролиттік тазарту. Оның негізгі кемшілігі электрлоиттің күрделі құрамы және кейбір металл қоспаларынан жеткіліксіз терең тазарту. Балқытылған мырыш тұздарының электролизі болашағы зор болып келеді. Себебі, мырыш балқу температурасының төмендігі (4190С) мырышты сұйық күйінде алуға және оны күрделі катодты мырышты жұлу үрдісінсіз былаудан алуға болажы. Зерттеулер балқымаға ZnCl₂-NaCl-KCl фторидтері LiF және NaF қосу арқылы  жүргізілді. Зерттеулер қорытындысы бойынша NaF қосу тиімдірек, себебі, электроөткізгіш қасиетті жоғарылатады, ток бойынша шығымды жоғарылатады, элнектроэнергия шығымын төмендетеді.

Мырышты электрошөктірудің технико-экономикалық көрсеткіштері өндірістің гидрометаллургиялық  сұлбасы бойынша алдыңғы бөлімдерінің тазалығына байланысты. Өртендіні ерітінділеу, сульфаттық ерітіндіні қоспалардан тазарту, яғни бұл бөлімнің жұмыстық жақсы жүру негізі – мырыш электролитінің аса тазалығы.

Элетрод үрдісі туралы тереңірек, кеңейтілген  түрдегі білім қажет. Алдымен  мырыштық катодтың бөлінуінің жылдамдығынан  біріктірілген қоспа иондарының әсер ету механизімі туралы мырыш электролитіне енгізілетін беттік белсенді және басқа заттардың катодтық шөгінді құрамына әсер ету мінездемелері туралы, күрделі жұлу тууының себептері туралы және тағы басқа.

 

1.4 Өнертабыстың  техникалық шешімдері

 

 

Жоғарылардың  айтылып кеткендердің негізінде берілген диплом жобасында электролиз цехының үшінші сериясына анодтық шаруашылықты дамытуды ұсынамыз. Өскемен АҚ «Қазмырыш» электролиз цехының үшінші сериясында көп компонетті анодтар орнатылған. Қорғасын 99,4%, күміс 0,5, күміс 0,5, күміс 0,5%, кальций 0,1% балқымасынан жасалған. Бұл анодтар цех шеберханасында жасалады. Мұндай анодтардың жұмыс істеу уақыты 2 жыл шамасында.

Катодтық мырыш  тазалығын жоғарлату үшін «Special High Grade» маркалы мырыш алу үшін біз анодтарды ауыстырып және оларды перхлорвинилды матадан жасалған қаптамаларға орнатамыз.

Бұл дипломдық  жобада анодтарға келесідегідей  балқыманы қолддану ұсынылады: Pb – 99,18%, Ag – 0,75%, Tl – 1 %, Ca – 0,07%. Осы балқыма  қолданыстағы балқымадан тұрақтылығы  жоғары деген болжамда.

Сонымен бірге  Өскемен АҚ «Қазмырыш» шикізат құрамында  талий болуы, анодтарды жаңартуға  талий жеткілікті көлемде өңдіруге болатынын айта кету керек. Өткен  ғасырдың 90 жылдары талй өндіру айында 700 кг дейін жеткен.

Содан кейін, диафрагма  рөлін ойнайтын жаңа катодтарды перхлорвинл матасынан жасалған қаптамаларға салу ұсынылған. Сонымен бірге электролиз кезінде анодта пайда болатын коллоидті бөлшектер электролитке түспей, катодтық мырышты ластамай, қапшықта қалып отырады.

Перхлорвинил  матасынан қапшықтар өздерін өндірістік көлемдегі кадмий электролизінде жақсы жағынан көрсете білді. Кадмий электролизінде қапшықтар қорғасынның катодтық кадмийді болуын төмендеткен.

Электролиз  цехының үшінші сериясын жаңа анодтарға  ауыстыру мақсаты тек катодтық мырышта  қорғасынның болуын төмендетіп қана қоймай, сондай-ақ анодтық каррозияға төзімділігін қолдану мерзімін жоғарлатады. Жаңа құрамды анодтарды да анодтар шеберханасында жасау ұсынылды. Перхлорвинилды матадан қапшықтарды Өскемен АҚ «Қазмырыш» Мырыш зауытының АБК тігін цехында тігу керек.

Есі анод: Pb – 99,4%, Ag – 0,5%,  Ca – 0,01%, масса – 52 кг.

Ішкі бағамен  есептегенде: Pb – 14,822 тг/кг, Ag – 5 тг/г, Ca – 526,63 тг/кг. Ескі анодтың бір данасы – 2904 тг.

Жаңа анод: Pb – 98,180%, Ag – 0,75%, Tl – 1 %, Ca – 0,07%. Масса - 52 кг.

Жоғарыда көрсетілген  ішкі бағамен талий – 300тг/кг деп  есептегенде, анодтың бір данасы – 2882 тг.

Сызықтық өлшкмдерін есептей отыра анод бетінің ауданы 1,252 м². Осыны ескере отырып, бізге әр анодқа перхлорпвинилды матадан ауданы 1,3 м² болатын қапшық кигізу керек. 1 м²  перхлорпвинилды мата бағасы – 100 тг. Бір қапшық жасауға кететін мата – 130 тг тұрады. Ауданы 1-3 м² болатын перхлорвинилды матадан қапшық тігісімен – 134 тг.

Қапшығы мен  жаңа анодтың бір данасы – 3016 тг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ШЕШІМДЕР

 

2.1  Шикізат және оның сипаттамалары

 

 

Мырыштық  кен сульфидті және тотыққан түрлерге жіктеледі. Табиғатта сом тума мырыш  табылмаған.

Мырыштың  негізгі минералдары:

ZnS – сфалерит;

ZnO – цинкит;

ZnCO₃ – смитсонит.

Мырыш алу үшін көбінесе сульфидті кен қолданылады. Оның құрамына сфалерит (ZnS), галенит (PbS), халькопирит (CuFeS₂), пирит (FeS) кіреді.

Құрамындағы алынатын металл аз болғандықтан (1-13%) мырышты кен тікелей металлургиялық өнделуге жіберілмейді, оны алдын  ала байытады.

Мырышпен  бірге басқа асыл металдары бар  полиметалды кенді байыту үшін талғамды және ұйымды флотацияны талғамдаумен жалғастыру әдістерін қолданады.

Концентрат  құрамының жоғарылығымен сипатталады. Ол мырыштан басқа мыс, қорғасын, кадмий, германий, индий және басқа да металдардан тұрады. Темір, күшәлә, кермний оксиді сияқты қоспалар аз мөлшерде болады. Бірақ концентрат құрамында айтарлықтай көп мөлшерде сирек металлдар бар. Оларды гидрометаллургиялық өндіру кезінде қатар өндіріп алуға болады.

Жобалаудағы өнреркәсіпке келіп түсетін концентраттың минералдық құрамы:

82-83% сфалерит;

5% халькопирит;

4% пирит;

2% галенит жән пирротин.

Концентрат  келесі құрамды, %: 55,5 – Zn;  0.26 – Cd; 1.6 – Pb; 0.9 – Cu; 31.6 – S; 4.8 – Fe; 2.1 – SiO₂; 0.002 – Co; 0.003 – Ni; 0.6 – CaO; 0.98 – Al₂O₃; 0.04 – As; 0.03 – Sb; 1.585 – басқалары.

Электролиз  үрдісінде қолданылатын шикізат  пен материалдардың мінездемесі  және оларға қойылатын талаптар:

а) тазаланған қалыпты электролит: құрамындағы  мырыш 125-145 г/дм³; құрамындағы қоспалар көрсетілген мөлшерден көп емес: Mn – 3-8 мг/дм³; Cd – 2.5мг/дм³; Cu – 0.25мг/дм³; Co – 2.3мг/дм³; Ni – 0.1мг/дм³; Fe – 40мг/дм³; Sb – 0.08мг/дм³; F – 100мг/дм³; Cl – 230мг/дм³; As – 0.1мг/дм³; салмағы 1,35-1,39 г/дм³;

ә) қазымдалған  электролит: қышқылдылығы 145-175 г/дм³; құрамындағы мырыш 50-60 г/дм³; температурасы 38-42⁰С;

б) суытылған  электролит: қышқылдылығы 135-165 г/дм³; құрамындағы мырыш 55-65 г/дм³; температурасы 30±3⁰С;

в) электролиизге  түсетін ерітінді: қышқылдылығы 135-165 г/дм³; таза салмағы 1,29 г/см³; температурасы 30±3⁰С;

г) сүйек желімі: сертификат бойынша, 200г/т;

ғ) мия экстракты: сертификат бойынша, 110 г/т;

д) катодқа  арналған жайма алюминий: А-5 маркалы;

е) анодтарға  арналған күміс: СрА-І маркалы;

ж) анодтарға  арналған қорғасын: С1, С2 маркалы;

з) мысты шина: сертификат бойынша;

и) катодтың резеңке  қарнағы: сертификат бойынша.

 

2.2  Мырышы  бар шикізатты өндіру әдістері

 

 

Қазіргі мырыш  металлургиясында металды мырышты  алуда пирометаллургиялық және гидрометаллургиялық  екі әдіс қолданылады.

Пирометаллургиялық  әдістерде кендерді және концентраттарды  жоғарғы температура да қыздыру  арқылы өндіреді. Гидрометаллургиялық  әдістері шикізаттан, қышқыл сулы ерітіндідегі әр түрлі жартылай өнімдермен химиялық реагенттерден және ерітіндіден  металды бөлуге негізделген.

Пирометаллургиялық  әдісте мырыш сульфиді концентраттарды  алдын ала күйдіруде (көбінесе агломерациялық күйдіру), яғни мырыш оксиді түрінде  алынады. содан соң мырыш агломератын  тотықсыздандырғышпен (коксик) қосады, алынған шихтаны керамикалық ыдысқа – ретортаға тиеледі. Реторталар дистилляциялық пеште орналасқан. Пештегі температура 1250-1350⁰С, сонымен қатар келесі химиялық реакциялар жүреді:

 

ZnO + C = Zn + CO;                                                        (1)

 

ZnO + CO = Zn + CO₂.                                                    (2)

 

СО₂ + С = 2СО                         (3)

 

Металды мырыш бу түрінде болады. Газдар құрамында мырыш буы бар конденсаторға  түседі, онда мырыш сұйық металға  дейін конденсацияланады.

Мырыш дистилляциясы горизонтальды және вертикальды реторталарда және де шахталы немесе электропештерде жүргізіледі.