15 Ma’ruza Rangli metallar ishlab chiqarish

Boyitilgan rudani eritish.
Boyitilgan mis rudalarni eritishni ikki xil usuli mavjud:
1.Pirometallurgik usul
2.Gidrometallurgik usul
Pirometallurgik usul bilan boyilgan mis rudalarini eritish bizda asosiy usul bo’lib, bu usul bilan mayda ruda va konsentratlarni arzon yoqilg’ida alangali pechda eritish mumkin.


3-rasm. Alangali pech sxemasi.

1.Bunker

2.Voronka
3.SHixta materiallari
4.Pech tubi
5.Kanal (erigan metal oqib chiqadigan)
6.Kovsh

Eng ko’p tarqalgan alangali pechni o’zunligi 28-38 m, kengligi 6-8 m bo’lib, bunday pechlarda 100 tonnagacha ruda va konsentratni eritib olish mumkin.

Pech devorlari o’tga chidamli dinas g’ishtidan qilinib, pech bo’shlig’ida temperatura 1500-1600 ⁰S ga yetadi.
Pechga boyitilgan mis kontsentrati va flyus oxaktosh qum maxsus mexanizmlardan bunkerga to’ldiriladi va voronka orqali pechni ishchi qismiga tushiriladi.
Pechga solingan ruda, konsentratdagimisni oltingurgut va kislorodli birikmalari 1000-1100⁰S da o’zaro reaktsiyaga kirishib mis ajraladi.
Cu₂S+2Cu₂O=6Cu+SO₂
2Cu+FeS=Cu₂S+Fe
Cu₂O+FeS=Cu₂+FeO
2FeO+SiO₂=Fe₂SiO₄
Cu₂S bilan FeS hamda qolgan qo’shimchalar pechda miss shteyni deb ataluvchi eritmani hosil qiladi va erib pech tubiga tushiriladi.
Bu eritma pech novidan kovshlarga quyib olinadi. Pechni har 1m² yuzasidan bir sutkada 2-6 gacha shteyn olinadi.
Mis shteynni tarkibi.
Cu-40-50 %, Fe-20-40 %, S-22-25 %, O₂-8 % gacha va ozroq Ag,An, Rb, Zn, Ni va boshqa elementlar bo’lishi mumkin.
SHteynni erish temperaturasi 950-1150 ⁰S
Rudadagi bekorchi jinslar, flyus va temir 2 oksid birikib shlak hosil qiladi.
SHlak shteyn ustida bo’lib, maxsus shlak teshilidan chiqarib yuboriladi. Flyus sifatida oxaktosh va kvarts ishlatiladi.
Olingan mis shtatni xomaki mis olish uchun qayta ishlashga (suyuq holida) konvertorlarga o’zatiladi va beserrlash usuli bilan ham xomaki mis ajratib olinadi. Konvertorlarni devori magnezit yoki dinas g’ishtdan V=30-70 t, D=4 m, L=9 m.


4-rasm. Misni konvertorlash pechi.


1.Konvertorni bo’g’zi2.Konvertorni devori3.Konvertorni qobig’i
4.Xavo teshig5.Furma (kanal, teshik)6.Roliklar

Konvertorga suyuq mis shtati quyilib, orqasidan flyus sifatida qum tuproq solinadi va havo beriladi. Berilayotgan xavoni bosimi 0.8-1.2 atm.

Bunda oltingurgutli temir yonib:
FeS+1.5 O₂=FeO+SO₂
SO₂-gazi tashqariga chiqib ketadi, FeO o’z navbatida qum tuproq bilan birikib, shlak hosil qiladi.
2FeO+SiO₂=Fe₂SiO₄
Konvertorlardan shlak chiqarib yuborilsa, konvertorda asosan toza yarim oltingurgutli mis qoladi.
Bu jarayonni erishni birinchi davri deb ataladi.
Eritishni II davri shlakni chiqarilgandan so’ng xomaki mis olish davri bo’lib, bunda sulfidli misni oksidlash bo’ladi.
Cu₂S+1.5O₂=Cu₂O+SO₂
Hosil bo’lgan Cu₂O qolgan Cu₂S bilan reaktsiyaga kirishib, misni qaytaradi.
2Cu₂O+Cu₂S=6Cu+SO₂
SHu usul bilan olingan xomaki misni tarkibida 98.5-99.5% mis, 0.3-0.5 % oltingurgut va 0.3-0.5 % nikel bo’ladi.
Mis shteynlarning bessemerlash jarayonning uzoqligi 10-12 soat bo’lib, ba’zi vaqtda 48 soatgacha davom etadi.
Jarayon S va Fe ni oksidlanishi natijasida ajraladigan isiqlik xisobiga boradi va konvertorlarda 1250-1300 ⁰S temperaturani ta’minlaydi.
Olingan xomaki misni quymalar holida quyiladi, uni texnikada to’g’ridan-to’g’ri ishlatib bo’lmaydi, chunki tarkibida 1.5-0.5% gacha qo’shimchalar mavjud. Bu qo’shimchalar misni mexanik xossasini yomonlashtiradi. SHuning uchun xomaki misdan foydalanish uchun ular tozalanadi.
Xozirgi vaqtda xomaki misni ikki xil usul bilan tozalanadi: olovli va elektroliz yo’li bilan.
Olovli usulda tozalashda, alangali pechlarga xomaki misni solib eritilib, maxsus teminr trubalar (d=25-30 mm) orqali 1.5-2.0 atm bosim ostida havo beriladi.
Xavo mis tarkibidagi qo’shimchalarni va qisman gaz sifatida tashqariga chiqarib yuboriladi.
Misni tarkibidagi Fe, Al va Si lar oksidlanib (Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂) shlakka o’tadi.
Oltin qumi metalda erigan xolda bo’ladi. Qisman oksidlangan misni tozalash uchun jarayonni oxirida xul (nam) qaytargich tayoqlar bilan misni aralashtirib turiladi (tayoqning o’zunligi 7-10 m, diametri 30-35 sm). Bunday opertsiya misni qaytarilishini ta’minlaydi.
Cu₂O+S=2Su+CO
Su₂O+SO=2Su+CO₂
Su₂O+N₂=2Su+H₂Opar bo’lib chiqib ketadi.
Misni tarkibida nodir metallar kam bo’lsa, unda xomaki misni faqat olovli pechlarda eritiladi. Xomaki misni tarkibida nodir metallar ko’p bo’lsa, elektroliz usulda ajratib olish ekonomik jixatdan foydali bo’ladi. Olovli pechlarda eritib olingan misda 99.5-99.7 % mis mavjud.
Elektroliz usulida yuqori sifatli mis olish uchun va aralashmadan oltin va qumushlarni ajratib olinadi. Buning uchun yog’ochdan qilingan vannalar bo’lib, devorlari qo’rg’oshin va boshqa ximiyaviy materialdan qilingan vannaga elektrolit qo’yilib (15-16 % N₂SO₄) va shuncha mis kuparosini CuSO₄*5N₂O eritmasi




5-rasm. Misni elektrolizlash vannasi
1-anod shinasi; 2-katod shinasi; 3-anodlar; 4-katolar;
Elektrolit vannasiga anod sifatida quyma xomaki mis plitalari va qalinligi 0.5-0.7 mm bo’lgan yupqa mis plastinkalari esa katod sifatida foydalaniladi. Anodlarni uchi musbat qutbga va katodlarni uchi manfiy qutbga ulanadi.
Odatda katodni 1 m² yuzasini 160-200 A va kuchlanish 0.3-0.35 V bo’lgan tok beriladi. Vannaga o’zgarmas tok berganimizda anoddagi mis eriydi va katod yuzini toza mis ionlari bilan qoplanadi. Katodlar 10-20 kundan so’ng vannadan olinadi.
Xomaki misdan qo’shimchalarni bir qismi shlam deb ataluvchi vanna tubiga cho’kma hosil qiladi. Bu shlam qayta ishlanadi va undan nodir metallar qaytariladi.
Katodda olingan mis juda toza mis bo’lib, tozaligi 99.9-99.95% Cu. Elektroliz 20-30 kun davom etadi. 1 tonna mis olish uchun 250-300 kvt elektr energiyasi sarf bo’ladi.
Xozirda olinadigan misni 90-95 % elektroliz yo’li bilan olinadi.
Gidrometallurgiya usuli bilan mis olishda, mis rudalari 2-10 mm da maydalanadi va klasslarga o’lchamlari bo’yicha saralanib, cho’qtirgich mashinalarida cho’qtiriladi va boyitiladi.
Boyitilgan ruda har turdagi erituvchilar bilan ishlanadi. (kuchsiz sulfat kislotasi eritmasi bilan ) va CuSO₄hosil qilinadi. Bu CuSO₄ dan misni ajratib olish uchun elektroliz qilinadi.