Metallurgiya asoslari

22-Ma’ruza
Rux metallurgiyasi. Rux ishlab chiqarishda metallurgik jarayonlarni qo’llanilishi.


REJA

1. 
   Sulfidli ruz boyitmalarini kuydirish.
   
2. 
   Kuyindilarni sulfat kislotada tanlab eritish.
   
3. 
   Zarra moddalardan tozalash.
   

Ishlab chiqarish hajmi bo‘yicha rux alyuminiy va misdan keyin uchinchi o‘rinda turadi. Bir yilda dunyoda 5 - 7 mln. t rux ishlab chiqariladi. Zavodlarning ishlab chiqarish imkoniyati 75 - 85 % ni tashkil qiladi. O‘zbekistonda O‘rta Osiyoda yagona zamonaviy rux zavo­di ishlab turibdi. Bu zavod Olmaliq tog‘ - metallurgiya kombinati tarkibiga kiradi. Zavodning ishlab chiqarish imkoniyati bir yilda 100 ming t dan ziyodroqdir.
Quyidagi Xorijiy davlatlarda rux ishlab chiqarish mavjud­dir: AQSH, Yaponiya, Rossiya, Kanada, Avstraliya, Olmoniya, Fransiya, Bolgariya, Polsha, Benilyuks, Qozog'iston va boshqalar. Dunyo mi­qyosida ishlab chiqarilgan ruxning o‘zlashtirilishi quyidagicha: oq tunika olish 36%, latun va bronza olish 26%, quymakorlik 26%, rux prokati 3%, kimyo mollari 6,5%. Ruxni asosiy o‘zlashtiruvchi davlatlar AQSH, Yaponiya, Olmoniya, Rossiya. O‘zbekiston o‘zining mahsulotini xori­jiy davlatlarga eksport qiladi. Ruxning dunyo bozoridagi narxi 950 - 1050 AQSH dollarida 1 tonnasiga sotiladi. Metall, asosan, mineral zahiralaridan olinadi. Ikkilamchi xom ashyodan foydalanish endi keng yo‘lga qo‘yilayapti.
Rux xomashyosining tavsifi. Tabiatda rux, asosan, sulfid holatida uchraydi. Bir xil rux birikmalari - bu kislorod bilan bog‘langan oksid zahiralaridir. Sanoatda keng tarqalgan va ishlab chiqarishda tushgan bu kompleks rux - qo‘rg‘oshin sulfidli polimetal mis rudalardir. Bu rudalarda asosiy metallardan tashqari, yana mis, kadmiy, nodir va kamyob me­tallar bor. Zamonaviy rudalarda ruxning miqdori 1,5 %, rux-qo‘rg‘o­shin rudalarda esa 1,0 - 1,5 % Zn va 0,4 - 1,5 % Pb bor. Bu ruda­larni qayta ishlashdan oldin boyitiladi. Asosiy boyitish usuli - se­lektiv flotatsiyadir. Oldin rudadan kollektiv rux-qo‘rg‘oshin boyitma­si olinib, keyin u alohida rux va qo‘rg‘oshin boyitmalariga ajrati­ladi.
Sulfidli rudalarda rux, asosan, sfalerit - ZnS shaklda uchray­di. Oksidlangan rudalarda rux karbonat ZnSO₄ (smitsonit), gidrotsinkiy ZnSO₃ * 3 Zn(OH) va silikat (valletit Zn₂ SiO₄) turlarda uch­raydi.
Ruxni boyitmaga o‘tish darajasi 70 - 85 % ni tashkil qiladi. Rux boyitmasining taxminiy miqdori, %: Zn- 40 - 60; Pb- 0,2 - 3,5; Cu- 0,15 - 2,3; Fe- 2,5 - 13; S- 30 - 35; Cd-0,1 - 0,5; As-0,03 - 0,3; Sb-0,01 - 0,07; Co 0,001 - 0,013; Sn 0,001 - 0,07. Boyitmaning may­daligi 30 - 35 % (-75 mkm) - 70 - 90 % (-75 mkm) masofada o‘zgara­di. Boyitmaning muhim texnologik xususiyatlari bo‘lgan zichlik - 3,4 - 4,3 g²/sm³; to‘qilmoq massasi 1,9 - 2,3 g/sm, namlik 10 - 16 %, quritilgandan keyin 6 - 8 %.
Ruxni xomashyodan ajratib olish asosiy texnologiyalari
Sulfidli rux xomashyosini bevosita erkin holatigacha tiklash mumkin. Masalan:
Zn S + H₂ = Zn + H₂ S (1)
Ammo kuchli tiklovchi moddalar H va СO samaradorli emas. Masalan, keltirilgan reaksiya uchun 1000 C da muvozanat konstanta­si teng:
Kp = Pzn * P н₂s / Pн₂ = 2,1 * 10^-4
Bundan xulosa - yuqori harorat va bosimlarda ham tiklanish mahsu­lotlarining chiqishi judayam kam. Amaliyotda sulfidlarni oksidlantirishdan afzalroqdir.
Sanoatda ZnS ni ZnO ga oksidlanishi pirometallurgik usul bilan amalga oshiriladi. ZnO ni tiklanishi esa pirometallurgik yoki gidrometallurgik usullar bilan amalga oshirishi mumkin. Oxirgi usul bo‘yicha ZnO ni sulfat kislotasida eritib elektroliz yordamida erkin metall olinadi.
Ruxni sulfid boyitmasidan ajratib olish ZnS, ZnO va Zn larni xususiyatlariga bog‘liqdir. Ruxning oksid va sulfidlari yuqori ha­roratda eriydi. Masalan, ZnS atmosfera bosimida 1200⁰C dan ziyod haro­ratda parchalanadi va 2000⁰C gacha erimaydi. ZnO esa 1975⁰C da suyuq ho­latiga o‘tadi. Shuning uchun ZnS ni ZnO ga oksidlanishini yuqori ha­roratlarda katta tezlik bilan yuborilishi mumkin. Rux sulfidini oksidlanishi ekzotermikdir va jarayon uchun qo’shimcha yoqilg’i sarfla­maydi.
Ruxni oksiddan tiklash uchun ko‘p energiya sarflanadi. Shuning uchun pirometallurgik tiklanish yuqori harorat va tiklovchi moddaning miqdorida olib boriladi. Elektrolitik tiklanish ham elektr quvvati­ni katta hajmda sarflanishi bilan bog‘liqdir. Metallik rux oson su­yuq holatga o‘tadi - erish harorati 419⁰C, 907⁰C da par holatiga o‘tadi, shuning uchun pirometallurgik tiklanishda rux par holatida ajralib chiqadi.
Piro va gidrometallurgik usullarning xususiyatlarini ko‘rib chi­qamiz.
Pirometallurgik usulda yakunlovchi mahsulot bo‘lib g‘ovak kuydir­ma (ogarok) olinadi. Kuydirish davrida modda oldin oltingugurtni yo‘qotib, keyin qotishma shaklga o‘tadi. Qotishma olish uchun harorat 1300-1400⁰C gacha ko‘tarilishi kerak. Buni aglomeratsiya jarayonida amalga oshiriladi. Aglomerat keyinchalik qattiq uglerod yordamida tiklanadi.
Gidrometallurgik usul bo‘yicha kuydirishni 900-1000⁰C da kuydirma - kukun olishga qaratiladi. Olingan kukun sulfat kislotasida eritiladi. Eritmadan rux elektroliz bilan erkin holatida ajratib olinadi, sulfat kislotasi esa regeneratsiya bo‘lib qaytadan tanlab eritishga yuboriladi.
Rux boyitmasini yuqori haroratda oksidlantirish, hozirgi payt­da, asosiy texnologik usuldir. Kanadada olib borilgan izlanishlar shuni ko‘rsatadiki, rux sulfidini eritmadagi kislorod bilan ham oksidlantirsa bo‘lar ekan:

Zn S + O₂ (eritmada) + H₂S (eritmada) = Zn SO₄ + S⁰ + H₂O (2)

Jarayon avtoklavda 100⁰C dan ziyod va umumiy bosim 10⁵ Pa dan yuqori sharoitlarda olib boriladi. Sanoatda bunday texnologiyani qo‘llash qiyindir.

Texnologik sxemalarni tahlili shuni ko‘rsatib turibdiki, jara­yon bir necha bosqichdan iboratdir. Amaliyotda esa sxemalar ancha mu­rakkabroqdir.
Bunga ikkita sabab bor:
1) xomashyoda mavjud bo‘lgan bir qator ruxga yo‘ldosh element­larni ajratib olish kerakligi;
2) xomashyoni qayta ishlash uchun tayyorlash jarayonlarni tashkil etish.
Dunyo miqyosida taxminan 20 % pirometallurgik va 80 % rux pi­rometallurgik usullar bilan olinadi.