Магний шикізатын өндіру курстық жұмыс
СОДЕРЖАНИЕ
КІРІСПЕ 4
1 ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ 6
1.1 Магнийдің шикізат көзі 6
1.2 Шикізатты өндіруге дайындау 6
1. Сусыз магний хлоридін өндіру әдістері 17
2. Магний хлоридінің түйіршіктерін алу әдістері 17
3. Титан-магний өндірісінің қалдықтарын өңдеу 17
4. Гидратталған магний хлоридінен сусыз магний хлориді бар 17
5. Карналлит сапасының ток бойынша шығымға әсері 18
ҚОРЫТЫНДЫ 19
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 20
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Жұмыс көлемі: 19 бет
Пәні: Соңғы қосылған курстық жұмыстар
-----------------------------------------------------------------------------------
КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ
СОДЕРЖАНИЕ
КІРІСПЕ 4
1 ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ 6
1.1 Магнийдің шикізат көзі 6
1.2 Шикізатты өндіруге дайындау 6
1. Сусыз магний хлоридін өндіру әдістері 17
2. Магний хлоридінің түйіршіктерін алу әдістері 17
3. Титан-магний өндірісінің қалдықтарын өңдеу 17
4. Гидратталған магний хлоридінен сусыз магний хлориді бар
5. Карналлит сапасының ток бойынша шығымға әсері 18
ҚОРЫТЫНДЫ 19
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 20
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
«Химия, металлургия және байыту» кафедрасы
КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Магний шикізатын өндіру
КІРІСПЕ
Маңызды қосылыстары және қолданылуы
Магний – күміс түсті ақ металл, атомдық массасы
Маңызды физико-химиялық қасиеттері:
Қатты кездегі тығыздығы (250 С) г/см3 1,74
Сұйық кездегі тығыздығы (6500 С) г/см3 1,59
Балқу температурасы, 0 С 650
Қайнау температурасы, 0 С 1107
Меншікті электрөткізгіштігі, Ом ∙ см 4,5 ∙ 10-6
Стандарттық электродтық потенциалы, В (Мg2+/Mg) -2.34
Хлорлы сумен магний әрекеттеспейді, қайнап жатқан хлорлы сумен
Сұйытылған сілті ерітінділерімен магний әсерлеспейді. Тұздардың сулы ерітіндісінде
MgО – магний оксиді, балқу температурасы 28250 С,
MgСО3 – магний карбонаты, тығыздығы 3 г/см3, магний
MgSO4 – магний сульфаты, 11370 С балқып ыдырайды,
MgCl2 – магний хлориді, өте гигроскопиялық қосылыс, 7140
Магний көптеген металдармен балқымалар түзеді, олар жай магнийге
Магний қосылыстарының тағы бір ерекшелігі олардың тығыздықтарының аз
Қолданылуы:
алюминий негізінде қоспалар алуда
автокөлік детальдарын
ұшақтар
композициялық материалдар жасауда
қысым арқылы құйылған магнийді автокөлік құрылысында қолданылады.
Аса маңызды тұтынушысы болып металлургия саласы саналады. Оны
Кейінгі кезде магнийдің маңызды тұтынушысы ретінде қара металлургия
Магнийдің ұнтағын химия өндірісінде органикалық синтез реакцияларында, гальваникалық
Асбесті 2MgO ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O жылу сақтайтын
1 ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Магнийдің шикізат көзі
Магний өндірісінің бір ерекшелігі оның шикізат көздерінің көп
1 кесте – Магнийдің маңызды минералдары
Минерал Химиялық формуласы Магний мөлшері % (салмағы)
Бурусит Mg(OH)2 41,6
Форстерит Mg2SiO4 34,6
Магнезит MgCO3 28,8
Серпентин 3MgO ∙ 2SiO2 ∙ H2O 26,3
Кизерит MgSO4 ∙ H2O 17,6
Доломит MgCO3 ∙ CaCO3 13,2
Бишофит MgCl2 ∙ 6H2O 12
Лангбейнит 2MgSO4 ∙ K4SO4 11,7
Кайнит MgSO4 ∙ KCl ∙ 3H2O 9,8
Карналлит KCl ∙ MgCl2 ∙ 6H2O 8,8
Полигалит MgSO4 ∙ K2SO4 ∙ 2CaSO4 ∙ 2H2O
Магнезиттің ірі кен орындары Ресей, Қазақстан, Индия, Қытай,
Мұхиттар, теңіздер, және кейбір минералды көлдер магний өндірісінің
Қазақстанда Ақтөбе, Көкшетау, Шығыс Қазақстан облыстарында магнезит пен
1.2 Шикізатты өндіруге дайындау
Бүкіл әлемде магнийді өндіруде бір-біріне ұқсамайтын екі әдісті
Аса көп қолданатын электролиттік әдіс. Бұл әдістің шикізат
Магнийді теңіз суынан бөліп алу. Теңіз суы екі
Әктаспен;
Күйдірілген доломитпен (СаО + MgO-ң күйдірілген өнімі).
Суда еріген магний хлориді СаО + MgO мен
Mg(OН)2 тұнбасын фильтрлеу арқылы СаCl2-ден бөледі немесе қыздырып
Алынған 15 % магний хлоридін бумен өңдеп гидратор
Мұндай өнімді электролизбен өңдеу мүмкін болмағандықтан оны сусыздандыру
Бір гидраттық түрден екінші гидраттық түрге өткен кездегі
117
185
242
Екісулы магний хлоридінің бірсулысына өткен кезде, басқа да
-ң гидролизі 304-5540 С интенсивті түрде жүреді. 5540
7000 С-да MgOHCl толығымен MgO және HCl-ға ыдырайды.
Сусыз карналитті өндіру
Карналитті сусыздандыру екі сатымен жүргізіледі – екісулы және
-ның -ға өтуі 900 С басталып
Карналитті балқытпай қыздыру кезінде одан бумен қоса HCl-да
Сурет 1 – Магнийді электролиттік жолмен карналиттен өндіру
Гидролиз дәрежесі деп – гидролизге түскен
Г – гидролиздену дәрежесі, %
- сусыздандырылған өнімдегі магний тотығының және магний хлоридтерінің
2,36 - және -ң
-ң шығымы: .
Карналитті сусыздандыру барысында оның балқу температурасы да өседі:
Алтысулы карналлитті тез қыздыру арқылы сусыз карналлит алу
Толығымен сусыздандырып және зиянды қосылыстарынан арылту үшін, алдын
1. Бірінші сусыздандыру қатты кезінде температура аса үлкен
2. 750-8000 С балқытып және тереңдете сусыздандырып сусыз
Балқытылған және қатты қыздырылған карналлитте әрқашанда қатты
Балқымадағы магний гидроксохлоридінің ыдырауы:
Балқыған карналитті хлорлау арқылы толығымен сусыздандырып және
Балқымадағы -ның хлорлануы температураның өсуімен өседі,
Сусыздандырудың бірінші кезеңі айналмалы құбырлы пештерде жүргізіледі. Отын
Барабаннан шыққан сусыз карналлит температурасы 200-2500 С.
Айналмалы пеште карналитті бірінші кезеңдік сусыздандырудың технологиялық көрсеткіштері:
Сусыздандырылған карналлит бойынша өнімділігі, т/сағ. 6-7
1 минут ішіндегі барабанның айналым саны 0,8-1,3
Шаңның әкетілуі, % тиелуге қатысы 5-7
Сусыздану дәрежесі, % 85-90
Гидролиздену дәрежесі, % 10-12
Сусызданған карналлит шығымы, % 55-58
Барабанға кірген кездегі газдардың температурасы, 0 С 500-560
Аулақтайтын газдар температурасы, 0 С 110-130
2 кесте - Карналитті сусыздандыруға дейінгі және сусыздандырудан
Материал Химиялық құрамы, % (салмағы)
Бастапқы байытылған
карналлит
31,5-32,5
23-25
4-5
-
39-40
Сусыздандырылған карналлит:
Айналмалы пеште
46-47
37-38
6-7
1,8-2,5
6-8
Қайнау қабатты пешінде 48-50 36-40 7-10 1,5-2 3-5
Сусыздандыру кезіндегі
шаң айналмалы пеште
37-38
28-29
4-6
0,5-1
28-30
Құбырлы пештен шығатын газдармен ұшқан карналлит жақын циклондарда
Карналитті қайнау қабатты пештерінде бір кезеңмен жүргізу кезінде
Процестің технологиялық көрсеткіштерін көтеру үшін қайнау қабатында хлорлы
Карналитті сусыздандыруды қайнау қабатты және құбырлық пештерде жүргізу
- қайнау қабатты пешінде процесс интенсивті жүреді
- өнімділігі 1,5-2 есе үлкен
- қайнау қабатты пешінде сусыздандырудың оптималды температурасын ұстап
- бір кезеңмен сусыз және гидролизденген карналлит алуға
- қайнау қабатты пеші экономикалық тиімді және қолдану
Карналлитті тереңдете сусыздандыруды балқыту арқылы стационарлы пеште немесе
Стационарлы пешпен хлоратордың көрсеткіштерін салыстыру:
1. Хлоратордың өнімділігі екі-үш есе үлкен
2. -ні тиімді қолдану хлораторда 10-12
3. Хлораторда меншікті электр энергиясының шығыны 8-10 %
Хлораторда алынған карналлит құрамында 52
Карналлиттік хлоратор негізгі үш бөліктен тұрады: балқытқыш, реакциялық
Қатты сусыздандырылған карналлитті және ұсатылған мұнай коксымен үздіксіз
Хлоратордың реакциялық камерасына өткен карналлит құрамында 4 %
Фурмалар арқылы реакциялық камераның төменгі бөлігіне қысыммен хлорлы
MgO-ның кейбір бөлігі миксерде және қалғаны электролизге жіберілетін
Реакциялық камерада тотықтардың хлорлануынан бөлек сульфаттардың тотықсыздануы жүреді,
Өндірістік практикада көрсетілгендей қосындылар тез тұнады, ал кокс
Сусыз карналлитті ковштарға құйып электролиз цехына апарады.
Хлорлаудың газдық өнімдері – НСl, СО, СО2, ұшқыштары
Хлорлау процесінің технологиялық көрсеткіштері және хлоратордың жұмыс істеуінің
Сусыз карналлит бойынша өнімділігі, т/сағ. 4-6
Сусыз карналлит шығымы, % 87-92
Қалдық шығымы, % 3-5
Гидролиздену дәрежесі, % 1-3
1 т сусыз карналлитке кеткен шығындар:
Электроэнергия, кВт ∙ сағ 380-420
Хлор (100 %-дық), кг 90-110
Мұнай коксы, кг 8-10
Температуралары, 0 С 480-500
Балқытқышта 750-820
Реакциялық камерада 720-750
Миксерда
3 кесте – Сусыз карналлит және қалдықтың мөлшерлік
Материал Химиялық құрамы, % (салмағы)
С
Хлоратордан алынған
сусыз карналлит
51
40
6
0,8-1
0,01
0,03
0,03-0,05
Стационарлы пештен
алынатын карналлит:
сусыз 49 42 7 0,5 0,1 - 0,03-0,05
қалдық 32 31 6 30 - - -
Жоғарыда атап өтілген артықшылықтарына қарамастан хлоратордың да кемшіліктері
1.3 Магнийді электролиттік өндіру
Магнийді электролиттік өндіру үшін электролит келесі талаптарға жауап
1. Балқу температурасы төмен болуы қажет;
2. Тығыздығы сұйық магний тығыздығынан 0,1-0,2 г/см3-қа жоғары
3. Гидролизденбеуі ұшпауы тиіс;
4. Тұтқырлығы аз болуы қажет;
5. Қосылыстар мөлшері аз болуы қажет, ол ток
6. Жоғарғы электрөткізгіштік қасиеті болуы керек.
Магний өндірісінде 4 түрлі электролит қолданылады, олардың атаулары
- калийлік 70-78 % KCl
- калийлі-натрийлік 38-44 % KCl; 38-44 % NaCl
- натрийлі-кальцийлік 35-45 % NaCl; 30-40 % CaCl
- натрийлі 45-60 % NaCl
Тиімді электролитті таңдау бастапқы магний шикізатының қасиеттеріне, электролиздердің
Электролит құрамына оның негізгі құрамынан басқа да компоненттер
Электролиздерде жүретін процестер. Балқыған MgCl2-ні иондық балқымаларға жатқызады.
Электролиздегі процесті жүретін аймағына байланысты үш топқа бөлуге
1. Катодтық, катодты және осыған жанасатын электролит аймағы
2. Анодтық, анодты және анодтық электролитке батырылған аймағы
3. Электролиттің барлық мөлшерінде – электродтар арасындағы саңылауларда.
Катодтық процестер. Магнийлік электролиздерде жүретін процесс –
Бұл кезде магнийдің бөлінуі тепе-теңдік потенциалында жүреді.
MgCl2-ң мөлшері 5-7 % болғанда және ток тығыздығын
Анодтық процестер. Графиттік анодтағы хлор иондарының разрядталуы:
Графиттік анодта хлордың электролиттік бөлінуі кезінде поляризация 0,1
Өндірісте 0,4-0,5 А/см3 ток тығыздығында хлор иондарының разрядталуы
Электролитпен электродтарда жүретін зиянды процестер:
1. Магнийдің тотығуы. Электролит бетіне қалқып шығатын сұйық
2. Су қосылыстарының әсері. Судың кері әсері келесі
MgО катодты пассивтендіріп,оның магниймен шайылуын қиындатады; магний кішкене
3. Марганец пен темір қосылыстары. Бұл қосындылар магнийге
Темір иондарының магниймен тотықсызданып электролиздер түбіне шөгуі де
4. Сульфатты қосылыстар. Сульфаттардың электролиттегі мөлшері аз болған
Тотықсыздандыру барысында түзілетін күкірт балқымада
Қалдықтың түзілуі. Жоғарыда айтылған зиянды қосылыстар электролиттен бөлініп
Al2O3 және SiO2 қалдыққа, бастапқы шикізатпен, техникалық фторлы
Қалдық тығыздығы 1,8-1,9 г/см3 шамасында. Қалдықтың құрамы: хлоридтер
Таза шикізатты натрийлі-калийлі электролитпен өңдегенде қалдықтың меншікті ең
Қалдықсыз процесс ойлап табылған, мұнда қалдық мөлшері минималды
Бұндай процестің негізгі шарттары:
- электролизер түбінің анодтық поляризациясы (бұл кезде кремний,
- шикізатпен үздіксіз қамтамасыз ету
- қалдықтың бөлек электролиздік жәшікте жинау
- табанының қыздырылуы
- өте таза шикізат қолданылуы керек.
Осы шарттарды орындау үшін электролизердің конструкциясының көптеген өзгерісіне
Магнийді өндіруге арнлған электролизерлар.
Қазіргі магний өндірісінде екі түрлі электролизерлар қолданылады –
Диафрагмалы электролизерларда анодтар және катодтар арасында диафрагмалар орналасқан.
Диафрагмасыз электролизерлардың ерекшелігі – мұнда екі түрлі электролиздық
Магний бағытталған циркуляциямен әкетіліп жинағыш ұяшығына жиналады, одан
Диафрагмасыз электролизерлардың болмауы себебінен онда катодтардың жұмыстық бетінің
Әртүрлі факторлардың ток бойынша шығымға әсері. Энергияның меншікті
Ток тығыздығы және электродтар арасындағы арақашықтық әсер етеді.
Электролит температурасы 650-7000 С интервалында ток бойынша шығым
Қоспалардың ток бойынша шығымға әсері. Электролитте болатын қоспалардың
Электролиздің негізгі техникалық көрсеткіштері
Температура, 0 С 690-710
Ток күші, кА 170-200
Кернеу, В 4,9-5
Электродтар арасындағы арақашықтық, см 8-12
Анодтың биіктігі, см 100-120
Ток тығыздығы (анодтық), А/см2 0,40-0,45
Магнийдің ток бойынша шығымы, % 80-84
Электрэнергиясының шығыны, кВт ∙ сағ/кг 13,8-15,1
Шикізат шығыны (100 % MgCl2) кг/кг 4,2-4,3
Хлордың шығымы (100 % Cl2) 2,7-2,8
Қолданылған электролит шығымы, кг/кг 4,2-4,4
Электролизердан алынған магнийде 0,3-0,4 % электролит тұздары болады.
1. Сусыз магний хлоридін өндіру әдістері
Сусыз магний хлоридін бөліп алу әдісі, мұнда магний
2. Магний хлоридінің түйіршіктерін алу әдістері
Бұл әдісте 0,4-тен бастап 3 мм-ге дейінгі түйіршіктер
а) MgCl2 тұздығын алу, құрамында 30-55 %
б) MgCl2 тұздығын қысымда және қысылған ауамен үрлеу
в) Осы түйіршіктерді 100-1700 С қайнау қабатында ұстау
3. Титан-магний өндірісінің қалдықтарын өңдеу
Бұл әдіс магний бойынша жоғалымдарды азайтып, темірді жеке
Аталған әдісте қалдықтарды өңдеуге келесі операциялар кіреді: ерітінділеу,
4. Гидратталған магний хлоридінен сусыз магний хлориді бар
электролит алу әдісі және металдық магний өндіру
Өнертабыс металдық магнийді электролиз әдісімен алуға қажетті сусыз
Графиттік анодтар шығынын азайту, қалдықтың түзілуін төмендету, қарапайым
5. Карналлит сапасының ток бойынша шығымға әсері
Магнийді электролиттік жолмен хлоридтердің балқымасы арқылы өндіру кезінде
Сусыз карналлит, магний хлоридімен байытылған келесі құрамда болады,
NaCl-ң мөлшерін 20-24 % дейін көтеру. Электрөткізгіштікті беттік
ҚОРЫТЫНДЫ
Магний көптеген металдармен балқымалар түзеді, олар жай магнийге
Металлургиялық процестер әрқашанда жңалықтарға, ізденістерге толы салалардың бірі.
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Худайбергенов Т.Е.
Металлургия легких металлов
2. Худайбергенов Т.Е. Ti-Mg производства, технология переработки промпродуктов
3. Эйдензон М.А.
Металлургия Mg и др. легких металлов. М.М., 1979.
4. Надольский А.В.
Расчеты процессов и аппаратов в производстве тугоплавких металлов.
5. Шиган Грегори Джон т.б.
Сусыз магний хлоридін өндіру әдістері
15.12.200., бюл. №12.
(51)7 СО1Ғ 5/34
6. Русанова Нина Васильевна, Жукова Галина Алексеевна.
Магний хлоридінің түйіршіктерін алу әдістері
KZ (А) №9705, бюл, №12, 15, 12, 2000.
(51)7 СО1Ғ 5/34, ВО1J 2/16
7. Исламов Рафаэль Султанович т.б.
Титан-магний өндірісінің қалдықтарын өңдеу
(45) бюл. №3, 15.08.97.
(51)6 С22В 3/00
8. Норанда Металлерджи (СА)
Тарбергенова Модангуль Маруповна
Гидратталған магний хлоридінен сусыз магний хлориді бар
электролит алу әдісі және металдық магний өндіру
(А) KZ №6845, бюл, №1, 15, 01, 1939.
(51)6 С25 3/04, СО1Ғ 5/34.
6
