Табиғи ортаны қорғау өндірістерінің жасалу қағидаттары

Сұйық техногендік қалдықтарды азайту мәселесі өнеркәсіптік сарқынды суларды  тазарту әдісін жүзеге асыру және тұйық суайналымы циклін ұйымдастыру  жолымен шешіледі.

Сарқынды су құрамы әр түрлі, яғни тазартудың әмбебап әдістерін пайдалану мүмкін емес.

Кең таралған тиімді тәсілдердің бірі биологиялық тазарту.

Микробты клеткалардың бірегей қасиетін қолдану ластанған  судың микробтардың өсуіне жасанды  жағдай құру арқылы өзіндік тазару процессін тездетеді.

Едәуір танылған және тиімді технологиялық әдіс болып тұйық су айналым циклін ұйымдастыру табылады. Бұл кезде су пайдалану азаяды және суды көп қолдану есебінен өнеркәсіптік сулардың табиғи су қоймаларына жіберу азаяды.

Су айналым  үлгісін жүзеге асыру оның циклге қайтару мүмкіндігін қамтамасыз ететін ластанған судың тазарту технологиясына байланысты. Әдетте сарқынды сулардың тазарту үшін локальді құрылғыларды құрады. Олар суды қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда таза су тек шығынды толтыруға жұмсалады.

Тұйық су айналым  циклі көптеген өндірістерде жүзеге асалы. Мысалы, химиялық өнеркәсіптерде экстрационды фосфор қышқылын өндіру кезінде, күкіртті қышқылды және аммиак алу кезінде қолданылады. Жаңа аппараттық-техникалық шешімдерді жүзеге асырумен қатар фосфор қышқылын өндіру кезінде суды пайдалануды 20 есе азайтты.

 

 

Шикізатты кешенді пайдалану

 

Шикізатты кешенді  пайдалану мәселесі экологиялық  тұрғыдан да экономикалық тұрғыдан да зор мәнге ие. Өнеркәсіптің көптеген салаларында өнімнің өз бағасының 60-70 % шикізат үлесіне байланысты. Шикізатты ұтымды пайдалану және өндіріске екінші ретті ресурстарды тарту халықтық шаруашылықтың маңызды міндеті болып табылады және мемлекеттік саясат рангісіне көтерілді.

Пайдалы қазбалардың  кен орындарын жасауда аршылған жыныстардың көп бөлігі біршама орын алатын үйінділерге жіберіледі. Сонымен қатар, тау өндірісінің үйінділері арзан және құнды шикізаттарды көрсетеді. Оларды құрылыста, жерде пайдалануда және басқа өнеркәсіптік салаларда қолдануға болады. 

Шикізатты барлық компоненттерді өнеркәсіптік өндіріске аударумен кешенді пайдалану өзекті мәселе болып табылады. Бұл мәселені шешудің кейбір әдістерін қарастырайық.

Ресейде нефелиндік шикізатты өңдеудің қалдықсыз технологиясы жасалған. Оның үлгісі 5- суретте көрсетілген.

Нефелиндік  концентрат әк таспен бірге 1250-1300 ºC температурада  біріктіріледі. Біріктірілгеннен кейін Na₂O · Al₂O₃ және K₂O · Al₂O₃, екікальций силикат 2CaO · SiO₂ натрий ферриті Na₂O · Fe₂O₃ тұратын өнім алынады.

Біріктірілген өнімді сулы сілтіден айыру кезінде сіліті металдың алюминаты қоспаға ауысады. Натрий ферриті күйдіргіш натрий және темір гидроксидінің түзілуімен гидролизденеді. Екі кальций силикат алюминат қоспасына әсер етеді, нәтижесінде сілтілі метал алюминаты және үш кальций гидроалюминат алынады. Келесі реакцияға түседі:

 

3(CaO · SiO₃) + 2(Na₂O · Al₂O₃) + 8H₂O → Na₂O·Al₂O₃·SiO₂ · 2H₂O + Na₂O · SiO₂ + 3CaO · Al₂O₃ · 6H₂O

 

 

 

Нефелин  Әк тас

         

 

      CO₂                 1250-1300ºC

 

 

            H₂O

 

 

Белиттік шлам (цемент өндіруде)

 

 

 

 

    CO_{2                                              Алюмосиликат}  Al(OH)₃

 

 

        Na₂CO₃ (сода),

                                     K₂CO₃ (поташ) қоспа                            H₂O

 

 

 

                                                                            ГЛИНОЗЕМ (негізгі өнім)

 

             H₂O  

 

Сода   ПОТАШ (негізгі өнім)

 

Сурет-5. Нефилен  өңдеудің қалдықсыз технологиялық  схемасы

 

Қоспадан бөлінетін  нефелиндік шлам түзіледі, жуылып және цемент өндірісіе бағытталады.

Алюминосиликаттық қоспа кремнийсіздендіреді. Ол кезде  аз еритін алюмосилиттар түзіледі. Оларды фильтрлеу және қыздыру арқылы бөледі. Дайын өнім-глинозем алынады.

Тазартылған натрий және калий алюминаттарын CO₂ құрайтын газбен өңдейді. Құрамына Na₂CO₃ және K₂CO₃ кіретін қоспа алынады.

Нефелиндік  шикізатты кешенді өңдеудің технологиялық  үлгісі барлық шикізатты толық пайдалануды  және оларды тауарлық өнімге өңдеуді  қамтамасыз етеді және қалдықсыз  болып табылады.

1т глиноземді  алу үшін 3,9-4,3т нефелиндік концентраты; 11,0-13,8т әк тас; 3-3,5т отын; 4,1-4,6 Гкал бу; 1050-1190кВт*сағ. Электрэнергиясы жұмсалады.

0,62-0,78т кальциленген  сода; 18-0,28т поташ; 9-10г порландцемент  өндіріледі. Пайдалану кезіндегі  өнеркәсіптік өнімдерін өндіруге  жұмсалатын шығын осы өнімді басқа өнеркәсіптік әдістермен алу кезіндегі шығындардан 10-15%-ға төмен.

Минералды кендерді кешенді өңдеу процессін қарастырайық.

Кейбір кендерді өңдеу кезінде 30-40% пайдалы компоненттер соңына кетеді. Қазіргі уақытта өңдеуге  құңды компонент мөлшері төмен кедей минералдар түседі. Мыс мөлшері соңғы 20 жылда 4-05%-ға төмендеді. Көп жағдайда 1т метал алу үшін 100-200т кен өңдеу керек,

Минералды шикізаттың басқа ерекшелігі – оларда кейін  қалдыққа кететін жоғарғы токсинді заттардың аз мөлшерде болуы. Бұл күкірт, мышьяк, сурьма, селек, теллур және басқа да түсті металлдар біріктіруге жатады. Әсіресе бұл мәселе металлургиялық өнеркәсіпте көптеп кездеседі. Құрамында көптеп немесе токсиндік заттардың көп болуы металлургиялық өнеркәсіптің қалдықтарын үйінділерге жіберуге жол бермейді және оларды өңдеуге жаңа технологияларды талап етеді.

Мысал ретінде  құрамында мыс және басқа да түсті  металдар бар сульфидті кен өңде технологиясын қарастырайық.

 Ресейде  мысты мыс-сынап, мыс-никель, мыс-молибден  және мыс кобальт кендерінен алады.

Мыстың 80%-ын мыс-сынап  шикізатынан пирометалургтік тәсілмен өндіреді. Ол келесі негізгі операциялардан тұрады:

• Мыс концентратын алу арқылы кенді флотациялық өңдеу;
• Тотықтырып күйдіру;
• Балқыту, бұл кезде темір мен мыс сульфидтерінің балқымалары – штейн, және метал оксидтерінің балқытпасы – шлак алады.

Бұл әдіс шикізатты  кешенді пайдалану мәселесін  шешпейді. Шикізаттан мысты шығару дәрежесі 75-78 % аспайды. Одан басқа, мыс концентратына мырыштың 40 - 50 пайызы өтедi, қосымша аударғанда және пириттің аяғында мырыштың 20 % дейін жоғалады. Ұзақ уақыт байыту фабрикаларында кеннен тек қана мысты алатын, ал қалған компоненттер кері қайтарылмайтын.

Қазіргі уақытта  кеннен мыс және мырыш концентраттарын  шығару жасалып шығарылған және өнеркәсіптік ұжымдасып мыс-мырыш кендерінің флотациясы коллективті-селекивті технологиямен меңгерілген.

 

 

 

 

 

Кешенді кен

↓

Ұнтақтау

↓

                                                                                                                                                   Сульфидтік флотация → Соңы→ Қайырма

↓

Сульфидтік  концентрат

↓

Ұнтақтау

↓

Негізгі мыс-мырышты  флотация → Пиритті

                                                                ↓                                             концентрат

Мыс-мырышты  концентрат

                                              ↓                              ↓  

                                              Cu                           Zn

                                          (мыс концентраты)       (мырыш концентраты)

 

Сурет-6. Мыс-мырышты кендердің коллективті-селективті флотациялық схемасы

 

Осы сызбаға  сәйкес бірінші ретті кенді ұнтақтап оны сульфидті флотацияға жібереді. Металдардың сульфидтерін алады, ал бос жыныс қайырмаға кетеді. Ары  қарай сульфидтік концентратты ұнтақтаудан кейін мыс-мырышты флотацияға жібереді, қорытындысында мыс, мырыш, прирт концентраттарын алады. Мыс концентраты пирометаллургиялық өңдеуге ұшырайды. Түпкi өнiмдi сапада тазартылған мыстар алады.

Отандық және шет  елдік зауыттарда қолданылатын мырыш концентраттарын өңдеудің бірнеше әдістері бар.

Шет елде фьюминг-процесс кең жайылған. Ол қалпына келтiргiшi бар қоспада ауаның ерiтiлмелi қожының (шлак) үрлеуiнде негiзделген. Бұл ретте мырыштың қосылуы және оған сәйкес – кадмий, қорғасын, қалайы элементтерін - айналдырады. Ары қарай олар сүзгілеу жүйесімен тұтылады. Бұл әдіспен мырыштың 90%, қорғасынның 99%, қалайының 80-85 % ерекшелейді.

Мырышты концентраттарды кешенді өңдеудің басқа әдісі – жаншып үгу – Каменогорлық комбинатта қолданылады. Процесс технологиясы үгітілген концентрат пен коксті біріктіріп құбырлы пеште қорытудан тұрады.

Айдалған газ  мырыш, қорғасын, кадмийдің бірігуіне  өтеді. Клинкерде мыс, темір, асыл металдар кремнезем және глинозем қалады.

Пиритті концентратта кенде бар көп элементтер ауысады. (4 кесте)

 

 

 

 

Кесте 4. Ұжымдық  іріктемелі флотация кезінде пиритті  концентратта мыс мырыштық кеннен жеке элементтердің бөліну мөлшері (деңгейі)

 

 

элемент	S	Cu	Zn	Au	Ag	Сирек жердегі  элементтер
Кендегі үлес пайызы	75-80	10-20	10-15	75 дейін	60 дейін	60-80 сирек жердегі  элементтер

 

 

Шикізатты кешенді  пайдаланудың келесі мысалы – мыс-никельді кенді өңдеу технологиясы. Бұл  кендер құрамында никель және мыстан басқа кобальт, асыл металлдар, сирек  металдар бар құнды полиметалдық шикізат бар. Олар Норильск, Талиах кен орындарында, Кольск аралында өндіріледі. Шикізатты байыту кезінде қоспаның көп бөлігі пиритті концентратқа ауысады. Қалған элементтер үйіндіге кететін тұқылдарды немесе цемент өндіруге кетеді.

Норильск кен  орнында мыс-никель шикізатын кешенді өңдеу бойынша технология құрылды. Алғашында кен мыс және никель концентратын бөлетін іріктемелі флотацияға түседі. Никель концентраты (никель мөлшері 4-5 %) бос жыныс және никельдің сульфидті қоспасын (штейн) бөліп алу үшін электрикалық немесе шахталық пештерде ерітеді.

Онда никель мөлшері 10-15% құрайды. Штейнге никельден  басқа ішінара темір, кобальт, мыс  және толық асыл металлдар ауысады. Темірді бөлу үшін сұйық штейнді  ауамен үрлеу арқылы қышқылдандырылады. Келесі операция болып флотация табылады. Оны жүзеге асыру кезінде мыс және никельдің қоспасын бөледі. Никельді концентратты пештерде қайнап тұрған қабаттарды күкірттің толық жойылып, NiO-ны алуға дейін күйдіреді. Металдық қара никельді оның оксидін электрлі доғалы пештерде қайта қалпына келтіру арқылы алады, сосын тазартады.

Кобальтті бөлу үшін оның кешенді қосынды құры мүмкіндігін  пайдаланады. Бұл мақсатпен никель қоспасын қышқылдандырғышпен өңдейді.