Виробництво титану і магнію

Лекція № 4 Вплив інших виробництв

Виробництво кольорових металів починається з видобутку рудної сировини. Розробка родовищ кольорових металів може здійснюватися відкритим способом в кар'єрах або підземним в шахтах Застосування того чи іншого способу розробки родовищ визначається умовами залягання рудного тіла та економічними витратами. Як правило, вміст корисних компонентів у руді знаходиться на низькому рівні, в результаті чого руда не може бути використана безпосередньо для отримання кольорових металів. Тому з метою збільшення вмісту корисних компонентів руду піддають обога-щенію. Збагачення корисних копалин - це їх обробка різними методами, що приводить до отримання концентратів, продуктів більш багатих, ніж вихідна сировина.

Мінерали, що містять витягуваний компонент, називаються корисними мінералами. Мінерали, що не містять видобутих компонентів, називають порожньою породою. Поліпшення якості корисних копалин при збагаченні досягається поділом мінералів. Корисні мінерали і частково домішки виділяються в концентрати, а порожня порода в хвости, які складуються в хвостосховищах. Як правило, процеси збагачення здійснюються в водному середовищі з додаванням різних реагентів (збирачів, піноутворювачі, депрессоров і активаторів флотації). Таким чином, з точки зору охорони навколишнього середовища технологічний процес збагачення руд кольорових металів є частково замкнутим і характеризується утворенням великої кількості твердих, рідких та газоподібних промислових відходів; містять токсичні забруднення. До них відносяться з'єднання сірки, органічні Флотореагенти. піноутворювача. іони важких кольорових металів у стічних водах; оксид і діоксид вуглецю, а також діоксид сірки і пил в газах після сушильних барабанів; пил у вентиляційних викидах; тверді відходи - хвости флотації або гравітаційні збагачення у вигляді тонкоподрібнений мінералів кварцу, карбонатів і сульфідів металів.

Магній і сплави на його основі по питомій міцності перевершують багато стали, чавуни та алюмінієві сплави. Магній в 4,5 рази легше стали, в 5 - міді, в 2,5 - титану і в 1,5 - алюмінію. Мала питома вага зумовив його застосування як енергозберігаючого матеріалу в авіації, ракетної та космічної техніки, автомобілебудуванні. Хімічні властивості магнію дозволяють використовувати його для модифікації чавуну і десульфуризації стали, протекторного захисту морських суден і магістральних трубопроводів для передачі нафти і газу.

Виробництво магнію здійснюється електролітичним способом, що включає чотири основних переділу, перша стадія зневоднення хлормагніевого сировини, друга стадія зневоднення хлормагніевого сировини; електроліз хлористого магнію; рафінування Мg. Перша стадія зневоднення збагаченого карналіту проводиться у обертових печах та печах "киплячого шару", друга стадія - у сольових хлоратора і печах СКМ. Магній-сирець отримують електролізом безводного карналіту і хлористого магнію титанового виробництва Електроліз проводять в бездіафрагменних електролізерах. Рафінування магнію здійснюється шляхом плавки металу з флюсом, що містить хлористі і фтористі солі лужних і лужноземельних елементів.

Для очищення газів, що відходять від хлору і хлористого водню при виробництві магнію в Росії і країнах СНД одним з найбільш поширених сорбентів є водна суспензія гідроксиду кальцію (вапняне молоко). Застосування такого сорбенту забезпечує високий ступінь очищення від зазначених компонентів і в той же час визначається його доступністю і низькою вартістю. В результаті реалізації цього способу в даний час утворюється значна кількість пульп, що містять крім хлориду кальцію, зважені речовини (оксид і карбонат кальцію), а також гіпохлорит і хлорат кальцію. Присутність двох останніх створює перешкоди для подальшої переробки одержуваних суспензій в товарні продукти і, крім того, вимагає проведення заходів по їх знешкодженню. За діючої технології відпрацьований сорбент з метою розкладання в ньому гіпохлориту кальцію піддають нагріванню до 80-90С, внаслідок чого в пульпу відбувається збільшення концентрації хлорату кальцію.

Для підвищення ефективності очищення газових викидів магнієвого виробництва від хлору був розроблений спосіб із застосуванням сорбенту що складається з суміші водної суспензії гідроксиду кальцію і карбаміду. Введення карбаміду має забезпечити значне зменшення вмісту загального активного хлору в сорбенті в процесі очищення газів, підвищити ефективність очищення і виключити утворення хлорат кальцію. Амортизаційний брухт магнію являє собою прийшли в непридатність частини автомобілів і літаків, офсетні формні пластини, а також деякі шлами від первинної плавки магнію. Нові відходи - обрізки, стружка, ізгаріна, шлаки, бракована продукція, зокрема листопрокатних цехів. Найбільша небезпека при обробці магнію - виникнення пожежі: невеликі частки металу легко спалахують від будь-якої іскри.
- Ручне сортування застосовується для відділення магнію і його сплавів від інших металів. Скрап розбирають і сортують за вагою.

- Плавка у відкритому тиглі. Цей процес використовується для відділення магнію від забруднень. Скрап нагрівають і вносять флюс, що складається з суміші кальцію, натрію і хлоридів калію. Розплавлений магній потім перетворюють на злитки.

Титаномістячи мінерали.

Титан є одним з найбільш поширених хімічних елементів як за змістом його в земній корі, так і по наявності мінералів цього металу в дуже багатьох гірських породах.

Відомо більше 80 мінералів, які за сумарним вмістом титану складають досить велику частку в земній корі. Найважливіші мінерали титану в основному входять до складу п'яти характерних груп - рутилу, ільменіту, перовскіту, ніоботанталотітанатов і Стено, з яких найбільше значення мають групи рутилу і ільменіту.

Титанові мінерали - ільменіт, рутил, Стено - зустрічаються в розсіяному стані майже у всіх типах порід - магматичних і їх ефузивних породах, в породах метаморфічного комплексу (гнейси, амфіболіти, слюди), а також в осадових породах, особливо в глинах, бокситах, пісках і пісковиках. Переважна кількість відомих мінералів титану утворилося у зв'язку з магматогенних процесами, в результаті яких формуються мінерали цього металу в поєднанні з киснем і залізом і в меншій мірі - з кальцієм і кремнієм.