Konchilik ishi va metallurgiya

1.3 Ruxning asosiy ruda konlari va birikmalari

Jahon bo‘yicha ruxning eng katta konlari Avstraliya, Eron, Boliviya va Qozog‘iston hududlarida aniqlangan. Rux ishlab chiqarish bo‘yicha hozirda Xitoy birinchi o‘rinni egallab kelmoqda. Jahon rux ishlab chiqarish ko‘rsatkichining taxminan 26% qismi Xitoy ulushiga to‘g‘ri keladi. Undan tashqari, Avstraliya, Peru va AQSH davlatlari ham bu borada yetakchilar sanalishadi (ularning umumiy ulushi 25% atrofida).

Rux ishlab chiqarish uchun xomashyo Qo‘rg‘oshinkon, Uchquloch va Xondiza konlari rudalari hisoblanadi. Quyida ushbu konlarning qisqacha tasnifini keltiramiz.

Qo‘rg‘oshin koni

Qo‘rg‘oshin kon koni Toshkent viloyati, Piskent tumani hududidagi Qurama tog‘ida, Olmaliqsoy bilan Nakbaysoy oralig‘ida joylashgan. Olmaliq shahridan 0,5 km masofada, 1951 yillarda qazib olish boshlanib, 1980 yillarda tamom bo‘lgan.Konning rudasi ko‘p metalli, asosiy elementlar Rb – 2,04%, Zn – 2,25 % yo‘ldosh elementlar, kumush, kadmiy, selen, tellur, vismut, bundan tashqari, simob, indiy, molibden, galliy, talliy, surma, margimush, oltin, kobalt elementlari mavjud.

Kon ochiq usulda qazib olingan. Kon rudasini flotatsiya usuli bilan boyitilgan. Boyitish jarayonida qo‘rg‘oshinning boyitmaga o‘tish darajasi 71,77%, ruxniki 54% tashkil qilgan.

Uchquloch koni

Uchquloch koni Jizzax viloyati, Forish tumanining Shimoliy Nurota tog‘larida joylashgan. Jizzax shahridan 40 km uzoqlikda kon 1930 yillarda topilgan, ammo qidirish ishlari 1983 yilgacha davom etgan. 1983 yil OKMK tomonidan qazib olina boshlagan. Uchquloch koni rudasi ko‘p metalli – asosiy elementlar rux, mis, marganets, nikel, kobalt, margimush, surma. Asosiy minerallar - pirit, sfalerit, galenit; ikkinchi darajali minerallar - xalkopirit, bornit, brekli ruda; kamroq uchraydiganlari – vyursit, enargit, arsenopirit, pirrotin, tma oltin, kumush va boshqalar. Konning uzunligi – 2094 - 2375m, qalinligi 30 dan 600 metrgacha, ba’zi yerlarda 1300 metrgacha yetadi.

Ruda ochiq va yerosti usulida qazib olinadi.

Rudadagi metallarning miqdori

- Pb-1,71%,Ag-2,4-42,19 g/t,Zn-1,88%,Cd-0,004-0,13%,Ba-9-11%

Rudani flotatsiya usulida boyitilganda 70-75% qo‘rg‘oshin, 65-70% rux boyitmaga o‘tadi.

Xondiza koni

Xondiza koni Surxondaryo viloyati, Sariosiyo tumanidagi Surxontog‘da joylashgan Denov shahridan 90-100 km masofada kon 1957 yilda topilgan. 2010 yil ishga tushgan.

Ruda yerosti usuli bilan qazib olinadi. Ruda tarkibida 100 ga yaqin minerallar bo‘lib, ularning asosiylari: pirit, sfalerit, gelenit, xalkopirit, brekli rudalar (tetroedit, tenentit), ikkinchi darajalisi: markazit, pirrotin, arsenorit, magnetit, tug‘ma oltin, eletrum, kyustelit, kumush minerallari: akantit, pilibazit, pirargerit, yalpait va boshqalar.

Asosiy materiallar: mis, rux, qo‘rg‘oshin, yo‘ldosh elementlar: kumush (109,6-114,3 g/t), kadmiy (0,22-0,42%), mis (0,68%), oltingugurt (3,44%), oltin (0,15-06 g/t).

Rudani boyitilganda qo‘rg‘oshin konsentratida kumush, oltin, selen, tellur, vismut to‘planadi.

Rux konsentratida – kadmiy, galliy, germaniy, indiy;

Mis konsentratida – kumush, vismut, indiy, galliy, germaniy;

Pirit konsentratida – talliy, galliy, germaniy to‘plangan.

Rudadan metallarning miqdori - Pb-7,36%,Ag-114,3 g/t,Au-0,6g/t,

Zn-6,61%,Cd-0,041%,Cu-0,95%,Se-0,002%

Ruda flotatsiya usuli bilan boyitiladi. Kollektiv boyitmaga 72% qo‘rg‘oshin, rux va 77% mis o‘tadi. Sellektiv flotatsiya qilinib, qo‘rg‘oshin, rux, mis va pirit konsentratlari olinadi.

Uchchala konning rudalari ham ko‘p metali, o‘ta murakkab rudalar qatoriga kiradi. Sulfidli rudalarda rux ZnS va n*ZnS*m FeS, qo‘rg‘oshin PbS, PbCO₃, PbSO₄, mis CuFeS₂, kadmiy CdS, temir FeAsS₂, FeS₂,Fe₇S₈ holda bo‘lib, ularni boyitish jarayonida bir – biridan ajratish ancha qiyinchiliklar tug‘diradi.

Rux oksid ZnO oq kukun holida bo’lib, qizdirilganda sarg’ayadi, suvda erimaydi, kislotalarda erib, tegishli tuzlarni hosil qiladi. ZnO oq moy bo’yog’i tayyorlashda, rezina sanoatida, tibbiyotda ishlatiladi. Rux oksid kobalt tuzlari bilan qattiq qizdirilsa, o’zgaruvchan tarkibli yashil modda hosil bo’ladi. Rux gidroksid Zn(OH)₂ rux tuzlari eritmasiga ishqor ta’sir ettirilganda hosil bo’ladigan amfoter gidroksiddir, u kislotalar va ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi, shuningdek ammiak bilan kompleks birikma hosil qiladi:

Zn(OH)₂ + 2H+ = Zn₂+ + 2H₂O

Zn(OH)₂ + 2OH- = [Zn(OH)₄]

2Zn(OH)₂ + 4NH3 = [Zn(NH₃)₄(OH)₂]

Rux gidroksid kuchsiz elektrolit, shuning uchun rux tuzlari suvli muhitda gidrolizlanadi. ZnF₂, ZnCO₃, ZnS, Zn₃(PO₄)₂ kabi tuzlari suvda amalda erimaydi. Temir tunukalarni korroziyadan saqlash uchun sirti rux bilan qoplanadi. Rux turli qotishmalar tarkibiga kiradi, galvanik elementlarda va laboratoriyalarda turli reaksiyalar uchun ishlatiladi.

Rux sulfid ZnS – rux tuzlarining neytral eritmalariga vodorod sulfid ta’sir ettirilishidan hosil bo’ladi. Suvda va sirka kilotada erimaydi. Rux sulfid tabiatda uchraydi va rux olishda xom ashyo sifatida ishlatiladi.

Rux xlorid ZnCl₂ – suvsiz holatda olish juda qiyin bo’lgan oq gigroskospik modda. U uch molekula suv bilan birga kristallanadi. Ruxni yoki rux oksidni xlorid kislotada eritib ZnCl₂∙3H₂O olinadi. Rux xloridning suvdagi eritmasi kislota xossasiga ega, uning konsentrlangan eritmasi tolani eritadi.

1.4 Ruxni ishlatilish soxalari

Toza ruxdan nodir metallarni tiklash uchun foydalaniladi. Shuningdek, rux keyinchalik affinaj yo‘li bilan qayta ishlanadigan kumush va oltinni intermetallidlardan ajratib olishda ishlatiladi. Undan po‘lat konstruksiyalar, quvurlar va ho kazolarni rux qoplamasi bilan qoplashda juda keng foydalaniladi. Bunda rux po‘latni yemirilish, zanglashdan saqlaydi.Rux eng keng qo‘llanadigan soha bu – tok manbalarining kimyoviy turlaridir. Ya'ni, rux akkumulyatorlar, batareykalar tayyorlashda juda keng qo‘llanadi. Shuningdek rux plastinalaridan ko‘p adadli bosma nashrlardagi illyustratsiyalarni bosishda, ya'ni poligrafiyada foydalaniladi. Elektronika payvandlash qalaylari tarkibiga ham, erish haroratini barqarorlashtirsh uchun rux qo‘shiladi. Aks holda, ushbu payvand o‘rinlari elektr jihozlar qiziganda erib qolishi mumkin. Rux oksidi esa oq bo‘yoq ishlab chiqarishda ishlatiladi.Rux – latunning eng muhim komponentidir. Ruxning alyuminiy va magniy bilan qotishmalari juda yaxshi mexanik sifatlarga ega bo‘lib, ularni eritish va quyish ham nisbatan osondir. Shu sababli ruxning ushbu qotishmalaridan mashinasozlikda detallarning aniq quymalarini tayyorlashda keng foydalaniladi. Ruxning sulfidi, telluriti, selenidi va fosfidi mikroelektronikada juda keng ishlatiladigan yarim o‘tkazgichlardir. Rux sulfidi shuningdek ko‘plab lyuminoforlarning tarkibiy qismi bo‘ladi. Rux fosfididan kemiruvchilarga zahar sifatida ham foydalaniladi. Optik shishalarni tayyorlashda rux selenidni qo‘llash orqali, linzaning o‘rta infraqizil diapazondagi yutish koeffitsiyentini barqarorlashtirish mumkin.

Dunyo miqyosida ishlab chiqarilgan rux quyidagi sohalarda ishlatiladi,%:

- oq tunika olish 36;

- latun va bronza olish 26;

- quymakorlik 26;

- rux prokati 3;

- kimyo mollari 6,5.

1.5 Ruxni xom ashyodan ajratib olish asosiy texnologiyalar

Sulfidli rux xom ashyosini bevosita erkin holatigacha tiklash mumkin. Masalan: ZnS+H₂=Zn+H₂S

Ammo, kuchli tiklovchi moddalar H₂ va CO samarador emasdir. Bundan xulosa, yuqori harorat va bosimlarda ham tiklanish mahsulotlarini chiqishi judayam kam. Amaliyotda sulfidlarni oksidlantirish keyin afzalroqdir. Sanoatda ZnS ni ZnO ga oksidlanishini pirometallurgik usul bilan amalga oshiriladi. ZnO ni tiklanishi esa pirometallurgik yoki gidrometallurgik usullar bilan amalga oshishi mumkin. Oxirgi usul bo‘yicha ZnO ni sulfat kislotasida eritib elektroliz yordamida erkin metall olinadi [5]. Ruxni sulfid boyitmasidan ajratib olish ZnS, ZnO va Zn larni xususiyatlariga bog‘liqdir. Ruxni oksid va sulfidi yuqori haroratda eriydi. Masalan, ZnS atmosfera bosimida 1200^oC dan ziyod haroratda parlanadi va

2000 ^oC gacha eriydi. ZnO esa 1975 ^oC 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 miqdorligida olib boriladi. Elektrolitik tiklanish ham elektr quvvatini katta xajmda sarflanishi bilan bog‘liqdir. Metalli rux oson suyuq holatga o‘tadi – erish harorati 419 ^oC, 907 ^oC da bug‘ holatiga o‘tadi, shuning uchun pirometallurgik tiklanishda bug‘ holatida ajralib chiqadi. Piro va gidrometallurgik usullarni xususiyatlarini ko‘rib chiqamiz. Pirometallurgik usulda yakunlovchi mahsulot bo‘lib g‘ovak kuydirma (kuyindi) olinadi. Kuydirish davrida modda oltingugurtni yo‘qotib, keyin qotishma shaklga o‘tadi. Qotishma olish uchun harorat 1300-1400 ^oC gacha ko‘tarilishi kerak. Buni aglomeratsiya jarayonida amalga oshiriladi. Aglomerat keyinchalik qattiq uglerod yordamida tiklanadi. Gidrometallurgik usul bo‘yicha kuydirishni 900-1000 ^oC da kuyindi-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 payitda, asosiy texnologik usuldir. Kanadada olib borilgan izlanishlar shuni ko‘rsatadiki rux sulfidini eritmadagi kislorod bilan ham oksidlantirsa bo‘lar ekan:

ZnS + O₂ (eritmada) + H₂S (eritmada) = ZnSO₄ + S + H₂O

Jarayon avtoklavda 1000 ^oC 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) Xosh ashyoda mavjud bo‘lgan bir qator ruxga yo‘ldosh elementlarni ajratib olish kerakligi;

2) Xom ashyoni qayta ishlash uchun tayyorlash jarayonlarini tashkil etish. Dunyo miqyosida taxminan 20% pirometallurgik va 80% rux pirometallurgik usullar bilan olinadi

{\displaystyle {\mathsf {Zn^{0}+Cl_{2}^{0}{\xrightarrow {t^{o}}}Zn^{+2}Cl_{2}^{-1}}}}

{\displaystyle {\mathsf {Zn^{0}+H_{2}^{+1}O^{-2}{\xrightarrow {t^{o}}}Zn^{+2}O^{-2}+H_{2}^{0}\uparrow }}}

{\displaystyle {\mathsf {Zn+2NaOH\rightarrow Na_{2}ZnO_{2}+H_{2}\uparrow }}}

{\displaystyle {\mathsf {Zn+2NaOH+2H_{2}O\rightarrow Na_{2}[Zn(OH)_{4}]+H_{2}\uparrow }}}
1.6 Ruxni oksidlovchi kuydirish usullari va dastgoxlari

Rux konsentratini ,,Ko’p tubli” pechda kuydirish amaliyoti

O’tgan asr 50 yillari o’rtalarigacha Rossiyada bazi chet zavodlarida va hozirgi vaqtda ham rux konsentratlarini kuydirishda ko’p tubli mexanik pechlar keng tarqalgan.Pech o’zidan silindrik vertical shaxta aylanuvchi markaziy o’q bilan unga aralashtirgichlar ulanga.Pech 7 yoki 10 ta yopiq podlardan va 1ta ochiq,ustki pod esa quritish uchun mo’ljallangan.Pech shaxtasi metal kojuxga joylashgan 10-15 mmli listli temir va po’lat aylanaga tayanadi.Metall ustunga tayanadi balandligi 2metr.

Pech podi tuzilishi olovbardosh tuzilishga,shakli va diametriga bog’liq.Kojux va futirovka orasiga issiqizalyatsiyalovchi g’ishtlar joylanadi.Gumbazsimon podlar bukilishi 0.35 m.Pod qalinligi perifik qismda 230mm,markazga tomon 150 mmgacha kamayadi.Podlar orasidagi masofa 0.8-0.9 mmgacha.Markaziy val diametri 1.5 m aylanish tezligi 3.3,5 min/aylana.Val qizdiriladigan qismi olovbardosh g’ishtlar bilan qoplanadi.Val uzunlik bo’yicha 2tadan aralashtirgich tutqichiga ega..Markaziy val va aralashtirgichlar pastdan purkaluvchi havo bilan sovutiladi.Bu pech qizishida kata axamiyatga ega.Aralashtirgichlar ushlagichlarga o’rnatiladi va erkin aralashtiriladi.Ular oq cho’yan yoki issiqbardosh qotishmalardan tayyorganligiga qaramasdan tez yeyiladi.barcha ko’p tubli pechlarning u qadar ko’p farqi yo’q.Mexanik pechlar 7-10 ta poddan diametric 5-7 smgacha ,balandligi 10 m.Podlar umumiy yuzi 100-320.7-10% namlikdagi konsentrat va qaytarma maxsulotlar yuqori podga yuklanadi qurutuvchi sifatida.Bu yerda shixta markazga harakat qiladi va val atrofidagi teshik orqali 1-kuyduruvchi podga tushuriladi.Maxsulot aralashtirilishi markaziy val bilan nazorat qilinadi.Gazlar qarama qarshi oqim orqali gazaxodga yuqori pod orqali otkaziladi.Rux konsentratlari kuyishi avtogen bo’lishi mumkin agar sulfidlar oksidlansa.Lekin ketuvchi gazlar bilan issiqlik yo’qolgani uchun hamma konsentratni kuydirishga yetmaydi.Shuning uchun konsentrat massasidan 3-5% yoqilg’i ishlatiladi.Rux konsentratlarini kuydirish uchun ruda har bir zonasi 600-800^o gacha qizdirilishi va xavo kislorodi bilan yaxshi yuvilishi kerak.

Ko’p tubli pechlarda bu aralashtirish xisobiga amalga oshiriladi.Aralashtirish qancha tez bo’lsa kuyish shuncha tez amalga oshadi.Buning uchun val aylanishini 1-2 mi/aylana o’rniga 3-3,5 minutta 1ta aylanaga ozgartirish kerak.agar 3-5 bo’lsa ish unumdorligi 40 t/sutka bo’ladi va xatto pechlarda 60-90 t/sutkaga xam yetishi mumkin,7-9 oralig’ida esa ish unumdorligi 60-70 t/sutka.O’ta kuydirishda nisbiy ish unumdorligi 250 kg konsentrat 1 pod yuziga sutkada 6-25% kuyindida qumoq ko’rinishida 12-15 % S saqlaydi.Qumoqlar ajratilishi maydalanishi va qayta kuydirishga ishlatiladi.Kuydirishga qaytarishda kuyindini qumli qismi xam ketadi.Bunda dastlabki shixtadagi oltingugurt miqdori qaytarma xisobiga 23-26 % gacha kamayadi.Pech ketuvchi gazlarda S angidridi 6-7 %,pech yaxshilab germetiklansa gazaxod yuqori podda bosimi 1-2 mm suv ustuni bo’lsa S angidridi miqdori 4-4,5 %.Chang chiqishi konsentrat massasidan 10% chiqayotgan changlar E simon gazaxodda tindiriladi va elektrofiltrda ushlanadi.Changdan tozalangan gaz sulfat kislota ishlab chiqarishga jo’natiladi.Ushlangan changda ruxdan tashqari qo’rg’oshin,kadmiy,mishyak ,surma va kamyob metallar saqlaydi va ular qayta ishlashga jo’natiladi.

Ushlangan oltingugurt yo jarayonga yo tanlab eritishga jo’natiladi.1kg rux konsentratidan katol-utilizatorlarda 0.6 kg bug’ ushlanadi.

Rux konsentratlarini ko’p tubli pechlarda kuydirish kamchiliklari :

1.kam ishlab chiqarish unumdorligi

2.kuyindi gazlarida oltingugurt angidridi miqdorining kamligi

3.kuydirishda kop qumoqlar hosil bo’lishi

4.qo’shimcha yoqilg’i talab qilinishi

5.kuyindinind past sifatliligi

6.extiyot qismlarining qimmatligi

Rux keklarini vels pechda kuydirish

Velslanayotgan xom-ashyoning qanaqaligidan qat’iy nazar, velslash pechini shartli ravishda bir necha zonaga bo‘lish mumkin. Birinchi zona – shixtani qizdirish va quritish – uzunligi velslash pechi shixta yuklanish tomonidan 12-17 metrhisoblanadi. Bu zonada erkin va gidratlar ko‘rinishida bog‘langan namlik yo‘qotiladi va shixta kimyoviy reaksiyalar boshlanadigan haroratgacha qizdiriladi.

Ikkinchi zona – sulfatlarning qaytarilishi – pechning 17 metridan 25 metrigacha joylashadi. Mana shu zonada sulfatlarning 94,3 %i parchalanadi. Bundan tashqari bu zonada ruxning 20-21% bug‘lanadi. 30% atrofidagi uch valentli temir, ikki valentli holgacha, 13% esa metallik holatigacha qaytariladi.

Uchinchi zona – ruxning bug‘lanish zonasi – pechning 25 metridan 40 metrigacha joylashgan. Bu zonada rux oksidining intensiv qaytarilishi kechadi va 70%gacha rux bug‘lanadi. Tajribalar ko‘rsatishicha, ruxning bug‘lanish intensivligi, ruxning shixtadagi konsentratsiyasiga emas, birinichi o‘rinda – shixta haroratiga bog‘liq.

To‘rtinchi zona – klinkerning shakllanishi zonasi hisoblanib, pechning 40-50 metrida joylashgan bo‘ladi. Klinker shakllanishi zonasida bug‘lanish jarayonlari sekin-asta to‘xtaydi va Fe ning qaytarilishi davom etadi. Bu zonada, sarflanayotgan O ning 70% atrofidagi qismi S ning yonishi uchun sarflanadi.

Rux birikmalarining ta’siri

SHixtani qizdirish va quritish zonasi oxirida karbonatlar dissotsiyasi kuzatiladi. Rux karbonatining parchalanishi 140⁰S boshlanadi,440⁰S da esa jarayon tugaydi:

ZnCO₂ = ZnO + CO₂ – 59,84 kDj/mol (1)

Velslash pechining shartli zonalarga bulinishi

1-rasm

Sulfatlarning qaytarilishi zonasida, uglerod ishtirokida rux sulfatining qaytarilishi kuzatiladi. Jarayon quyidagi reaksiya bo‘yicha ketadi:

ZnSO₄ + CO = ZnO + SO₂ + CO₂ (2)

YUqoridagi misollardan ko‘rinadiki, rux birikmalarining asossiy qismi, rux oksidigacha parchalanadi, qaysiki pechdagi massaning harakatlanishi davomida metall holatigacha qaytariladi.

Rux oksidining uglerod yordamida qaytarilishi

ZnO + C = Zn_(bug‘) + CO (3)

ZnO + CO = Zn_(bug‘) + CO₂ (4)

ZnO + Fe = FeO + Zn_(bug‘) (5)

Qaytarilish darajasi

ZnO 900 (2) va 1100⁰S (1).

Rux ferritining qaytarilishi

ZnO●Fe₂O₃ + 2C = Zn_(bug‘) + 2FeO + 2CO (CO₂) (6)

Rux sulfidining qaytarilishi

ZnS uglerod bilan 1200–1300⁰Sdagi o‘zaro reaksiyasi:

2ZnS + C = 2Zn_(bug‘) + SS₂ (7)

ZnS + CO = Zn _(bug‘) + SOS

Rux silikatining qaytarilishi

2ZnO●SiO₂ + 2C = 2Zn_(bug‘) + 2CO + SiO₂ (8)