AP09058297 "Бағалы компоненттерді кешенді алумен ыстықтай мырыштау қалдықтарын кәдеге жаратудың қалдықсыз жаңа технологиясын әзірлеу"

Өзектілігі

Металды коррозиядан қорғау мәселесі маңызды техникалық міндеттердің бірі болып табылады. Коррозиядан қорғаудың көптеген танымал әдістерінің бірі-ыстық мырыштау. Мырыштаудағы шығындардың негізгі бөлігін құрайтын мырыштың жоғары бағасы мырышты үнемді пайдалануды және оның қалдықтарын, атап айтқанда, изгариді жоюды талап етеді. Шығарылған өнімдер массасынан 0,5-тен 3,5% - ға дейін. Онда 30-40% мырыш металына дейін қалады. Изгаридің күрделі химиялық құрамы оны одан әрі қолдануды қиындатады. Изгариді өңдеу кезінде қорғасынның мінез-құлқын оның одан әрі қолданылуын тежейтін негізгі қоспалардың бірі ретінде зерттеудің маңызы зор. Жұмыс нәтижелері қорғасынды алып тастау туралы нақты көрініс бермейді. Изгаридің металдандырылған және металл емес бөлігіндегі қорғасын мөлшерін азайту туралы мәліметтер жоқ. Изгаридің негізін құрайтын оксидті-металдандырылған балқымаларда мырыш, қорғасын және басқа да қоспалар-қоспаларды табу нысандары зерттелмеген. Қорғасынның металл бөлігін балқыту өнімдері мен изгаридің металл емес бөлігін хлорлау арқылы өңдеу арасындағы таралу механизмінің мәселелері ашық күйінде қалып отыр. Мырыш пен оның оксидін тауарлық өнімдерге кешенді алу арқылы изгариді өңдеудің жоғары тиімді технологиясын жасау тәжірибе үшін үлкен қызығушылық тудырады.

Мақсаты

Қосылған құны жоғары тауар өнімдерін: жануарлар мен құстарға арналған азыққа тағамдық қоспаларды дайындау үшін жарамды ықшам металл мырыш құймаларын және жоғары сапалы мырыш оксидінің таза ұнтағын ("ноу-хау") ала отырып, изгариді қайта өңдеудің жаңа ресурс үнемдейтін экологиялық таза, қалдықсыз технологиясын жасау.

Күтілетін нәтижелер

• Қосылған құны жоғары тауар өнімдерін ала отырып, құрамында хлор бар реагенттер қоспасымен изгариді өңдеу жолымен ыстық мырыштау қалдықтарынан мырышты, қорғасынды кешенді алудың жаңа қалдықсыз технологиясы әзірленетін болады;
• Республиканың түсті металлургиясының күйген және құрамында мырыш бар тотыққан материалдарын қайта өңдеу бойынша тауарлық өнімдерге бағалы металдарды жоғары бөліп алумен ірілендірілген-зертханалық сынақтар жүргізілетін болады;
• Құрамында қатты өнімдері бар мырыш -, қорғасынды хлорлаушы қалпына келтіру саласында жаңа ғылыми білім алынады және изгариді қайта өңдеу технологиясын жүзеге асырудың оңтайлы технологиялық параметрлері айқындалады.

Күнтізбелік жоспардың 1 кезеңі бойынша алынған нәтижелер

1) Алғаш рет ыстық мырыштау процесінің қалдықтарында металдарды табу нысандары бойынша жаңа деректер алынды. Изгариде Si, Cu, As, Sb, Pb, Fe болуы күрделі, тұрақты фазалардың пайда болуына әкелетіні анықталды, оны өңдеу әдісін жасау кезінде ескеру қажет. Өнімдерді мырыштаудың барлық белгілі процестерінде znxmey (Me-Cu, As, Sb, Pb, Fe) типі бойынша қоспалы металдармен мырыш интерметаллидтерінің едәуір мөлшерінің түзілуі байқалатыны көрсетілген, олардың болуы таза металл мырыш алуға мүмкіндік бермейді.

2) Өнімдерді мырыштағаннан кейін алынған изгаридің металл бөлігін өңдеудің қолданыстағы әдістеріне салыстырмалы талдау жүргізілді және балқытудың оңтайлы параметрлерін таңдау жасалды: температура – 460-520 ºС; хлорланған реагент – NH4Cl (қоспаларды хлорлау реакциясы бойынша стехиометриядан 1,5 есе көп тұтыну). 460-520 ºС температура аралығында интерметаллидтердің пайда болу мүмкіндігі алынып тасталатыны анықталды (интерметаллидтердің балқу температурасы 560 ºС-тан жоғары)). 

3) Изгари компоненттерінің кальций және аммоний хлоридтерімен өзара әрекеттесуінің термодинамикасы бойынша жаңа деректер алынды. Термодинамикалық есептеулер негізінде Гиббс бос энергиясының мәні және 973...1373 к температуралық аралықтағы мырыш металы мен кальций және аммоний хлоридтері бар қоспаларды хлорлау реакцияларының жылдамдық константалары анықталды.

4) Қоспаларды хлорлау және оларды хлоридтер түрінде терең айдау олардың аммоний хлоридімен өзара әрекеттесуі арқылы жүзеге асырылатыны анықталды. Хлорлау процесінде металл-қоспалардың (Cu, Pb, Fe, As, Sb) әрекеті бойынша жаңа деректер алынды. Аммоний хлоридін қолдану кальций хлоридіне қарағанда қоспаларды терең сублимациялау үшін жақсы жағдай жасайтыны көрсетілген.

5) Қорғасынды хлорлы кальций оксидінен хлорлау заңдылықтары анықталды. Температура интервалында 1073...1373 К Гиббс бос энергиясы қорғасын оксидінің кальций хлоридімен өзара әрекеттесу реакциясы ∆G1073K = -100,6 кДж / моль-ден ∆G1373K = -83,0 кДж / моль дейін өзгеретіні көрсетілген. 

6) Қорғасын оксидін толық хлорлау үшін қажетті кальций хлоридінің оңтайлы шығыны стехиометрия бойынша оның тұтынуынан 1,2-1,7 есе көп екендігі анықталды.

7) Изгариді қайта өңдеудің алдын-ала Жалпы технологиялық схемасы жасалды, оның ішінде изгаридің металл және оксид бөлігін таза мырыш металын және таза мырыш оксидінің ұнтағын қоспаларының ең аз мөлшерін алу үшін бөлек өңдеу.

Орындаушылар тізімі

1. Койшина Гулзада Мынгышкызы - ғылыми жетекші
2. Жолдасбай Ержан Есенбайулы - бас ғылыми қызметкер
3. Каплан Аркадий - жетекші ғылыми қызметкер
4. Курмансейтов Мурат Бауыржанулы - аға ғылыми қызметкер
5. Тажиев Елеусиз Болатович  - ғылыми қызметкер

Басылымдар тізімі:

1. Койшина Г.М., Жолдасбай Е.Е., Курмансейтов М.Б., Тажиев Е.Б. Выбор и обоснование технологии комплексной переработки изгари с получением товарных продуктов // Вестник КарГТУ. – 2021. – № 3 (84). – С. 87-93. DOI: 10.52209/1609-1825_2021_3_87
2. Koishina G.M., Zholdasbay E.E., Kurmanseitov M.B., Tazhiev E.B., Argyn A.A. Study on the behavior of zinc and associated metal-impurities in the process of chlorinating roasting of dross // KIMS. – 2021. – №3 (318). – P. 71-80. DOI: 10.31643/2021/6445.30