Жез рудасын өндүрүү жана кайра иштетүү процесси
Жез (Cu) заманбап жашоодогу эң маанилүү металлдардын бири. Анын электр жана жылуулук өткөрүмдүүлүгү, коррозияга туруктуулугу жана салыштырмалуу ийкемдүүлүгү жезди электр кабелдери, электрондук компоненттер, түтүктөр жана күн батареялары жана шамал турбиналары сыяктуу кайра жаралуучу энергия өнөр жай материалдары үчүн негизги материалга айлантат. Бирок, акыркы продуктка айлануудан мурун, жез казып алуудан жана руданы кайра иштетүүдөн баштап, тазалоого жана катоддорго же башка коммерциялык формаларга калыптоого чейинки узак процесстерден өтүшү керек. Бул макалада жез рудасын өндүрүүнүн жана кайра иштетүүнүн жалпы процесси, ошондой эле ар бир этаптагы максаттар жана иштөө принциптери талкууланат.
1. Жез рудасын чалгындоо жана казып алуу
Баштапкы этап экономикалык жактан пайдалуу жез запастарын табуу үчүн чалгындоодон башталат. Чалгындоо иш-аракеттерине геологиялык картага түшүрүү, геофизикалык жана геохимиялык изилдөөлөр, ошондой эле кендин классын, минералдык бөлүштүрүүнү жана запастын көлөмүн аныктоо үчүн өзөк бургулоо кирет. Техникалык-экономикалык негиздеме жана уруксаттар алынгандан кийин, казып алуу эки негизги ыкманы колдонуу менен жүргүзүлөт:
1. Ачык жол менен казып алуу: жер бетине жакын жайгашкан жез кендери, мисалы, порфир жези үчүн колдонулат. Бул ыкма дүйнөлүк жез өндүрүшүндө үстөмдүк кылат, анткени руданын курамы төмөн болгонуна карабастан, запастары чоң.
2. Жер астындагы казып алуу: эгерде кендер тереңирээк болсо же географиялык шарттар ачык казууга мүмкүндүк бербесе колдонулат.
Казылып алынган рудада, адатта, халькопирит (CuFeS₂), борнит (Cu₅FeS₄), халькоцит (Cu₂S) сыяктуу жез минералдары жана малахит (Cu₂CO₃(OH)₂) жана азурит сыяктуу кычкыл минералдар бар. Жезден тышкары, рудада көбүнчө темир, күкүрт, кремний, алтын, күмүш жана молибден сыяктуу кошулмалар же ага байланыштуу минералдар бар.
2. Майдалоо жана майдалоо
Казылып алынган руда чоң көлөмдө болгондуктан, жез минералдарын гангадан бөлүп алуу үчүн майдалоо керек. Бул процесс эки этапты камтыйт:
– Майдалоо: руданын өлчөмүн бир нече сантиметрге чейин кичирейтүү үчүн жаак майдалагычты, конус майдалагычты же гиратордук майдалагычты колдонуу.
– Майдалоо: адатта ондогондон жүздөгөн микрометрге чейинки майда бөлүкчөлөрдү алуу үчүн шар тегирменин же SAG тегирменин колдонуу.
Бул этаптын негизги максаты - тек матрицасынан жез минералдарын бөлүп алуу. Боштондук даражасы кийинки бөлүү процесстеринин ийгилиги үчүн абдан маанилүү.
3. Руданы байытуу: Флотация (сульфиддик рудалар үчүн)
Сульфиддик жез рудалары үчүн эң кеңири таралган ыкма - көбүктүү флотация. Бул процессте майда руда шламы суу жана айрым химиялык реагенттер менен аралаштырылат:
– Коллектор: жез минералынын бетин гидрофобдук кылат, ошондуктан ал аба көбүкчөлөрүнө оңой жабышат.
– Көбүктөндүргүч: туруктуу көбүк пайда кылат.
– Модификаторлор (активаторлор, депрессанттар, рН жөнгө салуучулары): бөлүү селективдүүлүгүн жогорулатат.
Флотациялык камерага аба үйлөп, жез минералдары көбүкчөлөргө жабышып, көбүк катары жер бетине көтөрүлөт, ал жерде алар жез концентраты катары чогултулат. Калган жез эмес материал калдыктар катары ташталат.
Алынган концентратта адатта 20–35% мис бар, бул баштапкы рудага караганда бир топ жогору, ал эми айрым порфир кендеринде 0,4–1% мис гана болушу мүмкүн.
4. Гидрометаллургиялык кайра иштетүү (кычкыл рудалар үчүн)
Жез кычкылынын рудалары, адатта, сульфиддик флотация жолу менен натыйжалуу иштетилбейт. Ошондуктан, гидрометаллургиялык жолдор, мисалы:
1. Шайлоо: руда же майдаланган материал үйүлүп (үймөк-үймөк шаймалоо) жана күкүрт кислотасынын (H₂SO₄) эритмеси менен аралаштырылат. Жез кошулган шаймалоо эритмесинде Cu²⁺ иондоруна эрийт.
2. Эриткичти экстракциялоо (SX): органикалык эриткичтерди колдонуп, Cu²⁺ ны чайкоочу эритмеден бөлүп алуу жана тазалоо.
3. Электролиздөө (ЭУ): электр тогу аркылуу катодго таза жезди чөктүрүү, жогорку тазалыктагы жез катодун алуу.
SX-EW жолу абдан популярдуу, анткени ал катоддорду, айрыкча төмөнкү сорттогу кычкыл рудалары үчүн эритпестен түз өндүрө алат.
5. Жез концентратын эритүү
Сульфиддик концентраттар үчүн кийинки этап - пирометаллургия. Концентрат кургатылат, андан кийин меште эритилет (мисалы, тез эритүүчү же ревербератордук меш). Эритүү процессинде бөлүү эки негизги фазага бөлүнөт:
– Мат: болжол менен 45–70% Cu камтыган жез жана темир сульфиддеринин аралашмасы.
– Шлак: курамында кремний, темир жана башка минералдар сыяктуу кошулмалардан пайда болгон оксиддер жана силикаттар бар.
Эритүү учурундагы химиялык реакциялар SO₂га бай газдарды да пайда кылат. Заманбап заводдордо SO₂ кармалып, күкүрт кислотасына айландырылат, бул зыяндуу заттардын чыгарылышын азайтып, баалуу кошумча продуктуну өндүрөт.
6. Блистер жезине айландыруу
Андан кийин эритүү заводунан чыккан штейн конвертерде (мисалы, Пирс-Смит конвертеринде) иштетилет. Темир сульфидин жана күкүрттү кычкылдандыруу үчүн аба же кычкылтек үйлөлөт:
– Темир FeOго чейин кычкылданып, андан кийин шлакка кирет.
– Күкүрт SO₂ чейин кычкылданат.
Натыйжада болжол менен 98–99% Cu тазалыгына ээ болгон ыйлаакча жез пайда болот. Ал "ыйыкча" деп аталат, анткени анын бети процесс учурунда газдардын бөлүнүп чыгышынан улам көп учурда тешиктүү көрүнөт.
7. Тазалоо: от менен тазалоо жана электротазалоо
Блистердеги жездин курамы жогору болгону менен, Fe, S, Ni, As, Sb жана баалуу элементтер (Au, Ag, Pt, Pd) сыяктуу кошулмалар дагы эле бар, аларды алып салуу керек. Тазалоо эки жалпы этапта жүргүзүлөт:
1. От менен тазалоо: кычкылтекти жана айрым кошулмаларды азайтуу үчүн меште алгачкы тазалоо, пластина формасындагы жез анодду алуу.
2. Электротазартуу: анод жез сульфатынын эритмесинде электролиттик жол менен эрийт. Таза жез катоддо 99,99% тазалыктагы катод жези катары чөкмө пайда болот.
Алтын жана күмүш сыяктуу асыл кошулмалар эрибейт жана анод былжыры катары чөгүп, андан кийин баалуу металлдарды калыбына келтирүү үчүн андан ары иштетилет. Ошондуктан жез өнөр жайы көбүнчө кошумча продукт катары алтын менен күмүштү да өндүрөт.
8. Басып чыгаруу жана акыркы продукт
Жез катоддору эл аралык стандарттагы товарлар катары түз сатылышы мүмкүн (мисалы, LME A классы) же башка формаларда кайра иштетилиши мүмкүн:
– Электр кабелдери үчүн зым таякча,
– сантехника жана жылытуу, желдетүү жана кондиционерлөө үчүн жез түтүктөр,
– өндүрүш өнөр жайы үчүн барактар/пластиналар,
– жез (Cu-Zn) жана коло (Cu-Sn) сыяктуу эритмелер.
Бул даярдоо этабы, адатта, каалаган продукцияга жараша прокат, экструзия же зым тартуу заводунда жүргүзүлөт.
9. Айлана-чөйрөнү коргоо жана калдыктарды башкаруу
Жез рудасын кайра иштетүү процесси калдыктарды, шлактарды жана газдарды бөлүп чыгарат. Ошондуктан, экологиялык аспектилер абдан маанилүү:
– Калдыктарды сактоочу жайларда суунун туруктуулугу жана сапаты көзөмөлдөнүп турат.
– Таза сууну керектөөнү азайтуу үчүн көбүнчө өндүрүштүк суу кайра иштетилет.
– Күкүрт кислотасын өндүрүү үчүн эритүүчү заводдон SO₂ кармалат.
– Жерди калыбына келтирүү кен казуу иштери аяктагандан кийин жүргүзүлөт.
Заманбап экологиялык стандарттар чаң чыгарууну азайтууну, энергияны натыйжалуу пайдаланууну жана күкүрт кислотасы сыяктуу химиялык заттарды коопсуз колдонууну талап кылат.
Корутунду
Рудадан жез өндүрүү процесси татаал технологиялык ырааттуулукту камтыйт: казып алуудан баштап, майдалоо жана майдалоо, флотация же ликерлөө аркылуу минералдарды бөлүү, андан кийин жогорку сапаттагы жез катоддорун алуу үчүн эритүү-конверсиялоо же SX-EW аркылуу тазалоо . Процесстин жолун тандоо руданын түрүнө (сульфид же кычкылы), жездин курамына, ошондой эле экономикалык жана экологиялык жагдайларга көз каранды. Электр энергиясына, электр унааларына жана кайра жаралуучу энергияга дүйнөлүк суроо-талаптын өсүшү менен, натыйжалуу жана туруктуу жез өндүрүү тармактын келечектеги өнүгүшүнүн ачкычы болуп саналат.
