ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дальневосточный государственный университет
Химический факультет
Кафедра неорганической и элементоорганической химии
Контрольная работа
Технология производства кислоты на ЗАО ГХК «Бор»
Выполнил:
Иванов И.И.
Владивосток, 2008
План
1. Введение
2. Главные вехи развития предприятия
3. Бор
4. Горный цех
5. Обогащение датолитовой руды
6. Производство борной кислоты из датолитового концентрата
7. Производство серной кислоты
8. Использованная литература
производство бор кислота датолитовая руда
1. Введение
В 1931 г. геолог Верхнего полиметаллического рудника Нина Дмитриевна Синдеева определила наличие минерала датолита на Тетюхинских месторождениях. В 1936-1937 гг. эти сведения подтвердила экспедиция Дальневосточного филиала АН СССР, возглавляемая Г.П. Воларовичем. Полученные данные заинтересовали академика С.С. Смирнова и профессора Ленинградского горного института С.П. Соловьева. В 1946 г. Государственный НИИ горно-химического сырья направил в Тетюхе экспедицию под руководством старшего научного сотрудника В.В. Мельницкого. Тогда-то и были проведены первые целенаправленные изыскания бора и дана характеристика Тетюхинского борного месторождения.
В 1952 г. запасы месторождения были утверждены ГКЗ СССР. Разведка велась канавами и линиями шурфов, буровыми колонковыми скважинами и двумя штольнями.
В 1962 г. первоначальная цифра запасов была увеличена в 7 раз, а действительная ценность месторождения стала известна совсем недавно: разведку борсодержащих руд вели вплоть до 1996 г. Доказано, что в Дальнегорске практически в одной точке сосредоточено не менее 3% всех мировых запасов бора. Поистине уникальное месторождение! Протяженность его всего три километра, максимальная мощность в центре - 400 м, а глубина распространения - 800 м.
Начало освоения рудника относится к 1958 г. Горный цех вступил в работу в ноябре 1958 г. численностью 28 человек. Руду добывали по предварительной разведке. А передача в эксплуатацию месторождения произошла в 1962 г. Борсодержащее месторождение, официально именуемое Тетюхинское (Дальнегорское) датолитовое месторождение, стало основой для создания горно-химического предприятия, которое в разные годы имело названия: Приморский горно-химический комбинат, ППО «Бор», ОАО «Бор», ОАО «Энергомаш-Бор». Численность предприятия доходила до 10,5 тыс. человек (в настоящее время около 3 тыс.).
Официально горно-химическое предприятие было зарегистрировано 1 октября 1958г. Распоряжением Приморского совнархоза Тетюхинскому датолитовому руднику было присвоено новое название - Приморский горно-химический комбинат (ПГХК). Однако день рождения предприятия связывают с пуском обогатительной фабрики - 25 сентября 1959г., когда была получена первая партия продукции - датолитового концентрата. Уникальность горного месторождения требовала особого подхода к развитию и совершенствованию технологии производства. В 1961 году ПГХК возглавил А.О. Кожевников, ныне академик, генеральный директор Российской агрохимической компании. Его разработки по обогащению добываемой датолитовой руды имели сугубо практический характер. Главный геолог А.В. Чернышев определил закономерности распределения железа и бора в месторождении и разработал собственную методику разведки, успешно используемую на практике вот уже более 15 лет.
Помимо научных разработок были внедрены сотни рационализаторских предложений, десятки изобретений, использование которых позволило добиться высокого качества выпускаемой продукции, внедрить ресурсосберегающие технологии, увеличить производственные мощности. Так, начиная с 1959 года, добыто более 32 млн. т. руды, а в отвалы на вскрышных работах ушло всего 34 млн. т. пустой породы. Эти цифры, прежде всего, свидетельствуют о сверхрентабельности горного производства, ведь при обычных карьерных разработках объемы пустой породы в 6-7 раз превышают количество извлекаемой руды, а здесь этот показатель не составляет и 20%.
За четыре десятилетия эксплуатации рудных карьеров на промышленной площадке поднялись крупные производственные цеха, перерабатывающие датолитовый минерал в борпродукцию.
2. Главные вехи развития предприятия
- октябрь 1958 г. - ввод в производство рудника;
- сентябрь 1959 г. - пуск в эксплуатацию первой обогатительной фабрики;
- октябрь 1964 г. - сдача цеха бората кальция;
- май 1966 г. - ввод в строй цехов борной и серной кислоты;
- ноябрь 1968 г. - начало работы обогатительной фабрики № 2;
- сентябрь 1969 г. - завершено строительство второй очереди цеха серной кислоты;
- декабрь 1970 г. - налажено производство пербората натрия;
- 1972 г. - построена вторая очередь цеха борной кислоты, освоено производство борного ангидрида и буры десятиводной, эмалевых фритт;
- октябрь 1975 г. - начато производство пербората натрия электрохимическим способом;
- декабрь 1977 г. - сдана третья очередь цеха серной кислоты;
- октябрь 1980 г. - в эксплуатации первая очередь цеха борной кислоты № 2; декабрь 1981 г. - начало работы обогатительной фабрики № 3;
- декабрь 1982 г. - введены в эксплуатацию вторые очереди второго цеха борной кислоты и производства пербората натрия;
- февраль 1989 г. - завершено строительство четвертой очереди цеха серной кислоты.
3. Бор
Бор довольно широко распространен в земной коре в виде боратов, боросиликатов и других соединений, а также изоморфной примеси в различных минералах, но промышленные концентрации его сравнительно редки. В настоящее время промышленный интерес имеют концентрации борных минералов, растворяющихся в воде, а также разлагающихся кислотами в природном состоянии или после их предварительной обработки. Это позволяет простыми технологическими методами получать из них борную кислоту и другие борные соединения. Минералы бора, имеющие промышленное значение, принадлежат к классам боратов (включая карбонато-бораты) и боросиликатов. Химический состав наиболее распространенных минералов бора и содержание в них В2О3 приведены в табл. 1.
Таблица 1 Химический состав основных минералов бора, имеющих промышленное значение
| Минерал | Химическая формула | Содержание B2O3, % |
| 1 | 2 | 3 |
| Бораты магния, кальция, натрия, калия | ||
| Аксаит | Mg[B3O4(OH)2]2 · 3H2O | 61,1 |
| Ауанит | Mg2B2O5 | 46,4 |
| Котоит | Mg3(BO3)2 | 36,0 |
| Людвигит | (Mg, Fe2+)2Fe3+[BO3]O2 | 16,0 |
| Ашарит | Mg2[B2O4(OH)](OH) | 41,4 |
| Курчатовит | CaMg[B2O5] | 40,7 |
| Преображенскит | Mg3[B5O7(OH)4]2 · H2O | 60,9 |
| Калиборит | KMg[B3O3(OH)5]2[B5O6(OH)4] · 2H2O | 57,0 |
| Борацит | Mg3[B7O13]Cl | 62,1 |
| Гидроборацит | MgCa[B3O4(OH)3]2 · 3H2O | 49,5 |
| Джинорит | Ca2[B4O5(OH)4] [B5O6(OH)4]2 · 2H2O | 61,0 |
| Иньоит | Ca[B3O3(OH)5] · 4H2O | 37,6 |
| Пандермит | Ca2[B5O6(OH)7] | 49,9 |
| Колеманит | Ca[B3O4(OH)3] · H2O | 50,8 |
| Хильгардит | Ca2[B5O8(OH)2]Cl | 50,2 |
| Улексит | NaCa[B5O6(OH)6] · 5H2O | 43,0 |
| Бура | Na2[B4O5(OH)4] · 8H2O | 36,6 |
| Тинкалконит | Na2[B4O5(OH)4] · 3H2O | 47,2 |
| Кернит | Na2[B4O6(OH)2] · 3H2O | 51,0 |
| Карбонатоборат | ||
| Сахаит | Ca12Mg4(CO3)4(BO3)7Cl(OH)2 · H2O | 18,8 |
| Боросиликаты кальция | ||
| Датолит | CaB(OH)SiO4 | 21,8 |
| Данбурит | CaB2Si2O8 | 28,7 |
Большинство боратов легко растворяется в кислотах (трудно растворяется только ашарит), а многие и в воде, поэтому их химическая переработка осуществляется сравнительно легко. Из боросиликатов в кислотах растворим только датолит (полностью при температуре 80 ºС); при этом в растворе образуется студенистый кремнезем. Данбурит растворяется в кислотах только после его прокаливания при температуре около 1000 °С. При растворении прокаленного данбурита также выпадает осадок студенистого кремнезема.
Бор и его соединения применяются во многих (более 100) областях промышленности, сельского хозяйства, техники, науки, медицины. При этом используются главным образом такие свойства бора и его соединений, как высокая твердость, тугоплавкость или легкоплавкость различных его соединений, химическая стойкость, теплотворная способность, легирующие, дезинфицирующие и антисептические качества, огнестойкость и др.
Одна из основных областей применения соединений бора – стекольная промышленность (жаропрочное, высокотвердое стекло, стеклянное волокно и т. д.). В несколько меньших объемах они используются при производстве фарфоровых эмалей, керамики, моющих средств, удобрений, гербицидов. В последние годы соединения бора стали использоваться в электронике, космической и атомной технике, при производстве высоколегированных сталей, резиновых изделий, нитей накаливания, веществ, обладающих высокой твердостью – нитридов (боразон, эльбор) и карбида бора, которые применяются при изготовлении металлорежущего и абразивного инструмента, в самолетостроении. В небольших количествах соединения бора применяются в качестве заменителя плавикового шпата при производстве стали, при изготовлении антифризов, непромокаемых красок, особо прочной бумаги и для других назначений.
Помимо указанных направлений использования, бор применяется в реактивном топливе, для защиты окружающей среды от ядерного заражения, при производстве бронированных покрытий вертолетов и другой военной техники.
Выделяют следующие основные промышленные типы месторождений бора: известково-скарновые, магнезиально-скарновые, вулканогенно-глинистые, вулканогенно-соленосные, осадочные (морские) сульфатно-хлоридные и хлоридные, инфильтрационно-остаточные солевых куполов (табл. 2.). Из эндогенных месторождений практическое значение имеют скарновые месторождения.
Известково-скарновые месторождения бора (Дальнегорское и Золотой Курган в России, Акархар в Таджикистане) связаны с известковыми скарнами и скарноидами преимущественно волластонит-пироксен-гранатового состава. Среди борных минералов преобладают боросиликаты (датолит и данбурит); в слабо скарнированных известняках преимущественно наблюдается рассеянная минерализация кальциевых боратов. В пределах крупных рудных тел распределение борной минерализации обычно сравнительно равномерное, в мелких телах оно изменчивое.
Магнезиально-скарновые месторождения приурочены к магнезиальным скарнам (пироксеновым, шпинель-форстеритовым, иногда преобразованным в клиногумит-флогопитовые) и кальцифирам. Борная минерализация представлена железо-магниевыми и магниевыми боратами: ашаритом, людвигитом, суанитом, в меньшей степени – котоитом. Распределение боратов обычно неравномерное (Таежное месторождение в России).
На апомагнезиальных известково-скарновых месторождениях борное оруденение локализовано в частично замещенных известковыми скарнами кальцифирах и магнезиальных скарнах. Выделяются следующие природные (минеральные) типы руд: людвигит-магнетитовые (с подчиненной ролью ашарита, суанита и котоита), курчатовит-людвигитовые, котоитовые, суанитовые, ашаритовые, сахаитовые. Распределение борных минералов неравномерное.
Рудные тела скарновых месторождений отличаются весьма разнообразной формой. На контактах интрузивных массивов с карбонатными породами локализуются тела линзообразной или четковидной формы, в зоне экзоконтакта – межпластовые залежи линзовидной или пластообразной формы, а также жилообразные, выполняющие трещины в карбонатных породах. При сопряжении различных структур возникают тела гнездовой, трубообразной, штокверкоподобной и неправильной формы. Наиболее крупные, выдержанные по мощности тела встречаются среди контактовых и межпластовых залежей известково-скарновых месторождений. Их протяженность по растиранию нередко составляет несколько сотен или даже первые тысячи метров, мощность измеряется десятками метров, а иногда превышает 100 м.На магнезиально-скарновых месторождениях мощность наиболее крупных тел составляет несколько десятков метров, а протяженность по простиранию обычно не превышает первых сотен метров. Преобладающая часть рудных тел скарновых месторождений бора характеризуется мощностью в несколько метров. Из экзогенных осадочных месторождений бора практическое значение в настоящее время имеют морские и континентальные галогенные месторождения Индр, Сатимола и Челкар в Казахстане.
Таблица 2 Промышленные месторождения бора
| Промышленный тип месторождений | Структурно-морфологический тип и комплекс вмещающих пород | Природный (минеральный) тип руд | Среднее содержание В2О3 в руде, % | Попутные компоненты | Промышленный (технологический) тип руд | Примеры месторождений |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Скарновые | ||||||
| Известково-скарновый | Линзо - и пластообразный в скарнах известково-силикатных руд | Датолитовый, данбуритовый | 8–12 | Волластонит, поделочный камень | Химический борный силикатный (сортировочный, гравитационно-магнитно-флотационный) | Дальнегорское (Россия), Акархар (Таджикистан) |
| Магнезиально-скарновый в абиссальной фации | Линзо- и пластообразный в доломитах и магнезитах | Суанит-ашарит-людвигитовый в магнетитовых рудах | 3–20 | Магнетит, строительный и поделочный камень | Химический борный солевой (сортировочный, магнитно-фло-тационно-гидрометаллургиче-ский) | Таежное (Россия) |
| Магнезиально-скарновый в гипабиссальной фации | Линзо -, столбо- и жилообразный гнездовый в доломитах | Котоитовый, суанитовый, курчатовит-людвигитовый, сахаитовый, ашаритовый | 4–16 | То же | Химический борный солевой (сортировочный, флотационно-гидрометаллургический) | Титовское, Наледное, Солонго |
| Вулканогенно-осадочные | ||||||
| Вулканогенно-глинистый | Пласто - и линзообразный в озерных туфогенных глинах | Бура -тинкалконит-кернитовый, иноит-колеманитовый | 20–50 | Бентониты, цеолиты, лигниты, S, As, Sr, Ge | Химический борный солевой (магнитно- электростатический) | Крамер (США), Эмет и др. |
| Вулканогенно-соленосный | Пласто- и линзообразный в континентальных эвапоритах | Бура-тинкалкони-товый | 10–40 | Сода, тенардит, галит, S, Li, Sr, Sb, W, P | Химический борный солевой (магнитно-гравитационно-электростатический) | Серлс (США), Пуга (Индия) |
| Осадочные | ||||||
| Осадочный морской сульфатно-хлоридный | Пластовый, гнездообразный в калийно-магниевых солях с прослоями ангидрита | Калиборитовый, преображенскит-борацитовый, ашаритовый, гидроборацитовый | 2–6 | Галит, K, Mg, Br | Химический борный солевой (сортировочный, гравитационно флотационно-гидрометаллурги-ческий) | Индер и Сатимола (Казахстан) |
| Осадочный морской хлоридный | Пластовый, гнездообразный в калийно-магниевых солях с ангидритом | Борацитовый, полиборатовый, джинорит-хильгардит-борацитовый | 3–5 | То же | То же | Индер и Сатимола (Казахстан) |
| Элювиальный | ||||||
| Инфильтрационно-остаточный солевых куполов (континентальные) | Линзо-, пласто- и гнездообразный в карбонатах, глинах, гипсах | Гидроборацитовый, улекситовый, ашаритовый | 3–30 | Гипс, сера | Химический борный солевой (промывочно-гидрометаллурги-ческий) | Индер и Сатимола (Казахстан) |
Морские месторождения бора обычно размещены в структурах соляных куполов и синеклизах. Борное оруденение представлено главным образом боратами калия, кальция и магния (калиборитом, борацитом, преображенскитом, ашаритом). Бораты приурочены к участкам, сложенным калийными и калийно-магниевыми солями, которые перемежаются с глинистыми, карбонатными породами и ангидритом. Распределение оруденения в бороносных породах неравномерное или крайне неравномерное. Эти месторождения характеризуются крупными размерами: мощность залежей достигает 50 м, а длина по простиранию измеряется сотнями и первыми тысячами метров. Бороносные залежи имеют пластовую форму и крутое падение.
Континентальные месторождения бора возникли в результате выщелачивания куполов коренных борно-калийных солей и образования из них выше уровня соляного зеркала кепроков (или «гипсовых шляп»). Бороносные залежи почти всегда приурочены к крыльям соляных структур и огибают их замковые части. Борное оруденение этих месторождений представлено в основном боратами магния и кальция – ашаритом, гидроборацитом, колеманитом, иньоитом, в меньшей степени улекситом. Распределение борных минералов в рудах неравномерное. Залежи имеют пластообразную, линзовидную или неправильную форму, отличаются пологим, изредка крутым падением. На глубине они переходят в борно-калийные коренные (морские) соли. Протяженность элювиальных залежей боратов составляет 100–400 м, иногда достигает 2000 м; мощность меняется от 0,5 до 20 м, в редких случаях возрастая до 50 м.
Из других типов экзогенных месторождений бора промышленное значение имеют вулканогенно-осадочные месторождения, разрабатываемые за рубежом. На них базируется борная промышленность США, Турции, Чили, Аргентины, Индии, КНР и др. Эти месторождения приурочены к озерным отложениям и разделяются на вулканогенно-соленосные и вулканогенно-глинистые. Бороносные залежи вулканогенно-осадочных месторождений имеют горизонтальное или пологопадающее залегание и пластовую, линзовидную или желваковую форму. Вулканогенно-соленосные месторождения характеризуются в большинстве случаев сравнительно невысокими содержаниями В2О3 (0,5–2,5 %), но обладают крупными запасами. Большая часть вулканогенно-глинистых месторождений представлена преимущественно боратами кальция и натрия, бурой, тинкалконитом, кернитом, улекситом, колеманитом. Эти месторождения встречаются чаще предыдущих и также обладают крупными запасами борного сырья. Содержание В2О3 очень высокое (25–30 %, иногда 40 %). В России и странах СНГ месторождения двух последних типов неизвестны.
Для получения борных продуктов, кроме борных руд, могут использоваться минеральные воды с повышенным содержанием бора, воды нефтяных и газовых месторождений, рапа некоторых соляных озер и подземные рассолы. В перспективе не исключена возможность промышленного использования турмалина, который при обогащении многих комплексных руд накапливается в отходах и может быть извлечен в самостоятельный концентрат. Поэтому, несмотря на невысокое содержание в нем В2О3 (8–12 %) и сложность технологической схемы переработки, при определенных условиях его использование может быть целесообразно.
0 комментариев