Ас тұзын өндірудің технологиялық үрдістері
Буландырып алатын тұз табиғи немесе қолдан дайындалған тұздықтарды өндірістік жағдайда буландырады.
Үрдіс сатылары:
1. тұздық алу;
2. тұздықты тазалау;
3. тұздықты буландыру;
4. тұзды кептіру, қоймалау.
Әдетте тұздық ретінде не табиғи жолмен не жасынды жолмен жер қыртысының төменгі қабаттарында тұздардың еруі нәтижесінде пайда болған жоғары шоғырлы ерітінді пайдаланылады. Дайындалған тұздың құрамында зиянды қоспалар Са, Mg сульфаттары, гидрокарбонаттары, темір тотықтары және т.б. болады.
Негізінен жоғарыда айтылып өткендей ас тұзын өндірудің мынандай технологиялық үрдісті үлгілері қолданылады:[1;2].
1. Тасты тұздан өндіру.
2. Көл тұздарынан өндіру.
3. Бассейінді тұздан өндіру.
4. Шіренді тұнбаланған тұз өндіру.
5. Вакумды тұнбаланған тұз өндіру
Тасты тұзы кенін барлау жер асты әдісімен – 100-300 метр тереңдігі болатын тұзды шахталарда жүргізеді. Барлау әдісі ереже бойынша камерлі немесе камерлі бағаналы болады.
Тұзды пластардың қалыңдығы ірілі жарылыс жұмыстары әдістері мен қолдану арқылы өңделеді. Жарылған тұз скрепермен, экскаватормен немесе салатын машинамен вагонеткаларға, конвейер немесе автосамосвалдарға тиеп шахта бағанасына транспортталады, одан әрі жер бетіне өңдеуге алынады. Камера целиттермен бөлінген. Қабылданған бақылау жүйесіне байланысты целидтер квадратты бағана түрінде немесе соған жақын қима түрінде болады. Тұздың целидте шығыны өте жоғары, ол 30-65% құрайды.
Камерді өңдеген кезінде негізінен могазинерленген жарылған тұз жүйесі қолданылады. Камердің биіктігі 15-40м, ені 17-30м, ұзындығы 1км және одан да көп. Соңғы жылдары камерді өңдеу жүйесінде магазинирленген камердің орнына скважиналық зарядтарды қолдану қолға алынып жатыр.
Тасты тұздан шахталы әдіспен өңдеу және өндіру технологиялық сызбасы 1-суретте көрсетілген.
Кейбір жағдайларда жер асты тұздарын сілтілеуді скважиналық бұрғылау арқылы өндіру әдісін қолданған тиімді. Жер асты тұз ерітінділері скважинаға суды беру сыртқы құбыр бойынша рассолды шығару ішкі құбыр жолдары бойынша жүргізіледі. Бұл әдіспен біздің Қазақстанда да қолданылады.
Көл тұздарын өндіру. Көл көлшіктерінде тұзды өндіру механизирленген және тұз комбайнымен жүргізіледі. Тұз комбайны теміржол платформаларында жүреді және релсь бойынша қозғалады, тұз пластары бетінде қалыңдығы 1-8м дейінгі рапа қабатымен жабылған. Тұз комбайн пластты бұзып, тұз қоспасын және рапаны сусыздандыруға, жууға және майдалауға жібереді, содан соң теміржол вагондарына тиеліп өңдеу, қоймалау және пайдалану нүктелеріне жібереді.
Пластты өңдеу ұзындығы 1-2км түзу және қайтымды бағыттағы учаскіде жүргізіледі. Комбайнның әрбір жүру кезінде тереңдігі 1м-ге дейінгі траншейндерді өңдейді (пласт қуаттылығына байланысты). Пласты өңдеп болғаннан кейін тұзды теміржолдың берілген тереңдігіне жіберіліп үрдіс қайталанылады. Пластты өңдеу оның қуаттылығына байланысты тереңдігі 0,5-8м дейін жүргізіледі. Тұз өңдеу жұмысындағы тұз комбайны өнімділігі 40-250тонна/сағ жүйесінде жұмыс істейді.
Көлдегі және жағалаудағы тұздарды комбайнмен өңдеу және өндіру сызбасы 2-суретте келтірілген.
Бассейінді тұзды өндіру. Бассейінді (тұндырылған) тұзды көл немесе теңіз суларын арнайы бассейінге қайнату жолымен алады (3-сурет). Қайнату үрдісін екі сатыда жүргізеді. Бірінші сатыда: дайындық бассейіндері деп аталатын, жаздық уақытта аз тұзданған су шоғыры натрий хлориді бойынша ерітінді түзеді. Бұдан басқа бұл жерде рапа механикалық қоспалардан, сонымен қатар кальций корбонатынан – темір және негізгі гипс массасынан бөлінеді. Қаныққан рапа қыс мезгілінде, атмосфералық ылғалдан сұйылмас үшін артық бассейінде сақталады. Екінші сатыда шоғырланған рассолдан (тұнбаланған рапа) кристалданған ас тұзы тұнбаға түседі. Бұл үрдіс бассейінде тұнбаланған деп аталатын булану маусымы басында артық бассейіннен тұнбалатын рапа беріледі. Тұнбаланатын рапа қабат биіктігі маусым аяғында 25-30см жетеді. Тұнбаланатын рапа деңгейі артық бассейіннен қаныққан ерітіндіні қосу арқылы ұсталып отырады. Булану маусымы соңында тұнбалану бассейінің астында тұз пластының қалыңдығы 4-9см болады[3].
1 – Дайындау бөлімі, 2 – тазалау бөлімі, 3 – бұзғыш машина, 4, 6 – скреперлі қондырғы, 5 – шпурлар, 7 – вагондар, 8 – электр жеткізгіш, 9 – тастағыш, 10 – ұсақтағыш, 11 – майдалағыш, 12 – скипті дозатор, 13 – скипті жоғарлатқыш қондырғы, 14 – клетті жоғарлатқыш қондырғы, 15 – қабылдағыш бункер, 16 – пластикалық қабылдағыш, 17 – скип, 18 – конусты ұсақтағыш, 19, 22, 2, 31, 33, 40, 43, 53 – шнектер, 21, 27, 32, 38, 41 – элеваторлар, 23 – білікті соңғы жұмырландырғыш, 24, 25, 26, 30, 35, 36, 37, 48, 49, 52 – ленталы транспортер, 29 – шаңсыздандырғыш, 34 – қаптау автоматтары, 39 – тұз дозаторы, 42 – бункер, 43 – аралстырғыш, 44 – йодталған концентратты дозатор, 45 – автоматты таразы, 46 – қаптарды тігуге арналған машина, 47 – арту транспорты, 50 – арту бункерлері, 51 – темір жол таразысы.
1-сурет. Тасты тұздан ас тұзын өндіру және өңдеу сызбасы
1 – тұз комбайны, 2, 6 – теміржол вагондары, 3, 7 – бос шұңқырлар, 4, 8, 9 – ленталы транспорттар, 5 – тұз тауы, 10 – майдалағыш, 11 – білікті станоктар.
2-сурет . Көл тұзынан ас тұзын өндіру және өңдеу сызбасы
Тұздан тазалау алдында бассейіннен маточный рассол бассейіннен жіберіледі. Тұздан тазарту комбайнмен немесе қолмен жүргізіледі. Комбайн тұз пластын түсіреді және транспартермен вагонеткаларға немесе ленталық конвейнерлерге жіберіледі, сол жақтан ол жағалауға бағытталып қоймаланады немесе байтылады және өңделеді. Бассейінде тұзды қолмен өндіру кезінде тұзды бір жерге жинайды содан соң конвейнерлерге салып жағалауға жеткізеді.
Тұздықты көлдерден тұздарды өндіру әдісі бассейнді деп аталады. Бассейндерде тұздарды табиғи түрде буландырады, суытады, кристаллдайды. Бассейндер ретінде сондай-ақ көлге жақын орналасқан табиғи шұнқырлар пайдаланыла алады. Грунттағы бассейннің сүзу қабілетті өте төмен болуы қажет. Бассейндік өндірістің өнімділігін анықтаудағы маңызды фактор рапаның булануы болып табылады. Рапа суға, қарағанда баяу буланады, өйткені су бетіндегі буға қарағанда рассол бетіндегі су буының қысымы төмен. Рапаның булануы атмосфераның жауын-шашындардың түсуімен баяулайды.
Рапаның температурасы төмендеген кезде тұздардың мұзданып қатуы болады. Өйткені концентрлі NaCl ерітінділерін суыту кезінде, олардан +0,150С, температурадан төмен температурада натрий хлоридінің дигидраты NaCl•2Н2О кристаллданады. Бассейндік әдіспен өңделген тұздар едәуір таза, лай және басқа да механикалық ұоспалар аз кездеседі. Бірақ бассейнді әдістің негізгі кемшілігі оның мерзімділігі мен климатты құбылысқа тәуелділігі[3].
1 – тұз тазалағыш комбайн, 2, 9, 23 – ленталы транспорттер, 3 – таулы-транспортер, 4 – тұз тауы, 5 – эксковатор, 6, 22 – теміржол вагондары, 7 – бос шұңқырлар, 8 – қабылдағыш, 10 – ұсақтағыш, 11, 19, 20 – шнектер, 12, 15 – элеваторлар, 13, 29 – білікті станоктар, 14, 21, 30 – бункерлер, 16 – рассолды тазалауға арналған сиымдылық, 17 – қоймалжың ерітіндіге арналған сиымдылық, 18 – классификаторлар, 24 – тығыздағыш брикеттеу, 25 – калорифер, 26 – центрифуга, 27 – кептіргіш барабан, 28 – циклон, 31 – ыдыстауғыш автомат, 33 – насос, 34, 35 – бассейндер.
3-сурет. Бассейнді тұзды өндіру және өңдеу сызбасы
Чренді тұнбаланған тұз өндіру. Чренді тұнбаланған тұз жасанды немесе табиғи тазаланбаған тұздықтарды арнайы метал астауларда – чрендерде буландыру арқылы алады. Чрендегі тұз механикалық жолмен немесе қол көмегімен бөлінеді. Тұз табиғи кептіру немесе центрифугада сусыздандырудан кейін өңдеуге және пайдалануға бағытталады. (4-сурет).
Чрендерде тұз алу әдісі ерте XVI ғасырдан бастап келе жатқан әдіс. Булаушы чренді қалындығы 6-7 мм болат беттерден дайындайды. Оның диаметрі 10м және борт биіктігі 0,5м, үстінен ағаш қақпақпен жабылған, будышығаруға арналған, биіктігі 10 м сорғыш екі түтікшемен жабдықталған, олар чреннің жөндеу жұмыстары мен аралыстырғыштың жұмысын бақылауға арналған. Чреннің түбінен үздіксіз тұзды алып тұру чренді тастың түзілуін бояулатып, чреннің жұмыс істеу уақыты 3 есе артады[3].
1 – скважина, 2 – насос, 3 – чрен, 4 – центрифуга, 5, 17, 18 – вентиляторлар, 6, 11 – элеваторлар, 7, 15 – транспортерлер, 8 – ҚҚ кептіргіші, 9 – қабылдағыш, 10 – түсіргіш, 12 – құрғақ тұзды бункер, 13 – циклон, 14 – ыдыстағыш автомат, 16 – ҚҚ кептіргіш отындығы, 19 – сорғыш түтік (буға арналған), 20 – чрен отындығы.
4-сурет . Чренді тұз алу сызбасы
Вакумды тұнбаланған тұз өндіру. Вакумды тұнбаланған тұзды вакум қайнатқыш аппараттарда тұздықты қайнату арқылы алады. (5-сурет). Аппараттың жылуын толықтай пайдалану үшін жүйені біріктіреді, яғни екеуден төртеуге дейін тізбектей қосылған аппараттар. Кальций және магний тұздары қыздыру бетінде қалып қалмауы үшін аппаратқа осы тұздардан алдын-ала тазартылған тұздық жіберіледі. Қайнату нәтижесінде алынған тұзды центрифугада сусыздандырады және кептіру барабанында кептіреді, содан соң тұтынуға бағыттайды[3].
1, 2, 4 – тазалған рассол жинағышы, 3 – насостар, 5 – вакумм-аппарат, 6 – барометриялық конденсатор, 7 – бу ұстағышы, 8, 17 – тұзжинағышы, 9 – центрифуга, 10, 12 – элеваторлар, 11 – барабанды кептіргіш, 13 – елек, 14 – таразы, 15 – ыдыстағыш автомат, 16 – вакумм-насос.
5-сурет . Вакуумды тұз алу сызбасы
Алынған ас тұздарын адам ағзасына пайдалы әсер беру үшін, яғни аурулардың алдын алу үшін ас тұзына йод қосады. Йодтау үрдісінің сызба нұсқасы 6- суретте келтірілген.
Натрий хлориді немесе ас тұзы иіссіз (иодталған тұзда иодтың әлсіз иісі болады) болуы керек. Экстра сортындағы тұздың түсі ақ, қалған сорттағы тұздардың түстері сұрғылт, сарғылт болады. Экстра сортындағы құрғақ затқа есептегенде Na2SO4 максималды мәні 0,2% басқа сорттар үшін 0,5% болады. Экстра сортындағы тұз 0,8 мм төртбұрышты саңылау елегінен толық, ал 0,5 мм саңылаулы елек арқылы 95% өтуі керек. Үгіттелген тұз 40 мм дәндік көлемде шығарылады, 1т иодталған тұздағы иодид калий мәні 25 г немесе 0,00191% бос иод, KI тұрақтандыру үшін иодталған тұзға (буландырылған экстра сортынан басқа) 1 т тұз шамасына есептегенде 250 г натрий тиосульфатын қосады[3].
1- ленталы тасымалдауыш; 2- ірі кристаллды тұз бункері; 3- иілген науа; 4- иодтты калий ерітіндісін тұзға шашырату үшін әкелінетін ниппель; 5- вальцалы станоктың басы; 6- вальцалар; 7- ерітілген және иодталған тұздың шығу жолы.
6-сурет. Иодталған тұзды алу сызба нұсқасы
Осы мөлшердің ауытқу шегі 20 % дейін ғана жіберіледі. Иодталған тұздағы ылғалдың шекті мәні 0,5%. Құрамында KI қоспасы бар иодталған ас тұзын пайдалану шықшытты темір ауруларының – зобты эндемия ауруының алдын алады. Зобты эндемия ауыз суда иодтық жетіспеушілігінен пайда болады. Адамның күнделікті иодты пайдалану мөлшері 0,06-0,1 мг. Уақыттың өтуімен бірге калий иодиді тез ұшып кететін иодтың бөлінуімен тотығады. KI ыдырауы ылғалдылық қатысуымен, әсіресе тотықтырғыштардың қатысуымен едәуір жылдамдатылады.