Termiz muhandislik-texnologiya instituti

1-misli rudalarni boyitish unumdorligini hisoblash.
Misli rudalarni boyituvchi fabrikaning ishlab chiqarish unumdorligi 420 t/soat. Misning miq?dori: dastlabki rudada α=1,2 % boyitmada β=22 %, chiqindida θ=0,1 %. Boyitmaning va chiqindining chiqishi, misni boyitma va chiqindiga ajralishi va boyitish darajasini aniqlang.









2-Qo’rg’oshin ruda tarkibidagi qo’rg’oshinning miqdorini hisoblash.
Qo‘rg‘oshinli ruda tarkibidagi qo‘rg‘oshinning miqdori 2%, boyitma tarkibidagi qo‘rg‘oshin miqdori 55%, qo‘rg‘oshinning boyitmaga ajralishi - 85%.
Boyitma va chiqindining chiqishini va chiqindi tarkibidagi qo‘rg‘oshinning miqdorini aniqlang.

[32]

II-BOB. METALLARNI BOYITISHDA YANGI MAHALLIY FLOATAREOGETLARNING O‘ZGARISHLARNI QABUL QILISH TAHLILI
2.1. Xonjiza polimetal rudalarini boyitishda qo’laniladigan flotareogentlarning umumiy tavsifi
Xonjiza kon boyitish fabrikasida metallarni boyitish, Flotoreagentlar – flotatsiya usuli bilan mineral zarrachalarni saralashda yuqori tanlovchanlikni, barqarorlikni, samaradorlikni va flotatsiya jarayonini tezlashtirishni ta’minlovchi moddalardir. Flotoreagentlarning tarkibi xilma-xil bo‘lib, ularning vazifasi ham turlichadir. Flotoreagentlar vazifalariga qarab uch toifaga bo‘linadi:
Yig‘uvchilar (sobirateli, kollektorы) – ma’lum mineral zarrachalar yuzalari bilan tanlab reaksiyaga kirishib (ta’sir etib), ularni suv yuqmasligini oshiruvchi organiq moddalardir. Suv yuqmasligi (gidrofobnosti) oshgan mineral zarracha havo pufakchaga yopishib, dastgohning yuqori qismiga ko‘tarilib chiqadi va ko‘pik holda to‘planadi.
Ko‘pik hosil qiluvchilar (penoobrazovateli) - suv–havo chegara sirtlarida to‘planib, havo pufakchalarini mayda (dispers) holda ushlab turuvchi va bu mayda pufakchalarni bir-biriga qo‘shilib yiriklashiga to‘sqinlik qiluvchi, sirt faol moddalardir. Ko‘pik hosil qiluvchilar o‘zlariga minerallarni yopishtirib olib bo‘tana yuzasiga ko‘tarilayotgan pufakchalarni mustahkamligini, barqarorligini oshirishga xizmat qiladi.
Moslovchilar (regulyatorы). Bu toifadagi reagentlar faqat ko‘pikka o‘tishi kerak bo‘lgan mineral yuzalarini yig‘uvchi reagentlar bilan reaksiyaga kirishiga tayyorlab beruvchi va jarayonni tanlovchanligini oshirishga xizmat qiluvchi moddalardir. Moslovchi reagentlar o‘z navbatida faollashtiruvchi, (aktivatorы) taziqlovchi (deprossorы) va muhitni sozlovchi guruhlarga bo‘linadilar. Mineral yuza va havo pufakchalariga reagentlarni yopishib olishi so‘rilish (sorbsiya) hodisasi negizida yuz beradi. So‘rilish jarayoni fizikaviy yoki kimyoviy bo‘lishi mumkin. Fizikaviy va kimyoviy sorbsiyalarni o‘zaro umumiyligi va bir-biridan farqi bo‘lib, suvda erigan reagentlarni qattiq faza yuzasiga so‘rilishi (adsorbsiya) fizikaviy so‘rilishdan kimyoviy so‘rilishga yoki kimyoviy so‘rilishdan fizikaviy so‘rilishga o‘tib turishi mumkin. [33]
Fizikaviy va kimyoviy so‘rilishning umumiyligi shundan iboratki, jarayonlar o‘z-o‘zidan amalga oshadi va sistemaning erkin energiyasini kamayishi, ya’ni jarayon ma’lum miqdorda issiqlik ajralib chiqishi bilan boradi.
Fizikaviy va kimyoviy so‘rilishning bir-biridan farqi shundan iboratki, fizikaviy so‘rilishda yutiluvchi modda bilan yutuvchi moddani (qattiq jism durlik panjarasini) ikkita alohida sistema deb qaraladi, chunki bunda elektron almashuv jarayoni bo‘lmaydi. YUtiluvchi moddani qattiq jism durlik panjarasiga o‘rnashib olishi molekulalararo tortishish kuchi hisobiga yuz beradi.
Kimyoviy so‘rilishda esa, energiyaga nisbatan yutiluvchi va yutuvchi moddalarni butun bir sistema deb qarash mumkin, chunki bunda elektron almashuv hodisasi yuz beradi. Qo‘shimcha qilib, quyidagilarni aytish mumkin: Fizikaviy so‘rilishda ajralib chiqqan issiqlik miqdori ozroq, mutanosib ravishda kuchsiz bog‘lanish bo‘ladi (qattiq faza yuzasiga so‘rilgan reagentni suv bilan osongina yuvib tashlash mumkin). Qattiq faza yuzasida reagent teng tarqalgan. Kimyoviy so‘rilishda esa, issiqlik ko‘proq ajralib chiqadi, kuchli kimyoviy bog‘ hosil qiladi, yuqori tanlovchanlikka ega. Reagent oldin qattiq zarrachaning faol joylrga o‘rnashadi. Faol joylar to‘lgandan keyingina, boshqa joylarga o‘rnashishi mumkin. Fizikaviy so‘rilish juda tez o‘tadi va haroratga unchalik bog‘liq bo‘lmaydi. Kimyoviy so‘rilishning tezligi esa haroratga bog‘liq bo‘ladi. Reagentlarning suvli eritmalari minerallar bilan quyidagicha kimyoviy reaksiyaga kirishadi:
Kimyoviy so‘rilish (xemosorbsiya). Kimyoviy so‘rilishda alohida fazaga ega bo‘lmagan kimyoviy birikma hosil bo‘ladi, bunda reagent, mineral durlik panjarasining to‘ynmagan bog‘lariga so‘riladi va qattiq faza yuzasida monomolekulyar xarakterga ega bo‘lgan birikma hosil qiladi. U qattiq faza bilan bir butun kompleks holda mavjud bo‘ladi.
Getrogen kimyoviy reaksiya. Bu xemosorbsiya jarayonining hajmiy ko‘rinishi bo‘lib, oldin reagent qattiq fazaga yutiladi, so‘ngra kimyoviy reaksiya sodir bo‘ladi. Reaksiya natijasida mineral yuzasida yangi hosil bo‘lgan birikmadan iborat va alohida faza hisoblanuvchi ko‘p qavatli qoplama hosil bo‘ladi, bu esa mineral zarrachani suv yuqmasligini oshiradi.
Kimyoviy yutilish (adsorbsiya) – xemosorbsiya so‘zi bilan bir xil ma’noni bildiradi.
Elektrolitlarning suvli eritmalarini mineralga ta’sir qilishi kimyoviy yutilishga kiradi. Kimyoviy yutilishni molekulyar, ionli, almashuvchi va xos kabi turlari bor.
Molekulyar yutilishda qattiq jism eritmadan ekvivalent miqdorda anion va kationlarni yutadi. SHuning uchun uni elektr betarafligi qolib, potensiallar farqi hosil bo‘lmaydi. YUtilishning bu turi kuchsiz elektrolitlarga (kam dissotsiatsiyalanuvchi moddalarga) xosdir.
Agar eritma kuchli elektrolitdan iborat bo‘lsa, (masalan, NaCl) qattiq faza yuzasiga aytaylik imtiyozli kation so‘rilgan bo‘lsa, elektr betaraflikni saqlab qolish uchun albatta anion ham so‘rilishi kerak. Bu ionli yutilish turiga kiradi. Ionlarni qattiq faza yuzasiga imtiyozli yutilishi ion zaryadiga, gidratlanishiga va yutilish natijasida hosil bo‘lgan birikmaning eruvchanligiga bog‘liq.
Ionlarni qattiq faza yuzasiga yutilish tartibi quyidagicha:
Bir valentli ionlar uchun:

NH⁺₄ > Cs⁺ > Rb⁺ > K⁺ > Li⁺;

Yuqori valentli ionlar uchun:

Fe³⁺ > Al³⁺ > Ba ²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺;

Anionlar uchun:

OH^- > CNS^- > J^- > Br^- > Cl^- > SO^2-₄.

Almashuvchi yutilishda, eritmadan qattiq faza yuzasiga qanday ishorali ion yutilsa, xuddi shunday ishorali ion ekvivalent miqdorda qattiq fazadan eritmaga o‘tadi. [34]
Xos yutilish eritmadan qattiq faza yuzasiga imtiyozli ravishda faqat kation yoki anion yutilsa, u holda qattiq fazani elektroneytralligi buziladi va potensiallar farqi paydo bo‘ladi. Bu esa o‘z navbatida qo‘sh elektr qavati hosil bo‘lishiga olib keladi. Reagentlarni havo pufakchalarga so‘rilishi Suv-havo fazalari chegara sirtida (pufakchada) erkin sirt energiyasini hosil qiluvchi suv molekulalarining monomolekulyar qatlamidir. Suvga sirt faol modda (SFM) qo‘shilsa, u fizikaviy adsorbsiya natijasida suv-havo fazalari chegarasida to‘planadi va pufakchadagi erkin sirt energiyasini kamaytirishga olib keladi.
SFM molekulalari fazalar chegara sirtida ma’lum yo‘nalishga ega molekulalardan tashkil topgan, to‘yingan adsorbsion qatlam hosil qiladi. Ma’lumki, sirt faol moddalar molekulalari qutblangan (polyar) va qutblanmagan (apolyar) guruhlar iborat. Suv dipollari SFMning qutblangan guruhlari bilan birikadi, qutblanmagan uglevodorod guruhi bilan birikmasdan, ularni havo fazasiga yo‘naltirishga harakat qiladi. Qutblangan guruhlar suv bilan ta’sirlanib, gidratlanadi. Qutblangan guruhlarni suv dipollari qurshab olib, ular atrofida o‘ziga xos sinch hosil qiladi va chegara sirtidagi adsorbsion qatlamga qattiqlik va musiahkamlik beradi.
Tarkibida SFM bo‘lgan pufakchalar oldin yig‘uvchilar yordamida suv yuqmasligi oshirilgan mineral zarrachalarni o‘zlariga yopishtirib olish qobiliyatiga ega, shuningdek zarrachalarni yopishish tezligini va mustahkamligini oshiradi. [28]
Yig‘uvchi reagentlar Bu toifadagi reagentlarning asosiy vazifasi kerakli mineral zarrachalar yuzasiga shimilib, ularni suvyuqmas (gidrofob) lik darajasini oshirib berishdan iborat. Yig‘uvchi reagentlar – fizik va kimyoviy xossalari bir- biridan farq qiluvchi ikkita (qutblangan va qutblanmagan) qismlardan iborat bo‘lgan organiq birikmalardir, masalan, oleat natriy (C₁₇H₃₃COONa) ning molekulasi uglevodorod radikalidan (C₁₇H₃₃) (qutblanmagan qismi) va COONa (qutblangan qismidan) iborat
Molekulaning qutblanmagan qismi (uglevodorod radikali) suv bilan kuchsiz ta’sirlanadi, minerallar bilan reaksiyaga kirishmaydi. Qutblangan qismi esa suv bilan kuchli ta’sirlanadi, minerallar yuzasi bilan reaksiyaga kirishib, molekulani mineral bilan bog‘laydi; qutblanmagan qismi mineralga suvyuqmaslikni hossasini taqdim etadi.
Shunday qilib, qutblangan va qutblanmagan qismlar o‘zaro bir-biriga qarama-qarshi fizik-kimyoviy xossalarga ega. Molekulalari ikki xil tabiatga ega bo‘lgan moddlar getropolyar (ko‘p polyarli) moddalar deb ataladi. Masalan, oleat natriy suv bilan aralashtirilganda disssotsiyalanadi va Na⁺ ionlarga ajraladi. Natijada, natriy ioni eritmaga o‘tadi, ioni esa mineral yuza bilan kimyoviy bog‘lanadi. R – uglevodorod radikali mineral yuza bilan bog‘lanish xossasiga ega emas, u faqat tomoni bilan reaksiyaga kirishadi.
o‘z navbatida solidofil guruhi deb atalib, mineral yuza bilan (suvyuqmaslik ato etuvchi) uglevodorod radikalini bir-biriga bog‘lovchi vositachi (zveno) hisoblanadi. Tanlovchanlik, kimyoviy faollik, reagentning mineralga kimyoviy bog‘lanishining mustahkamligi, solidofil guruhning tabiatiga va xossalariga bog‘liq.
Yig‘uvchi reagentlar ikkita katta guruhga bo‘linadi: ionogenlar (ionlarga dissotsialanuvchi) va noionogenlar (ionlarga parchalanmaydigan). Ionogen yig‘uvchilar minerallar bilan kimyoviy adsorbsiya yo‘li bilan bog‘lansalar, ionogen yig‘uvchilar fizikaviy adsorbsiya va adgeziya yo‘li bilan, ya’ni molekulalararo tortishish (Van-der-Vaals) kuchi hisobiga bog‘lanadi. O‘z navbatida, ionogen yig‘uvchilar anionlilar va kationlilarga bo‘linadilar (19-rasm). Sanoatda keng tarqalgan yig‘uvchi reagentlarga anionlilarni ko‘rsatish mumkin. Anionli yig‘uvchi reagentlar o‘z navbatida, solidofil guruhining tarkibiga qarab sulfgidridlilar (ikki valentli oltingugurt asosida) va oksigidrillilarga (organiq va sulfokislotalar anioni asosida) bo‘linadilar. Yig‘uvchining anionini mineralning kationi bilan bog‘lanishi yig‘uvchining anionidan mineral kationiga elektronlarni o‘tishi hisobiga bo‘ladi, aksincha, kationli yig‘uvchilar mineral anionlari bilan biriksa, elektronlar mineraldan yig‘uvchining kationiga o‘tadi. [35]
Ionogen yig‘uvchi reagentlarni minerallar bilan ta’sirlanish mexanizmi har bir reagentning solidofil guruhi xossasiga bog‘liq, ammo ularning umumiy tomonlari ham mavjud.
Yig‘uvchi reagentning – asosiy vazifasi mineral zarracha yuzasini suvyuqmas qilish, ya’ni, mineral zarracha yuzasidan suv pardasini siqib chiqarib, yuzaga reagent molekulalari o‘rnashishi (so‘rilish, fizikaviy yoki kimyoviy bog‘lanish) va ma’lum qalinlikdagi adsorbsion qatlami hosil bo‘lishi kerak. Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, mineral yuzasida molekulyar, qo‘sh qavat va undan ko‘proq qalinlikka ega bo‘lgan qoplama hosil bo‘ladi.
Shuni aytish kerakki, suv pardasini siqib chiqarish uchun mineralning gidratlanish energiyasi mineral bilan yig‘uvchi reagent orasidagi bog‘ hosil qilish energiyasidan kichik bo‘lishi kerak. Flotatsiya jarayoning nazariyasini yaratishdagi boshlang‘ich davrlarda «mineralning (masalan, PbS) eruvchanlik ko‘paytmasi, reagent bilan mineral kationi hosil qilgan birikmaning (R-Pb) eruvchanlik ko‘paytmasidan katta bo‘lsa ionogen yig‘uvchi reagent mineral yuzaga shimiladi» deb qaralib, flotatsiyaning «Kimyoviy nazariyasi» yaratilgan edi. Bu nazariya prof. A.F.Taggart tomonidan o‘tkazilgan tajribalar natijasida tasdiqlandi. [30]
O‘z zamonasida bu nazariya flotatsiya jarayonida minerallar bilan flotoreagentlar orasidagi ta’sirlanish haqidagi tushunchalarni shakllantirishda va rivojlantirishda juda muhim rol o‘ynadi. Ammo, flotatsiyada kimyoviy ta’sirlanish birinchi darajali jarayon deb qaralsada, bu jarayon ko‘p qirrali, murakkab mexanizmga ega.
Shuni aytish kerakki, suv pardasini siqib chiqarish uchun mineralning gidratlanish energiyasi mineral bilan yig‘uvchi reagent orasidagi bog‘ hosil qilish energiyasidan kichik bo‘lishi kerak.
Flotatsiya jarayoning nazariyasini yaratishdagi boshlang‘ich davrlarda «mineralning (masalan, PbS) eruvchanlik ko‘paytmasi, reagent bilan mineral kationi hosil qilgan birikmaning (R-Pb) eruvchanlik ko‘paytmasidan katta bo‘lsa ionogen yig‘uvchi reagent mineral yuzaga shimiladi» deb qaralib, flotatsiyaning «Kimyoviy nazariyasi» yaratilgan edi. Bu nazariya prof. A.F.Taggart tomonidan o‘tkazilgan tajribalar natijasida tasdiqlandi.
O‘z zamonasida bu nazariya flotatsiya jarayonida minerallar bilan flotoreagentlar orasidagi ta’sirlanish haqidagi tushunchalarni shakllantirishda va rivojlantirishda juda muhim rol o‘ynadi. Ammo, flotatsiyada kimyoviy ta’sirlanish birinchi darajali jarayon deb qaralsada, bu jarayon ko‘p qirrali, murakkab mexanizmga ega. Yig‘uvchi reagentning mineral yuzaga bog‘lanishi (shimilishi) juda ko‘p omillarga bog‘liq, masalan, mineral yuzani faolligi, durlik panjarasida izomorf atomlar bor-yo‘qligi, yarim o‘tkazuvchanlik xususiyati, bo‘tanada (suyuq fazada) oksidlovchi yoki qaytaruvchi moddalarni mavjudligi, reagentning solidofil guruhi xossalari, reagent molekulasining o‘lchami (radikal qismining uzun-qisqaligi) va boshqalar. [36]
Yana shuni e’tirof etish kerakki, mineral yuza energiya nuqtai nazardan har xil bo‘lganligi uchun mineral yuzasining ba’zi joylarida reagent kimyoviy bog‘ hosil qilsa, boshqa joylarda esa fizikaviy shimilish hisobiga bog‘lanadi va adsorbsion qatlam hosil qiladi va flotatsiyada adsorbsion qatlam zichligi tushunchasi bilan nomlanadi va 1 sm² mineral yuzasiga shimilgan reagent miqdorini belgilaydi. Agar mineral yuzasi to‘liq reagentning ionlari (molekulalari) bilan qoplangan va bu qatlam molekulyar bo‘lsa, zichligi 100 % deb olinadi. Amalda, flotatsiya jarayonini o‘tishi uchun mineralning yuzasi reagent bilan to‘liq qoplanishi shart emas, masalan, xolkozinni amil ksantogenati bilan flotatsiya qilish uchun adsorbsion qatlam zichligi 14-15 %, kvarsni kationli yig‘uvchi dodetsilamin bilan flotatsiyalash uchun esa qatlam zichligi 5 % bo‘lsa etarlidir. Qatlam zichligi flotatsion bo‘tanadagi reagent konsentratsiyasiga bog‘liq. Reagent konsentratsiyasiga ko‘paysa qatlam zichligi oshadi hamda flotatsiya ko‘rsatgichlari yaxshilanadi, ammo, me’yordan oshmasligi kerak, chunki reagent sarfi ko‘payadi.
Flotatsiya natijalari mineral yuzasida reagentning teng taqsimlanishiga bog‘liq bo‘ladi. Mineral bilan yig‘uvchi reagentning ta’sirlanish tezligi, mineral yuza tabiatiga, tarkibiga, holatiga hamda reagentning xossalariga va konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Noiongen yig‘uvchi reagentlar mineral yuzada tomchi shaklida bog‘lanadi, ta’sirlanish sekin o‘tadi. Ionogen reagentlarning esa mineral yuza bilan ta’sirlanishi juda tez o‘tadi va 1-3 daqiqada yakunlanadi. Bu o‘rtacha tezlik hisoblanadi, chunki reagent bilan mineralni ta’sirlanish tezligi reagentning uglevodorod radikalining uzun-qisqaligiga bog‘liq. Radikali uzun bo‘lgan reagent mineral bilan sekinroq ta’sirlashadi. Mineral yuzaning faol uchastkalarida reagentni bog‘lanishi juda tez soniyada o‘tishi yuz beradi, nofaol joylarida esa sekinroq o‘tadi. Reagentning konsentratsiyasi yuqori bo‘lsa, mineral yuzaga shimilish tezligi yuqori bo‘ladi.
Yig‘uvchi reagent bilan mineralni ta’sirlanishiga reagentning qurilishini, tarkibini va boshqa omillarni ta’sirini ko‘rib chiqamiz. Yig‘uvchi reagentlarning asosiy xususiyatlaridan biri, ularning molekulalari uzunligidir. Past molekulyar ksantogenatlar molekula uzunligi 0,5-0,7 nm, karbon kislotasi va sovun molekulasining uzunligi bir nechta o‘n angstrim bo‘ladi. Reagentning asosiy uzunligini uglevodorod radikali tashkil etadi. Solidofil guruhi uglevodorod zanjiridan kengroq bo‘ladi. Mineralni suv yuqmaslik darajasini oshirishda asosiy rolni uglevodorod zanjiri o‘ynaydi. 2.9- rasmda uglevodorod zanjirini fazoviy ko‘rinishi tasvirlangan. Har bir zanjirning bo‘lagi (SN₂ yoki SN₃) uzunligi 0,12 nm. Demak, zanjirga bitta SN₂ yoki SN₃ ulansa, zanjir 0,12 nm uzayadi va bu moddani suvdagi eruvchanligi 4,25 marta kamaytiradi. Bu reagent molekulalari uglevodorod zanjirlarining o‘zaro dispersion tortilish energiyasini ortishi hisobiga yuz beradi, o‘z navbatida mineral yuzasini suv yuqmaslik darajasini ortishiga olib keladi. Nazariya va tajriba natijalariga asoslanib, mineral bilan kimyoviy shimilish hisobiga bog‘lanadigan ionogan yig‘uvchi reagentlarga quyidagi talablar ishlab chiqilgan:

1. 
   yig‘uvchi reagent molekulasi getropolyar qurilishga ega bo‘lishi;
   
2. 
   yig‘uvchi reagentning solidofil guruhi flotatsiyalanuvchi mineral zarra bilan tanlab va mustahkam bog‘ hosil qilishni ta’minlash;
   
3. 
   yig‘uvchi reagentning molekulasi uglevodorod radikalining uzunligi – mineral yuzani suv yuqmaslik darajasini oshirish effektini berishga etarli bo‘lishi;
   
4. 
   yig‘uvchi reagent arzon, suvda yaxshi eriydigan va iloji boricha zaharsiz bo‘lishi kerak. [32]