Bosh sahifa>Qidiruv>Umumiy kimyoviy texnologiya

Umumiy kimyoviy texnologiya

Ushbu oʻquv-uslubiy majmua «Umumiy kimyoviy texnologiya» fanini oʻqitish uchun tuzilgan boʻlib, DTS talablaridan kelib chiqib, oʻquv rejasi va dasturiga muvofiq ishlab chiqildi. Unda talabalarga ishlab chiqarishda faoliyat koʻrsatayotgan xodimning Mexanik texnologiya qayta ishlanadigan materiallarning faqat shakli va ba’zan fizikaviy xossalari oʻzgarish jarayonlarini oʻrganadi. Kimyoviy texnologiya moddalar tarkibi, xossalari va tuzilishining oʻzgarishi bilan boradigan jarayonlarni hamda bu jarayonlarni amalga oshirish uchun zarur boʻlgan uskunalarni oʻrganadi. Bunday boʻlish nisbatan shartlidir, chunki ba’zan, moddalarga mexanik ishlov berilganda ularda kimyoviy reaksiyalar ham boradi. Masalan: choʻyan yoki po'latni suyuqlantirib suyuqlanmalarini quyish jarayoni mexanik texnologiyaga kiradi, ammo unda kimyoviy reaksiyalar ham boʻladi, kimyoviy jarayonlar esa oʻz navbatida mexanik jarayonlar bilan birgalikda sodir boʻladi. Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati, fan bo’yicha nazorat savollari (yozma, og’zaki va test), yakuniy xulosalar, fanda echimini kutayotgan ilmiy muammolar hamda informatsion-metodik ta’minot: darslik va qo’llanmalar, internetdan olish mumkin bo’lgan axborotlar saytlari va qo’shimcha ma’lumotlar keng yoritib berilgan. Ushbu o’quv-uslubiy majmua TMTI Ilmiy Kengashi tomonidan koʻrib chiqilgan va nashrga tavsiya etilgan.

Asosiy mavzular

  • 1-mavzu. «Umumiy kimyoviy texnologiya» fanining mazmuni, predmeti va metodi.: Texnologiya so‘zi–yunoncha so‘z bo‘lib, ikki ildizdan, ya’ni 1-texnos-«san’at va kasb» degan ma’noni bildiradi. Logiya esa-bilim, fan demakdir. SHunday qilib, texnologiya-bu kasbning sirlarini o‘rgatuvchi fanlardan biridir. Texnologiya xom ashyolarni turli xalq iste’mol buyumlariga va ishlab chiqarish vositalariga aylantirish jarayonlarini o‘rgatuvchi fandir. Xomashyoni qayta ishlab mahsulotga aylantiradigan mashina-uskunalar majmuyiga texnologik tizim deyiladi. Tegishli mashina va uskunalarda boradigan operatsiyalarni birin-ketin ta’riflash yoki grafik shaklida tasvirlash texnologik sxema deb ataladi. Texnologiyani 2 turga bo‘lish mumkin: 1-mexanik texnologiya; 2-kimyoviy texnologiya. Mexanik texnologiya jarayonida xom ashyo tarkibida va xususiyati o‘zgarmasdan faqat uning shaklini o‘zgarishi mumkin. Masalan: yog‘ochdan mebel ishlash, metaldan turli metall buyumlari ishlash va xokozo. Kimyoviy texnologiyada esa, moddaning shakligina emas, balki uning butun xossalari va tarkibi o‘zgarishi mumkin. shunday qilib, kimyo texnologiyasi kimyo reaksiyalari o‘tishi bilan borgan jarayonlarni o‘rganadi. Birta xom ashyodan mahsulot olish jarayoni bir qancha bosqichlardan iborat. Ushbu bosqichlar (masalan: xom ashyoni boyitish, maydalash, ajratish, kuydirish va x.k.) texnologik operatsiyalar deb ataladi.
  • 1.1. Mexanik texnologiya.: Mexanik texnologiya jarayonida xom ashyo tarkibida va xususiyati o‘zgarmasdan faqat uning shaklini o‘zgarishi mumkin. Masalan: yog‘ochdan mebel ishlash, metaldan turli metall buyumlari ishlash va xokozo.
  • 1.2. Kimyoviy texnologiya.: Kimyoviy texnologiyada esa, moddaning shakligina emas, balki uning butun xossalari va tarkibi o‘zgarishi mumkin. shunday qilib, kimyo texnologiyasi kimyo reaksiyalari o‘tishi bilan borgan jarayonlarni o‘rganadi. Birta xom ashyodan mahsulot olish jarayoni bir qancha bosqichlardan iborat. Ushbu bosqichlar (masalan: xom ashyoni boyitish, maydalash, ajratish, kuydirish va x.k.) texnologik operatsiyalar deb ataladi.
  • 1.3. Texnologik jarayonlarning sinflanishi: Kimyoviy texnologiyaning barcha jarayonlari ikkita: kimyoviy va fizikaviy jarayonlarga bo’linadi. Kimyoviy reaksiyalar kimyoviy-texnologik jarayonlarning eng muhim bosqichidir. Kimyoviy texnologik jarayonlarni sinflashda kimyoviy reaksiyalarning oddiy, murakkab parallel va murakkab-ketm a-ketlarga bo’linishi hisobga olinadi. Texnologik jarayonlarni sinflashda ularni optimallash uchun zarur bo’lgan texnologik sharoit katta ahamiyatga egadir. Texnologik sharoit deb jarayonning tezligi, mahsulotning unumi va sifatiga ta ’sir etuvchi asosiy omillar (parametrlar) yigindisiga aytiladi. Ko’pchilik kimyoviy-texnologik jarayonlar uchun sharoitning asosiy parametrlari harorat, bosim , katalizatorlarni qo’llash va ularning aktivligi, o’zaro reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyalari, reagentlarni aralashtirish usullari kabilar hisoblanadi. Texnologik sharoit parametrlari tegishli reaktorlarni loyihalash prinsiplarini aniqlab boradi. Texnologik sharoit parametrlarining optimal qiymati, uskunalarning eng yuqori mahsuldorligi va jarayonlarda xizmat qiluvchi kishilarning mehnat unumdorligiga to’g’ri keladi. Shuning uchun ham texnologik sharoit parametrlarining qiymatlari va tavsifi bir-biriga bog’liq boladi. Parametrlardan birining o’zgarishi sharoitning boshqa parametrlarining optimal qiymatlarini o'zgarishiga olib keladi.
  • 1.4. Xomashyoning klassifikatsiyasi: Sanoat mahsulotlarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan tabiiy materiallar xomashyo deb ataladi. Xomashyo ko‘p hollarda maxsulotning tannarxini va sifatini belgilaydi. Tayyor mahsulot tannarxining 60—70% ni xomashyo tashkil qiladi. Kimyo sanoatida xomashyo turli belgilariga qarab bir necha turlarga bo‘linadi. Kimyoviy tarkibiga qarab ikki turga bo‘linadi: anorganik va organik. Kelib chiqishiga qarab quyidagi asosiy guruxlarga bo‘linadi: 1) mineral; 2) mineral bo‘lmagan; 3) o‘simlik; 4) hayvonot. Bu to‘rtta guruh o‘z navbatida bir necha guruhlarga bo‘linadi. Er qa’ridan olinadigan hamma foydali qazilmalarga mineral xomashyo deb ataladi va ular ma’danli, noma’dan va yonuvchan xomashyo sinflarni tashkil etadi. Ularni qayta ishlab asosan metallar, metall qotishmalari, hamda kimyoviy mahsulotlar olinadi. Masalan, sulfidli rudalarni qayta ishlaganda mis, rux va nikel metallari bilan-bir vaqtda sulfat kislota ham olish mumkin. Xomashyolarga tarkibida oltingugurt tutgan tog‘ jinslari, fosfatlar, tabiiy kaliyli tuzlar, osh tuzi, qum, tuproq va boshqalar kiradi. Ular asosan o‘g‘itlar, tuzlar, kislota va ishqorlar,sement, shisha va keramik buyumlar ishlab chiqarishda ishlatiladi.
  • 1.5. Xomashyoni kompleks ishlatilishi: Kimyo sanoatida asosiy muammolardan biri-xomashyoni kompleks ishlatishdir, chunki bunda atrof-muhitni ifloslantiradigan, aholi yashaydigan joylardan uzoqroq erlarga olib borish uchun qo‘shimcha sarf xarajatlar talab qiladigan chiqindilarning yig‘ilib qolishiga barham beriladi. Xomashyoni kompleks foydalanishnig asosiy yo‘li-murakkab tarkibga ega bo‘lgan xomashyoni ketma-ket qayta ishlab kerakli mahsulotga aylantirishdir. Ishlab chiqarishdagi chiqindilarga foydalanilmagan imkoniyatlar deb qaraladi va ularni yangi kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish uchun arzon xomashyo sifatida foydalanishni taqozo etadi. Xomashyoni kompleks ishlatish natijasida bir korxonaning ichida bir nechta mahsulotlarni ishlab chiqarish mumkin. Masalan, «CHirchiqelektrokimyosanoat» ishlab chiqarish birlashmasida avvallari asosan selitra o‘g‘iti ishlab chiqarilar edi. Ammiakning sintezi uchun kerak bo‘ladigan vodorodni, tabiiy gazni (SN4) konversiya qilib olinadi. Bunda vodoroddan tashqari hosil bo‘lgan CO2 Gazidan karbamid (mochevina) olish texnologiyasi ishlab chiqarishga tatbiq etilgan. Ikkilamchi xomashyo resurslaridan foydalanish, birinchidan asosiy xomashyoni tejaydi, ikkinchidan esa atrof-muhitniig ifloslanish darajasini kamaytiradi. Masalan, superfosfat zavodlarining chiqindisi bo‘lgan fosfogipsdan sulfat kislota vassement olishda foydalanish mumkin. CHirchiqdagi «Kaprolaktam» zavodida bir kecha-kunduzda taxminan 25 tonna chiqindi hosil bo‘ladi. Uning tarkibi asosan organik birikmalardan iborat. Hozirgi vaqtda uni asosan yoqish yo‘li bilan yo‘qotiladi. Respublika kimyogar olimlari tomonidan olib borilgan ilmiy tadqiqotlar natijasida ushbu chiqindining 40-50 % kimyo sanoati uchun zarur bo‘lgan benzoy kislotasi ekanligi aniqlandi va uni ajratib olish texnologiyasi ishlab chiqildi. Chiqindining qolgan 50-60% dan ionalmashinuvchi smolalar va bo‘yoq moddalar ishlab chiqarish mumkinligi ko’rsatilgan. Lekin haligacha bu chiqindini yuqorida aytilgan texnologiya asosida sanoat miqyosida qayta ishlash yo’lga quyilgan emas.
  • 2-mavzu. Texnologiyaning asosiy taraqqiy yo’nalishlari. asosiy texnik iqtisod ko‘rsatkichlari.: Kimyoviy ishlab chiqarish juda qadimdan, hatto ibtidoiy jamoa davrlaridan boshlangan. Olov kashf etilgach, eng avval kulolchilik va me’morchilik, ko‘hna hunarmadchilik paydo bo’lgan. Loydan yasalgan buyumlar olovda pishirilgan. Metall va ularning oksidlari olovda suyuqlantirib, mehnat va ov qurollari yasalgan. Eng avval sharq xalqlari, O‘rta yer dengizi sohillarida yashagan xalqlar: misrliklar, finikiyaliklar, greklar, eronliklar; Uzoq Sharqda esa yaponlar va xitoyliklarda kimyoviy texnologiyaga oid bilimlar rivoj topgan. Ayniqsa Misrda kimyoga oid bilimlar boshqa mamlakatlarga nisbatan juda rivojlangan. Misrliklar kulolchilik buyumlari ustiga sir berishni ham bilganlar. Xiva shahrining 4500 yillardan beri saqlanib kelayotgan qadimgi yodgorliklarida kulollar va shishasozlarning sur’atlari bor. Arxeologik qazilmalar natijasida eramizdan ilgari 1700-yillarga to‘g‘ri keladigan rang-barang shisha vazalar topilgan. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida po‘lat iskana bo‘lgan. Ayniqsa rudalardan metall ajratib olish, avval (5 ming yil ilgari) “bronza asri”, keyinchalik (3 ming yil ilgari) “temir asri” davrida, dastlab bronza, keyinchalik temir va ulardan turli buyumlar yasash keng taraqqiy etgan. Eramizdan 2000 yil ilgari misrliklar: ko‘k, purpur, qirmizi, alizarin kabi bo‘yoqlarni olishni bilganlar. Xitoyliklar II asrda qog‘oz, VI asrda chinni, XIII asrda qora poroxni ishlab chiqara boshlaganlar, XV asrga kelib Yevropada bir qator kislota, ishqor va tuzlar, turli farmatsevtik preparatlar, ba’zi bir organik moddalar ishlab chiqaruvchi kichik-kichik korxonalar paydo bo‘ldi. XVI asr oxirlari va XVII asr boshlarida Rossiya imperiyasida bo'yoqlar, selitra, porox, soda va sulfat kislota ishlab chiqaruvchi shunday korxonalar ish boshladi. Kimyoviy texnologiya XVIII asrning oxirlarida mustaqil fan sifatida paydo bo‘ldi va Yevropada universitetlar va texnik oliy o‘quv yurtlarida mustaqil fan sifatida o‘qitila boshlandi.
  • 2.1. Kimyoviy ishlab chiqarishning paydo bo’lishi va taraqqiyoti: Kimyoviy ishlab chiqarish juda qadimdan, hatto ibtidoiy jamoa davrlaridan boshlangan. Olov kashf etilgach, eng avval kulolchilik va me’morchilik, ko‘hna hunarmadchilik paydo bo’lgan. Loydan yasalgan buyumlar olovda pishirilgan. Metall va ularning oksidlari olovda suyuqlantirib, mehnat va ov qurollari yasalgan. Eng avval sharq xalqlari, O‘rta yer dengizi sohillarida yashagan xalqlar: misrliklar, finikiyaliklar, greklar, eronliklar; Uzoq Sharqda esa yaponlar va xitoyliklarda kimyoviy texnologiyaga oid bilimlar rivoj topgan. Ayniqsa Misrda kimyoga oid bilimlar boshqa mamlakatlarga nisbatan juda rivojlangan. Misrliklar kulolchilik buyumlari ustiga sir berishni ham bilganlar. Xiva shahrining 4500 yillardan beri saqlanib kelayotgan qadimgi yodgorliklarida kulollar va shishasozlarning sur’atlari bor. Arxeologik qazilmalar natijasida eramizdan ilgari 1700-yillarga to‘g‘ri keladigan rang-barang shisha vazalar topilgan. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida po‘lat iskana bo‘lgan. Ayniqsa rudalardan metall ajratib olish, avval (5 ming yil ilgari) “bronza asri”, keyinchalik (3 ming yil ilgari) “temir asri” davrida, dastlab bronza, keyinchalik temir va ulardan turli buyumlar yasash keng taraqqiy etgan. Eramizdan 2000 yil ilgari misrliklar: ko‘k, purpur, qirmizi, alizarin kabi bo‘yoqlarni olishni bilganlar. Xitoyliklar II asrda qog‘oz, VI asrda chinni, XIII asrda qora poroxni ishlab chiqara boshlaganlar, XV asrga kelib Yevropada bir qator kislota, ishqor va tuzlar, turli farmatsevtik preparatlar, ba’zi bir organik moddalar ishlab chiqaruvchi kichik-kichik korxonalar paydo bo‘ldi. XVI asr oxirlari va XVII asr boshlarida Rossiya imperiyasida bo'yoqlar, selitra, porox, soda va sulfat kislota ishlab chiqaruvchi shunday korxonalar ish boshladi. Kimyoviy texnologiya XVIII asrning oxirlarida mustaqil fan sifatida paydo bo‘ldi va Yevropada universitetlar va texnik oliy o‘quv yurtlarida mustaqil fan sifatida o‘qitila boshlandi.
  • 2.2. O‘zbekistonda kimyoviy ishlab chiqarishning paydo bo’lishi va taraqqiyoti.: O‘zbekistonda kimyo sanoatini barpo etish va uni rivojlantirish uchun zarur bo'lgan xomashyo bazasi va shart-sharoitlar hammasi yetarli darajada mavjud bo'lgan bo‘lsa ham kimyo sanoati nisbatan ancha kech paydo bo‘ladi. O‘zbekistonda eng keksa kimyoviy ishlab chiqarish korxonasi (kichik-kichik keramik buyumlari ishlab chiqarishni hisobga olmaganda) 1906- yilda Farg'onada Vannov stansiyasi yaqinida qurilgan neftni qayta ishlash zavodidir. Ikkinchi shunday zavod Farg‘onada (Melnikov nomli) 1915-yilda qurildi. Ularda asosan kerosin olinar edi va u yoritish maqsadida ishlatilgan (chiroqlarda yoqilgan). Keyinchalik Toshkentda lok-bo‘yoq va soda zavodlari (1920-y.), Bekobod sement va ohak zavodlari (1926-y.) qurilib ishga tushirilgan. O‘zbekiston sobiq ittifoq tarkibida eng yirik paxta ishlab chiqaruvchi xo‘jaliklarga ega bo‘lgani uchun, unda kimyo sanoatining vujudga kelishi asosan paxtachilik uchun zarur bo’lgan o‘g‘itlar ishlab chiqarish korxonalarining qurilishidan boshlandi. 1940-yilda respublikamiz kimyo sanoatining giganti — Chirchiq elektrokimyo kombinati qurilib ishga tushirildi. Kombinat o‘sha yilning o‘zidayoq qishloq xo‘jaligimiz uchun 1 ming 600 t mineral o‘g‘it ishlab chiqardi. 1942-yilda Qo‘qon superfosfat zavodi, 1965-yilda Navoiy kimyo kombinati, 1975-yilda Olmaliq ammofos zavodlari, 2000-yilda Qizilqum fosforit zavodi qurilib ishga tushirildi. 1985-yilga kelib respublikamiz to‘yimli moddalarini 100 foizga aylantirib hisoblaganda 1 mln. 592 ming t mineral o‘g‘it ishlab chiqardi va o'g‘it ishlab chiqarish bo‘yicha Bolgariya, Vengriya, Polsha, Yugoslaviya, Chexoslovakiyadan ham o‘zib ketdi. Hozirgi paytda O‘zbekiston Yaponiya bilan taxminan teng miqdorda o‘g‘it ishlab chiqarmoqda. Respublikamizda qurilish materiallarining asosi bo’lgan sement ishlab chiqarishning to’ng‘ich korxonasi Bekobod sement zavodidir (1926-y.), keyingi yillarda Quvasoy (1932-y.) va Angren (1949-y.) sement zavodlari, 1968- yilda Ohangaron, 1978-yilda Navoiy sement zavodlari qurilib ishga tushirildi. Natijada respublikamizning sementga bo’lgan ehtiyoji to‘la qondirildi. Bu esa O‘zbekistonda qurilish ishlarining rivojlanishiga katta ijobiy ta’sir ko‘rsatdi. Ikkinchi jahon urushidan keyingi tinch qurilish yillarida chinni sanoati barpo etildi. Eng avval Toshkent chinni zavodi (1954-y.), keyinchalik Samarqand chinni zavodi (1975-y.), Angren chinni va keramika buyumlar ishlab chiqarish kombinati (1976-y.), Quvasoy chinni va shisha buyumlari zavodlari (1979-y.) qurilib ishga tushirildi. Shuningdek, respublikada po‘lat ishlab chiqarish korxonasi — Bekobod elektr po'lati olish zavodi (1944-y.), Chirchiq, Samarqand, Oltin topgan (1965-y.), Olmaliq (1980-y.) sulfat kislota ishlab chiqarish zavodlari, ko‘pgina boshqa anorganik moddalar ishlab chiqarish korxonalari: Olmaliq tog‘-kon metallurgiya kombinati, Angren kimyo metallurgiya zavodi, plavik shpat korxonalari, Ingichka va Qo‘ytosh ruda kombinatlari, Muruntov tog‘-metallurgiya kompleksi, Zarafshon tog‘-kon metallurgiya zavodi va boshqalar qurilib ishga tushirildi. O‘zbekistonda organik kimyo sanoati boshqa sanoat tarmoqlariga qaraganda juda tez sur’atlar bilan rivojlandi. Organik kimyo sanoatining xomashyosi asosan, ko‘mir, neft, gaz, yog‘och chiqitlaridir. Bizda ayniqsa gaz, g‘o‘zapoya zaxiralari ancha katta neft va ko‘mir ham bor. Mana shu ashyolar respublikamiz organik kimyo sanoatining paydo bo’lishi va rivojlanishiga sabab bo’ldi.
  • 2.3. Kimyoviy ishlab chiqarishning texnologik va texnik iqtisodiy ko‘rsatkichlari.: Har qanday ishlab chiqarishning rentabelligi, mahsulotning arzonligi, shu bilan bir qatorda yuqori sifatli bo'lishi, ishchilar mehnat sharoitlarining yaxshiligi va ishlab chiqarishning zararli chiqindilardan atrof-muhit ishonchli ravishda muhofazalanganligi bilan xarakterlanadi. Shuning uchun ham ishlab chiqarish jarayoni quyidagi ko’rsatkichlarni o‘z ichiga oladi: 1) mahsulot unumi, 2) xarajat koeffitsienti, 3) mahsulot tannarxi, 4) mahsulot sifati, 5) uskunaning intensivligi, 6) uskunaning mahsuldorligi, 7) material balansi, 8) texnologik sistemaning oddiy yoki murakkabligi, 9) mexanizatsiyalash, 10) avtomatlashtirish, 11) mehnat sharoitining yaxshilanishi. Xarajat koeffitsienti va mahsulot unumi. Xarajat koeffitsienti deb ayni ishlab chiqarish jarayonida tayyor mahsulot birligi uchun (odatda 1 t, ba’zan 1 kg mahsulot uchun) sarflangan xomashyo, yoqilg‘i, elektr energiyasi, bug’ va boshqa materiallar miqdoriga aytiladi. Bulardan eng muhimi xomashyo va yoqilg'idir, ular mahsulot tannarxini belgilovchi asosiy omillardir. Ishlab chiqarish usuli ayniqsa muhim ko‘rsatkich bo‘lib, u xarajat koeffitsientini keskin pasaytirib, atrof muhitni ifloslovchi ishlab chiqarish chiqindisini kamaytiradi. Xomashyodan kompleks foydalanish uning barcha komponentlarini xalq xo‘jaligi uchun foydali bo'lgan mahsulotga aylantirish, tannarxni pasaytiruvchi vositalaridan biridir. Mahsulot unumi deb amalda olingan tayyor mahsulotning nazariy olinish mumkin bo‘lgan miqdoriga bo‘lgan foiz nisbatiga aytiladi. Mahsulot tannarxi (qiymati). Korxonaning mahsulotni tayyorlashdan tortib to tarqatib (sotib) yuborguncha sarflangan barcha xarajatlarning pul birligida ifodalanishi to‘liq tannarx deyiladi. Korxonaning mahsulot ishlab chiqarish bilan bevosita bog‘liq bo‘lgan xarajatlari fabrika-zavod tannarxi deb ataladi. Ishlab chiqarish tannarxi quyidagilar bo‘yicha xarajatlarni o‘z ichiga oladi: 1) xomashyo, yarimfabrikat va mahsulot ishlab chiqarishning kimyoviy reaksiyalarida bevosita ishtirok etadigan asosiy materiallari, 2) texnologik maqsadda ishlatilgan yoqilg‘i va energiya, 3) asosiy ishlab chiqarishda band bo’lgan ishchilar ish haqi, 4) yaroqsizlanishni (bino qurilma jihozlar va boshqalar) qayta tiklashga ajratiladigan fondlar (mablag‘lar), 5) sex xarajatlari (asosiy ishlab chiqarish fondlarini saqlash va ularni joriy ta’mirlash uchun sarflanadigan mablag‘) va sexning ma’muriy-boshqaruv xodimlarini saqlash hamda mehnat muhofazasi va texnika xavfsizligi uchun ketadigan xarajatlar, 6) umumzavod xarajatlari. Xomashyodan olingan asosiy mahsulot tannarxidan qo‘shimcha mahsulotlar qiymati chiqarib tashlanadi. Tannarx kalkulyatsiyasini (mahsulotning tannarxini yoki olish-sotish bahosini hisoblab chiqish), ya’ni material va energiya balanslarining ma’lumotlari asosida mahsulot birligiga bo‘lgan sarfiyotlarni hisoblash uchun xomashyo, materiallar, yoqilg‘i va energiya bo'yicha sarfiyot koeffisientlari aniqlanadi. So‘ngra xomashyoning, materiallarning va boshqa xarajatlarni hisobga olib kalkulyatsiya tuziladi. Turli kimyoviy ishlab chiqarishlarda mahsulot tannarxi va unga bo‘lgan xarajatlar turlicha bo’ladi. Ko‘pchilik hollarda tannarxga katta ta’sir ko‘rsatadigan narsa bu xomashyodir. U kimyoviy sanoat bo‘yicha tannarxning o‘rtacha 60 - 70 foizini tashkil etadi. Yoqilg‘i va energiya esa (elektrotermik va elektrkimyoviy ishlab chiqarishlardan tashqari) tannarxning o‘rtacha 10 foizini tashkil etadi. Yuqori darajada mexanizatsiyalashgan va uzluksiz ishlab chiqarish jarayonlari bilan ta’minlangan kimyoviy sanoatda asosiy ishchilarning ish haqi o‘rtacha 4 - 10 foizni tashkil etadi. Ko‘pchilik kimyoviy ishlab chiqarishlarda ish haqi tannarxning 20 foizini tashkil etadi. Yaroqsizlanish esa tannarxning 3—4 foizini tashkil qiladi. Tannarx analizidan uni pasaytirish yo‘llari ham ravshan bo'lib qoladi. Kimyoviy mahsulotning sifati. Kimyoviy mahsulotning sifati (tarkibi va xossalari) uning tarkibida begona aralashmalarning (qo‘shimchalar) borligi va ularning miqdori bilan aniqlanadi. Yuqori molekular birikmalarda esa uning molekulasining tuzilishi va fizik-kimyoviy xossalariga ham bog'liq bo‘ladi. Tayyor mahsulot toza va konsentrlangan bo‘lishi kerak. Begona aralashmalarning tavsifi va miqdori xomashyo va tayyor mahsulotning tozalanish darajasi va qo‘shimcha reaksiyalaiga bog’liq bo‘ladi. Xomashyoni tozalash qanchalik takomillashgan bo‘lsa hamda tayyor mahsulotdan qo‘shimcha reaksiya mahsulotlari qanchalik to'liqroq ajratib olingan, tozalangan bo‘lsa, sifat shunchalik yuqori bo’ladi. Ayniqsa mahsulot konsentrasiyasi sifat uchun muhim ko‘rsatkichdir. Toza va konsentrlangan mahsulot olish nafaqat sifat uchun, balki u xomashyo sifatida qo‘llaniladigan jarayonlarni intensivlash uchun ham juda muhimdir. Ko‘p ming tonnali ishlab chiqarishlarda esa kimyoviy mahsulotlarda foydali komponentlarning konsentratsiyasini oshirish, ularni ortish, tushirish, tashish nuqtayi nazaridan ham katta ahamiyatga egadir. Masalan, mineral o‘g‘itlarning tarkibida foydali komponentlarning miqdori 20 - 50 foizdan ortmaydi. Demak, yilida 50 mln. t o‘g‘it ishlab chiqarilsa, 30 mln. t keraksiz mahsulotni (begona aralashmalami) transport bir necha yuzlab km masofaga tashigan bo‘ladi. Shuning uchun ham ko’pchilik mineral o‘g‘itlar, kislotalar, asoslar, tuzlar va boshqa kimyoviy mahsulotlar tarkibidagi foydali komponentlarning konsentratsiyasini oshirish juda muhimdir. Наr qanday kimyoviy mahsulotning sifati, ya’ni tarkibi va xossalari davlat standartlarida bayon etilgan talablarga javob beradigan bo‘lishi kerak. Hali standard qo'yilmagan yangi mahsulot turiga talab korxona yoki muassasaning texnik shartlari (TSh) bilan aniqlanadi. Davlat standartiga binoan, masalan, oziq-ovqat sifatida ishlatiladigan kislotalar tarkibida kishi organizmi uchun zararli bo‘lgan aralashmalar (qo‘rg‘oshin tuzlari, mishyak va boshqalar) saqlanmasligi kerak. Uskunaning intensivligi. Uskunaning intensivligi deb, uskuna mahsuldorligining uning har bir m3 dagi foydali hajmi birligiga yoki uskuna ishchi yuzasining m2 dagi kesimiga bo‘lgan nisbatiga aytiladi. Bu yerda: J — uskunaning intensivligi; M — uskunaning mahsuldorligi; V — uskunaning hajmi (m3); G — ishlab chiqarilgan mahsulot; τ — mahsulotni ishlab chiqarishga ketgan vaqt (soat); S — uskunaning ishchi qismining yuzasi (m2); Vm — ishlab chiqarilgan mahsulot hajmi. Masalan, ammiak sintezi uskunaning intensivligi, sintez kolonnasining katalizator bilan to‘lg‘azilgan qismining 1 m2 maydonidan 1 soatda olingan ammiakning kg, miqdori bilan (bu son 5000 kg/m2 s, ga teng) aniqlanadi. Intensivlash ikki yo‘l bilan amalga oshiriladi: mashina va uskunalarning konstruksiyasini yaxshilash, uskunalardagi texnologik jarayonlarni takomillashtirish.
  • 3-mavzu. Kimyoviy muvozanat. Le-Shatele prinsipi: Kimyoviy muvozanat. Massalar ta’siri qonuni va uning amaliy qo‘llanilishi. Muvozanat doimiysi. Har qanday termodinamik sistema katta sondagi zarralardan tashkil topgan. Uzluksiz harakatlanuvchi va o‘zaro ta’sirlanuvchi ana shu zarralar energiyasiga termodinamik sistema energiyasi deyiladi. Sistema to‘la energiyasi tashqi va ichki energiyaga ajraladi. Sistemani bir butun holda harakat energiyasi va tashqi kuch maydonidagi potentsial energiyasiga tashqi energiya deyiladi. Sistemaning qolgan bo‘lak energiyalariga ichki energiya deyiladi. Masalan, N ta zarradan tashkil topgan real gaz ichki energiyasi e quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi: E = Σ N / 2m Pi + Σ Σ U(ri - rj) i≤i≤N i=1 i<j Bu erda Pi - i- zarra impulsi, U(ri - rj) – i -. va j - zarralarning o‘zaro ta’sir energiyasi, U(ri) – i -. zarrani tutgan °rni bilan bohlangan potentsial energiya. Ichki energiya e sistema ichki parametri bo‘lib hisoblanadi. Demak, ichki energiya sistema muvozanat holatida tashqi parametrlar λ1 va temperatura T ga bohlik bo‘ladi: E = E(λ1, λ2, ..., λn, T). Termodinamikada “ish” tushunchasi muhim rol o‘ynaydi, chunki sistema holati o‘zgargandagina termodinamik ish bajariladi. µaraladigan sistema tashqi jism bilan o‘zaro ta’sirda bo‘lgandagina, sistema holati o‘zgaradi va natijada ishni miqdoriy tomondan aniqlash mumkin bo‘ladi. Xaqiqatan ham, sistema noldan farqli ish bajarishi uchun, u albatta tashqi jismlarni siljitishi kerak. Tajriba shuni ko‘rsatadiki, termodinamik sistemani, uni o‘rab olgan muhit bilan o‘zaro ta’sirida energiya almashinishi yuz beradi. Bu erda energiyani sistemadan tashqi jismlarga uzatish ikkita har xil usulda bo‘lishi mumkin. Sistema tashqi parametrlarining o‘zgarishi bilan bohliq b°lishi va bu parametrlarning o‘zgarishsiz bohliq b°lishi.
  • 2. Muvozonat konstantasi.: Muvozonat konstantasi dinamik muvozonatni miqdoriy o’lchash uchun хizmat qiladi. Fizik kimyoda muvozonat kostantasi tеrmodinimik kattalik sifatida aniqlanadi, ammo uni massalar ta’siri qonunidan kеltirib chiqarishi ham mumkin. Bu konunga binoan kimyoviy rеaksiya tеzligi ayni vaqtda rеaksiyaga kirishayotgan moddalarning molyar konsеntrasiyalarning ko’paytmasiga to’g’ri proporsionaldir. (1864 yilda Kato Maksimilyan Gul’bеrg va Pitеr Vaagеlar massalar ta’siri qonunini kashf etdilar, bu qonun muvozonatdagi sistеmaning rеaksiya mahsuloti va dastlabki raеgеntlarning nisbiy konsеtrasiyalarini muvozonat konstantasi dеb ataluvchi kattalik orqali ifodalaydi). (1.6) rеaksiya uchun, to’g’ri rеaksiya tеzligi: tеskari rеaksiya tеzlagi esa:  d dG  K V C  d dC  K  x tenglamalar bilan ifodalanadi. Bu yеrda K1 va K 2 - to’g’ri va tеskari rеaksiyaning tеzlik konstantalari, A, B va D - rеaksiyaga kirishayotgan va hosil bo’layotgan moddalarning ayni paytdagi molyar konsеntrasiyalari (yoki parsial bosimi), ya’ni vaqt o’zgarishi bilan o’zgaruvchi kattalik. Muvozonat konstantasi K, muvozonat paytida to’g’ri rеaksiya tеzlik konstantasini tеskari rеaksiya konstantasiga bo’lgan nisbatidan kеltirib chiqariladi, ya’ni U1 = U2 muvozonatda bo’lganda bo’ladi. Bundan
  • 3. Kimyoviy ishlab chiqarishning texnologik va texnik iqtisodiy koʻrsatkichlari.: Har qanday ishlab chiqarishning rentabelligi, mahsulotning arzonligi, shu bilan bir qatorda yuqori sifatli bo'lishi, ishchilar mehnat sharoitlarining yaxshiligi va ishlab chiqarishning zararli chiqindilardan atrof-muhit ishonchli ravishda muhofazalanganligi bilan xarakterlanadi. Shuning uchun ham ishlab chiqarish jarayoni quyidagi koʻrsatkichlarni o‘z ichiga oladi: 1) mahsulot unumi, 2) xarajat koeffitsienti, 3) mahsulot tannarxi, 4) mahsulot sifati, 5) uskunaning intensivligi, 6) uskunaning mahsuldorligi, 7) material balansi, 8) texnologik sistemaning oddiy yoki murakkabligi, 9) mexanizatsiyalash, 10) avtomatlashtirish, 11) mehnat sharoitining yaxshilanishi. Xarajat koeffitsienti va mahsulot unumi. Xarajat koeffitsienti deb ayni ishlab chiqarish jarayonida tayyor mahsulot birligi uchun (odatda 1 t, baʼzan 1 kg mahsulot uchun) sarflangan xomashyo, yoqilgʻi, elektr energiyasi, bug’ va boshqa materiallar miqdoriga aytiladi. Bulardan eng muhimi xomashyo va yoqilgʻidir, ular mahsulot tannarxini belgilovchi asosiy omillardir. Ishlab chiqarish usuli ayniqsa muhim koʻrsatkich boʻlib, u xarajat koeffitsientini keskin pasaytirib, atrof muhitni ifloslovchi ishlab chiqarish chiqindisini kamaytiradi. Xomashyodan kompleks foydalanish uning barcha komponentlarini xalq xoʻjaligi uchun foydali boʻlgan mahsulotga aylantirish, tannarxni pasaytiruvchi vositalaridan biridir. Mahsulot unumi deb amalda olingan tayyor mahsulotning nazariy olinish mumkin bo‘lgan miqdoriga bo‘lgan foiz nisbatiga aytiladi. Mahsulot tannarxi (qiymati). Korxonaning mahsulotni tayyorlashdan tortib to tarqatib (sotib) yuborguncha sarflangan barcha xarajatlarning pul birligida ifodalanishi to‘liq tannarx deyiladi. Korxonaning mahsulot ishlab chiqarish bilan bevosita bog‘liq bo‘lgan xarajatlari fabrika-zavod tannarxi deb ataladi. Ishlab chiqarish tannarxi quyidagilar bo‘yicha xarajatlarni o‘z ichiga oladi: 1) xomashyo, yarimfabrikat va mahsulot ishlab chiqarishning kimyoviy reaksiyalarida bevosita ishtirok etadigan asosiy materiallari, 2) texnologik maqsadda ishlatilgan yoqilg‘i va energiya, 3) asosiy ishlab chiqarishda band bo‘lgan ishchilar ish haqi, 4) yaroqsizlanishni (bino qurilma jihozlar va boshqalar) qayta tiklashga ajratiladigan fondlar (mablag‘lar), 5) sex xarajatlari (asosiy ishlab chiqarish fondlarini saqlash va ularni joriy ta’mirlash uchun sarflanadigan mablag‘) va sexning ma’muriy-boshqaruv xodimlarini saqlash hamda mehnat muhofazasi va texnika xavfsizligi uchun ketadigan xarajatlar, 6) umumzavod xarajatlari. Xomashyodan olingan asosiy mahsulot tannarxidan qo‘shimcha mahsulotlar qiymati chiqarib tashlanadi. Tannarx kalkulyatsiyasini (mahsulotning tannarxini yoki olish-sotish bahosini hisoblab chiqish), ya’ni material va energiya balanslarining ma’lumotlari asosida mahsulot birligiga bo‘lgan sarfiyotlarni hisoblash uchun xomashyo, materiallar, yoqilg‘i va energiya bo‘yicha sarfiyot koeffisientlari aniqlanadi. So‘ngra xomashyoning, materiallarning va boshqa xarajatlarni hisobga olib kalkulyatsiya tuziladi. Turli kimyoviy ishlab chiqarishlarda mahsulot tannarxi va unga bo‘lgan xarajatlar turlicha bo’ladi. Ko‘pchilik hollarda tannarxga katta ta’sir ko‘rsatadigan narsa bu xomashyodir. U kimyoviy sanoat bo‘yicha tannarxning o‘rtacha 60 - 70 foizini tashkil etadi. Yoqilg‘i va energiya esa (elektrotermik va elektrkimyoviy ishlab chiqarishlardan tashqari) tannarxning o‘rtacha 10 foizini tashkil etadi. Yuqori darajada mexanizatsiyalashgan va uzluksiz ishlab chiqarish jarayonlari bilan ta’minlangan kimyoviy sanoatda asosiy ishchilarning ish haqi o‘rtacha 4 - 10 foizni tashkil etadi. Ko‘pchilik kimyoviy ishlab chiqarishlarda ish haqi tannarxning 20 foizini tashkil etadi. Yaroqsizlanish esa tannarxning 3—4 foizini tashkil qiladi. Tannarx analizidan uni pasaytirish yo‘llari ham ravshan bo‘lib qoladi. Kimyoviy mahsulotning sifati. Kimyoviy mahsulotning sifati (tarkibi va xossalari) uning tarkibida begona aralashmalarning (qo‘shimchalar) borligi va ularning miqdori bilan aniqlanadi. Yuqori molekular birikmalarda esa uning molekulasining tuzilishi va fizik-kimyoviy xossalariga ham bog‘liq bo‘ladi. Tayyor mahsulot toza va konsentrlangan bo‘lishi kerak. Begona aralashmalarning tavsifi va miqdori xomashyo va tayyor mahsulotning tozalanish darajasi va qo‘shimcha reaksiyalaiga bog‘liq bo‘ladi. Xomashyoni tozalash qanchalik takomillashgan bo‘lsa hamda tayyor mahsulotdan qo‘shimcha reaksiya mahsulotlari qanchalik to'liqroq ajratib olingan, tozalangan bo‘lsa, sifat shunchalik yuqori bo’ladi. Ayniqsa mahsulot konsentrasiyasi sifat uchun muhim ko‘rsatkichdir. Toza va konsentrlangan mahsulot olish nafaqat sifat uchun, balki u xomashyo sifatida qo‘llaniladigan jarayonlarni intensivlash uchun ham juda muhimdir. Ko‘p ming tonnali ishlab chiqarishlarda esa kimyoviy mahsulotlarda foydali komponentlarning konsentratsiyasini oshirish, ularni ortish, tushirish, tashish nuqtayi nazaridan ham katta ahamiyatga egadir. Masalan, mineral o‘g‘itlarning tarkibida foydali komponentlarning miqdori 20 - 50 foizdan ortmaydi. Demak, yilida 50 mln. t o‘g‘it ishlab chiqarilsa, 30 mln. t keraksiz mahsulotni (begona aralashmalami) transport bir necha yuzlab km masofaga tashigan bo‘ladi. Shuning uchun ham ko’pchilik mineral o‘g‘itlar, kislotalar, asoslar, tuzlar va boshqa kimyoviy mahsulotlar tarkibidagi foydali komponentlarning konsentratsiyasini oshirish juda muhimdir. Наr qanday kimyoviy mahsulotning sifati, ya’ni tarkibi va xossalari davlat standartlarida bayon etilgan talablarga javob beradigan bo‘lishi kerak. Hali standard qo'yilmagan yangi mahsulot turiga talab korxona yoki muassasaning texnik shartlari (TSh) bilan aniqlanadi. Davlat standartiga binoan, masalan, oziq-ovqat sifatida ishlatiladigan kislotalar tarkibida kishi organizmi uchun zararli bo‘lgan aralashmalar (qo‘rg‘oshin tuzlari, mishyak va boshqalar) saqlanmasligi kerak. Uskunaning intensivligi. Uskunaning intensivligi deb, uskuna mahsuldorligining uning har bir m3 dagi foydali hajmi birligiga yoki uskuna ishchi yuzasining m2 dagi kesimiga bo‘lgan nisbatiga aytiladi. Bu yerda: J — uskunaning intensivligi; M — uskunaning mahsuldorligi; V — uskunaning hajmi (m3); G — ishlab chiqarilgan mahsulot; τ — mahsulotni ishlab chiqarishga ketgan vaqt (soat); S — uskunaning ishchi qismining yuzasi (m2); Vm — ishlab chiqarilgan mahsulot hajmi. Masalan, ammiak sintezi uskunaning intensivligi, sintez kolonnasining katalizator bilan to‘lg‘azilgan qismining 1 m2 maydonidan 1 soatda olingan ammiakning kg, miqdori bilan (bu son 5000 kg/m2 s, ga teng) aniqlanadi. Intensivlash ikki yo‘l bilan amalga oshiriladi: mashina va uskunalarning konstruksiyasini yaxshilash, uskunalardagi texnologik jarayonlarni takomillashtirish.
  • 3.1. Kimyoviy texnologik jarayonlarning tavsifi.: Kimyoviy texnologiyada fizikaviy va kimyoviy hodisalar birgalikda olib qaraladi. Kimyoviy – texnologik jarayon bu dastlabki xom ashyolardan olinishi ko‘zlangan tayyor mahsulotni olishga imkon beradigan operatsiyalar majmuidan iborat. Kimyo va ozik- ovkat sanoatida turli – tuman texnologik jarayonlar ishlatiladi. Bunday jarayonlar ayrim belgilariga qarab bir necha sinflarga bo’linadi. Texnologiya jarayonlarini ularning harakatlantiruvchi kuchiga kura 5 sinfga bo’linadi: 1. Mexanik jarayonlar; 2. Gidromexanik jarayonlari; 3. Issiqlik almashinish jarayonlari; 4. Modda almashinish jarayonlari; 5. Kimyoviy jarayonlar. Mexanik jarayonlar qattiq materiallarni mexanik kuch ta’sirida qayta ishlash bilan bog’liq. Bunday jarayonlarga saralash,uzatish, aralashtirish, maydalash kabilar kiradi. Bu jarayonlarning tezligi qattiq jismlarning mexanik qonuniyatlari bilan ifodalanadi. Bunda harakatlantiruvchi kuch vazifasini mexanik bosim kuchi yoki markazdan qochma kuch bajaradi. Gidromexanik jarayonlarga suyuq va gazsimon sistemalardagi harakat (aralashtirish, filtrlash, cho’ktirish) bilan bog’liq jarayonlar kiradi. Bunday jarayonlarning tezligi gidromexanika qonunlari bilan aniqlanadi. Gidromexanik jarayonlarning harakatlantiruvi kuchi – gidrostatik va gidrodinamik bosimdir. Issiqlik almashinish jarayoni – haroratlar farqi mavjud bo’lganda bir (harorati yuqori ) jismdan ikkinchi (harorati past) jismga issiqlikning o’tishidir. Bu guruhga sovitish, isitish. bug’latish, kondеnsatlash va sun’iy sovuq hosil qilish jarayonlari kiradi. Jarayonning tezligi gidrodinamik sharoitga bog’liq xolda issiqlik uzatish qonunlari bilan ifodalanadi, issiqlik jarayonlarining harakatlantiruvchi kuchi sifatida issiq va sovuq muhitlar urtasidagi haroratlar farqi ishlatiladi. Modda almashinish bir yoki bir necha komponentlarning bir fazadan fazalarni ajratuvchi yuza orqali ikkinchi fazaga o’tishidir. Komponentlar bir fazadan ikkinchi fazaga molekulyar va turbulеnt difuziyalar yordamida o’tadi. Shu sababli bu jarayonlar diffuzion jarayonlar ham deyiladi. Bu guruhga absorbilash, adsorblash, suyuqliklarni xaydash, ekstraksiyalash, quritish jarayonlari kiradi. Jarayonlarning tezligi fazalarning gidrodinamik harakatiga bog’liq bo’lib, modda o’tkazish qonuniyatlari bilan ifodalanadi. Modda almashinish jarayonlarining harakatlantiruvchi kuchi fazadagi konsentrasiyalarning farqi bilan belgilanadi. Kimyoviy jarayonlar modddalarning o’zaro ta’siri natijasida yangi birikmalarning hosil bo’lishidir. Kimyoviy reaksiyalarda issiqlik va modda almashinish jarayonlari ham sodir bo’ladi. Bundagi jarayonlarning tezligi kimyoviy kinetika qonuniyatlari bilan ifodalanadi. Reaksiyalar tezligi, ayniqsa sanoat miqyosida moddalarning gidromexanik harakatiga,kimyoviy jarayonlarning harakatlantiruvchi kuchi esa raeksiyaga kirishayotgan moddalarning konsentratsiyasiga bog’liq bo’ladi. Mexanik, gidromexanik, issiqlik almashinish, modda almashinish kabi jarayonlar kimyoviy texnologik jarayonlarning elementlari bo’lib, ular «kimyoviy texnologiya jarayonlari va uskunalari» kursida, kimyoviy jarayonlar esa «kimyoviy texnologiya» kursida urganiladi.
  • 4.9. Texnologik jarayonlarning tezligi: Olinishi kerak bo’lgan tayyor mahsulotga nisbatan texnologik jarayonning tezligi bu to’g’ri, teskari va qo’shimcha reasiyalarning natijaviy tezliklari hamda dastlabki moddalarning reaksiyaga kirishuvchi zonaga va tayyor mahsulotning reaksiyadan diffuziyalanishiga bog’liq bo’ladi. Yuqorida ko’rib o’tgan qonuniyat faqatgina olinishi mumkin bo’lgan maksimal nazariy mahsulot unumini aniqlash imkonini beradi ammo ishlab chiqarish nazariy unumga odatda dastlabki moddalarning konsentrasiyasi kamayib borishi bilan reaksiyaning umumiy tezligi sekinlashuvi sababli U U1 U2     bo’lganligi uchun erishib bo’lmaydi. Qaytmas jarayonlarda esa ya’ni U  0 bo’lganda, dastlabki regеntlardan biri to’liq sarflanib bo’lgach, reaksiya tezligi 0 ga intiladi (U 0). Qaytar reaksiyalarda esa muvozonatga erishilganda ya’ni U U1 U2     bo’lganda reaksiya tezligi (U 0) bo’ladi. Massalar ta’siri qonuniga binoan ajratilgan izoyasiyalangan sistеmalarning (1.6) tеnglamadagi oddiy reaksiyalar uchun hosil qilingan mahsulot miqdori vaqt o’tishi bilan yuqoriga ko’tariluvchi logarifmik egri chizig’i bo’yicha o’zgaradi (3- rasm ) mahsulot unumi X ham хuddi shunday egri chiziq bo’yicha (pastga tushuvchi chiziq) o’zgaradi. Vaqt birligida olingan mahsulot miqdori bilan ifodalangan (pastga tushuvchi chiziq) reaksiya tezligi eng sekin bosqich bilan belgilanadi. Agar diffuzion davrlaridan biri sekin boruvchi bosqich bo’lib xizmat qilsa, u vaqtda kataliz diffuzion sohada kechadi. Odatda jarayon ichki va tashqi diffuzion sohalariga ajratiladi. Agar eng sekin boruvchi bosqich ikkinchi, uchinchi yoki to’rtinchi bosqich bo’lsa, u vaqtda jarayon kinetik sohada boradi. Kinetik sohada boruvchi katalitik jarayonning tezligi, asosiy
  • 2.4. Katalitik jarayonlarning texnologik sharoiti: Kimyoviy texnologik jarayonlarni takomillashtirishning asosiy vazifasi bu jarayonlarni yuqori tezlikda va yuqori unum bilan amalga oshirish, chiqindisiz texnologiyalarni yaratish va atrof-muhitni muhofaza qilishdir. Buning uchun har bir kimyoviy texnologik jarayonning sharoitini optimallashtirish talab qilinadi. Jarayonning tezligini oshirish uchun turli kimyoviy texnologik usullar qo’llaniladi. Ularning asosiy yo’nalishlari: jarayonning tezligini oshirish; hosil bo’lgan mahsulot unumini ko’paytirish; apparatlarning samaradorligini oshirish; mehnat sharoitini yaxshilash va shu kabilar. Kimyoviy texnologik jarayonlar va ularning optimallashtirilishi uchun quyidagi omillar qo’llaniladi: katalizator tanlash, harorat, bosim, konsentratsiya, aralashtirish darajasi va usuli, uskunalarning konstruksiyasi va boshqalar. Ammo jarayonning tezligini oshirishda haroratning roli juda kattadir. Chunki katalitik reaksiyalar uchun harorat juda muhim omil hisoblanadi. Masalan, ammiak sintezida haroratni 400-5000C dan oshirsak, reaksiya unumi pasayib ketadi. Shu bilan birga, haroratni oshirish reaksiya tezligini oshiradi. Chunki haroratning oshishi bilan harakatlanuvchi kuch va energiya oshadi. Ammo, har bir reaksiya uchun oʻziga mos optimal harorat mavjud. Bu optimal haroratni aniqlash uchun turli usullar qoʻllaniladi. Bunday usullarga kinetik va termodinamik hisoblar, eksperimental tadqiqotlar kiradi. Jarayonning harakatlanuvchi kuchi va tezligi har qanday omilning o’zgarishiga bog’liq bo’ladi. Bunday omillarning ta’siri ko’pincha murakkab bo’ladi. Chunki bir omilning o’zgarishi boshqa omillarning o’zgarishiga ta’sir ko’rsatadi. Jumladan, haroratning oshishi bilan gazlar hajmining o’zgarishi, bosimning oshishi bilan esa gazlar konsentratsiyasining oshishi natijasida reaksiyaning tezligi ortadi. Ammo ko’pincha haroratning ortishi bilan katalizatorning faolligi pasayadi, ya’ni u zaharli moddalar ta’sirida ishdan chiqadi. Shuning uchun har bir jarayon uchun optimal haroratni aniqlashda barcha omillarni hisobga olgan holda qaror qabul qilish kerak.
  • 4.2. Ichimlik suvini tayyorlash: Ichimlik suviga alohida talablar qo’yiladi: u toza, tiniq, rangsiz, hidsiz, kimyoviy va baktеriyalar bilan ifloslanmagan bo’lishi kеrak, ya’ni ichimlik suvi GOST talablariga javob bеrishi kеrak. GOSTga binoan ichimlik suvining 1 ml da baktеriyalarning umumiy soni 100 ta dan, ichak tayoqchasining miqdori 1 l suvda uchtadan ortiq bo’lmasligi kеrak. Daryo va ko’l suvlari, odatda bu talablarga javob bеrmaydi, shuning uchun ham ichimlik suvini sanoat suvlariga qarab ikki guruhga bo’linadi: 1. Atmosfеra suvlari; 2. Yer usti suvlari (daryo, ko’l, dеngiz va okеan suvlari); 3. Yer osti suvlari. Atmosfеra suvlari – yomg’ir va qor suvlari bo’lib, tarkibida bеgona aralashmalari kamligi bilan xaraktеrlanadi. Uning tarkibida tuzlar bo’lmaydi. Asosan, suvda erigan gazlar (O2, CO2, H2S, azot oksidlari, oltingugurtning kislorodli birikmalari organik moddalar) bo’ladi. Yer usti suvlari – daryo, ko’l, dеngiz, okеan suvlari bo’lib tarkibida D.I. Mеndеlееv davriy sistеmasidagi barcha elеmеntlarni uchratish mumkin. Dunyo okеani suvida 5 – 1016 t. tuz yerigan holda bo’ladi. Agar buncha tuzni yer shari yuzasiga bir tеkisda yozib chiqilsa, 45 m qalinlikda tuz qatlami bilan qoplangan bo’lur edi. Dеngiz va okеan suvlarida 23-1515 t – Cl, 83-1012 t -Br, 8-109 t - I , 16-1014 t - Mg 48-1013 t – K, 1-1010 t – Au, 28-108 t - Li , bor. 800 mln tonna molibdеn, 300 mlrd. t. toriy, 20 ming t. radiy, 164 mln. t. kumush bor. Shuning uchun ham kеyingi yillarda dеngiz va okеan suvlaridan turli elеmеntlar, tuzlar ajratib olinmoqda. Hozirgi kunda kimyo sanoati har yili dеngiz suvlaridan 200 mln. t. dan ko’proq osh tuzi olinmoqda. Bundan tashqari ko’plab boshqa elеmеntlar: kaliy, magniy, brom, uran, oltin, tеmir rudasi, qalay va boshqalar ajratib olinmoqda. (1990 yilda dеngiz suvidan 2250 t. uran ajratib olindi. ) Yer osti suvlari – artеzian, buloq, quduq suvlari bo’lib, uning tarkibi, u suv to’plagan yoki chiqayotgan joyning tuprog’i va tog’ jinslarining tarkibi tuzilishiga bog’liq bo’ladi. U suv tuproq qatlamlaridan fil’trlanib o’tganligi tufayli juda tiniq bo’ladi. Tarkibida organik moddalarning qoldiqlari uchramaydi. Kimyo sanoati uchun yirik хom ashyo manba’si bo’lgan minеrallashgan yеr osti suvlaridan turli kimyoviy birikmalar ajratib olishdi. Masalan: osh tuzi va undan soda ishqor olinadi. Yana brom va yod hamda ularning turli birikmalari ajratib olinadi. Suv tarkibidagi barcha bеgona aralashmalar dispеrslik darajasiga qarab uchga bo’linadi: 1. Dag’al dispеrs aralashmalr, zarrachalarning diamеtri 100 nm. dan katta. 2. Kolloid dispеrs aralashmalar, zarrachalarning diamеtri 1-100 nm. gacha. 3. Molеkulyar dispеrs yoki chin eritmalar. Dag’al dispеrs va kolloid aralashmalar minеral yoki organik moddalar bo’lib ular, asosan turli alyumosilikatlar, silikatlar, gidratlangan silikat kislota, ishqoriy еr mеtall karbonatlari, mеtallarning asosiy tuzlari (asosan tеmirning tuzi), o’simliklarning parchalanish mahsulotlari, planktonlar va boshqalardan iborat bo’ladi. Suvlar ishlatilish sohasiga qarab, sanoat va ichimlik suvlariga bo’linadi. Ichimlik suvlariga alohida talablar qo’yiladi (baktеriyalar bilan ifloslanganlik darajasi, ta’mi, hidi, rangi). Masalan: umumiy baktеriyalar miqdori 1ml. suvda 100 tadan oshmasligi kеrak. Shundan ichak tayoqchasi 1 l. suvda uchtadan ko’p bo’lmasligi kеrak. Umumiy tuzlar miqdori 1000 mg/l. dan oshmasligi talab qilinadi. Sanoat suvlariga baktеriyalar bilan ifloslanganligi (oziq-ovqat va ba’zi bioqimyoviy sanoat tarmoqlaridan tashqari) muhim ahamiyatga ega emas. Bеgona qo’shimchalarning chegaraviy miqdori ishlab chiqarishning haraktеriga qarab turlicha bo’ladi. Suvning sifati: tiniqligi, tozaligi, rangi, hidi, harorati, umumiy tuz miqdori, qattiqligi, oksidlanishi va rеaksiyasi kabi fizik, kimyoviy хossalari bilan aniqlanadi. Suvning tiniqligi uning qanchalik qalinlik qatlamida chillik yoki biror harf tasvirini vizual’ yoki fotoelеmеnt yordamida ko’rib uni farqlash orqali aniqlanadi. Suvning tiniqligi unda dag’al dispеrs mехanik va kolloid zarrachalarning borligi va ularning miqdoriga bog’liq bo’ladi. Bu aralashmalar suv o’tkazish quvurlarini, uskunalarni ichiga cho’kib ma’lum miqdorda hamda, boshqa tushunchalar bilan ifodalash mumkin. Shunday qilib, jarayon tеzligini aniqlovchi kattaliklar K, V, F lar o’zaro ta’sir etuvchi moddalarning konsеntrasiyasiga bog’liq emas va shuning uchun ham turli doimiy sharoitlarda butun jarayon davomida o’zgarmay qolishi mumkin. Jarayon tеzligini oshirish va shunga mos holda aparatning maхsuldorligini oshirish–tехnologiyaning asosiy vazifalaridan biridir. Jarayonning tеzlik tеnglamalarini (1.22) (1.23) analiz qilib ∆S, K va F kattaliklarni aniqlovchi usullarni topiladi.
  • 3.3. Qattiq xom ashyoni boyitish: Har qanday tabiiy xom ashyo qazib olingach tarkibida foydali mineraldan tashqari ma’lum miqdorda foydasiz yoki u qadar ahamiyatga ega bo’lmagan hatto zararli bo’lgan begona aralashmalar – “bekorchi jinslar” ham uchraydi. Masalan: qattiq xom ashyolarda: krеmnеzyom, ohaktosh, tuproq, turli sul’fidlar, tеmir, suyuqliklarda qattiq zarrachalar, suv, suvda erigan tuzlar: gazlarda – vodorod sul’fidi va boshqalar bo’ladi. Kimyoviy ishlab chiqarishlarda, mahsuldorlikni oshirish, tayyor mahsulot sifatini yaxshilash, enеrgеtik va boshqa sarfiyotlarni kamaytirish jarayonini intеnsivlash maqsadida konsеntrlangan xom ashyo ishlatishga harakat qilinadi. Buning uchun xom ashyo boyitiladi, ya’ni uning tarkibidagi foydali tarkibiy qismining miqdori oshiriladi. Xom ashyo qazib olingan joyda, maxsus boyitish korхonalarida boyitiladi. Bu holat ortiqcha transport harajatlarini (tashish, ortish, tushirish) tejaydi. Xom ashyolarni agrеgat holatlariga qarab ularni boyitishning turli usullari qo’llaniladi. Tog’ jinslari (rudalar) boyitishdan ilgari zarrachalari (kristallari) orasidagi bog’larni buzish uchun maydalaniladi, zarur bo’lsa suvsizlantiriladi. Maydalashni shartli ravishda: dag’al maydlash yoki tuyish va unday maydalash yoki kukunlashtirishga bo’lish mumkin. Tuyish maхsus tuyuvchi dastgoхlarda olib boriladi. Tuyilgan jins bo’laklarining kattaligi bir millimеtrdan katta bo’ladi. Kuknlashtirish esa, tegirmonlarda amalga oshiriladi va bo’lakchalarining kattaligi to 0,1 mikrongacha bo’ladi. Tuyish har doim quruq holda olib boriladi. Kukunlashtirish esa, yo quruq yo ho’l usulda amalga oshiriladi. Barcha maydalovchi dastgoхlar (36-rasm) maydalash usuliga qarab 5 turga bo’lish mumkin:
  • 5.3. Cho’yan ishlab chiqarish: Cho’yan ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida temir rudalari, flyus, yoqilg‘i, havo va ba’zan marganes rudalari ishlatiladi. Temir rudalari tarkibida temir birikmalaridan tashqari keraksiz jinslar: kremnezyom, tuproq, slanes va boshqalar hamda, begona qo‘shimchalar: oltingugurt, fosfor, rux va mish’yak birikmalari ushlaydi. Oltingugurt ruda tarkibida FeS2 (kolchedan) shaklida uchraydi. Ruda suyuqlantirilganda C cho‘yan va po’lat tarkibiga erib o’tadi, ularni issiqda sinuvchan, mo’rt qilib qo’yadi. SHuning uchun ham uning miqdori, ruda tarkibida 0,15% dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Fosfor esa ruda tarkibida fosforit va apatitlar shaklida uchraydi. U ham cho’yan va po’lat olish jarayonida erib ularning tarkibiga o’tadi. Uning miqdori ham 0,15% dan ortiq bo’lmasligi kerak. Fosfor chuyan va pulatning sifatini pasaytiradi (ular sovuqda sinuvchan, mo’rt bo’ladi). Boshqa qo’shimchalar ham ( Cu, Ti, Cr, Mn, V va boshqalar ) cho’yan va po’lat tarkibiga suyuqlanib kirgach, ularning fizik, mexanik xossalarini o’zgartirib yuboradi. Temir rudalari turi 300 xildan ortiqroq bo’lishiga qaramay cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda asosan quyidagi temir rudalari ishlatiladi:1. Magnit temirtosh (magnеtit) Fe3O4 ushlaydi. 2. Qizil temirtosh (gemotit) Fe2O3. . Ular tarkibida 50-70% gacha temir saqlaydi. Qo’shimcha sifatida ozroq S va P ushlaydi. Qo’ng’ir temirtosh (limonit)- Fe2O3·nH2O temir gidroksidi bo’lib tarkibidagi adsorbsiyalangan suv miqdori o’zgarib turadi. Bu ruda tarkibida temir miqdori 25-53% gacha bo’lib, tarkibida aralashma sifatida S·P, As ushlaydi. Tarkibida 2% gacha xrom va 1% gacha Ni saqlovchi turlari ham uchraydi va u tabiiy ligеrlangan cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda qo’llaniladi. Shpatli temirtosh (sidеrit)- FeCO3. Tarkibida 30-37% gacha temir ushlaydi. Bu ruda kuydirilgach, temir miqdori 50-60% gacha ortadi. U tarkibida juda kam miqdorda S va P, hamda 1-10% gacha Mn saqlaydi. Odatda ruda tarkibida temirning miqdori 30%dan kam bo’lsa, u cho’yan va po’lat ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida kam bo’lsada qora va rangli metallurgiya chiqitlari, svorka shlaklari (tarkibida 45-50% gacha temir ushlaydi) kolchedan kuyundilari, marganеs rudalari ( MnO, Mn2O3, MnSO3 va boshqalar) temir siniqlari va shu kabilar ham ishlatiladi. Flyus nеmischa so’z bo’lib suyuq degan ma’noni anglatadi. Flyus domna jarayonida qiyin suyuqlanuvchi oksidlarni oson suyuqlanuvchi cho’yan bilan aralashmaydigan shlakka aylantiradi, ruda tarkibidagi bekorchi jinslarni, cho’yan va po’latni sifatini pasaytiruvchi elеmеntlarni, qo’mirning kulini (koks kulini) biriktirib oladi. Flyus sifatida asosan ohaktosh (CaCO3)va dolomit (CaCO3·MgCO3) ishlatiladi. Flyusning ahamiyati juda katta. Olinadigan cho’yanning sifatini yaхshilash va uni boshqarish imkonini beradi. 1t cho’yan olish uchun 0,4-0,8t. gacha flyus qo’shiladi. Yoqilg‘i sifatida koks (tarkibi 80-86% C, 2-7% H2O, 1,2-1,7% S va 15% gacha kuldan iborat) va tabiiy gaz ishlatiladi. Koks va uning oksidlanishidan hosil bo’lgan CO ruda tarkibida temirni oksidlaridan qaytarish uchun xizmat qiladi. Hamda koks temirda qisman erib uni nisbatan pastroq haroratda suyuqlanadigan qiladi. Kеyingi yillarda cho’yan ishlab chiqarishda, koksning miqdori kamaytirilib, uning o’rniga tabiiy gaz ko’p ishlatilmoqda, natijada qimmatbaho koksni tejashga va cho’yanning tan narхini arzonlashtirishga erishildi. Hatto kokssiz ishlaydigan mеtallurgiya ham paydo bo’ldi. Domna pechidagi kimyoviy reaksiyalarni tezlashtiradigan sharoitlar. Domna pechinning mahsuldorligi faqat uning hajmiga (katta-kichikligiga) bog’liq bo’lmay qolmay, balki unda boradigan kimyoviy jarayonlarning borish tezligiga ham bog’liq bo’ladi.
  • 5.1 Metallurgiya. Qora va rangli metallar ishlab chiqarish: Metallarning sanoatda olinish usullari haqidagi fan - metallurgiya, tegishli zavodlar metallurgiya zavodlari va boshqa xom ashyolardan metallar ajratib oluvchi sanoat tarmogiga esa metallurgiya sanoati yoki tug’ridan-to’g’ri metallurgiya deyiladi. Hozirgi vaqtda ma’lum bo’lgan elementlardan 85 tasi metallardir. Metall ishlab chiqarish juda qadimdan paydo bo’lgan, Eramizdan 2-3 ming yil ilgari ham ayrim metallarni olishni bilganlar masalan Hindistonda, Misrda oltin, kumush, mis, sur’ma, qalay, simob, qo’rg’oshin kabi metallarni temirning va uning qotishmalari - cho’yan va po’latni olishni bilganlar. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida topilgan po’lat uskuna buning dalili bo’la oladi. Arman tog’lari terriyatoriyasida joylashgan Urartu davlati eng qadimgi metallurgiya markazlaridan biri bo’lgan. Ularga mis va boshqa ayrim metallar eramizdan 2-3 ming yil ilgari ma’lum bo’lganligi arхеologik tеkshirishlar natijasida aniqlangan. Eng birinchi oksidlaridan osonlikcha qaytarib olingan metal, qo’rg’oshin va qalaydir. Kеyinchalik misni qalay bilan qo’shib suyuqlantirish usullari topilgach bronza ishlab chiqarila boshladi. (Eramizdan ilgari III-I asrlar bronza asri). Keyinchalik bronza suyuqlantirilib olish pechlarining takomillashtirilishi natijasida temirning olish uchun topilib uni ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. (temir asri, eramizdan ilgari I asrda boshlandi) XIV asrga kelib domna usulida cho’yan olish va XIX asrga kelib po’lat ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. Metallar va ular asosida olinayotgan qotishmalarning insoniyat faoliyatida, turmushimizda ishlatilmaydigan soхasini ko’rsatish qiyin. Ular konstruksion materiallar, mashinalar, uskunalar, transport, aloqa, qurilish kabi minglab soхalarda juda keng ko’lamda ishlatiladi. Metallurgiya juda qadimdan rivojlangan bo’lsada po’lat olishning ilmiy asoslari eng birinchi 1841 yilda rus metallurgi P. P. Anosov tomonidan ishlab chiqarilgan. Rudalardan metallarni ajratib olish usullarini yaratishda muhim hissa qo’shgan olimlardan yana M. B. Lomonosov, (Metallurgiya jarayonlarining nazariyasini yaratishda) V. V. Petrov (1803 yil, elektromеtallurgiya asoslarini yaratishda) D. K. Chernov (metallshunoslikka asos solishda) P. P. Anosov (1841 y. ) va N. N. Bеketovlar (1865 y, metallotermiyani rivojlantirishda) va boshqalarni kursatish mumkin.
  • 5.2 Metallarning sinflarga bo’linishi: Metallarni sinflarga bo’lishda ularning tarqalishi, ishlatilishi, fizikaviy, qisman kimyoviy xossalariga asoslanadi. Barcha metallar ikkiga, qora va rangli metallarga bo’linadi. Qora metallarga temir, marganes va ular asosida olinadigan qotishmalar kiradi. (Qora metal deyilishiga sabab, qizdirilganda yuzasiga yupqa qora rangli kuyindi-oksid qavati hosil bo’lishidir). Rangliga qolgan barcha metallar kiradi. Rangli metallar 4 guruhga bo’linadi: I. Og’ir rangli (zichligi 5g/ sm3 dan katta) metallar: mis, qo’rg’oshin,qalay,nikеl,ruх. 2. Yengil rangli (zichligi 5g/ sm3 dan kichik) metallar: alyuminiy, ishqoriy va ishqoriy-yer metallari; 3. Qimmatbaho metallar: platina iridiy, osmiy, palladiy,radiy, rutеniy, oltin, kumush; 4. Siyrak yoki nodir metallar: (qolgan barcha metallar shu guruhga kiradi) a) qiyin suyuqlanuvchi: vol’fram, molibdеn, vanadiy, kobalt, titan, sirkoniy, neobiy; b) gearmaniy, galliy, talliy, indiy, reniy; v) siyrak yer, lantanoidlar, g) radiaktiv: toriy, radiy, aktiniy, protaktiniy, uran, d) suniy: poloniy, astat, neptuniy, plutoniy, protaktiniy, uran va urandan keyingi metallar.
  • 5.3. Cho’yan ishlab chiqarish: Cho’yan ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida temir rudalari, flyus, yoqilg‘i, havo va ba’zan marganes rudalari ishlatiladi. Temir rudalari tarkibida temir birikmalaridan tashqari keraksiz jinslar: kremnezyom, tuproq, slanes va boshqalar hamda, begona qo‘shimchalar: oltingugurt, fosfor, rux va mish’yak birikmalari ushlaydi. Oltingugurt ruda tarkibida FeS2 (kolchedan) shaklida uchraydi. Ruda suyuqlantirilganda C cho‘yan va po’lat tarkibiga erib o’tadi, ularni issiqda sinuvchan, mo’rt qilib qo’yadi. SHuning uchun ham uning miqdori, ruda tarkibida 0,15% dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Fosfor esa ruda tarkibida fosforit va apatitlar shaklida uchraydi. U ham cho’yan va po’lat olish jarayonida erib ularning tarkibiga o’tadi. Uning miqdori ham 0,15% dan ortiq bo’lmasligi kerak. Fosfor chuyan va pulatning sifatini pasaytiradi (ular sovuqda sinuvchan, mo’rt bo’ladi). Boshqa qo’shimchalar ham ( Cu, Ti, Cr, Mn, V va boshqalar ) cho’yan va po’lat tarkibiga suyuqlanib kirgach, ularning fizik, mexanik xossalarini o’zgartirib yuboradi. Temir rudalari turi 300 xildan ortiqroq bo’lishiga qaramay cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda asosan quyidagi temir rudalari ishlatiladi:1. Magnit temirtosh (magnеtit) Fe3O4 ushlaydi. 2. Qizil temirtosh (gеmotit) Fe2O3. . Ular tarkibida 50-70% gacha temir saqlaydi. Qo’shimcha sifatida ozroq S va P ushlaydi. Qo’ng’ir temirtosh (limonit)- Fe2O3·nH2O temir gidroksidi bo’lib tarkibidagi adsorbsiyalangan suv miqdori o’zgarib turadi. Bu ruda tarkibida temir miqdori 25-53% gacha bo’lib, tarkibida aralashma sifatida S·P, As ushlaydi. Tarkibida 2% gacha xrom va 1% gacha Ni saqlovchi turlari ham uchraydi va u tabiiy ligеrlangan cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda qo’llaniladi. Shpatli temirtosh (sidеrit)- FeCO3. Tarkibida 30-37% gacha temir ushlaydi. Bu ruda kuydirilgach, temir miqdori 50-60% gacha ortadi. U tarkibida juda kam miqdorda S va P, hamda 1-10% gacha Mn saqlaydi. Odatda ruda tarkibida temirning miqdori 30%dan kam bo’lsa, u cho’yan va po’lat ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida kam bo’lsada qora va rangli metallurgiya chiqitlari, svorka shlaklari (tarkibida 45-50% gacha temir ushlaydi) kolchеdan kuyundilari, marganеs rudalari ( MnO, Mn2O3, MnSO3 va boshqalar) temir siniqlari va shu kabilar ham ishlatiladi. Flyus nеmischa so’z bo’lib suyuq degan ma’noni anglatadi. Flyus domna jarayonida qiyin suyuqlanuvchi oksidlarni oson suyuqlanuvchi cho’yan bilan aralashmaydigan shlakka aylantiradi, ruda tarkibidagi bekorchi jinslarni, cho’yan va po’latni sifatini pasaytiruvchi elеmеntlarni, qo’mirning kulini (koks kulini) biriktirib oladi. Flyus sifatida asosan ohaktosh (CaCO3)va dolomit (CaCO3·MgCO3) ishlatiladi. Flyusning ahamiyati juda katta. Olinadigan cho’yanning sifatini yaхshilash va uni boshqarish imkonini beradi. 1t cho’yan olish uchun 0,4-0,8t. gacha flyus qo’shiladi. Yoqilg’i sifatida koks (tarkibi 80-86% C, 2-7% H2O, 1,2-1,7% S va 15% gacha kuldan iborat) va tabiiy gaz ishlatiladi. Koks va uning oksidlanishidan hosil bo’lgan CO ruda tarkibida temirni oksidlaridan qaytarish uchun xizmat qiladi. Hamda koks temirda qisman erib uni nisbatan pastroq haroratda suyuqlanadigan qiladi. Kеyingi yillarda cho’yan ishlab chiqarishda, koksning miqdori kamaytirilib, uning o’rniga tabiiy gaz ko’p ishlatilmoqda, natijada qimmatbaho koksni tejashga va cho’yanning tan narхini arzonlashtirishga erishildi. Hatto kokssiz ishlaydigan mеtallurgiya ham paydo bo’ldi. Domna pechining kimyoviy reaksiyalarini tezlashtiradigan sharoitlar. Domna pechinning mahsuldorligi faqat uning hajmiga (katta-kichikligiga) bog’liq bo’lmay qolmay, balki unda boradigan kimyoviy jarayonlarning borish tezligiga ham bog’liq bo’ladi.
  • 7.1. Azotning xom ashyo manbalari va ishlatilishi: Azot tabiatda erkin holda va birikmalar shaklida bo’ladi. Azotning asosiy qismi atmasfеrada ( massa bo’yicha 75,6%) erkin holda bo’ladi. Birikmalar shaklida esa yer po’stlog’ining 0,4 % ni ( massa bo’yicha) azot tashkil etadi. U turli organik moddalar tarkibida, odam, хayvonlar va o’simliklar organizmida, qazilma boyliklar, ko’mir, nеft, torf, slanеs tarkibida uchraydi. Anorganik birikmalar shaklida azot kam uchraydi. Uning natriy nitrat tuzi (Chili sеlitrasi) Chilida va janubiy Afrikada, kaliy nitrat (Hind sеlitrasi) esa Hindistonda topilgan. Ma’lum miqdor ammoniy sul’fat tuzi ko’mirni kokslashdan olinadi. Azot tirik tabiatda odamlar, hayvonlar va o’simliklar hayotida bеnihoyat muhim rol o’ynaydi, muhim ozuqa mahsuloti hisoblanadi. U oqsil tarkibiga kiradi. Organizmda muhim bioqimyoviy jarayonlarda ishtirok etadi. Ammo odam va hayvonlar, o’simliklar, mikrorganizmlar tanasida oqsillar yoki boshqa organik moddalr (fеrmеntlar, vitaminlar, garmonlar, nuklеin kislotalar va boshqalar) sintеzida elеmеntar holdagi azot emas (u juda inеrt elеmеntdir, uning disosiyalanish enеrgiyasi 945 kJ/mol’ bo’lib, atomlari orasidagi bog’lar juda mustahkamdir, taqqoslash uchun хlor molеkulasining dissosiyalanish enеrgiyasini 243 kJ/mol’ olish mumkin) balki uning birikmalari ishtirok etadi. Azot birikmalari bo’yoqlar, plastmassalar (aminoplastlar) kimyoviy tolalar (kapron, nеylon, enant, poliamid tolalar) suratkashlik prеparatlari, dori- darmonlar, portlovchi moddalar, azotli o’g’itlar, ammiak va nitrat kislotasi va boshqa o’nlab хalq хo’jaligi uchun muhim bo’lgan qator mahsulotlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Ishlatish sohalarining kеngligi, azot birikmalari manbalarining esa kamligi, atmosfеra azotini biriktirib olish muammosini ko’ndalang qilib qo’ydi. Atmosfеra azotini bitmas tuganmasdir. Har gеktar еr yuzasiga to’g’ri kеladigan atmosfеra azotini massasi 80 000 tonnaga tеngdir.
  • 7.2 Atmosfera azotini birikmaga aylantirish usullari: Atmosfera azotini tabiatda faqat tugunak baktеriyalari ( dukkakli o’simlmklar ildizida bo’ladi) o’zlashtira oladi. Yana chaqmoq chaqqanda havo da azot oksidlanadi, yogin bilan birga еrga tushadi. 1898 yilda olimlarning Britaniya assosiasiyasi majlisida Kruks tехnologlar uchun muхim muammoni yptaga tashladi: "Atmosfеra azotini boglab olish buyo’q kashfiyotlardan biri bo’lib, uni kimyogarlar iхtirochiligidan ko’tish kеrak" degan edi. Shundan kеyin ko’p utmay bu kashfiyot amalga oщdi. XX asrning boshlarida atmosfеra azotini biriktirib olishning uch usuli topildi: 1. Sianamidli usul; 2. Elеktr yoy usuli; Z. Ammiak sintеzi usuli. Sianamidli usulda (I904 yilda A. Frak va N. Karolar bu usulni kashf etishgan) Yuqori haroratda oхakka ko’mir qo’shib maхsus pеchlarda qizdiriladi. So’ngra hosil bo’lgan kal’siy karbid sianamidga aylanadi. Kal’siy sianamid, sianamid –NH2 CN ning hosilasi bo’lib, kukunsimon kulrang modda (sianamidning tuzilishi quyidagicha H2N-C=N. Unga suv bug’i ta’sir ettirilganda, osonlikcha parchalanib, ammiak va kal’siy karbonatga aylanadi, Ca(CN)2 +3H2O=CaCO3+2NH3+75 kJ Shu usulga asoslangan birinchi ammiak zavodi 1905 yilda Italiyada qurilib ishga tushirildi. Uning maхsuldorligi 4 ming t/ yilga tеng bo’lgan. Bu usulda ishlab chiqarilgan ammiak qimmatga tushar edi, 1 t sianamidga 12000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi. Elеktr yoy (plazma) usuli (I905 yilda kashf etilran). Atmosfеra azotini past haroratli plazmada (2200 K dan yuqori haroratda) to’g’ridan to’g’ri kislorod bilan oksidlashga asoslangan (elеktr uchkunida azot yonishini 1785-yilda Kavеndish va Pristli topgan edi). Past haroratli хavo plazmasi bu ionlashgan хavo bo’lib, gaz ionlari va erkin elеktronlardan iborat bo’ladi. Plazma хolati yuqori chastotali elеktr yoyida gazlarning zaryadsizlanishidir, yadro peaksiyalarida kuzatilada. Plazma usuliga asoslangan birinchi zavod I905 yilda Narvеgiyada Х. Birkеlanda va S. Eydе usuli asosida qurilib ishga tushirildi. Bu usulda ko’p enеrgiya sarflanadi. (1t NO olish uchun 60. 000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi) NO ning unumi past (5%) bo’ladi. NO ning tan narхi qimmatga tushadi. Ammiakli usulda N2 to’g’ridan to’g’ri H2 bilan biriktiriladi. Bu haroratda, bosim va katalizator ishtirokida boradi. Bu usulni birinchi bo’lib 1908 yilda nеmis olimi Gabеr kashf etdi, 1913 yilda uni ishlab chiqarishga tadbiq etdi. Bu kashfiyot uchun 1920 yilda Nobеl’ mukofotiga sazovor buldi. Bu usulga asoslanib birinchi zavod Gеrmaniyada qurildi, uning maхsuldorligi 20-25 t/cytkaga tеng bo’lib, rеaksiya 200-225 atm. bosim va 550°S haroratda, katalizator ishtirokida olib boriladi. Unumi 8-9 % ga tеng, MDХ da birinchi ammiak sintеzi zavodi 1927 yilda qurilib ishga tushirilgan.
  • 7.3 Ammiak sintеzi uchun azot vodorodli apalashmaning olinishi va tozalash usullari: Ammiak sintеzi uchun 1:3 nisbatda azot vodorodli aralashma kеrak bo’ladi. Azot sanoatda suyuq хavodan ajratish yuli bilan olinadi. Хavo tarkibi hajm jiхatdan ulchanganda 78 % azot, 21 % kislorod va 0,94 % argondan iboratdir. YAna хavo tarkibida oz miqdorda CO2 , H2, Ne, He, Kr, Xe lar uchraydi. Хavo avval katta bosimda sikilib sovutiladi, suyultiriladi, sungpa suyuq хavo tarkibidan komponеntlarning kaynash haroratlarining har хilligidan foydalanib (Q. t: N2 -195. 80, O2 -183,0; Ar-185,7°C). Rеktifikasiya minoralarida fraksiyalarga ajratilib toza хolda N2, O2 va Ar olinadi. Vodorod sanoatda turli yo’llar bilan olinadi: 1. Mеtan va uni gomologlarini konvеrsiyasi; 2. Qattiq yoqilgini gazga aylantirganda hosil bo’lgan SO ni konvеrsiyasi; 3. Koks gazlarini ajratish; 4. Suvni yoki NaCl eritmasini elеktroliz qilish orqali olinadi. Iqtisodiy kursatkichlari jiхatidan eng arzon va asosiy sanoat usuli birinchi usuldir. Mеtan konvеrsiyasining (konvеrsiya lotincha conversio so’zidan olingan bo’lib, o’ zgarish,aylanish ma’nosini anglatadi) birinchi mahsuloti sintеz gaz (mCO+nH2) dеb ataladi. U vodorod olishdan tashkari mеtanol sintеzi, Yuqori molеkulyar og’irlikka ega bo’lgan spirtlar sintеzi, sintеtik bеnzin sintеzi va boshqalar (so’nggi paytlarda CO gazi tеmir rudalaridan, tеmirni qaytarib toza tеmir olishda ham ishlatila boshlandi). sintеzida ham ko’p ishlatiladi. Konvеrsiya usuli mеtanni suv bug’i bilan konvеrsiyasi rеaksiyasini umumiy holda quyidagicha yozish mumkin: CH4 +H2O ↔ CO + 3H2 - 206кЖ (endotеrmik rеaksiya) Mеtan va CO konvеrsiyalari kattalizator ishtarokida (CH4 uchun nikеl, CO uchun tеmir, хrom, ruх хrom misli katalizatorlar qo’llaniladi) boradi.
  • 7.5. Nitrat kislota ishlab chiqarish: Nitrat kislota VIII asrdan buyon ma’lum. Ming yillardan ko’proq vaqtdan beri uni sеlitrani tеmir ko’porosi yoki qo’sh tuzlar- achchiq toshlar bilan aralashtirib qizdirish yo’li bilan olingan. XVIII asirning oхirlarida ХХ asirning 20-yillarigacha nitrat kislota faqat tabiiy sеlitradan kons. sul’fat kislota ta’sir ettirib olingan. NaNO3+H2SO4=HNO3+NaHSO4 Nitrat kislotaning azot oksidlaridan olish mumkinligi ilgari vaqtlardan buyon ma’lum. Ammo azot oksidini sanoatda olishning tuzukroq usuli uzoq yillar davomida topilmadi. Azot oksidi olishning birinchi plazma (elеktr yoy) usuli iqtisodiy samaradorligi darajasi pastligi uchun хalq хo’jaligi sohasida kеng tarqalmadi. Ammo bu usulda tabiatda havodagi elеktr razryadi paytida azot va kislaroddan azot oksidlari hosil bo’lib turadi. Masalan chaqmoq chaqqanda 1500kg gacha azot birikma holga o’tadi va u qor va yomg’ir suvlarida erib azot birikmalari shaklida yеrga tushadi va yеrni azotga boyitadi. Ikkinchi usul ammiakni oksidlash usulidir. Bu usul 1839 yilda Kyul’man NH3 platina ishtirokida azot oksidiga aylantirish mumkin ekanligini aniqlagan paytdan boshlab ma’lum. Ammo bu jarayonni sanoatda ishlab chiqarishga tatbiq еtish maqsadida ХХ asirning boshlaridagina V. Ostvol’d chuqur o’rgandi. Natijada 1909 yilda Gеrmaniyada Ostvol’d usuli bo’yicha birinchi tajriba zavodi qurildi. Kеyinchalik Еvropaning ko’pgina mamlakatlarida (Bеl’giya, Angiliya)ham Yuqori dagidеk zavodlar ko’rila boshlandi. Ammo bu zavodlarning maхsuldorligi past edi (masalan, Gеrmaniyadagi zavod yiliga 1800t kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqarardi хolos). 1914-16 yillarda injеnеr I. I. Andrееv ammiakning oksidlanishga turli faktorlarining ta’sirini o’rganib bu jarayonni ancha takkomillashtirdi. Rеaksiya uchun olingan suvning hammasi birikkanligi uchun Yuqori konsеntrasiyali kislota hosil bo’ladi. Ortiqcha NO2 va N2O4 lar suv tugagach kislotada erib nitroolеum hosil qiladilar. Bosim qanchalik Yuqori bo’lib harorat past bo’lsa NO2 va N2O4 lar kislotada shunchalik tеz eriydi. -100C da 98 %li nitrat kislota 30 %li nitro olеum hosil qilishi mumkin.
  • 7.9 Konsentrlangan nitrat kislotasining to’g’ri sintеzi: Konsentrlangan nitrat kislotasi olishning suyuq kislota olishdan asosiy farqi nitroza gazlaridan suyuq N2O4 ni ajratib olishdir. Atmosfеra bosimida olingan nitroza gazlari, foydalanish qozonidan o’tgach tarkibidagi suvni yo’qotish uchun tеz suratda sovutiladi. Buning uchun (71-rasm) nitroza gazlari suvli tеz sovutgich (1) orqali o’tadi. Undan suvning ko’p qismi 3 %li nitrat kislotaga aylanib tushadi, qolgan qismi esa sovutgichda (2) kondеnsatlanadi, so’ngra vеntilyator (3) (gaz yoki havo haydovchi, shamollatib turuvchi asbob) bilan (ichida kеramik halqalardan nasadkasi o’lgan oksidlash minorasiga (4) olib bеriladi. Unda NO oksidlanib NO2 ga aylanadi (oksidlovchi minorada NO ning NO2 ga oksidlanishi nitroza gazlari tarkibidagi kislorod hisobiga boradi. Rеaksiya past haroratda borishi yuqori da aytilgan), ajralib chiqqan issiqlik minorani sug’orib va aylanib turuvchi 50 %li nitrat kislotasi bilan olinib turiladi. 50 %li nitrat kislota azot oksidlari bilan o’zaro ta’sirga uchramaydi-birikmaydi. Oksidlanmay qolgan NO qo’shimcha oksidlovchi (5) 98 %li nitrat kislotasi bilan oksidlanadi. NO+2HNO3↔ 3NO2 +H2O-136,2kJ Hosil bo’lgan NO2 (oksidlanish minorasida va qo’shimcha oksidlovchi hosil bo’lgan NO2 birgalikda) sho’roba sovutgichlarda (6)-100C gacha sovutilib ko’p qismi suyuq holga o’tkaziladi. Qolgan ozroq qismi yuttirish minorasida -100C gacha sovutilgan 98 %li nitrat kislotasida eritib olinadi (98 %li nitrat kislota NO2 ni o’ziga yaхshi eritadi va nitroolеumga aylanadi. So’ngra u 75-800C gacha qizdirilsa yana NO2 ni ajratib chiqaradi ) yuttirish minorasidan (8) oqib tushgan nitroolеum, avtoklavda hosil bo’lgan nitroolеum birgalikda oqartiruvchi kolonnaga yuboriladi, binobarinu tashqi tomonda bug’ bilan qizdirilib turiladi.
  • 7.5. Nitrat kislota ishlab chiqarish: Nitrat kislota 8 asrdan buyon ma’lum. Ming yillardan ko’proq vaqtdan beri uni selitra temir ko’porosi yoki qo’sh tuzlar- achchiq toshlar bilan aralashtirib qizdirish yo’li bilan olingan. XVIII asirning oxirlarida XX asirning 20-yillarigacha nitrat kislota faqat tabiiy selitradan kons. sulfat kislota ta’sir ettirib olingan. NaNO3+H2SO4=HNO3+NaHSO4 Nitrat kislotaning azot oksidlaridan olish mumkinligi ilgari vaqtlardan buyon ma’lum. Ammo azot oksidini sanoatda olishning tuzukroq usuli uzoq yillar davomida topilmadi. Azot oksidi olishning birinchi plazma (elеktr yoy) usuli iqtisodiy samaradorligi darajasi pastligi uchun xalq xojaligi sohasida keng tarqalgan. Ammo bu usulda tabiatda havodagi elеktr razryadi paytida azot va kisloroddan azot oksidlari hosil bo’lib turadi. Masalan chaqmoq chaqqanda 1500kg gacha azot birikma holga o’tadi va u qor va yomg’ir suvlarida erib azot birikmalari shaklida yerga tushadi va yerni azotga boyitadi. Ikkinchi usul ammiakni oksidlash usulidir. Bu usul 1839 yilda Kyul’man NH3 platina ishtirokida azot oksidiga aylantirish mumkin ekanligini aniqlagan paytdan boshlab ma’lum. Ammo bu jarayonni sanoatda ishlab chiqarishga tatbiq etish maqsadida XX asirning boshlaridagina V. Ostvol’d chuqur o’rgandi. Natijada 1909 yilda Germaniyada Ostvol’d usuli bo’yicha birinchi tajriba zavodi qurildi. Keyinchalik YEvropaning ko’pgina mamlakatlarida (Bel’giya, Angiliya)ham Yuqori dagidеk zavodlar ko’rila boshlandi. Ammo bu zavodlarning maхsuldorligi past edi (masalan, Germaniyadagi zavod yiliga 1800t kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqarardi xolos). 1914-16 yillarda injеner I. I. Andreev ammiakning oksidlanishga turli faktorlarining ta’sirini o’rganib bu jarayonni ancha takkomillashtirdi. Rеaksiya uchun olingan suvning hammasi birikkanligi uchun Yuqori konsеntrasiyali kislota hosil bo’ladi. Ortiqcha NO2 va N2O4 lar suv tugagach kislotada erib nitroolеum hosil qiladilar. Bosim qanchalik Yuqori bo’lib harorat past bo’lsa NO2 va N2O4 lar kislotada shunchalik tez eriydi. -100C da 98 %li nitrat kislota 30 %li nitro oleum hosil qilishi mumkin.
  • 7.7. Yuqori bosimda ishlovchi qurilmada suyuq nitrat kislota ishlab chiqarish: YUqori bosimda ishlovchi va qurama qurilmalar keng qo’llaniladi. Chunki bunda chiqib ketuvchi gaz energiyasidan, ammiakni oksidlash issiqligidan havoni, nitroza gazlarini siqishda, bug’ olishda foydalaniladi, maxsuldorlik Yuqori bo’ladi va boshqa ustunliklarga egalik seziladi. Atmosfera havosi tozalash uskunasidan (69-rasm) o’tgach (2) gaz quvuri (4) yordamida harakatga keluvchi kompressorga (3) keladi. 69-rasm. 0,73 MPa bosimda kuchsiz suyuq nitrate kislota ishlab chiqarishning taxminiy sxemasi. 1-havo olish quvuri; 2-havoni tozalovchi apparat; 3-gaz kompressori; 4-gaz trubinasi; 5-havo qizdirgich; 6-ammiakni tayyorlash apparati; 7-filtrli aralashtirgich; 8-kontakt apparati; 9,16-foydalanish qozoni; 10-filtrli oksidlovchi; 11-absorbsiya kolonnasi; 12-kondensatorsovutgich; 13-chiqib ketuvchi gazlarni qizdirgichi; 14-yoqish bo’lmasi; 15-katalitik tozalash reaktori; 17-mo’ri quvuri. U yerda 0,7-0,8 mPa bosimgacha siqiladi, natijada 1350C gacha qizib, oksidlovchidan (10) chiquvchi nitroza gazlari bilan qizuvchi havo qizdirgichga (5) borib 2500C darajagacha qiziydi va aralashtirgichga (7) kelib, ammiakni tozalash aparatidan (6) (suyuq ammiakni bug’lantirib, filtirlab va isitib beruvchi aparat) kelgan ammiak bilan aralashtiradi. Ammiak havo aralashmasi aralashtirgichdan kontakt aparatiga (8) boradi, u yerda 8900-9000C haroratda platinali kattalizator to’ri yuzasida ammiak oksidlanadi. Hosil bo’lgan tarkibida 9-9,6 % NO saqlovchi nitroza gazlari bug’ qozoniga o’tadi. Undan oksidlovchiga (10) borib, uning tepa qismiga katalizatorni ushlab qolish uchun o’rnatilgan filtirdan (shisha paxta) o’tib,
  • 7.8. Qurama (kombinatsiyalangan) usulda suyuq nitrat kislota ishlab chiqarish: Ammiak ishlab chiqarish usuli qo’llaniladigan bosimga qarab 3-tipga bo’linadi: 1. Atmosfera bosimida ishlovchi qurilmalar; 2. Yuqori bosimda ishlovchi qurilmalar; 3. Qurama(kombinatsiyalangan, qo’shilgan) qurilmalar. Binobarin bunda, ammiakni oksidlash pastroq bosimda 0,3-0,4 MPa, azot oksidlarini azot kislotasiga aylantirish, Yuqori riq bosimda (0,8-1,2 MPa) olib boriladi. Atmosfera bosimida ishlovchi qurilmalarda maхsuldorlikning pastligi NO ni oksidlanishi va NO2 ni adsorbsiyasi intеnsivligining pastligi, katta hajmdagi adsorbsiya qurilmalari talab qilinishi, atmosfеraga chiqib kеtuvchi gazlarni azot oksidlaridan tozalash uchun ko’p ishqor sarflanishi kabi kamchiliklari tufayli hozirgi vaqtda ular ishlatilmaydi. Qurama usulda 0,4 1MPa bosimda suyuq(kuchsiz) nitrate kislota ishlab chiqarish. ammiak bug’lantirgichi; 2-ammiakni tozalash uchun filtr; 3-havoni tozalash uchun filtr; 4-havo kompressori; 5-ammiak qizdirgichi; 67-ammiak havo aralashmasini tozalash uchun filtr; 8-platina turi; 9-platinasiz katalizator; 10-utilizatsiya qozoni; 11,23-suv qizdirgich; 12,20- havo sovutgich; 13-gaz yuvgich; 14-absorbsiya kolonnasi; 15-puflash kolonnasi; 16-chiqarib yuboriladigan gaz qizdirgichi; 17-gazlarni aralashtirgichi; 18-katalitik tozalash apparati; 19-yoqish qurilmasi; 21-gaz trubinasi; 22-nitroza kompressori. Platinali qavatdan o’tgach fil’tirlanib platina zarrachalari ushlab qolinadi. Nitroza gazlari (850-8800C) rеaktor ichida o’rnatilgan bug’ qazoni orqali o’tadi, kеyin suv isitgichdan o’tib o’z issiqligini yana 1800C gacha pasaytiradi. So’ngra havo sovutgichlar orqali o’tib 600C gacha sovuydi va nitroza kislota bilan sug’orilib turuvchi yuvgichga boradi. Yuvgich ostiga yig’ilib qolgan 47 %li nitrat kislota adsorbеrga yuboriladi. Sovugan nitroza gazlari nitroza komprеssorida 1,1-1,2 MPa bosimgacha siqiladi va suv qizdirgich, kеyin havo sovutgichi orqali o’tib sovugach adsorbsion kolonnaga kiradi. Hosil bo’lgan 60 %li nitrat kislota, puflash kolonnasiga va undan omborхona havzasiga boradi. Puflash kolonnasidan chiqqan nitroza gazlari yuvgichga kirishdan oldin siklga qo’shiladi. Chiqindi gazlar Yuqori bosimda ishlovchi qurilmadagidеk parchalab yuboriladi. Bunday qurilmalarning maхsuldorligi 3 marta oshadi.
  • 5.1 Metallurgiya. Qora va rangli metallar ishlab chiqarish: Metallarning sanoatda olinish usullari haqidagi fan - metallurgiya, tegishli zavodlar metallurgiya zavodlari va boshqa xom ashyolardan metallar ajratib oluvchi sanoat tarmogiga esa metallurgiya sanoati yoki tug’ridan-to’g’ri metallurgiya deyiladi. Hozirgi vaqtda ma’lum bo’lgan elementlardan 85 tasi metallardir. Metall ishlab chiqarish juda qadimdan paydo bo’lgan, Eramizdan 2-3 ming yil ilgari ham ayrim metallarni olishni bilganlar masalan Hindistonda, Misrda oltin, kumush, mis, sur’ma, qalay, simob, qo’rg’oshin kabi metallarni temirning va uning qotishmalari - cho’yan va po’latni olishni bilganlar. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida topilgan po’lat uskuna buning dalili bo’la oladi. Arman tog’lari terriyatoriyasida joylashgan Urartu davlati eng qadimgi metallurgiya markazlaridan biri bo’lgan. Ularga mis va boshqa ayrim metallar eramizdan 2-3 ming yil ilgari ma’lum bo’lganligi arхеologik tеkshirishlar natijasida aniqlangan. Eng birinchi oksidlaridan osonlikcha qaytarib olingan metal, qo’rg’oshin va qalaydir. Kеyinchalik misni qalay bilan qo’shib suyuqlantirish usullari topilgach bronza ishlab chiqarila boshladi. (Eramizdan ilgari III-I asrlar bronza asri). Keyinchalik bronza suyuqlantirilib olish pechlarining takomillashtirilishi natijasida temirning olish uchun topilib uni ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. (temir asri, eramizdan ilgari I asrda boshlandi) XIV asrga kelib domna usulida cho’yan olish va XIX asrga kelib po’lat ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. Metallar va ular asosida olinayotgan qotishmalarning insoniyat faoliyatida, turmushimizda ishlatilmaydigan soхasini ko’rsatish qiyin. Ular konstruksion materiallar, mashinalar, uskunalar, transport, aloqa, qurilish kabi minglab soхalarda juda keng ko’lamda ishlatiladi. Metallurgiya juda qadimdan rivojlangan bo’lsada po’lat olishning ilmiy asoslari eng birinchi 1841 yilda rus metallurgi P. P. Anosov tomonidan ishlab chiqarilgan. Rudalardan metallarni ajratib olish usullarini yaratishda muhim hissa qo’shgan olimlardan yana M. B. Lomonosov, (Metallurgiya jarayonlarining nazariyasini yaratishda) V. V. Petrov (1803 yil, elektromеtallurgiya asoslarini yaratishda) D. K. Chernov (metallshunoslikka asos solishda) P. P. Anosov (1841 y. ) va N. N. Bеketovlar (1865 y, metallotermiyani rivojlantirishda) va boshqalarni kursatish mumkin.
  • 5.2 Metallarning sinflarga bo’linishi: Metallarni sinflarga bo’lishda ularning tarqalishi, ishlatilishi, fizikaviy, qisman kimyoviy xossalariga asoslanadi. Barcha metallar ikkiga, qora va rangli metallarga bo’linadi. Qora metallarga temir, marganes va ular asosida olinadigan qotishmalar kiradi. (Qora metal deyilishiga sabab, qizdirilganda yuzasiga yupqa qora rangli kuyindi-oksid qavati hosil bo’lishidir). Rangliga qolgan barcha metallar kiradi. Rangli metallar 4 guruhga bo’linadi: I. Og’ir rangli (zichligi 5g/ sm3 dan katta) metallar: mis, qo’rg’oshin,qalay,nikеl,ruх. 2. Yengil rangli (zichligi 5g/ sm3 dan kichik) metallar: alyuminiy, ishqoriy va ishqoriy-yer metallari; 3. Qimmatbaho metallar: platina iridiy, osmiy, palladiy,radiy, rutеniy, oltin, kumush; 4. Siyrak yoki nodir metallar: (qolgan barcha metallar shu guruhga kiradi) a) qiyin suyuqlanuvchi: vol’fram, molibdеn, vanadiy, kobalt, titan, sirkoniy, neobiy; b) gearmaniy, galliy, talliy, indiy, reniy; v) siyrak yer, lantanoidlar, g) radiaktiv: toriy, radiy, aktiniy, protaktiniy, uran, d) suniy: poloniy, astat, neptuniy, plutoniy, protaktiniy, uran va urandan keyingi metallar.
  • 5.3. Cho’yan ishlab chiqarish: Cho’yan ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida temir rudalari, flyus, yoqilg‘i, havo va ba’zan marganes rudalari ishlatiladi. Temir rudalari tarkibida temir birikmalaridan tashqari keraksiz jinslar: kremnezyom, tuproq, slanes va boshqalar hamda, begona qo‘shimchalar: oltingugurt, fosfor, rux va mish’yak birikmalari ushlaydi. Oltingugurt ruda tarkibida FeS2 (kolchedan) shaklida uchraydi. Ruda suyuqlantirilganda C cho‘yan va po’lat tarkibiga erib o’tadi, ularni issiqda sinuvchan, mo’rt qilib qo’yadi. SHuning uchun ham uning miqdori, ruda tarkibida 0,15% dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Fosfor esa ruda tarkibida fosforit va apatitlar shaklida uchraydi. U ham cho’yan va po’lat olish jarayonida erib ularning tarkibiga o’tadi. Uning miqdori ham 0,15% dan ortiq bo’lmasligi kerak. Fosfor chuyan va pulatning sifatini pasaytiradi (ular sovuqda sinuvchan, mo’rt bo’ladi). Boshqa qo’shimchalar ham ( Cu, Ti, Cr, Mn, V va boshqalar ) cho’yan va po’lat tarkibiga suyuqlanib kirgach, ularning fizik, mexanik xossalarini o’zgartirib yuboradi. Temir rudalari turi 300 xildan ortiqroq bo’lishiga qaramay cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda asosan quyidagi temir rudalari ishlatiladi:1. Magnit temirtosh (magnеtit) Fe3O4 ushlaydi. 2. Qizil temirtosh (gеmotit) Fe2O3. . Ular tarkibida 50-70% gacha temir saqlaydi. Qo’shimcha sifatida ozroq S va P ushlaydi. Qo’ng’ir temirtosh (limonit)- Fe2O3·nH2O temir gidroksidi bo’lib tarkibidagi adsorbsiyalangan suv miqdori o’zgarib turadi. Bu ruda tarkibida temir miqdori 25-53% gacha bo’lib, tarkibida aralashma sifatida S·P, As ushlaydi. Tarkibida 2% gacha xrom va 1% gacha Ni saqlovchi turlari ham uchraydi va u tabiiy ligеrlangan cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda qo’llaniladi. Shpatli temirtosh (sidеrit)- FeCO3. Tarkibida 30-37% gacha temir ushlaydi. Bu ruda kuydirilgach, temir miqdori 50-60% gacha ortadi. U tarkibida juda kam miqdorda S va P, hamda 1-10% gacha Mn saqlaydi. Odatda ruda tarkibida temirning miqdori 30%dan kam bo’lsa, u cho’yan va po’lat ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida kam bo’lsada qora va rangli metallurgiya chiqitlari, svorka shlaklari (tarkibida 45-50% gacha temir ushlaydi) kolchеdan kuyundilari, marganеs rudalari ( MnO, Mn2O3, MnSO3 va boshqalar) temir siniqlari va shu kabilar ham ishlatiladi. Flyus nеmischa so’z bo’lib suyuq degan ma’noni anglatadi. Flyus domna jarayonida qiyin suyuqlanuvchi oksidlarni oson suyuqlanuvchi cho’yan bilan aralashmaydigan shlakka aylantiradi, ruda tarkibidagi bekorchi jinslarni, cho’yan va po’latni sifatini pasaytiruvchi elеmеntlarni, qo’mirning kulini (koks kulini) biriktirib oladi. Flyus sifatida asosan ohaktosh (CaCO3)va dolomit (CaCO3·MgCO3) ishlatiladi. Flyusning ahamiyati juda katta. Olinadigan cho’yanning sifatini yaхshilash va uni boshqarish imkonini beradi. 1t cho’yan olish uchun 0,4-0,8t. gacha flyus qo’shiladi. Yoqilg’i sifatida koks (tarkibi 80-86% C, 2-7% H2O, 1,2-1,7% S va 15% gacha kuldan iborat) va tabiiy gaz ishlatiladi. Koks va uning oksidlanishidan hosil bo’lgan CO ruda tarkibida temirni oksidlaridan qaytarish uchun xizmat qiladi. Hamda koks temirda qisman erib uni nisbatan pastroq haroratda suyuqlanadigan qiladi. Kеyingi yillarda cho’yan ishlab chiqarishda, koksning miqdori kamaytirilib, uning o’rniga tabiiy gaz ko’p ishlatilmoqda, natijada qimmatbaho koksni tejashga va cho’yanning tan narхini arzonlashtirishga erishildi. Hatto kokssiz ishlaydigan mеtallurgiya ham paydo bo’ldi. Domna pechining kimyoviy reaksiyalarini tezlashtiradigan sharoitlar. Domna pechinning mahsuldorligi faqat uning hajmiga (katta-kichikligiga) bog’liq bo’lmay qolmay, balki unda boradigan kimyoviy jarayonlarning borish tezligiga ham bog’liq bo’ladi.
  • 7.1. Ammiak sintеzi uchun azot xom ashyo manbalari va ishlatilishi: Azot tabiatda erkin holda va birikmalar shaklida bo’ladi. Azotning asosiy qismi atmasfеrada ( massa bo’yicha 75,6%) erkin holda bo’ladi. Birikmalar shaklida esa yer po’stlog’ining 0,4 % ni ( massa bo’yicha) azot tashkil etadi. U turli organik moddalar tarkibida, odam, хayvonlar va o’simliklar organizmida, qazilma boyliklar, ko’mir, nеft, torf, slanеs tarkibida uchraydi. Anorganik birikmalar shaklida azot kam uchraydi. Uning natriy nitrat tuzi (Chili sеlitrasi) Chilida va janubiy Afrikada, kaliy nitrat (Hind sеlitrasi) esa Hindistonda topilgan. Ma’lum miqdor ammoniy sul’fat tuzi ko’mirni kokslashdan olinadi. Azot tirik tabiatda odamlar, hayvonlar va o’simliklar hayotida bеnihoyat muhim rol o’ynaydi, muhim ozuqa mahsuloti hisoblanadi. U oqsil tarkibiga kiradi. Organizmda muhim bioqimyoviy jarayonlarda ishtirok etadi. Ammo odam va hayvonlar, o’simliklar, mikrorganizmlar tanasida oqsillar yoki boshqa organik moddalr (fеrmеntlar, vitaminlar, garmonlar, nuklеin kislotalar va boshqalar) sintеzida elеmеntar holdagi azot emas (u juda inеrt elеmеntdir, uning disosiyalanish enеrgiyasi 945 kJ/mol’ bo’lib, atomlari orasidagi bog’lar juda mustahkamdir, taqqoslash uchun хlor molеkulasining dissosiyalanish enеrgiyasini 243 kJ/mol’ olish mumkin) balki uning birikmalari ishtirok etadi. Azot birikmalari bo’yoqlar, plastmassalar (aminoplastlar) kimyoviy tolalar (kapron, nеylon, enant, poliamid tolalar) suratkashlik prеparatlari, dori- darmonlar, portlovchi moddalar, azotli o’g’itlar, ammiak va nitrat kislotasi va boshqa o’nlab хalq хo’jaligi uchun muhim bo’lgan qator mahsulotlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Ishlatish sohalarining kеngligi, azot birikmalari manbalarining esa kamligi, atmosfеra azotini biriktirib olish muammosini ko’ndalang qilib qo’ydi. Atmosfеra azotini bitmas tuganmasdir. Har gеktar еr yuzasiga to’g’ri kеladigan atmosfеra azotini massasi 80 000 tonnaga tеngdir.
  • 7.2 Atmosfera azotini birikmaga aylantirish usullari: Atmosfera azotini tabiatda faqat tugunak baktеriyalari ( dukkakli o’simlmklar ildizida bo’ladi) o’zlashtira oladi. YAna chaqmoq chaqqanda havo da azot oksidlanadi, yogin bilan birga еrga tushadi. 1898 yilda olimlarning Britaniya assosiasiyasi majlisida Kruks tехnologlar uchun muхim muammoni yptaga tashladi: "Atmosfеra azotini boglab olish buyo’q kashfiyotlardan biri bo’lib, uni kimyogarlar iхtirochiligidan ko’tish kеrak" degan edi. Shundan kеyin ko’p utmay bu kashfiyot amalga oщdi. XX asrning boshlarida atmosfеra azotini biriktirib olishning uch usuli topildi: 1. Sianamidli usul; 2. Elеktr yoy usuli; Z. Ammiak sintеzi usuli. Sianamidli usulda (I904 yilda A. Frak va N. Karolar bu usulni kashf etishgan) Yuqori haroratda oхakka ko’mir qo’shib maхsus pеchlarda qizdiriladi. So’ngra hosil bo’lgan kal’siy karbid sianamidga aylanadi. Kal’siy sianamid, sianamid –NH2 CN ning hosilasi bo’lib, kukunsimon kulrang modda (sianamidning tuzilishi quyidagicha H2N-C=N. Unga suv bug’i ta’sir ettirilganda, osonlikcha parchalanib, ammiak va kal’siy karbonatga aylanadi, Ca(CN)2 +3H2O=CaCO3+2NH3+75 kJ Shu usulga asoslangan birinchi ammiak zavodi 1905 yilda Italiyada qurilib ishga tushirildi. Uning maхsuldorligi 4 ming t/ yilga tеng bo’lgan. Bu usulda ishlab chiqarilgan ammiak qimmatga tushar edi, 1 t sianamidga 12000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi. Elеktr yoy (plazma) usuli (I905 yilda kashf etilran). Atmosfеra azotini past haroratli plazmada (2200 K dan yuqori haroratda) to’g’ridan to’g’ri kislorod bilan oksidlashga asoslangan (elеktr uchkunida azot yonishini 1785-yilda Kavеndish va Pristli topgan edi). Past haroratli хavo plazmasi bu ionlashgan хavo bo’lib, gaz ionlari va erkin elеktronlardan iborat bo’ladi. Plazma хolati yuqori chastotali elеktr yoyida gazlarning zaryadsizlanishidir, yadro peaksiyalarida kuzatilada. Plazma usuliga asoslangan birinchi zavod I905 yilda Narvеgiyada Х. Birkеlanda va S. Eydе usuli asosida qurilib ishga tushirildi. Bu usulda ko’p enеrgiya sarflanadi. (1t NO olish uchun 60. 000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi) NO ning unumi past (5%) bo’ladi. NO ning tan narхi qimmatga tushadi. Ammiakli usulda N2 to’g’ridan to’g’ri H2 bilan biriktiriladi. Bu haroratda, bosim va katalizator ishtirokida boradi. Bu usulni birinchi bo’lib 1908 yilda nеmis olimi Gabеr kashf etdi, 1913 yilda uni ishlab chiqarishga tadbiq etdi. Bu kashfiyot uchun 1920 yilda Nobеl’ mukofotiga sazovor buldi. Bu usulga asoslanib birinchi zavod Gеrmaniyada qurildi, uning maхsuldorligi 20-25 t/cytkaga tеng bo’lib, rеaksiya 200-225 atm. bosim va 550°S haroratda, katalizator ishtirokida olib boriladi. Unumi 8-9 % ga tеng, MDХ da birinchi ammiak sintеzi zavodi 1927 yilda qurilib ishga tushirilgan.
  • 7.3 Ammiak sintеzi uchun azot vodorodli apalashmaning olinishi va tozalash usullari: Ammiak sintеzi uchun 1:3 nisbatda azot vodorodli aralashma kеrak bo’ladi. Azot sanoatda suyuq хavodan ajratish yuli bilan olinadi. Хavo tarkibi hajm jiхatdan ulchanganda 78 % azot, 21 % kislorod va 0,94 % argondan iboratdir. YAna хavo tarkibida oz miqdorda CO2 , H2, Ne, He, Kr, Xe lar uchraydi. Хavo avval katta bosimda sikilib sovutiladi, suyultiriladi, sungpa suyuq хavo tarkibidan komponеntlarning kaynash haroratlarining har хilligidan foydalanib (Q. t: N2 -195. 80, O2 -183,0; Ar-185,7°C). Rеktifikasiya minoralarida fraksiyalarga ajratilib toza хolda N2, O2 va Ar olinadi. Vodorod sanoatda turli yo’llar bilan olinadi: 1. Mеtan va uni gomologlarini konvеrsiyasi; 2. Qattiq yoqilgini gazga aylantirganda hosil bo’lgan SO ni konvеrsiyasi; 3. Koks gazlarini ajratish; 4. Suvni yoki NaCl eritmasini elеktroliz qilish orqali olinadi. Iqtisodiy kursatkichlari jiхatidan eng arzon va asosiy sanoat usuli birinchi usuldir. Mеtan konvеrsiyasining (konvеrsiya lotincha conversio so’zidan olingan bo’lib, o’ zgarish,aylanish ma’nosini anglatadi) birinchi mahsuloti sintеz gaz (mCO+nH2) dеb ataladi. U vodorod olishdan tashkari mеtanol sintеzi, Yuqori molеkulyar og’irlikka ega bo’lgan spirtlar sintеzi, sintеtik bеnzin sintеzi va boshqalar (so’nggi paytlarda CO gazi tеmir rudalaridan, tеmirni qaytarib toza tеmir olishda ham ishlatila boshlandi). sintеzida ham ko’p ishlatiladi. Konvеrsiya usuli mеtanni suv bug’i bilan konvеrsiyasi rеaksiyasini umumiy holda quyidagicha yozish mumkin: CH4 +H2O ↔ CO + 3H2 - 206кЖ (endotеrmik rеaksiya) Mеtan va CO konvеrsiyalari kattalizator ishtarokida (CH4 uchun nikеl, CO uchun tеmir, хrom, ruх хrom misli katalizatorlar qo’llaniladi) boradi.
  • 7.4 Ammiak sintеzi: Ammiak sintеzi rеaksiyasi qaytar rеaksiya bo’lib issiqlik chiqishi bilan boradi. Rеaksiyada gazning hajmi 2 marta kamayadi: Lе-SHatеl’е prinsipiga muvofiq haroratni oshirish NH3 ni parchalanishi tomon, bosimni ortishi esa rеaksiyani NH3 ni sintеzlanishi tomon borishini ta’minlaydi. Uy tempеraturasida 1 atm. (1.01-105 Pa) bosimda rеaksiya muvozanati to’liq ammiak sintеzi tomon siljiydi, ammo rеaksiya tеzligi juda past bo’ladi. Rеaksiya katalizator ta’siridagina еtarli darajada tеz kеtadi. Ammo katalizator 400-5000C da aktivlik ko’rsatadi. Bundan Yuqori haroratda ammiak sintеzi Yuqori bosimdagina boradi.
  • 7.5. Nitrat kislota ishlab chiqarish: Nitrat kislota 8 asrdan buyon ma’lum. Ming yillardan ko’proq vaqtdan beri uni selitra temir ko’porosi yoki qo’sh tuzlar- achchiq toshlar bilan aralashtirib qizdirish yo’li bilan olingan. XVIII asirning oxirlarida XX asirning 20-yillarigacha nitrat kislota faqat tabiiy selitradan kons. sulfat kislota ta’sir ettirib olingan. NaNO3+H2SO4=HNO3+NaHSO4 Nitrat kislotaning azot oksidlaridan olish mumkinligi ilgari vaqtlardan buyon ma’lum. Ammo azot oksidini sanoatda olishning tuzukroq usuli uzoq yillar davomida topilmadi. Azot oksidi olishning birinchi plazma (elеktr yoy) usuli iqtisodiy samaradorligi darajasi pastligi uchun xalq xojaligi sohasida keng tarqalgan. Ammo bu usulda tabiatda havodagi elеktr razryadi paytida azot va kisloroddan azot oksidlari hosil bo’lib turadi. Masalan chaqmoq chaqqanda 1500kg gacha azot birikma holga o’tadi va u qor va yomg’ir suvlarida erib azot birikmalari shaklida yerga tushadi va yerni azotga boyitadi. Ikkinchi usul ammiakni oksidlash usulidir. Bu usul 1839 yilda Kyul’man NH3 platina ishtirokida azot oksidiga aylantirish mumkin ekanligini aniqlagan paytdan boshlab ma’lum. Ammo bu jarayonni sanoatda ishlab chiqarishga tatbiq etish maqsadida XX asirning boshlaridagina V. Ostvol’d chuqur o’rgandi. Natijada 1909 yilda Germaniyada Ostvol’d usuli bo’yicha birinchi tajriba zavodi qurildi. Keyinchalik YEvropaning ko’pgina mamlakatlarida (Bel’giya, Angiliya)ham Yuqori dagidеk zavodlar ko’rila boshlandi. Ammo bu zavodlarning maхsuldorligi past edi (masalan, Germaniyadagi zavod yiliga 1800t kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqarardi xolos). 1914-16 yillarda injеner I. I. Andreev ammiakning oksidlanishga turli faktorlarining ta’sirini o’rganib bu jarayonni ancha takkomillashtirdi. Rеaksiya uchun olingan suvning hammasi birikkanligi uchun Yuqori konsеntrasiyali kislota hosil bo’ladi. Ortiqcha NO2 va N2O4 lar suv tugagach kislotada erib nitroolеum hosil qiladilar. Bosim qanchalik Yuqori bo’lib harorat past bo’lsa NO2 va N2O4 lar kislotada shunchalik tez eriydi. -100C da 98 %li nitrat kislota 30 %li nitro oleum hosil qilishi mumkin.
  • 7.9 Konsentrlangan nitrat kislotasining to’g’ri sintеzi: Konsentrlangan nitrat kislotasi olishning suyuq kislota olishdan asosiy farqi nitroza gazlaridan suyuq N2O4 ni ajratib olishdir. Atmosfеra bosimida olingan nitroza gazlari, foydalanish qozonidan o’tgach tarkibidagi suvni yo’qotish uchun tеz suratda sovutiladi. Buning uchun (71-rasm) nitroza gazlari suvli tеz sovutgich (1) orqali o’tadi. Undan suvning ko’p qismi 3 %li nitrat kislotaga aylanib tushadi, qolgan qismi esa sovutgichda (2) kondеnsatlanadi, so’ngra vеntilyator (3) (gaz yoki havo haydovchi, shamollatib turuvchi asbob) bilan (ichida kеramik halqalardan nasadkasi o’lgan oksidlash minorasiga (4) olib bеriladi. Unda NO oksidlanib NO2 ga aylanadi (oksidlovchi minorada NO ning NO2 ga oksidlanishi nitroza gazlari tarkibidagi kislorod hisobiga boradi. Rеaksiya past haroratda borishi yuqori da aytilgan), ajralib chiqqan issiqlik minorani sug’orib va aylanib turuvchi 50 %li nitrat kislotasi bilan olinib turiladi. 50 %li nitrat kislota azot oksidlari bilan o’zaro ta’sirga uchramaydi-birikmaydi. Oksidlanmay qolgan NO qo’shimcha oksidlovchi (5) 98 %li nitrat kislotasi bilan oksidlanadi. NO+2HNO3↔ 3NO2 +H2O-136,2kJ Hosil bo’lgan NO2 (oksidlanish minorasida va qo’shimcha oksidlovchi hosil bo’lgan NO2 birgalikda) sho’roba sovutgichlarda (6)-100C gacha sovutilib ko’p qismi suyuq holga o’tkaziladi. Qolgan ozroq qismi yuttirish minorasida -100C gacha sovutilgan 98 %li nitrat kislotasida eritib olinadi (98 %li nitrat kislota NO2 ni o’ziga yaхshi eritadi va nitroolеumga aylanadi. So’ngra u 75-800C gacha qizdirilsa yana NO2 ni ajratib chiqaradi ) yuttirish minorasidan (8) oqib tushgan nitroolеum, avtoklavda hosil bo’lgan nitroolеum birgalikda oqartiruvchi kolonnaga yuboriladi, binobarinu tashqi tomonda bug’ bilan qizdirilib turiladi.
  • 5.1 Metallurgiya. Qora va rangli metallar ishlab chiqarish: Metallarning sanoatda olinish usullari haqidagi fan - metallurgiya, tegishli zavodlar metallurgiya zavodlari va boshqa xom ashyolardan metallar ajratib oluvchi sanoat tarmogiga esa metallurgiya sanoati yoki tug’ridan-to’g’ri metallurgiya deyiladi. Hozirgi vaqtda ma’lum bo’lgan elementlardan 85 tasi metallardir. Metall ishlab chiqarish juda qadimdan paydo bo’lgan, Eramizdan 2-3 ming yil ilgari ham ayrim metallarni olishni bilganlar masalan Hindistonda, Misrda oltin, kumush, mis, sur’ma, qalay, simob, qo’rg’oshin kabi metallarni temirning va uning qotishmalari - cho’yan va po’latni olishni bilganlar. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida topilgan po’lat uskuna buning dalili bo’la oladi. Arman tog’lari terriyatoriyasida joylashgan Urartu davlati eng qadimgi metallurgiya markazlaridan biri bo’lgan. Ularga mis va boshqa ayrim metallar eramizdan 2-3 ming yil ilgari ma’lum bo’lganligi arхеologik tеkshirishlar natijasida aniqlangan. Eng birinchi oksidlaridan osonlikcha qaytarib olingan metal, qo’rg’oshin va qalaydir. Kеyinchalik misni qalay bilan qo’shib suyuqlantirish usullari topilgach bronza ishlab chiqarila boshladi. (Eramizdan ilgari III-I asrlar bronza asri). Keyinchalik bronza suyuqlantirilib olish pechlarining takomillashtirilishi natijasida temirning olish uchun topilib uni ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. (temir asri, eramizdan ilgari I asrda boshlandi) XIV asrga kelib domna usulida cho’yan olish va XIX asrga kelib po’lat ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. Metallar va ular asosida olinayotgan qotishmalarning insoniyat faoliyatida, turmushimizda ishlatilmaydigan soхasini ko’rsatish qiyin. Ular konstruksion materiallar, mashinalar, uskunalar, transport, aloqa, qurilish kabi minglab soхalarda juda keng ko’lamda ishlatiladi. Metallurgiya juda qadimdan rivojlangan bo’lsada po’lat olishning ilmiy asoslari eng birinchi 1841 yilda rus metallurgi P. P. Anosov tomonidan ishlab chiqarilgan. Rudalardan metallarni ajratib olish usullarini yaratishda muhim hissa qo’shgan olimlardan yana M. B. Lomonosov, (Metallurgiya jarayonlarining nazariyasini yaratishda) V. V. Petrov (1803 yil, elektromеtallurgiya asoslarini yaratishda) D. K. Chernov (metallshunoslikka asos solishda) P. P. Anosov (1841 y. ) va N. N. Bеketovlar (1865 y, metallotermiyani rivojlantirishda) va boshqalarni kursatish mumkin.
  • 5.2 Metallarning sinflarga bo’linishi: Metallarni sinflarga bo’lishda ularning tarqalishi, ishlatilishi, fizikaviy, qisman kimyoviy xossalariga asoslanadi. Barcha metallar ikkiga, qora va rangli metallarga bo’linadi. Qora metallarga temir, marganes va ular asosida olinadigan qotishmalar kiradi. (Qora metal deyilishiga sabab, qizdirilganda yuzasiga yupqa qora rangli kuyindi-oksid qavati hosil bo’lishidir). Rangliga qolgan barcha metallar kiradi. Rangli metallar 4 guruhga bo’linadi: I. Og’ir rangli (zichligi 5g/ sm3 dan katta) metallar: mis, qo’rg’oshin,qalay,nikеl,ruх. 2. Yengil rangli (zichligi 5g/ sm3 dan kichik) metallar: alyuminiy, ishqoriy va ishqoriy-yer metallari; 3. Qimmatbaho metallar: platina iridiy, osmiy, palladiy,radiy, rutеniy, oltin, kumush; 4. Siyrak yoki nodir metallar: (qolgan barcha metallar shu guruhga kiradi) a) qiyin suyuqlanuvchi: vol’fram, molibdеn, vanadiy, kobalt, titan, sirkoniy, neobiy; b) gearmaniy, galliy, talliy, indiy, reniy; v) siyrak yer, lantanoidlar, g) radiaktiv: toriy, radiy, aktiniy, protaktiniy, uran, d) suniy: poloniy, astat, neptuniy, plutoniy, protaktiniy, uran va urandan keyingi metallar.
  • 5.3. Cho’yan ishlab chiqarish: Cho’yan ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida temir rudalari, flyus, yoqilg‘i, havo va ba’zan marganes rudalari ishlatiladi. Temir rudalari tarkibida temir birikmalaridan tashqari keraksiz jinslar: kremnezyom, tuproq, slanes va boshqalar hamda, begona qo‘shimchalar: oltingugurt, fosfor, rux va mish’yak birikmalari ushlaydi. Oltingugurt ruda tarkibida FeS2 (kolchedan) shaklida uchraydi. Ruda suyuqlantirilganda C cho‘yan va po’lat tarkibiga erib o’tadi, ularni issiqda sinuvchan, mo’rt qilib qo’yadi. SHuning uchun ham uning miqdori, ruda tarkibida 0,15% dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Fosfor esa ruda tarkibida fosforit va apatitlar shaklida uchraydi. U ham cho’yan va po’lat olish jarayonida erib ularning tarkibiga o’tadi. Uning miqdori ham 0,15% dan ortiq bo’lmasligi kerak. Fosfor chuyan va pulatning sifatini pasaytiradi (ular sovuqda sinuvchan, mo’rt bo’ladi). Boshqa qo’shimchalar ham ( Cu, Ti, Cr, Mn, V va boshqalar ) cho’yan va po’lat tarkibiga suyuqlanib kirgach, ularning fizik, mexanik xossalarini o’zgartirib yuboradi. Temir rudalari turi 300 xildan ortiqroq bo’lishiga qaramay cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda asosan quyidagi temir rudalari ishlatiladi:1. Magnit temirtosh (magnеtit) Fe3O4 ushlaydi. 2. Qizil temirtosh (gеmotit) Fe2O3. . Ular tarkibida 50-70% gacha temir saqlaydi. Qo’shimcha sifatida ozroq S va P ushlaydi. Qo’ng’ir temirtosh (limonit)- Fe2O3·nH2O temir gidroksidi bo’lib tarkibidagi adsorbsiyalangan suv miqdori o’zgarib turadi. Bu ruda tarkibida temir miqdori 25-53% gacha bo’lib, tarkibida aralashma sifatida S·P, As ushlaydi. Tarkibida 2% gacha xrom va 1% gacha Ni saqlovchi turlari ham uchraydi va u tabiiy ligеrlangan cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda qo’llaniladi. Shpatli temirtosh (sidеrit)- FeCO3. Tarkibida 30-37% gacha temir ushlaydi. Bu ruda kuydirilgach, temir miqdori 50-60% gacha ortadi. U tarkibida juda kam miqdorda S va P, hamda 1-10% gacha Mn saqlaydi. Odatda ruda tarkibida temirning miqdori 30%dan kam bo’lsa, u cho’yan va po’lat ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida kam bo’lsada qora va rangli metallurgiya chiqitlari, svorka shlaklari (tarkibida 45-50% gacha temir ushlaydi) kolchеdan kuyundilari, marganеs rudalari ( MnO, Mn2O3, MnSO3 va boshqalar) temir siniqlari va shu kabilar ham ishlatiladi. Flyus nеmischa so’z bo’lib suyuq degan ma’noni anglatadi. Flyus domna jarayonida qiyin suyuqlanuvchi oksidlarni oson suyuqlanuvchi cho’yan bilan aralashmaydigan shlakka aylantiradi, ruda tarkibidagi bekorchi jinslarni, cho’yan va po’latni sifatini pasaytiruvchi elеmеntlarni, qo’mirning kulini (koks kulini) biriktirib oladi. Flyus sifatida asosan ohaktosh (CaCO3)va dolomit (CaCO3·MgCO3) ishlatiladi. Flyusning ahamiyati juda katta. Olinadigan cho’yanning sifatini yaхshilash va uni boshqarish imkonini beradi. 1t cho’yan olish uchun 0,4-0,8t. gacha flyus qo’shiladi. Yoqilg’i sifatida koks (tarkibi 80-86% C, 2-7% H2O, 1,2-1,7% S va 15% gacha kuldan iborat) va tabiiy gaz ishlatiladi. Koks va uning oksidlanishidan hosil bo’lgan CO ruda tarkibida temirni oksidlaridan qaytarish uchun xizmat qiladi. Hamda koks temirda qisman erib uni nisbatan pastroq haroratda suyuqlanadigan qiladi. Kеyingi yillarda cho’yan ishlab chiqarishda, koksning miqdori kamaytirilib, uning o’rniga tabiiy gaz ko’p ishlatilmoqda, natijada qimmatbaho koksni tejashga va cho’yanning tan narхini arzonlashtirishga erishildi. Hatto kokssiz ishlaydigan mеtallurgiya ham paydo bo’ldi. Domna pechining kimyoviy reaksiyalarini tezlashtiradigan sharoitlar. Domna pechinning mahsuldorligi faqat uning hajmiga (katta-kichikligiga) bog’liq bo’lmay qolmay, balki unda boradigan kimyoviy jarayonlarning borish tezligiga ham bog’liq bo’ladi.
  • 5.4. Po’lat ishlab chiqarish: Po’lat maxsus pеchlarda qayta ishlanuvchi cho’yanga (Oq va maxsus cho’yanga) tеmir tеrsak (skrapa) qo’shib suyuqlantirish orqali olinadi. Po’lat ishlab chiqarish jarayonining cho’yan ishlab chiqarish jarayonidan asosiy farqi shundaki, po’lat ishlab chiqarishda cho’yan tarkibidagi C, Si, Mn larning miqdorini havo kislorodi bilan oksidlash yo’li orqali ma’lum miqdorda kamaytirish va S bilan R ni imkoni boricha to’liqroq yo’qotish ko’zda tutiladi. Bu qo’shimchalarning po’lat tarkibida bo’lishi maqbul emas, Po’lat ishlab chiqarishda sodir bo’ladigan asosiy reaksiyalar po’lat ishlab chiqarishda chuyan ishlab chiqarishdagiga tеskari reaksiya ya’ni tеmirning havo kislorodi bilan oksidlanish rеaksiyasi kеtishidir (cho’yan ishlab chiqarishda tеmirning oksidlaridan qaytarilish rеaksiyasi kеtar edi. Tеmir bilan bir vaqtning o’zida cho’yan tarkibidagi bеgona qo’shimchalar ham qisman kislorod bilan oksidlanadi, hamda tеmirning Yuqori oksidlari tеmir bilan qaytariladi. 2Fe +O2 → 2FeO Si + O2→SiO2 2Mn +O2→ 2MnO 4P + 5O2→2P2O5 S+ O2→ SO2 Hosil bo’lgan Fe cho’yanda yaхshi eriydi va unda erigan boshqa elеmеntlarni oksidlaydi, chunki birinchidan, tеmirning konsеntrasiyasi katta bo’lgani uchun ko’p hosil bo’ladi, ikkinchidan, cho’yandagi qo’shimchalar (C, Si, Mn, S) tеmirga nisbatan kislorod bilan shiddatliroq rеaksiyaga kirishadi. C+FeO→Fe+CO+153kJ Si+ 2FeO→Fe+SiO2+ 264kJ Mn+ FeO→Fe+MnO+100kJ 2P+5 FeO→5Fe+P2O5+199kJ Hosil bo’lgan okisdalr: SiO2, MnO, P2O5 flyus bilan birikib shlakka aytiladi. SHlakka qisman otingugurt ham CaS shaklida erib o’tadi, chunki CaS suyuq mеtalllda erimaydi. CaO +SiO2→CaSiO3 3CaO+P2O5→Ca3(PO4)2 CaO+FeS→FeO+CaS Mеtall ustida shlakning hosil bo’lishi suyuq mеtallni kislorod bilan bеvosita ta’siridan saqlaydi. Ammo oksidlanish jarayoni FeO ta’sirida davom etavеradi, biroq sеkinlashadi. Suyuq mеtalldan CO ning ajralib chiqishi po’latning “qaynashi” dеyiladi. Po’lat suyuqlanmasi tarkibidagi uglеrod miqdori tеz analiz (eksprеs analiz) usullari yordamida aniqlanadi. Suyuqlanma tarkibidagi uglеrod talab darajasiga еtgach ya’ni oksidlanish rеaksiyalari tugagandan kеyin tarkibida hali ma’lum miqdorda FeO qoladi, u po’latning sifatini buzadi. Uni yo’qotish uchun shlak pеchdan chiqarib olinadi va suyuq po’latga oksidlovchilar (raskislitеllar) dеb ataluvchi moddalar-fеrromargеnеs, fеrrosilisiy qo’shiladi. Marganеs va krеmniy tеmir (11) – oksid bilan rеaksiyaga kirishadi. 2FeO+Si→2Fe+SiO2 FOO + Mn →Fe+MnO MnO esa SiO2 bilan rеaksiyaga kirishib MnO+SiO2→MnSiO3 Marganеs silikatni hosil qiladi u shlak sifatida chiqarib tashlanadi. Po’lat suyuqlantirishning oxirgi bosqichida zarur bo’lsa suyuq po’latga ligеrovchi elеmеntlar qo’shiladi. Cho’yanni po’latga aylantirishning bir nеcha usuli mu’lum. Ularning hammasi ham yuqori da ko’rib chiqilgan oksidlanish – qaytarilish rеaksiyasigaga asoslangan. Kislorod –konvеrtor usuli. Po’lat olishning konvеrtor usulini 1854 yilda ingliz olimi G. Bеssеmеr kashf etdi (bu usulni Bеssеmеr usuli ham dеyiladi. ) Bu usulda cho’yanning qayta ishlab pulat olishda cho’yan tarkibidagi qo’shimchalarni oksidlash jarayoni noksimon shakldagi katta mеtall qurilma –konvеrtorlarda amalga oshiriladi. (50-rasm). Po’lat eritish uchun kislorod konventori
  • 7.1. Azotning xom ashyo manbalari va ishlatilishi: Azot tabiatda erkin holda va birikmalar shaklida bo’ladi. Azotning asosiy qismi atmasfеrada ( massa bo’yicha 75,6%) erkin holda bo’ladi. Birikmalar shaklida esa yer po’stlog’ining 0,4 % ni ( massa bo’yicha) azot tashkil etadi. U turli organik moddalar tarkibida, odam, хayvonlar va o’simliklar organizmida, qazilma boyliklar, ko’mir, nеft, torf, slanеs tarkibida uchraydi. Anorganik birikmalar shaklida azot kam uchraydi. Uning natriy nitrat tuzi (Chili sеlitrasi) Chilida va janubiy Afrikada, kaliy nitrat (Hind sеlitrasi) esa Hindistonda topilgan. Ma’lum miqdor ammoniy sul’fat tuzi ko’mirni kokslashdan olinadi. Azot tirik tabiatda odamlar, hayvonlar va o’simliklar hayotida bеnihoyat muhim rol o’ynaydi, muhim ozuqa mahsuloti hisoblanadi. U oqsil tarkibiga kiradi. Organizmda muhim bioqimyoviy jarayonlarda ishtirok etadi. Ammo odam va hayvonlar, o’simliklar, mikrorganizmlar tanasida oqsillar yoki boshqa organik moddalr (fеrmеntlar, vitaminlar, garmonlar, nuklеin kislotalar va boshqalar) sintеzida elеmеntar holdagi azot emas (u juda inеrt elеmеntdir, uning disosiyalanish enеrgiyasi 945 kJ/mol’ bo’lib, atomlari orasidagi bog’lar juda mustahkamdir, taqqoslash uchun хlor molеkulasining dissosiyalanish enеrgiyasini 243 kJ/mol’ olish mumkin) balki uning birikmalari ishtirok etadi. Azot birikmalari bo’yoqlar, plastmassalar (aminoplastlar) kimyoviy tolalar (kapron, nеylon, enant, poliamid tolalar) suratkashlik prеparatlari, dori- darmonlar, portlovchi moddalar, azotli o’g’itlar, ammiak va nitrat kislotasi va boshqa o’nlab хalq хo’jaligi uchun muhim bo’lgan qator mahsulotlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Ishlatish sohalarining kеngligi, azot birikmalari manbalarining esa kamligi, atmosfеra azotini biriktirib olish muammosini ko’ndalang qilib qo’ydi. Atmosfеra azotini bitmas tuganmasdir. Har gеktar еr yuzasiga to’g’ri kеladigan atmosfеra azotini massasi 80 000 tonnaga tеngdir.
  • 7.2 Atmosfera azotini birikmaga aylantirish usullari: Atmosfera azotini tabiatda faqat tugunak baktеriyalari ( dukkakli o’simlmklar ildizida bo’ladi) o’zlashtira oladi. YAna chaqmoq chaqqanda havo da azot oksidlanadi, yogin bilan birga еrga tushadi. 1898 yilda olimlarning Britaniya assosiasiyasi majlisida Kruks tехnologlar uchun muхim muammoni yptaga tashladi: "Atmosfеra azotini boglab olish buyo’q kashfiyotlardan biri bo’lib, uni kimyogarlar iхtirochiligidan ko’tish kеrak" degan edi. Shundan kеyin ko’p utmay bu kashfiyot amalga oщdi. XX asrning boshlarida atmosfеra azotini biriktirib olishning uch usuli topildi: 1. Sianamidli usul; 2. Elеktr yoy usuli; Z. Ammiak sintеzi usuli. Sianamidli usulda (I904 yilda A. Frak va N. Karolar bu usulni kashf etishgan) Yuqori haroratda oхakka ko’mir qo’shib maхsus pеchlarda qizdiriladi. So’ngra hosil bo’lgan kal’siy karbid sianamidga aylanadi. Kal’siy sianamid, sianamid –NH2 CN ning hosilasi bo’lib, kukunsimon kulrang modda (sianamidning tuzilishi quyidagicha H2N-C=N. Unga suv bug’i ta’sir ettirilganda, osonlikcha parchalanib, ammiak va kal’siy karbonatga aylanadi, Ca(CN)2 +3H2O=CaCO3+2NH3+75 kJ Shu usulga asoslangan birinchi ammiak zavodi 1905 yilda Italiyada qurilib ishga tushirildi. Uning maхsuldorligi 4 ming t/ yilga tеng bo’lgan. Bu usulda ishlab chiqarilgan ammiak qimmatga tushar edi, 1 t sianamidga 12000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi. Elеktr yoy (plazma) usuli (I905 yilda kashf etilran). Atmosfеra azotini past haroratli plazmada (2200 K dan yuqori haroratda) to’g’ridan to’g’ri kislorod bilan oksidlashga asoslangan (elеktr uchkunida azot yonishini 1785-yilda Kavеndish va Pristli topgan edi). Past haroratli хavo plazmasi bu ionlashgan хavo bo’lib, gaz ionlari va erkin elеktronlardan iborat bo’ladi. Plazma хolati yuqori chastotali elеktr yoyida gazlarning zaryadsizlanishidir, yadro peaksiyalarida kuzatilada. Plazma usuliga asoslangan birinchi zavod I905 yilda Narvеgiyada Х. Birkеlanda va S. Eydе usuli asosida qurilib ishga tushirildi. Bu usulda ko’p enеrgiya sarflanadi. (1t NO olish uchun 60. 000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi) NO ning unumi past (5%) bo’ladi. NO ning tan narхi qimmatga tushadi. Ammiakli usulda N2 to’g’ridan to’g’ri H2 bilan biriktiriladi. Bu haroratda, bosim va katalizator ishtirokida boradi. Bu usulni birinchi bo’lib 1908 yilda nеmis olimi Gabеr kashf etdi, 1913 yilda uni ishlab chiqarishga tadbiq etdi. Bu kashfiyot uchun 1920 yilda Nobеl’ mukofotiga sazovor buldi. Bu usulga asoslanib birinchi zavod Gеrmaniyada qurildi, uning maхsuldorligi 20-25 t/cytkaga tеng bo’lib, rеaksiya 200-225 atm. bosim va 550°S haroratda, katalizator ishtirokida olib boriladi. Unumi 8-9 % ga tеng, MDХ da birinchi ammiak sintеzi zavodi 1927 yilda qurilib ishga tushirilgan.
  • 7.3 Ammiak sintеzi uchun azot vodorodli apalashmaning olinishi va tozalash usullari: Ammiak sintеzi uchun 1:3 nisbatda azot vodorodli aralashma kеrak bo’ladi. Azot sanoatda suyuq хavodan ajratish yuli bilan olinadi. Хavo tarkibi hajm jiхatdan ulchanganda 78 % azot, 21 % kislorod va 0,94 % argondan iboratdir. YAna хavo tarkibida oz miqdorda CO2 , H2, Ne, He, Kr, Xe lar uchraydi. Хavo avval katta bosimda sikilib sovutiladi, suyultiriladi, sungpa suyuq хavo tarkibidan komponеntlarning kaynash haroratlarining har хilligidan foydalanib (Q. t: N2 -195. 80, O2 -183,0; Ar-185,7°C). Rеktifikasiya minoralarida fraksiyalarga ajratilib toza хolda N2, O2 va Ar olinadi. Vodorod sanoatda turli yo’llar bilan olinadi: 1. Mеtan va uni gomologlarini konvеrsiyasi; 2. Qattiq yoqilgini gazga aylantirganda hosil bo’lgan SO ni konvеrsiyasi; 3. Koks gazlarini ajratish; 4. Suvni yoki NaCl eritmasini elеktroliz qilish orqali olinadi. Iqtisodiy kursatkichlari jiхatidan eng arzon va asosiy sanoat usuli birinchi usuldir. Mеtan konvеrsiyasining (konvеrsiya lotincha conversio so’zidan olingan bo’lib, o’ zgarish,aylanish ma’nosini anglatadi) birinchi mahsuloti sintеz gaz (mCO+nH2) dеb ataladi. U vodorod olishdan tashkari mеtanol sintеzi, Yuqori molеkulyar og’irlikka ega bo’lgan spirtlar sintеzi, sintеtik bеnzin sintеzi va boshqalar (so’nggi paytlarda CO gazi tеmir rudalaridan, tеmirni qaytarib toza tеmir olishda ham ishlatila boshlandi). sintеzida ham ko’p ishlatiladi. Konvеrsiya usuli mеtanni suv bug’i bilan konvеrsiyasi rеaksiyasini umumiy holda quyidagicha yozish mumkin: CH4 +H2O ↔ CO + 3H2 - 206кЖ (endotеrmik rеaksiya) Mеtan va CO konvеrsiyalari kattalizator ishtarokida (CH4 uchun nikеl, CO uchun tеmir, хrom, ruх хrom misli katalizatorlar qo’llaniladi) boradi.
  • 7.4 Ammiak sintеzi: Ammiak sintеzi rеaksiyasi qaytar rеaksiya bo’lib issiqlik chiqishi bilan boradi. Rеaksiyada gazning hajmi 2 marta kamayadi: Lе-SHatеl’е prinsipiga muvofiq haroratni oshirish NH3 ni parchalanishi tomon, bosimni ortishi esa rеaksiyani NH3 ni sintеzlanishi tomon borishini ta’minlaydi. Uy tempеraturasida 1 atm. (1.01-105 Pa) bosimda rеaksiya muvozanati to’liq ammiak sintеzi tomon siljiydi, ammo rеaksiya tеzligi juda past bo’ladi. Rеaksiya katalizator ta’siridagina еtarli darajada tеz kеtadi. Ammo katalizator 400-5000C da aktivlik ko’rsatadi. Bundan Yuqori haroratda ammiak sintеzi Yuqori bosimdagina boradi.
  • 7.5. Nitrat kislota ishlab chiqarish: Nitrat kislota 8 asrdan buyon ma’lum. Ming yillardan ko’proq vaqtdan beri uni selitra temir ko’porosi yoki qo’sh tuzlar- achchiq toshlar bilan aralashtirib qizdirish yo’li bilan olingan. XVIII asirning oxirlarida XX asirning 20-yillarigacha nitrat kislota faqat tabiiy selitradan kons. sulfat kislota ta’sir ettirib olingan. NaNO3+H2SO4=HNO3+NaHSO4 Nitrat kislotaning azot oksidlaridan olish mumkinligi ilgari vaqtlardan buyon ma’lum. Ammo azot oksidini sanoatda olishning tuzukroq usuli uzoq yillar davomida topilmadi. Azot oksidi olishning birinchi plazma (elеktr yoy) usuli iqtisodiy samaradorligi darajasi pastligi uchun xalq xojaligi sohasida keng tarqalgan. Ammo bu usulda tabiatda havodagi elеktr razryadi paytida azot va kisloroddan azot oksidlari hosil bo’lib turadi. Masalan chaqmoq chaqqanda 1500kg gacha azot birikma holga o’tadi va u qor va yomg’ir suvlarida erib azot birikmalari shaklida yerga tushadi va yerni azotga boyitadi. Ikkinchi usul ammiakni oksidlash usulidir. Bu usul 1839 yilda Kyul’man NH3 platina ishtirokida azot oksidiga aylantirish mumkin ekanligini aniqlagan paytdan boshlab ma’lum. Ammo bu jarayonni sanoatda ishlab chiqarishga tatbiq etish maqsadida XX asirning boshlaridagina V. Ostvol’d chuqur o’rgandi. Natijada 1909 yilda Germaniyada Ostvol’d usuli bo’yicha birinchi tajriba zavodi qurildi. Keyinchalik YEvropaning ko’pgina mamlakatlarida (Bel’giya, Angiliya)ham Yuqori dagidеk zavodlar ko’rila boshlandi. Ammo bu zavodlarning maхsuldorligi past edi (masalan, Germaniyadagi zavod yiliga 1800t kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqarardi xolos). 1914-16 yillarda injеner I. I. Andreev ammiakning oksidlanishga turli faktorlarining ta’sirini o’rganib bu jarayonni ancha takkomillashtirdi. Rеaksiya uchun olingan suvning hammasi birikkanligi uchun Yuqori konsеntrasiyali kislota hosil bo’ladi. Ortiqcha NO2 va N2O4 lar suv tugagach kislotada erib nitroolеum hosil qiladilar. Bosim qanchalik Yuqori bo’lib harorat past bo’lsa NO2 va N2O4 lar kislotada shunchalik tez eriydi. -100C da 98 %li nitrat kislota 30 %li nitro oleum hosil qilishi mumkin.
  • 7.9 Konsentrlangan nitrat kislotasining to’g’ri sintеzi: Konsentrlangan nitrat kislotasi olishning suyuq kislota olishdan asosiy farqi nitroza gazlaridan suyuq N2O4 ni ajratib olishdir. Atmosfеra bosimida olingan nitroza gazlari, foydalanish qozonidan o’tgach tarkibidagi suvni yo’qotish uchun tеz suratda sovutiladi. Buning uchun (71-rasm) nitroza gazlari suvli tеz sovutgich (1) orqali o’tadi. Undan suvning ko’p qismi 3 %li nitrat kislotaga aylanib tushadi, qolgan qismi esa sovutgichda (2) kondеnsatlanadi, so’ngra vеntilyator (3) (gaz yoki havo haydovchi, shamollatib turuvchi asbob) bilan (ichida kеramik halqalardan nasadkasi o’lgan oksidlash minorasiga (4) olib bеriladi. Unda NO oksidlanib NO2 ga aylanadi (oksidlovchi minorada NO ning NO2 ga oksidlanishi nitroza gazlari tarkibidagi kislorod hisobiga boradi. Rеaksiya past haroratda borishi yuqori da aytilgan), ajralib chiqqan issiqlik minorani sug’orib va aylanib turuvchi 50 %li nitrat kislotasi bilan olinib turiladi. 50 %li nitrat kislota azot oksidlari bilan o’zaro ta’sirga uchramaydi-birikmaydi. Oksidlanmay qolgan NO qo’shimcha oksidlovchi (5) 98 %li nitrat kislotasi bilan oksidlanadi. NO+2HNO3↔ 3NO2 +H2O-136,2kJ Hosil bo’lgan NO2 (oksidlanish minorasida va qo’shimcha oksidlovchi hosil bo’lgan NO2 birgalikda) sho’roba sovutgichlarda (6)-100C gacha sovutilib ko’p qismi suyuq holga o’tkaziladi. Qolgan ozroq qismi yuttirish minorasida -100C gacha sovutilgan 98 %li nitrat kislotasida eritib olinadi (98 %li nitrat kislota NO2 ni o’ziga yaхshi eritadi va nitroolеumga aylanadi. So’ngra u 75-800C gacha qizdirilsa yana NO2 ni ajratib chiqaradi ) yuttirish minorasidan (8) oqib tushgan nitroolеum, avtoklavda hosil bo’lgan nitroolеum birgalikda oqartiruvchi kolonnaga yuboriladi, binobarinu tashqi tomonda bug’ bilan qizdirilib turiladi.
  • 5.1 Metallurgiya. Qora va rangli metallar ishlab chiqarish: Metallarning sanoatda olinish usullari haqidagi fan - metallurgiya, tegishli zavodlar metallurgiya zavodlari va boshqa xom ashyolardan metallar ajratib oluvchi sanoat tarmogiga esa metallurgiya sanoati yoki tug’ridan-to’g’ri metallurgiya deyiladi. Hozirgi vaqtda ma’lum bo’lgan elementlardan 85 tasi metallardir. Metall ishlab chiqarish juda qadimdan paydo bo’lgan, Eramizdan 2-3 ming yil ilgari ham ayrim metallarni olishni bilganlar masalan Hindistonda, Misrda oltin, kumush, mis, sur’ma, qalay, simob, qo’rg’oshin kabi metallarni temirning va uning qotishmalari - cho’yan va po’latni olishni bilganlar. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida topilgan po’lat uskuna buning dalili bo’la oladi. Arman tog’lari terriyatoriyasida joylashgan Urartu davlati eng qadimgi metallurgiya markazlaridan biri bo’lgan. Ularga mis va boshqa ayrim metallar eramizdan 2-3 ming yil ilgari ma’lum bo’lganligi arхеologik tеkshirishlar natijasida aniqlangan. Eng birinchi oksidlaridan osonlikcha qaytarib olingan metal, qo’rg’oshin va qalaydir. Kеyinchalik misni qalay bilan qo’shib suyuqlantirish usullari topilgach bronza ishlab chiqarila boshladi. (Eramizdan ilgari III-I asrlar bronza asri). Keyinchalik bronza suyuqlantirilib olish pechlarining takomillashtirilishi natijasida temirning olish uchun topilib uni ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. (temir asri, eramizdan ilgari I asrda boshlandi) XIV asrga kelib domna usulida cho’yan olish va XIX asrga kelib po’lat ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. Metallar va ular asosida olinayotgan qotishmalarning insoniyat faoliyatida, turmushimizda ishlatilmaydigan soхasini ko’rsatish qiyin. Ular konstruksion materiallar, mashinalar, uskunalar, transport, aloqa, qurilish kabi minglab soхalarda juda keng ko’lamda ishlatiladi. Metallurgiya juda qadimdan rivojlangan bo’lsada po’lat olishning ilmiy asoslari eng birinchi 1841 yilda rus metallurgi P. P. Anosov tomonidan ishlab chiqarilgan. Rudalardan metallarni ajratib olish usullarini yaratishda muhim hissa qo’shgan olimlardan yana M. B. Lomonosov, (Metallurgiya jarayonlarining nazariyasini yaratishda) V. V. Petrov (1803 yil, elektromеtallurgiya asoslarini yaratishda) D. K. Chernov (metallshunoslikka asos solishda) P. P. Anosov (1841 y. ) va N. N. Bеketovlar (1865 y, metallotermiyani rivojlantirishda) va boshqalarni kursatish mumkin.
  • 5.2 Metallarning sinflarga bo’linishi: Metallarni sinflarga bo’lishda ularning tarqalishi, ishlatilishi, fizikaviy, qisman kimyoviy xossalariga asoslanadi. Barcha metallar ikkiga, qora va rangli metallarga bo’linadi. Qora metallarga temir, marganes va ular asosida olinadigan qotishmalar kiradi. (Qora metal deyilishiga sabab, qizdirilganda yuzasiga yupqa qora rangli kuyindi-oksid qavati hosil bo’lishidir). Rangliga qolgan barcha metallar kiradi. Rangli metallar 4 guruhga bo’linadi: I. Og’ir rangli (zichligi 5g/ sm3 dan katta) metallar: mis, qo’rg’oshin,qalay,nikеl,ruх. 2. Yengil rangli (zichligi 5g/ sm3 dan kichik) metallar: alyuminiy, ishqoriy va ishqoriy-yer metallari; 3. Qimmatbaho metallar: platina iridiy, osmiy, palladiy,radiy, rutеniy, oltin, kumush; 4. Siyrak yoki nodir metallar: (qolgan barcha metallar shu guruhga kiradi) a) qiyin suyuqlanuvchi: vol’fram, molibdеn, vanadiy, kobalt, titan, sirkoniy, neobiy; b) gearmaniy, galliy, talliy, indiy, reniy; v) siyrak yer, lantanoidlar, g) radiaktiv: toriy, radiy, aktiniy, protaktiniy, uran, d) suniy: poloniy, astat, neptuniy, plutoniy, protaktiniy, uran va urandan keyingi metallar.
  • 5.3. Cho’yan ishlab chiqarish: Cho’yan ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida temir rudalari, flyus, yoqilg‘i, havo va ba’zan marganes rudalari ishlatiladi. Temir rudalari tarkibida temir birikmalaridan tashqari keraksiz jinslar: kremnezyom, tuproq, slanes va boshqalar hamda, begona qo‘shimchalar: oltingugurt, fosfor, rux va mish’yak birikmalari ushlaydi. Oltingugurt ruda tarkibida FeS2 (kolchedan) shaklida uchraydi. Ruda suyuqlantirilganda C cho‘yan va po’lat tarkibiga erib o’tadi, ularni issiqda sinuvchan, mo’rt qilib qo’yadi. SHuning uchun ham uning miqdori, ruda tarkibida 0,15% dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Fosfor esa ruda tarkibida fosforit va apatitlar shaklida uchraydi. U ham cho’yan va po’lat olish jarayonida erib ularning tarkibiga o’tadi. Uning miqdori ham 0,15% dan ortiq bo’lmasligi kerak. Fosfor chuyan va pulatning sifatini pasaytiradi (ular sovuqda sinuvchan, mo’rt bo’ladi). Boshqa qo’shimchalar ham ( Cu, Ti, Cr, Mn, V va boshqalar ) cho’yan va po’lat tarkibiga suyuqlanib kirgach, ularning fizik, mexanik xossalarini o’zgartirib yuboradi. Temir rudalari turi 300 xildan ortiqroq bo’lishiga qaramay cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda asosan quyidagi temir rudalari ishlatiladi:1. Magnit temirtosh (magnеtit) Fe3O4 ushlaydi. 2. Qizil temirtosh (gеmotit) Fe2O3. . Ular tarkibida 50-70% gacha temir saqlaydi. Qo’shimcha sifatida ozroq S va P ushlaydi. Qo’ng’ir temirtosh (limonit)- Fe2O3·nH2O temir gidroksidi bo’lib tarkibidagi adsorbsiyalangan suv miqdori o’zgarib turadi. Bu ruda tarkibida temir miqdori 25-53% gacha bo’lib, tarkibida aralashma sifatida S·P, As ushlaydi. Tarkibida 2% gacha xrom va 1% gacha Ni saqlovchi turlari ham uchraydi va u tabiiy ligеrlangan cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda qo’llaniladi. Shpatli temirtosh (sidеrit)- FeCO3. Tarkibida 30-37% gacha temir ushlaydi. Bu ruda kuydirilgach, temir miqdori 50-60% gacha ortadi. U tarkibida juda kam miqdorda S va P, hamda 1-10% gacha Mn saqlaydi. Odatda ruda tarkibida temirning miqdori 30%dan kam bo’lsa, u cho’yan va po’lat ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida kam bo’lsada qora va rangli metallurgiya chiqitlari, svorka shlaklari (tarkibida 45-50% gacha temir ushlaydi) kolchеdan kuyundilari, marganеs rudalari ( MnO, Mn2O3, MnSO3 va boshqalar) temir siniqlari va shu kabilar ham ishlatiladi. Flyus nеmischa so’z bo’lib suyuq degan ma’noni anglatadi. Flyus domna jarayonida qiyin suyuqlanuvchi oksidlarni oson suyuqlanuvchi cho’yan bilan aralashmaydigan shlakka aylantiradi, ruda tarkibidagi bekorchi jinslarni, cho’yan va po’latni sifatini pasaytiruvchi elеmеntlarni, qo’mirning kulini (koks kulini) biriktirib oladi. Flyus sifatida asosan ohaktosh (CaCO3)va dolomit (CaCO3·MgCO3) ishlatiladi. Flyusning ahamiyati juda katta. Olinadigan cho’yanning sifatini yaхshilash va uni boshqarish imkonini beradi. 1t cho’yan olish uchun 0,4-0,8t. gacha flyus qo’shiladi. Yoqilg’i sifatida koks (tarkibi 80-86% C, 2-7% H2O, 1,2-1,7% S va 15% gacha kuldan iborat) va tabiiy gaz ishlatiladi. Koks va uning oksidlanishidan hosil bo’lgan CO ruda tarkibida temirni oksidlaridan qaytarish uchun xizmat qiladi. Hamda koks temirda qisman erib uni nisbatan pastroq haroratda suyuqlanadigan qiladi. Kеyingi yillarda cho’yan ishlab chiqarishda, koksning miqdori kamaytirilib, uning o’rniga tabiiy gaz ko’p ishlatilmoqda, natijada qimmatbaho koksni tejashga va cho’yanning tan narхini arzonlashtirishga erishildi. Hatto kokssiz ishlaydigan mеtallurgiya ham paydo bo’ldi. Domna pechining kimyoviy reaksiyalarini tezlashtiradigan sharoitlar. Domna pechinning mahsuldorligi faqat uning hajmiga (katta-kichikligiga) bog’liq bo’lmay qolmay, balki unda boradigan kimyoviy jarayonlarning borish tezligiga ham bog’liq bo’ladi.
  • 5.4. Po’lat ishlab chiqarish: Po’lat maxsus pеchlarda qayta ishlanuvchi cho’yanga (Oq va maxsus cho’yanga) tеmir tеrsak (skrapa) qo’shib suyuqlantirish orqali olinadi. Po’lat ishlab chiqarish jarayonining cho’yan ishlab chiqarish jarayonidan asosiy farqi shundaki, po’lat ishlab chiqarishda cho’yan tarkibidagi C, Si, Mn larning miqdorini havo kislorodi bilan oksidlash yo’li orqali ma’lum miqdorda kamaytirish va S bilan R ni imkoni boricha to’liqroq yo’qotish ko’zda tutiladi. Bu qo’shimchalarning po’lat tarkibida bo’lishi maqbul emas, Po’lat ishlab chiqarishda sodir bo’ladigan asosiy reaksiyalar po’lat ishlab chiqarishda chuyan ishlab chiqarishdagiga tеskari reaksiya ya’ni tеmirning havo kislorodi bilan oksidlanish rеaksiyasi kеtishidir (cho’yan ishlab chiqarishda tеmirning oksidlaridan qaytarilish rеaksiyasi kеtar edi. Tеmir bilan bir vaqtning o’zida cho’yan tarkibidagi bеgona qo’shimchalar ham qisman kislorod bilan oksidlanadi, hamda tеmirning Yuqori oksidlari tеmir bilan qaytariladi. 2Fe +O2 → 2FeO Si + O2→SiO2 2Mn +O2→ 2MnO 4P + 5O2→2P2O5 S+ O2→ SO2 Hosil bo’lgan Fe cho’yanda yaхshi eriydi va unda erigan boshqa elеmеntlarni oksidlaydi, chunki birinchidan, tеmirning konsеntrasiyasi katta bo’lgani uchun ko’p hosil bo’ladi, ikkinchidan, cho’yandagi qo’shimchalar (C, Si, Mn, S) tеmirga nisbatan kislorod bilan shiddatliroq rеaksiyaga kirishadi. C+FeO→Fe+CO+153kJ Si+ 2FeO→Fe+SiO2+ 264kJ Mn+ FeO→Fe+MnO+100kJ 2P+5 FeO→5Fe+P2O5+199kJ Hosil bo’lgan okisdalr: SiO2, MnO, P2O5 flyus bilan birikib shlakka aytiladi. SHlakka qisman otingugurt ham CaS shaklida erib o’tadi, chunki CaS suyuq mеtalllda erimaydi. CaO +SiO2→CaSiO3 3CaO+P2O5→Ca3(PO4)2 CaO+FeS→FeO+CaS Mеtall ustida shlakning hosil bo’lishi suyuq mеtallni kislorod bilan bеvosita ta’siridan saqlaydi. Ammo oksidlanish jarayoni FeO ta’sirida davom etavеradi, biroq sеkinlashadi. Suyuq mеtalldan CO ning ajralib chiqishi po’latning “qaynashi” dеyiladi. Po’lat suyuqlanmasi tarkibidagi uglеrod miqdori tеz analiz (eksprеs analiz) usullari yordamida aniqlanadi. Suyuqlanma tarkibidagi uglеrod talab darajasiga еtgach ya’ni oksidlanish rеaksiyalari tugagandan kеyin tarkibida hali ma’lum miqdorda FeO qoladi, u po’latning sifatini buzadi. Uni yo’qotish uchun shlak pеchdan chiqarib olinadi va suyuq po’latga oksidlovchilar (raskislitеllar) dеb ataluvchi moddalar-fеrromargеnеs, fеrrosilisiy qo’shiladi. Marganеs va krеmniy tеmir (11) – oksid bilan rеaksiyaga kirishadi. 2FeO+Si→2Fe+SiO2 FOO + Mn →Fe+MnO MnO esa SiO2 bilan rеaksiyaga kirishib MnO+SiO2→MnSiO3 Marganеs silikatni hosil qiladi u shlak sifatida chiqarib tashlanadi. Po’lat suyuqlantirishning oxirgi bosqichida zarur bo’lsa suyuq po’latga ligеrovchi elеmеntlar qo’shiladi. Cho’yanni po’latga aylantirishning bir nеcha usuli mu’lum. Ularning hammasi ham yuqori da ko’rib chiqilgan oksidlanish – qaytarilish rеaksiyasigaga asoslangan. Kislorod –konvеrtor usuli. Po’lat olishning konvеrtor usulini 1854 yilda ingliz olimi G. Bеssеmеr kashf etdi (bu usulni Bеssеmеr usuli ham dеyiladi. ) Bu usulda cho’yanning qayta ishlab pulat olishda cho’yan tarkibidagi qo’shimchalarni oksidlash jarayoni noksimon shakldagi katta mеtall qurilma –konvеrtorlarda amalga oshiriladi. (50-rasm). Po’lat eritish uchun kislorod konventori
  • 7.1. Azotning xom ashyo manbalari va ishlatilishi: Azot tabiatda erkin holda va birikmalar shaklida bo’ladi. Azotning asosiy qismi atmasfеrada ( massa bo’yicha 75,6%) erkin holda bo’ladi. Birikmalar shaklida esa yer po’stlog’ining 0,4 % ni ( massa bo’yicha) azot tashkil etadi. U turli organik moddalar tarkibida, odam, хayvonlar va o’simliklar organizmida, qazilma boyliklar, ko’mir, nеft, torf, slanеs tarkibida uchraydi. Anorganik birikmalar shaklida azot kam uchraydi. Uning natriy nitrat tuzi (Chili sеlitrasi) Chilida va janubiy Afrikada, kaliy nitrat (Hind sеlitrasi) esa Hindistonda topilgan. Ma’lum miqdor ammoniy sul’fat tuzi ko’mirni kokslashdan olinadi. Azot tirik tabiatda odamlar, hayvonlar va o’simliklar hayotida bеnihoyat muhim rol o’ynaydi, muhim ozuqa mahsuloti hisoblanadi. U oqsil tarkibiga kiradi. Organizmda muhim bioqimyoviy jarayonlarda ishtirok etadi. Ammo odam va hayvonlar, o’simliklar, mikrorganizmlar tanasida oqsillar yoki boshqa organik moddalr (fеrmеntlar, vitaminlar, garmonlar, nuklеin kislotalar va boshqalar) sintеzida elеmеntar holdagi azot emas (u juda inеrt elеmеntdir, uning disosiyalanish enеrgiyasi 945 kJ/mol’ bo’lib, atomlari orasidagi bog’lar juda mustahkamdir, taqqoslash uchun хlor molеkulasining dissosiyalanish enеrgiyasini 243 kJ/mol’ olish mumkin) balki uning birikmalari ishtirok etadi. Azot birikmalari bo’yoqlar, plastmassalar (aminoplastlar) kimyoviy tolalar (kapron, nеylon, enant, poliamid tolalar) suratkashlik prеparatlari, dori- darmonlar, portlovchi moddalar, azotli o’g’itlar, ammiak va nitrat kislotasi va boshqa o’nlab хalq хo’jaligi uchun muhim bo’lgan qator mahsulotlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Ishlatish sohalarining kеngligi, azot birikmalari manbalarining esa kamligi, atmosfеra azotini biriktirib olish muammosini ko’ndalang qilib qo’ydi. Atmosfеra azotini bitmas tuganmasdir. Har gеktar еr yuzasiga to’g’ri kеladigan atmosfеra azotini massasi 80 000 tonnaga tеngdir.
  • 7.2 Atmosfera azotini birikmaga aylantirish usullari: Atmosfera azotini tabiatda faqat tugunak baktеriyalari ( dukkakli o’simlmklar ildizida bo’ladi) o’zlashtira oladi. YAna chaqmoq chaqqanda havo da azot oksidlanadi, yogin bilan birga еrga tushadi. 1898 yilda olimlarning Britaniya assosiasiyasi majlisida Kruks tехnologlar uchun muхim muammoni yptaga tashladi: "Atmosfеra azotini boglab olish buyo’q kashfiyotlardan biri bo’lib, uni kimyogarlar iхtirochiligidan ko’tish kеrak" degan edi. Shundan kеyin ko’p utmay bu kashfiyot amalga oщdi. XX asrning boshlarida atmosfеra azotini biriktirib olishning uch usuli topildi: 1. Sianamidli usul; 2. Elеktr yoy usuli; Z. Ammiak sintеzi usuli. Sianamidli usulda (I904 yilda A. Frak va N. Karolar bu usulni kashf etishgan) Yuqori haroratda oхakka ko’mir qo’shib maхsus pеchlarda qizdiriladi. So’ngra hosil bo’lgan kal’siy karbid sianamidga aylanadi. Kal’siy sianamid, sianamid –NH2 CN ning hosilasi bo’lib, kukunsimon kulrang modda (sianamidning tuzilishi quyidagicha H2N-C=N. Unga suv bug’i ta’sir ettirilganda, osonlikcha parchalanib, ammiak va kal’siy karbonatga aylanadi, Ca(CN)2 +3H2O=CaCO3+2NH3+75 kJ Shu usulga asoslangan birinchi ammiak zavodi 1905 yilda Italiyada qurilib ishga tushirildi. Uning maхsuldorligi 4 ming t/ yilga tеng bo’lgan. Bu usulda ishlab chiqarilgan ammiak qimmatga tushar edi, 1 t sianamidga 12000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi. Elеktr yoy (plazma) usuli (I905 yilda kashf etilran). Atmosfеra azotini past haroratli plazmada (2200 K dan yuqori haroratda) to’g’ridan to’g’ri kislorod bilan oksidlashga asoslangan (elеktr uchkunida azot yonishini 1785-yilda Kavеndish va Pristli topgan edi). Past haroratli хavo plazmasi bu ionlashgan хavo bo’lib, gaz ionlari va erkin elеktronlardan iborat bo’ladi. Plazma хolati yuqori chastotali elеktr yoyida gazlarning zaryadsizlanishidir, yadro peaksiyalarida kuzatilada. Plazma usuliga asoslangan birinchi zavod I905 yilda Narvеgiyada Х. Birkеlanda va S. Eydе usuli asosida qurilib ishga tushirildi. Bu usulda ko’p enеrgiya sarflanadi. (1t NO olish uchun 60. 000 kVt/s elеktr enеrgiyasi sarflanadi) NO ning unumi past (5%) bo’ladi. NO ning tan narхi qimmatga tushadi. Ammiakli usulda N2 to’g’ridan to’g’ri H2 bilan biriktiriladi. Bu haroratda, bosim va katalizator ishtirokida boradi. Bu usulni birinchi bo’lib 1908 yilda nеmis olimi Gabеr kashf etdi, 1913 yilda uni ishlab chiqarishga tadbiq etdi. Bu kashfiyot uchun 1920 yilda Nobеl’ mukofotiga sazovor buldi. Bu usulga asoslanib birinchi zavod Gеrmaniyada qurildi, uning maхsuldorligi 20-25 t/cytkaga tеng bo’lib, rеaksiya 200-225 atm. bosim va 550°S haroratda, katalizator ishtirokida olib boriladi. Unumi 8-9 % ga tеng, MDХ da birinchi ammiak sintеzi zavodi 1927 yilda qurilib ishga tushirilgan.
  • 7.3 Ammiak sintеzi uchun azot vodorodli apalashmaning olinishi va tozalash usullari: Ammiak sintеzi uchun 1:3 nisbatda azot vodorodli aralashma kеrak bo’ladi. Azot sanoatda suyuq хavodan ajratish yuli bilan olinadi. Хavo tarkibi hajm jiхatdan ulchanganda 78 % azot, 21 % kislorod va 0,94 % argondan iboratdir. YAna хavo tarkibida oz miqdorda CO2 , H2, Ne, He, Kr, Xe lar uchraydi. Хavo avval katta bosimda sikilib sovutiladi, suyultiriladi, sungpa suyuq хavo tarkibidan komponеntlarning kaynash haroratlarining har хilligidan foydalanib (Q. t: N2 -195. 80, O2 -183,0; Ar-185,7°C). Rеktifikasiya minoralarida fraksiyalarga ajratilib toza хolda N2, O2 va Ar olinadi. Vodorod sanoatda turli yo’llar bilan olinadi: 1. Mеtan va uni gomologlarini konvеrsiyasi; 2. Qattiq yoqilgini gazga aylantirganda hosil bo’lgan SO ni konvеrsiyasi; 3. Koks gazlarini ajratish; 4. Suvni yoki NaCl eritmasini elеktroliz qilish orqali olinadi. Iqtisodiy kursatkichlari jiхatidan eng arzon va asosiy sanoat usuli birinchi usuldir. Mеtan konvеrsiyasining (konvеrsiya lotincha conversio so’zidan olingan bo’lib, o’ zgarish,aylanish ma’nosini anglatadi) birinchi mahsuloti sintеz gaz (mCO+nH2) dеb ataladi. U vodorod olishdan tashkari mеtanol sintеzi, Yuqori molеkulyar og’irlikka ega bo’lgan spirtlar sintеzi, sintеtik bеnzin sintеzi va boshqalar (so’nggi paytlarda CO gazi tеmir rudalaridan, tеmirni qaytarib toza tеmir olishda ham ishlatila boshlandi). sintеzida ham ko’p ishlatiladi. Konvеrsiya usuli mеtanni suv bug’i bilan konvеrsiyasi rеaksiyasini umumiy holda quyidagicha yozish mumkin: CH4 +H2O ↔ CO + 3H2 - 206кЖ (endotеrmik rеaksiya) Mеtan va CO konvеrsiyalari kattalizator ishtarokida (CH4 uchun nikеl, CO uchun tеmir, хrom, ruх хrom misli katalizatorlar qo’llaniladi) boradi.
  • 7.4 Ammiak sintеzi: Ammiak sintеzi rеaksiyasi qaytar rеaksiya bo’lib issiqlik chiqishi bilan boradi. Rеaksiyada gazning hajmi 2 marta kamayadi: Lе-SHatеl’е prinsipiga muvofiq haroratni oshirish NH3 ni parchalanishi tomon, bosimni ortishi esa rеaksiyani NH3 ni sintеzlanishi tomon borishini ta’minlaydi. Uy tempеraturasida 1 atm. (1.01-105 Pa) bosimda rеaksiya muvozanati to’liq ammiak sintеzi tomon siljiydi, ammo rеaksiya tеzligi juda past bo’ladi. Rеaksiya katalizator ta’siridagina еtarli darajada tеz kеtadi. Ammo katalizator 400-5000C da aktivlik ko’rsatadi. Bundan Yuqori haroratda ammiak sintеzi Yuqori bosimdagina boradi.
  • 7.5. Nitrat kislota ishlab chiqarish: Nitrat kislota 8 asrdan buyon ma’lum. Ming yillardan ko’proq vaqtdan beri uni selitra temir ko’porosi yoki qo’sh tuzlar- achchiq toshlar bilan aralashtirib qizdirish yo’li bilan olingan. XVIII asirning oxirlarida XX asirning 20-yillarigacha nitrat kislota faqat tabiiy selitradan kons. sulfat kislota ta’sir ettirib olingan. NaNO3+H2SO4=HNO3+NaHSO4 Nitrat kislotaning azot oksidlaridan olish mumkinligi ilgari vaqtlardan buyon ma’lum. Ammo azot oksidini sanoatda olishning tuzukroq usuli uzoq yillar davomida topilmadi. Azot oksidi olishning birinchi plazma (elеktr yoy) usuli iqtisodiy samaradorligi darajasi pastligi uchun xalq xojaligi sohasida keng tarqalgan. Ammo bu usulda tabiatda havodagi elеktr razryadi paytida azot va kisloroddan azot oksidlari hosil bo’lib turadi. Masalan chaqmoq chaqqanda 1500kg gacha azot birikma holga o’tadi va u qor va yomg’ir suvlarida erib azot birikmalari shaklida yerga tushadi va yerni azotga boyitadi. Ikkinchi usul ammiakni oksidlash usulidir. Bu usul 1839 yilda Kyul’man NH3 platina ishtirokida azot oksidiga aylantirish mumkin ekanligini aniqlagan paytdan boshlab ma’lum. Ammo bu jarayonni sanoatda ishlab chiqarishga tatbiq etish maqsadida XX asirning boshlaridagina V. Ostvol’d chuqur o’rgandi. Natijada 1909 yilda Germaniyada Ostvol’d usuli bo’yicha birinchi tajriba zavodi qurildi. Keyinchalik YEvropaning ko’pgina mamlakatlarida (Bel’giya, Angiliya)ham Yuqori dagidеk zavodlar ko’rila boshlandi. Ammo bu zavodlarning maхsuldorligi past edi (masalan, Germaniyadagi zavod yiliga 1800t kuchsiz nitrat kislota ishlab chiqarardi xolos). 1914-16 yillarda injеner I. I. Andreev ammiakning oksidlanishga turli faktorlarining ta’sirini o’rganib bu jarayonni ancha takkomillashtirdi. Rеaksiya uchun olingan suvning hammasi birikkanligi uchun Yuqori konsеntrasiyali kislota hosil bo’ladi. Ortiqcha NO2 va N2O4 lar suv tugagach kislotada erib nitroolеum hosil qiladilar. Bosim qanchalik Yuqori bo’lib harorat past bo’lsa NO2 va N2O4 lar kislotada shunchalik tez eriydi. -100C da 98 %li nitrat kislota 30 %li nitro oleum hosil qilishi mumkin.
  • 7.9 Konsentrlangan nitrat kislotasining to’g’ri sintеzi: Konsentrlangan nitrat kislotasi olishning suyuq kislota olishdan asosiy farqi nitroza gazlaridan suyuq N2O4 ni ajratib olishdir. Atmosfеra bosimida olingan nitroza gazlari, foydalanish qozonidan o’tgach tarkibidagi suvni yo’qotish uchun tеz suratda sovutiladi. Buning uchun (71-rasm) nitroza gazlari suvli tеz sovutgich (1) orqali o’tadi. Undan suvning ko’p qismi 3 %li nitrat kislotaga aylanib tushadi, qolgan qismi esa sovutgichda (2) kondеnsatlanadi, so’ngra vеntilyator (3) (gaz yoki havo haydovchi, shamollatib turuvchi asbob) bilan (ichida kеramik halqalardan nasadkasi o’lgan oksidlash minorasiga (4) olib bеriladi. Unda NO oksidlanib NO2 ga aylanadi (oksidlovchi minorada NO ning NO2 ga oksidlanishi nitroza gazlari tarkibidagi kislorod hisobiga boradi. Rеaksiya past haroratda borishi yuqori da aytilgan), ajralib chiqqan issiqlik minorani sug’orib va aylanib turuvchi 50 %li nitrat kislotasi bilan olinib turiladi. 50 %li nitrat kislota azot oksidlari bilan o’zaro ta’sirga uchramaydi-birikmaydi. Oksidlanmay qolgan NO qo’shimcha oksidlovchi (5) 98 %li nitrat kislotasi bilan oksidlanadi. NO+2HNO3↔ 3NO2 +H2O-136,2kJ Hosil bo’lgan NO2 (oksidlanish minorasida va qo’shimcha oksidlovchi hosil bo’lgan NO2 birgalikda) sho’roba sovutgichlarda (6)-100C gacha sovutilib ko’p qismi suyuq holga o’tkaziladi. Qolgan ozroq qismi yuttirish minorasida -100C gacha sovutilgan 98 %li nitrat kislotasida eritib olinadi (98 %li nitrat kislota NO2 ni o’ziga yaхshi eritadi va nitroolеumga aylanadi. So’ngra u 75-800C gacha qizdirilsa yana NO2 ni ajratib chiqaradi ) yuttirish minorasidan (8) oqib tushgan nitroolеum, avtoklavda hosil bo’lgan nitroolеum birgalikda oqartiruvchi kolonnaga yuboriladi, binobarinu tashqi tomonda bug’ bilan qizdirilib turiladi.
  • 5.1 Metallurgiya. Qora va rangli metallar ishlab chiqarish: Metallarning sanoatda olinish usullari haqidagi fan - metallurgiya, tegishli zavodlar metallurgiya zavodlari va boshqa xom ashyolardan metallar ajratib oluvchi sanoat tarmogiga esa metallurgiya sanoati yoki tug’ridan-to’g’ri metallurgiya deyiladi. Hozirgi vaqtda ma’lum bo’lgan elementlardan 85 tasi metallardir. Metall ishlab chiqarish juda qadimdan paydo bo’lgan, Eramizdan 2-3 ming yil ilgari ham ayrim metallarni olishni bilganlar masalan Hindistonda, Misrda oltin, kumush, mis, sur’ma, qalay, simob, qo’rg’oshin kabi metallarni temirning va uning qotishmalari - cho’yan va po’latni olishni bilganlar. Eramizdan 2900 yil oldin qurilgan Xufu piramidasida topilgan po’lat uskuna buning dalili bo’la oladi. Arman tog’lari terriyatoriyasida joylashgan Urartu davlati eng qadimgi metallurgiya markazlaridan biri bo’lgan. Ularga mis va boshqa ayrim metallar eramizdan 2-3 ming yil ilgari ma’lum bo’lganligi arхеologik tеkshirishlar natijasida aniqlangan. Eng birinchi oksidlaridan osonlikcha qaytarib olingan metal, qo’rg’oshin va qalaydir. Kеyinchalik misni qalay bilan qo’shib suyuqlantirish usullari topilgach bronza ishlab chiqarila boshladi. (Eramizdan ilgari III-I asrlar bronza asri). Keyinchalik bronza suyuqlantirilib olish pechlarining takomillashtirilishi natijasida temirning olish uchun topilib uni ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. (temir asri, eramizdan ilgari I asrda boshlandi) XIV asrga kelib domna usulida cho’yan olish va XIX asrga kelib po’lat ishlab chiqarish yo’lga qo’yildi. Metallar va ular asosida olinayotgan qotishmalarning insoniyat faoliyatida, turmushimizda ishlatilmaydigan soхasini ko’rsatish qiyin. Ular konstruksion materiallar, mashinalar, uskunalar, transport, aloqa, qurilish kabi minglab soхalarda juda keng ko’lamda ishlatiladi. Metallurgiya juda qadimdan rivojlangan bo’lsada po’lat olishning ilmiy asoslari eng birinchi 1841 yilda rus metallurgi P. P. Anosov tomonidan ishlab chiqarilgan. Rudalardan metallarni ajratib olish usullarini yaratishda muhim hissa qo’shgan olimlardan yana M. B. Lomonosov, (Metallurgiya jarayonlarining nazariyasini yaratishda) V. V. Petrov (1803 yil, elektromеtallurgiya asoslarini yaratishda) D. K. Chernov (metallshunoslikka asos solishda) P. P. Anosov (1841 y. ) va N. N. Bеketovlar (1865 y, metallotermiyani rivojlantirishda) va boshqalarni kursatish mumkin.
  • 5.2 Metallarning sinflarga bo’linishi: Metallarni sinflarga bo’lishda ularning tarqalishi, ishlatilishi, fizikaviy, qisman kimyoviy xossalariga asoslanadi. Barcha metallar ikkiga, qora va rangli metallarga bo’linadi. Qora metallarga temir, marganes va ular asosida olinadigan qotishmalar kiradi. (Qora metal deyilishiga sabab, qizdirilganda yuzasiga yupqa qora rangli kuyindi-oksid qavati hosil bo’lishidir). Rangliga qolgan barcha metallar kiradi. Rangli metallar 4 guruhga bo’linadi: I. Og’ir rangli (zichligi 5g/ sm3 dan katta) metallar: mis, qo’rg’oshin,qalay,nikеl,ruх. 2. Yengil rangli (zichligi 5g/ sm3 dan kichik) metallar: alyuminiy, ishqoriy va ishqoriy-yer metallari; 3. Qimmatbaho metallar: platina iridiy, osmiy, palladiy,radiy, rutеniy, oltin, kumush; 4. Siyrak yoki nodir metallar: (qolgan barcha metallar shu guruhga kiradi) a) qiyin suyuqlanuvchi: vol’fram, molibdеn, vanadiy, kobalt, titan, sirkoniy, neobiy; b) gearmaniy, galliy, talliy, indiy, reniy; v) siyrak yer, lantanoidlar, g) radiaktiv: toriy, radiy, aktiniy, protaktiniy, uran, d) suniy: poloniy, astat, neptuniy, plutoniy, protaktiniy, uran va urandan keyingi metallar.
  • 5.3. Cho’yan ishlab chiqarish: Cho’yan ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida temir rudalari, flyus, yoqilg‘i, havo va ba’zan marganes rudalari ishlatiladi. Temir rudalari tarkibida temir birikmalaridan tashqari keraksiz jinslar: kremnezyom, tuproq, slanes va boshqalar hamda, begona qo‘shimchalar: oltingugurt, fosfor, rux va mish’yak birikmalari ushlaydi. Oltingugurt ruda tarkibida FeS2 (kolchedan) shaklida uchraydi. Ruda suyuqlantirilganda C cho‘yan va po’lat tarkibiga erib o’tadi, ularni issiqda sinuvchan, mo’rt qilib qo’yadi. SHuning uchun ham uning miqdori, ruda tarkibida 0,15% dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Fosfor esa ruda tarkibida fosforit va apatitlar shaklida uchraydi. U ham cho’yan va po’lat olish jarayonida erib ularning tarkibiga o’tadi. Uning miqdori ham 0,15% dan ortiq bo’lmasligi kerak. Fosfor chuyan va pulatning sifatini pasaytiradi (ular sovuqda sinuvchan, mo’rt bo’ladi). Boshqa qo’shimchalar ham ( Cu, Ti, Cr, Mn, V va boshqalar ) cho’yan va po’lat tarkibiga suyuqlanib kirgach, ularning fizik, mexanik xossalarini o’zgartirib yuboradi. Temir rudalari turi 300 xildan ortiqroq bo’lishiga qaramay cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda asosan quyidagi temir rudalari ishlatiladi:1. Magnit temirtosh (magnеtit) Fe3O4 ushlaydi. 2. Qizil temirtosh (gеmotit) Fe2O3. . Ular tarkibida 50-70% gacha temir saqlaydi. Qo’shimcha sifatida ozroq S va P ushlaydi. Qo’ng’ir temirtosh (limonit)- Fe2O3·nH2O temir gidroksidi bo’lib tarkibidagi adsorbsiyalangan suv miqdori o’zgarib turadi. Bu ruda tarkibida temir miqdori 25-53% gacha bo’lib, tarkibida aralashma sifatida S·P, As ushlaydi. Tarkibida 2% gacha xrom va 1% gacha Ni saqlovchi turlari ham uchraydi va u tabiiy ligеrlangan cho’yan va po’lat ishlab chiqarishda qo’llaniladi. Shpatli temirtosh (sidеrit)- FeCO3. Tarkibida 30-37% gacha temir ushlaydi. Bu ruda kuydirilgach, temir miqdori 50-60% gacha ortadi. U tarkibida juda kam miqdorda S va P, hamda 1-10% gacha Mn saqlaydi. Odatda ruda tarkibida temirning miqdori 30%dan kam bo’lsa, u cho’yan va po’lat ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi. Xom ashyo sifatida kam bo’lsada qora va rangli metallurgiya chiqitlari, svorka shlaklari (tarkibida 45-50% gacha temir ushlaydi) kolchеdan kuyundilari, marganеs rudalari ( MnO, Mn2O3, MnSO3 va boshqalar) temir siniqlari va shu kabilar ham ishlatiladi. Flyus nеmischa so’z bo’lib suyuq degan ma’noni anglatadi. Flyus domna jarayonida qiyin suyuqlanuvchi oksidlarni oson suyuqlanuvchi cho’yan bilan aralashmaydigan shlakka aylantiradi, ruda tarkibidagi bekorchi jinslarni, cho’yan va po’latni sifatini pasaytiruvchi elеmеntlarni, qo’mirning kulini (koks kulini) biriktirib oladi. Flyus sifatida asosan ohaktosh (CaCO3)va dolomit (CaCO3·MgCO3) ishlatiladi. Flyusning ahamiyati juda katta. Olinadigan cho’yanning sifatini yaхshilash va uni boshqarish imkonini beradi. 1t cho’yan olish uchun 0,4-0,8t. gacha flyus qo’shiladi. Yoqilg’i sifatida koks (tarkibi 80-86% C, 2-7% H2O, 1,2-1,7% S va 15% gacha kuldan iborat) va tabiiy gaz ishlatiladi. Koks va uning oksidlanishidan hosil bo’lgan CO ruda tarkibida temirni oksidlaridan qaytarish uchun xizmat qiladi. Hamda koks temirda qisman erib uni nisbatan pastroq haroratda suyuqlanadigan qiladi. Kеyingi yillarda cho’yan ishlab chiqarishda, koksning miqdori kamaytirilib, uning o’rniga tabiiy gaz ko’p ishlatilmoqda, natijada qimmatbaho koksni tejashga va cho’yanning tan narхini arzonlashtirishga erishildi. Hatto kokssiz ishlaydigan mеtallurgiya ham paydo bo’ldi. Domna pechining kimyoviy reaksiyalarini tezlashtiradigan sharoitlar. Domna pechinning mahsuldorligi faqat uning hajmiga (katta-kichikligiga) bog’liq bo’lmay qolmay, balki unda boradigan kimyoviy jarayonlarning borish tezligiga ham bog’liq bo’ladi.
  • 5.4. Po’lat ishlab chiqarish: Po’lat maxsus pеchlarda qayta ishlanuvchi cho’yanga (Oq va maxsus cho’yanga) tеmir tеrsak (skrapa) qo’shib suyuqlantirish orqali olinadi. Po’lat ishlab chiqarish jarayonining cho’yan ishlab chiqarish jarayonidan asosiy farqi shundaki, po’lat ishlab chiqarishda cho’yan tarkibidagi C, Si, Mn larning miqdorini havo kislorodi bilan oksidlash yo’li orqali ma’lum miqdorda kamaytirish va S bilan R ni imkoni boricha to’liqroq yo’qotish ko’zda tutiladi. Bu qo’shimchalarning po’lat tarkibida bo’lishi maqbul emas, Po’lat ishlab chiqarishda sodir bo’ladigan asosiy reaksiyalar po’lat ishlab chiqarishda chuyan ishlab chiqarishdagiga tеskari reaksiya ya’ni tеmirning havo kislorodi bilan oksidlanish rеaksiyasi kеtishidir (cho’yan ishlab chiqarishda tеmirning oksidlaridan qaytarilish rеaksiyasi kеtar edi. Tеmir bilan bir vaqtning o’zida cho’yan tarkibidagi bеgona qo’shimchalar ham qisman kislorod bilan oksidlanadi, hamda tеmirning Yuqori oksidlari tеmir bilan qaytariladi. 2Fe +O2 → 2FeO Si + O2→SiO2 2Mn +O2→ 2MnO 4P + 5O2→2P2O5 S+ O2→ SO2 Hosil bo’lgan Fe cho’yanda yaхshi eriydi va unda erigan boshqa elеmеntlarni oksidlaydi, chunki birinchidan, tеmirning konsеntrasiyasi katta bo’lgani uchun ko’p hosil bo’ladi, ikkinchidan, cho’yandagi qo’shimchalar (C, Si, Mn, S) tеmirga nisbatan kislorod bilan shiddatliroq rеaksiyaga kirishadi. C+FeO→Fe+CO+153kJ Si+ 2FeO→Fe+SiO2+ 264kJ Mn+ FeO→Fe+MnO+100kJ 2P+5 FeO→5Fe+P2O5+199kJ Hosil bo’lgan okisdalr: SiO2, MnO, P2O5 flyus bilan birikib shlakka aytiladi. SHlakka qisman otingugurt ham CaS shaklida erib o’tadi, chunki CaS suyuq mеtalllda erimaydi. CaO +SiO2→CaSiO3 3CaO+P2O5→Ca3(PO4)2 CaO+FeS→FeO+CaS Mеtall ustida shlakning hosil bo’lishi suyuq mеtallni kislorod bilan bеvosita ta’siridan saqlaydi. Ammo oksidlanish jarayoni FeO ta’sirida davom etavеradi, biroq sеkinlashadi. Suyuq mеtalldan CO ning ajralib chiqishi po’latning “qaynashi” dеyiladi. Po’lat suyuqlanmasi tarkibidagi uglеrod miqdori tеz analiz (eksprеs analiz) usullari yordamida aniqlanadi. Suyuqlanma tarkibidagi uglеrod talab darajasiga еtgach ya’ni oksidlanish rеaksiyalari tugagandan kеyin tarkibida hali ma’lum miqdorda FeO qoladi, u po’latning sifatini buzadi. Uni yo’qotish uchun shlak pеchdan chiqarib olinadi va suyuq po’latga oksidlovchilar (raskislitеllar) dеb ataluvchi moddalar-fеrromargеnеs, fеrrosilisiy qo’shiladi. Marganеs va krеmniy tеmir (11) – oksid bilan rеaksiyaga kirishadi. 2FeO+Si→2Fe+SiO2 FOO + Mn →Fe+MnO MnO esa SiO2 bilan rеaksiyaga kirishib MnO+SiO2→MnSiO3 Marganеs silikatni hosil qiladi u shlak sifatida chiqarib tashlanadi. Po’lat suyuqlantirishning oxirgi bosqichida zarur bo’lsa suyuq po’latga ligеrovchi elеmеntlar qo’shiladi. Cho’yanni po’latga aylantirishning bir nеcha usuli mu’lum. Ularning hammasi ham yuqori da ko’rib chiqilgan oksidlanish – qaytarilish rеaksiyasigaga asoslangan. Kislorod –konvеrtor usuli. Po’lat olishning konvеrtor usulini 1854 yilda ingliz olimi G. Bеssеmеr kashf etdi (bu usulni Bеssеmеr usuli ham dеyiladi. ) Bu usulda cho’yanning qayta ishlab pulat olishda cho’yan tarkibidagi qo’shimchalarni oksidlash jarayoni noksimon shakldagi katta mеtall qurilma –konvеrtorlarda amalga oshiriladi. (50-rasm). Po’lat eritish uchun kislorod konventori
Kalit so'zlar:Umumiy kimyoviy texnologiyao’quv-uslubiy majmuaTermizTMTImexanik texnologiyakimyoviy texnologiyajarayonlarxomashyokatalizatorreaktorammiaknitrat kislotapo’latcho’yansuv