Азіргі металлургиялық процестерге қойылатын негізгі талаптар.

Қ ара қ орғ асынды тазарту қ андай ә дістермен жү ргізіледі? Қ ара қ орғ асында 10 % дейін қ оспалар болады жә не оны міндетті тү рде тазартады. ГОСТ 3778-77 сә йкес қ орғ асынның жоғ арғ ы маркасы СО қ ұ рамында қ оспалардың қ осынды мө лшері 0, 008 % дейін болуы керек. Қ ара қ орғ асынды тазартуды пирометаллургиялық (отты) жә не электролиттік ә діспен жү ргізуге болады. Электролиз тек қ орғ асын қ ұ рамында қ оспалардың мө лшері тө мен болғ анда ғ ана тиімді, сондық тан сирек қ олданылады. ТМД елдерінің кә сіпорындарында қ орғ асынды электролиттік тазарту тіпті қ олданылмайды. Қ орғ асынның пирометаллургиялық тазартылуы қ оспалардың да, олардың химиялық қ осылыстарының да ө зіндік ерекше қ асиеттерінің ескерілуімен, бірізді бө лінуін қ арастырады. Қ орғ асынның отты рафинирлену технологиясына мыссыздандыру, теллурды, мышьякты, сурьманы, қ алайыны, кү місті, алтынды, мырышты, висмутты бө ліп алу, кальциден, магниден жә не сурьмадан тү пкілікті тазарту кіреді. Тазартудың бү кіл циклі кө птеген факторларғ а тә уелді жә не 100 сағ атқ а жетеді.

Қ ара қ орғ асынды тазартуда натрий селитрасы қ андай роль атқ арады? Ө неркә сіпте қ орғ асынның тотығ ып тазартылуының екі ә дісі қ олданылады: шарпыма пештерде қ орғ асынды былауды ауамен ү рлеу жә не кү йдіргіш натрдың қ атысуымен селитрамен тотығ уы (сілтілі тазарту).

Отандық зауыттарда сілтілі тазарту қ олданылады. Сілтілі тазартудан соң қ орғ асында 0, 02 % дейін Sb жә не 0, 01 % жоғ ары емес As жә не Sn қ алады. Кү міссіздендіруді барлық зауыттарда қ орғ асынды мырышпен ө ң деу арқ ылы жү ргізеді, ол қ орғ асында шектеулі ериді жә не онымен ә рекеттеспейді. Қ ара қ орғ асындағ ы алтын мен кү міс, керісінше, мырышпен қ иын балқ итын интерметалдық қ осылыстар тү зей отырып ө зара ә рекеттеседі, олар жең іл болуының ә серінен мырышты кө бік (кү місті) тү зеп беттікке қ алқ ып шығ ады. Кү міссіздендірудің бү кіл циклі бір қ азанда 18-20 сағ. ішінде 1000 °С температурада жү зеге асырылады, соң ғ ы сатыда қ орғ асын қ ұ рамында 3-10 г/т As, 0, 7 % дейін Zn жә не алтынның іздері болады.

Асыл металдарды бө лгеннен соң қ алғ ан қ орғ асынды мырышсыздандыруды тотық тыру, сілтілеу, хлорлау жә не вакуумдық ә дістермен жү ргізуге болады. Процесс 12-15 сағ. жү реді. Мырышсыздандырудан соң қ орғ асында 0, 05-0, 005 % Zn қ алады.

Қ Қ пеште мыс концентраттарын кү йдіру кезінде алынатын ө німдер. Мыс концентратын кү йдіру ө німдері - ө ртенділер, газдар жә не шаң. Бастапқ ы концентраттан айырмашылығ ы – ө ртендіде тотық пағ ан сульфидтермен қ атар, оксидтер жә не аз мө лшерде сульфаттар болады.

Мыс концентраттарын қ айнамалы қ абатта кү йдіру ү шін дө ң гелек, тікбұ рышты жә не элиппсті кө лденең қ ималы Қ Қ пештер қ олданылады. Конструкциясына тә уелсіз Қ Қ кез-келген кү йдіру пешінің міндетті торабтары мен бө лшектері кү мбезді тік шахтадан, соплолы табаннан, ауатаратқ ыш камерадан, форкамералы тиеу терезесінен, тү сіргіш қ ұ рылғ ы мен газарнадан тұ рады. Тиеу жә не тү сіру орындары пештің қ арсы беттеріне, сопла – табанның барлық ауданы бойынша шахматтық тә ртіппен жайғ астырылады, қ атарлар арасының қ ашық тығ ы 200-300 мм. Соплолар саны - табанның 1 м2 30-дан 50 данағ а дейін. Шикіқ ұ рамның тиелуін соплолар тығ ыз орналасқ ан, форкамера арқ ылы, ө ртендінің тү сірілуін – орналасу биіктігін қ айнау қ абатының дең гейімен анық тайтын, табалдырық арқ ылы жү ргізеді. Ө ртендіні шығ ару қ айнау қ абатының тө менгі жағ ынанда мү мкіндікті. Бұ л жағ дайда қ айнау қ абатының биіктігін, шибердің немесе ысырманың кө мегімен, материалдың тү сірілу жылдамдығ ымен реттейді. Қ айнау қ абатында кү йдіру - ө те жоғ ары ө німділікті процесс. Бұ л қ атты жә не газтә різдес фазалардың меншікті тү йісу бетінің жақ сы дамуымен шартталады. Мұ ндай жағ дайда сульфидтердің тотығ уы ө те қ арқ ынды жү реді, тіпті газү рлеуде оттегінің теориялық қ ажеттіден 10-20 % аспайтын, аз артық шылығ ымен.

Қ Қ пештің конструкциясы. Ұ нтақ материалдарды термиялық ө ң деуге кө п қ олданылатын пештің бірі – қ айнау қ абаты пештері (Қ Қ), олар да тү йіршікті материал псевдоқ ысылғ ан (ауа немесе газ кө піршіктерінен) кү йде болады. Мұ нда ә рбір тү йіршік газбен қ апталғ андық тан ондағ ы материал қ айнап жатқ ан сұ йық тық ты еске тү сіреді, сондық тан қ айнау қ абаты деп аталады. Псевдоқ ысылу жағ дацын анық тау ү шін қ атты бө лшектің осындай қ абаттағ ы ө зін-ө зі ұ стауын қ арастырамыз. Бө лшек ө лшенді кү йде болатын жағ дайда бө лшектің салмағ ы мен оны кө теретін газ ағ ынының итеру кү штері тең болады.

Қ алық тау жылдамдығ ы деп аталатын формула тө мендегідей ө рнектеледі:

(7.1)

мұ ндағ ы d – бө лшек диаметрі; ρ – оның тығ ыздығ ы; D - ортаның тығ ыздығ ы (газ немесе сұ йық); ξ – газодинамикалық кедергінің коэффициенті; g – ауырлық кү шін жылдамдату.

Қ Қ пештерінің ең маң ызды кемшілігі газ ағ ананаң жылуын пайдалану дә режесінің тө мендігі, себебі ол қ абатта бір секундтай ғ ана тұ рады. Мұ ндай кемшіліктерді пешті екі-ү ш зоналы етіп қ ұ растыру арқ ылы жоюғ а болады. Кө п зоналы пештер қ арсы ағ ын принципі бойынша жұ мыс істейді. Негізінен кү йдіру (ә ктасты, сульфидті темір кендерін) процестері ортаң ғ ы зонадағ ы торда жү реді. Ыстық газдар одан жоғ ары кө теріліп жә не суық жаң а тү сірілген материалды жоғ ары торда қ ыздырады. Ал қ ыздырылғ ан қ атты ө німдер астың ғ ы торғ а – пешке суық ауа тү сетін зонағ а тү седі.

Сурет 7.3. Біркамералы бір зоналы қ айнау қ абаты пештерінің схемасы.

Қ Қ кө пзоналы пештерін жобалау кезінде жылутехникалық есептерден басқ а газдық динамикалық есептерді де жү ргізеді. Ол ә р зонадағ а тор ауданын талап етілген қ айнау қ абатының газдық ағ ынын (бір зонадан екінші зонағ а ө ткенде химиялық процестердің немесе температураның ө згеруінен газ кө лемі ө згереді) сә йкестеу ү шін керек. Сондық тан ә детте пештің орта бө лігі (жоғ ары температуралы) кө лденең қ имасы басқ аларынан ү лкендеу болып келеді.

Қ Қ пештерінің тағ ы бір кемшілігі шаң шығ уының жоғ ары болуы, Себебі кү йдіруге жартылай дисперсті ұ сақ материал тү седі. Ірі кесекті материалдарды қ айнау қ абатына келтіру ү шін газ ағ ананның жылдамдығ ын кө бейту қ ажет. Сондық тан барлық Қ Қ пештері кү рделі шаң аулау жү йесімен жабдық талғ ан. Қ Қ пештерінің технико-экономикалық кө рсеткіштерін арттыру мақ сатында шаң тә різді материалдарды кү йдірудің алдында 3-6 мм-лік фракцияларғ а дейін тү йіршіктейді.

Қ айнама қ абатта кү йдіру кезінде (Қ Қ) концентраттың (шикіқ ұ рамның) қ абаты арқ ылы ө ршімелі ауа ағ ыны немесе оттегімен байытылғ ан газү рлеу ү рленеді, оның жылдамдығ ымен бастапқ ы материалдың барлық тү йірлері ү здіксіз ө ршімелі – қ айтымды, қ айнауғ а ұ қ сас, қ озғ алысқ а келеді.

Мыс концентраттарын қ айнамалы қ абатта кү йдіру ү шін дө ң гелек, тікбұ рышты жә не элиппсті кө лденең қ ималы Қ Қ пештер қ олданылады (7 сурет). Конструкциясына тә уелсіз Қ Қ кез-келген кү йдіру пешінің міндетті торабтары мен бө лшектері кү мбезді тік шахтадан, соплолы табаннан, ауатаратқ ыш камерадан, форкамералы тиеу терезесінен, тү сіргіш қ ұ рылғ ы мен газарнадан тұ рады. Тиеу жә не тү сіру орындары пештің қ арсы беттеріне, сопла – табанның барлық ауданы бойынша шахматтық тә ртіппен жайғ астырылады, қ атарлар арасының қ ашық тығ ы 200-300 мм. Соплолар саны - табанның 1 м2 30-дан 50 данағ а дейін.

Шикіқ ұ рамның тиелуін соплолар тығ ыз орналасқ ан, форкамера арқ ылы, ө ртендінің тү сірілуін – орналасу биіктігін қ айнау қ абатының дең гейімен анық тайтын, табалдырық арқ ылы жү ргізеді. Ө ртендіні шығ ару қ айнау қ абатының тө менгі жағ ынанда мү мкіндікті. Бұ л жағ дайда қ айнау қ абатының биіктігін, шибердің немесе ысырманың кө мегімен, материалдың тү сірілу жылдамдығ ымен реттейді.

Қ айнау қ абатында кү йдіру - ө те жоғ ары ө німділікті процесс. Бұ л қ атты жә не газтә різдес фазалардың меншікті тү йісу бетінің жақ сы дамуымен шартталады. Мұ ндай жағ дайда сульфидтердің тотығ уы ө те қ арқ ынды жү реді, тіпті газү рлеуде оттегінің теориялық қ ажеттіден 10-20 % аспайтын, аз артық шылығ ымен. Жеткілікті қ ымталғ ан кезде Қ Қ пештің концентрат бойынша ө німділігі, механикалық кө поттық ты пешке қ арағ анда, 4-5 ретке жә не газдағ ы кү кірт диоксидінің концентрациясы 2 ретке жоғ ары болады. Одан ө зге, Қ Қ пештің конструкциясы ө те қ арапайым, оның жұ мысын жең іл механикалындыруғ а жә не автоматтандыруғ а болады.

Қ Қ кү йдіру шикіқ ұ рамнан ү лкен шаң бө лінумен сипатталады, 20-30 % кем емес. Шаң бө лінудің жоғ арылауы пештің тү пкілікті ө німділігін арттырады.

1- шикіқ ұ рамғ а арналғ ан шанап; 2 – шаң тұ тқ ыш циклон; 3 – суытылатын газарна; 4 – пеш; 5 – қ айнамалы қ абат; 6 – оттық; 7 – ауалы коллектор; 8 – ауа ү рлегіш; 9 – форкамера; 10 – шикіқ ұ рам ү лестіргіш

7 сурет. Қ айнамалы қ абатта кү йдіруге арналғ ан пеш

Қ Қ пештерде мыс концентратын кү йдіру Ресейде Орталық урал мыс балқ ыту зауытында қ олданылады, онда ішкі диаметрі 4, 6 м, биіктігі 4 немесе 9 м (биік пештер тиімді жұ мыс істейді), табан ауданы 16.5 м2, тө гілу табалдырығ ының биіктігі 1, 5 м дө ң гелек қ ималы Қ Қ пеш орнатылғ ан. Қ айнау қ абатынан артық жылуды ә кете мақ сатында пешке су бү ркіледі. Іске қ осу кезінде пешті қ ыздыру ү шін тө рт бү ріккіш қ олданылады. Шаң данғ ан газдар пештен шық қ ан соң ү ш сатылы тазартудан ө теді. Шаң нан тазартылғ ан газ кү кірт қ ышқ ылы ө ндірісінде қ олданылады.

Қ ож дегеніміз не? Қ ож (Шлак) — балқ ыту процестерінде (мысалы, болат қ орыту кезінде) сұ йық металдың бетінде кө лкіп тұ ратын, қ атайғ анда тас тектес немесе шыны тектес болатын балқ ыма. Шикіқ ұ рам мен пешке арнайы салынатын флюстердің коспасынан, сондай-ақ металлургиялық пештердегі химиялық реакциялардың ө німдерінен, отын кү лінен тұ рады. Металлургия процестерінде маң ызды рө л атқ арады: астындағ ы металды пештегі газды ортаның зиянды ө серінен қ орғ айды, қ оспаларды сің іріп алады жә не басқ а да ә р алуан физикалық -химиялық функциялар атқ арады.

Қ ож тү зілуі. Флюс ретінде алынатын карбонаттар домнаның жоғ арғ ы бө лімінде-ақ айырылады:

CaCO3=CaO+CO2 ↑; MgCO3=MgO+CO2↑

Кендегі бос жыныс дейтініміз негізінде, кремнезем-SiO2. Осы оксидтер домнаның қ ызу жері – распардан тө мен тү сісімен реакцияласып, кальций мен магнийдің циликатын тү зеді:

CaO+SiO2=CaSiO3; MgO+SiO2=MgSiO3

Осы екі тұ здың қ ұ ймасы алғ ашқ ы қ ож тү зеді. Қ ождың меншікті салмағ ы 2, 3, шойындыкі 7, сондық тан қ ож шойынның ү стіне жиналып, ек еуі араласпайтын екі қ абат тү зеді, ә рі қ ож шойынның бетін тотығ удан қ орғ айды.