Негізгі бөлім Түсті металдарды алуға қолданылатын процестер

Негізгі бөлім

Түсті металдарды алуға қолданылатын процестер

Қорғасынды кендерді байыту

Қорғасынның қазіргі орта есеппен кендегі мөлшері 1%. Ол көбінде галенит (РbS) түрінде кездеседі. Бұл кенде галенит мөлшері 1,2%. Демек, кеннің 98 %-ы тау жыныс минералдарынан тұрады. Осындай кеннен қорғасын алу үшін тікелей металлургиялық процеспен өңделсе пайдаланылатын энергия тек галенитті балқытуға ғана емес, сонымен бірге кендегі бүкіл тау жыныстарын балқытуға да шығындалады. Кенді бұлай өңдеу өте тиімсіз болғандықтан қорғасынның басқа да ілеспе кендерімен алдын ала флотациялық байытылып, байытылған қорғасын концентратын алады. ГОСТ бойынша қорғасын концентраты 8 сорттқа бөлінеді. Ең жоғарғы сортында (КС7) қорғасынның үлесі 73 %-дан кем емес, ал онда мырыштың үлесі 2 %-дан, мыстың үлесі – 1,5 %-дан аспауы керек.

1 – кесте. ГОСТ 48-92-75 бойынша қорғасынды кендерден алынатын
қорғасын концентраттарына қойылатын техникалық талаптар (құрам, %)

Ескерту:

Қорғасын металлургиясы

Қазіргі уақытта қорғасын пирометаллургиялық тәсілмен жиі алынады, ол үшін тотықсыздандырып, реакциондық, шөгінді, содалық немесе сілтілік балқытуды пайдаланады.

Тотықсыздандырып балқыту - бұл алдын ала күйдірілген немесе пісірілген концентраттан қорғасынды шахталық пеште балқытып алу әдісі.

Байытудан алынған сульфидті қорғасын концентратына флюс қосылып күйдіруге жіберіледі. Қорғасын сульфиді күйдіруден соң реакция бойынша оксидке айналады:

PbS + 1,5O₂ = PbO + SO₂

Бұл ретте басқа металдардың сульфидтері де тотығады, ал күйдірілетін қоспа пісіріліп, агломератқа айналады. Күйдіру арқылы материалды кесектеу шахталық пеште балқыту үшін қажет.

Қорғасынды селективті тотықсыздандыру үшін (мырыш және темірді тотықсыздандырмай) пеште белгілі бір тотықсыздандыру атмосферасы (60% СО артық емес) құрылады. Бұл жағдайларда қорғасынның оксидті қосылыстары мынадай реакциялар бойынша тотықсызданады:

PbO + CO = Pb + CO2

PbO·Fe2O3 + 2СО = Pb + 2FeO + CO2

PbO·SiO2 + СО= Pb + SiO2 + 2CO2

Қорғасын сульфаты 550°С кезінде реакция бойынша көміртек оксидімен сульфидке дейін қарқынды тотықсызданады:

PbSO4 + 4CO = PbS + 4CO2

Тотықсыздандырып шахталық балқыту кезінде қорғасын сульфиді іс жүзінде тотықсызданбайды және штейнге өтеді.

Қорғасын агломератын балқытқан кезде қорғасынмен бірге мыс, мышьяк, сурьма және висмут тотыққан қосылыстары реакциялар бойынша тотықсызданады:

Cu2O + CO = 2Cu + CO2
Cu2O·Fe2O3 + 2CO = 2Cu + 2FeO + 2CO2

Cu2O· SiO2 + CO = 2Cu + SiO2 + 2CO2

Егер агломератта күкірт көп қалса, онда мыс оксиді басқа металдардың сульфидтерімен реакциялар бойынша әрекеттеседі:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Cu2O + PbS = Cu2S + PbO

Қорғасынды тотықсыздандырып балқыту кезінде темірдің жоғары оксидтері FeО дейін қалпына тотықсызданады, кремнезем болған жағдайда, силикаттар түзіледі (2FеO·SіO2):

2Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + СО2

Fe3O4 + СО =3FeO + СО2

2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2

Шахталық балқыту кезінде келесі өнімдерді алады:

– қаралы қорғасын, құрамында алтын, күміс, мыс, теллур, висмут және басқа да қоспалар болады;

– штейн – сульфидті металдың балқымасы, құрамында мыс, қорғасын және асыл металдар болады;

– шлак – тотықты металдың балқымасы, құрамында көбінесе мырыш көп ( 10 % дан жоғары);

– тозаңдатылған газдар.

Тотықсыздандырып балқытудың артықшылықтарына мыналар жатады: процестің универсалдығы (бай және кедей шикізатты өңдеуге болады), салыстырмалы түрде қорғасынның металға өтуі жоғары (шамамен 93 %), шикізатты пайдаланудың жоғары кешенділігі, үздіксіз жұмыс істейтін жабдықтың жоғары өнімділігі. Бұл тәсілмен әлем бойынша шамамен 80-85% қорғасын алады.

Процестің кемшілігі ретінде қымбат тұратын тапшы кокстың үлкен шығыны және шаң ұстаудың күрделі жүйесін талап ететін газдардың жоғары тозаңдануы болып табылады.


Қорғасынды тотықсыздандырып балқытудағы шахталық пештің схемасы:

Шахталық пеш келесі негізгі бөліктерден тұрады: сифоны бар ішкі көрік(горн), фурмалары бар шахталар, тиеу құрылғысы бар колошник, отстойник. Ішкі көрік үлкен бетон іргетаста орналасқан. Көрік қалыңдығы 600-800 мм отқа төзімді кірпіштен жасалынған. Көріктің қалануы металл тартқыштармен тартылған тығыз болат дәнекерленген қаптамамен бекітілген. Көріктің ұзындығы мен ені бойынша фурма аймағындағы пеш өлшемдеріне сәйкес келеді.

Горн үнемі балқымамен толтырылған. Оның төменгі бөлігінде қорғасын, ал жоғарғы жағында – шлак жиналады. Қорғасын сифон арқылы үздіксіз шығарылады.

Пеш шахтасы болатты салқындатқыш кессондардан жасалған. Кессондар қазандық темірден дәнекерленген ішкі қабырғасы 10-14 мм және сыртқы 6-8 мм, қабырғалардың арасындағы қашықтық 100-150 мм-ге тең. Әдетте пеш шахтасы екі қатар кессондардан тұрады.

Пешке ауа арнайы құрылғылар – сумен салқындатылатын фурмалар арқылы беріледі. Кессондағы фурмалық тесіктер оның төменгі шетінен 300-400 мм биіктікте орналасқан. Тесіктердің диаметрі 100-125 мм тең. Пештегі фурмалар саны 30-40. Ауа фурмаларға айналмалы коллектор арқылы жеткізіледі, ол фурмалармен иілгіш жеңдермен біріктірілген. Ауа шығыны (үрлеу) фурма аймағындағы пеш қимасының 1 м² ауданына 25-50 м³/мин шегінде ауытқиды. Пешке үрленетін ауа қысымы 13-26 кПа құрайды.

Колошник шихтаны тиеу және газдарды пештен шығару үшін қызмет етеді. Ол отқа төзімді кірпішпен толтырылған металды салқындатқыш қаңқа секілді болады.

Шахталық пешке ірі кесекті материалды тиейді. Жүктеу әртүрлі қабатты болады: агломерат қабаты, кокс қабаты, агломерат қабаты, кокс қабаты және т. б.