ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Продукты плавки сульфидных материалов из "Топливо Кн2" На первом этапе пирометаллургической переработки сульфидных материалов в печи получают штейн, шлак, технологические газы и продукты сгорания топлива. [c.455] Штейном называют сплав сульфидов железа и тяжелых цветных металлов, а также небольшого количества оксидов, представленных в основном магнетитом и вюсти-том. Будучи промежуточным продуктом металлургического производства, штейн в процессе конвертирования выполняет функции источника тепла, энергообразующими компонентами которого служат сульфидное железо и сера. Медный штейн на 80-95 % состоит из сплава сульфидов меди и железа, содержание меди в котором колеблется в пределах 10-60%. В условиях автогенного режима плавки чаще получают штейны, содержащие 35-60 % меди. Они начинают плавиться при температурах порядка 915-950 °С и полностью переходят в жидкое состояние при 1050 °С, приобретая свойства плотной (р = 4700- 5700 кг/м ) легкотекучей жидкости, свободно проникающей в трещины и поры огнеупорной футеровки. Штейны обладают достаточно большой теплопроводностью [А, 10ч-15 Вт/(м К)], поэтому насыщение ими верхних слоев кладки ведет к существенному снижению ее термосопротивления. [c.455] При плавке полиметаллического сырья в штейн переходят сульфиды никеля, цинка и свинца. Свойства медных и медно-никелевых штейнов, содержащих до 6-13 % никеля во многом аналогичны. [c.455] Присутствие в штейне цинка, достигающее порой 6-8 %, оказывает заметное влияние на его свойства. Сульфид цинка представляет собой тугоплавкое соединение с температурой плавления 1690 °С, имеющее ограниченную растворимость в штейно-вом расплаве. При охлаждении расплава он может образовывать промежуточный слой между шлаком и штейном, существование которого создает определенные трудности для процесса разделения продуктов плавки. [c.456] В штейнах медной плавки в ряде случаев встречаются небольшие количества (до 2-=-3 %) сульфида свинца, способствующего уменьшению нижнего предела интервала температур их плавления. [c.456] Шлак представляет собой сплав оксидов, отделяемых в процессе плавки от соединений основных металлов. Его формируют из содержащихся в исходном сырье компонентов пустой породы и специальных добавок (флюсов), вводимых в шихту для придания шлаку свойств, способствующих более эффективному разделению продуктов плавки. Если разделение практически завершено (и шлак содержит относительно мало ценных компонентов), его считают конечным (отвальным) продуктом металлургического передела. Когда по каким-либо причинам в печи не удается завершить процесс обеднения шлака, его направляют на дополнительную переработку или складируют для последующего извлечения из него ценных компонентов. [c.456] Свойства шлаковых расплавов зависят в основном от их меняющихся в широких пределах составов и температуры. По составу их делят на кислые и основные, по величине интервала температур плавления — на легкоплавкие и тугоплавкие. Легкоплавкие компоненты шлака образуют жидкую фазу при 1000-1050 °С. Последующий нагрев оксидов сопровождается процессами плавления, которые заканчиваются для основных шлаков в интервале 80-100 С. Дня кислых шлаков интервал температур плавления значительно выше, и по мере увеличения степени их кислотности может достигать 200-300 °С. Дальнейшее повышение температуры расплава происходит без заметных фазовых переходов, но оказывает значительное влияние на рабочие свойства шлака. Оно ведет к некоторому увеличению поверхностного натяжения и росту коэффициента теплопроводности расплавов до . = 4ч-5 Вт/(м К). Одновременно снижаются их вязкость и плотность, значение последней в зависимости от состава шлака колеблется в диапазоне 2800-3700 кг/м и уменьшается на 2-3 кг/м при нагреве шлака на 1 °С. [c.456] Из (11.52) и (И.53) следует, что параметры температурного режима плавки, сильно влияющие на свойства расплава (р,, р , р,,, ц ) могут оказывать существенное воздействие на степень разделения ее продуктов. Одним из наиболее эффективных способов снижения потерь цветных металлов со шлаком является повышение средней температуры расплава. Снижение общего содержания ценных компонентов в шлаке происходит в этом случае в результате значительного сокращения доли механических потерь при небольшом возрастании растворимости цветных металлов. Однако величина средней температуры шлака ограничена значениями температур на верхней и нижней границах шлаковой ванны. Повышение температуры на фанице раздела шлака и штейна способствует интенсификации диффузии штейна (и вместе с ним — меди и других ценных компонентов) в шлак и увеличению растворимости штейна в шлаковом расплаве. Ее снижение до значений, при которых начинает выделяться твердая фаза, ведет к образованию настылей на подине печи. Поверхность ванны находится в непосредственном контакте с технологическими и печными газами, т.е. с окислительной атмосферой, что при увеличении температуры ишака влечет за собой рост электрохимических потерь металла. Таким образом, параметры температурного режима ванны зависят от состава перерабатьшаемой шихты, индивидуальны для каждой печи и определяются опытным путем в ходе технологических экспериментов. Любое отклонение от заданных параметров приводит к повышению содержания металла в шлаке, что из-за большого выхода шлака ведет к существенным потерям металла. Вместе с тем повышение потерь металла со шлаками при прочих равных условиях свидетельствует о нарушении параметров температурного и теплового режимов работы плавильного афегата. [c.457] Вернуться к основной статье