1-Mavzu. Kirish. Turli foydali qazilmalardan foydalanishda boyitishning roli va axamiyati

Қўрғошинли, рухли ва исли рудаларнинг агломерацияси

Қўрғошинли рудаларнинг муҳим минераллари галенит (PbS), церуссит (PbCO₃) ва англезит ҳисобланади. Қоидага кўра қўрғошинли рудалар шунингдек, бироз миқдорда сульфидлар карбонатлар, рух сульфатлари, мис ва темир сақлайди. Руда флотация усулида бойитилади, ва натижада 75 % гача қўрғошин, 4-7 % гача рух сақлайдиган бойитма олинади. Бойитманинг пуч тоғ жинслари кварц, силикатлар, оҳактош сақлайди. Бойитма зарралари 95 % гача -0,06 мм ўлчамда бўлади.

Сульфидли бойитмаларнинг асосий массаси оксидли шароитда қўрғошинни олтингугуртнинг асосий қисмини йўқотиб оксидли шаклга ўтказиш учун куйдирилади (обожог). Шу билан бир қаторда бойитма бўлакланади. Эслатиб ўтиш керакки шахтали печлар иши майда бойитмаларда иқтисодий самара бермайди. Майда маҳсулотни бўлаклаш бу ерда, қора металлургиядагига ўхшаш муҳим операция ҳисобланади.
Шундай қилиб қўрғошинли бойитманинг дастлабки алгомерацияси иккита мақсадли бўлади.

1. 
   Қўрғошинни оксидли шаклга ўтказиш билан бойитмадан олтингугуртни йўқотиш;
   
2. 
   Майда маҳсулотни алгомератнинг йирик бўлакларига айлантириш.
   

Алгомерациядан олдин сульфидли қўрғошинли бойитма намланади ва ёндирувчи қатламнинг газ ўтказиш қобилиятини яхшилаш учун бўлакланади (юмалоқланади).
Агломерация тасмали турдаги машиналарда ва чашкали (қозон) мосламаларда амалга оширилади. Ёқилғи сифатида сульфидли бойитманинг олтингугурти, кокс майдаси ишлатилади.
Алгомерация жараёни шихтани ёндирувчи горн ёрдамида ўт олдиришдан бошланади.
Бунда сулфидлардаги олтингугуртларнинг йопиш зонаси ҳосил бўлиб, у секин панжарага томон харакатланади. Ёниш зонасида харорат 800 – 1000 ^оС ни ташкил этади. Чиқаётган газларнинг харорати 200 ^оС дан ошмайди.
Бойитманинг асосий ташкил этувчиси галенит (PbS) ҳаволи муҳитда 360 ^оС даёқ алангаланади.

2PbS + 30₂ = 2PbO + 250₂

500 ^оС дан паст хароратда қўрғошин сульфати ҳосил бўлиши мумкин.

PbO + SO₃ = PbSO₄

Бироқ харорат 600 оС га кўтарилса, олтингугурт ангридриди SO₂ ва О₂ га диссоцияланади, бу эса PbSO₄ ҳосил бўлишини қийинлаштиради.

950 ^оС дан юқори хароратда PbSO₄ ва SO₃ га диссоцияланади. Шундай қилиб қўрғошин оксиди, сульфати ва сульфидлари миқдори орасидаги нисбатан ёндириш таркибига боғлиқ. Етарлича юқори хароратда ва газларни ёндириш қатламидан жадал сўриб олишда маҳсулотлардаги сульфатнинг миқдори унча кўп эмас.
Қўрғошин оксиди шихтадаги кремнезей билан қаттиқ фазада 710 ^оС да таъсирлашади.
PbO + SiO₂ = PbO · SiO₂

2PbO + SiO₂ = 2PbO · SiO₂

PbO · SiO₂ нинг ярим харорати 780⁰, 2PbO · SiO₂ ники эса 740 ^оС. Қўрғошин селикатари ёниш зонасида шихтанинг ашё қисмини эритади.

Қўрғошинли алгомерат мустахкам, бўлакли, ғовак бўлиши керак. Шу билан бир қаторда у кам миқдорда олтингугурт қолдиғини сақлаши керак. Идеал холатда алгомерат умуман олтингугурт сақламаслиги керак, лекин бундай натижага амалга эришиш қийин. Одатда алгомерат 1-2 % S сақлайди.
Сульфидли бойитмани ёндириш кўпинча икки босқичда амалга оширилади. Биринчи ёндиришдан мақсад шихтани бойитмани бўлакламасдан олдин шихтадаги олтингугуртнинг бир қисмини йўқотиш. Тоза галенит PbS 13,4 % S (массаси бўйича) сақлайди.
Агломерациядан олдин одатда шихта 12 % дан камроқ олтингугурт сақлайди. Биринчи куйдиришдан кейин маҳсулотда 6-8 % S қолиши керак. Агломерацияда олтингугуртни йўқотиш жараёнининг ўзига ҳусусиятларини ҳисобга олиб, биринчи куйдириш (иссиқлик қайта тикланишини тиклаш ёинш зонасида хароратни пасайтириш, олтингугуртни ушлабтурувчи сульфидни ва силикатли эритма ҳосил бўлишининг олдини олиш мақсадида) шихтанинг юпқа қатлами 180 – 150 мм да олиб борилади.
Бундан ташқари, юпқа қатламда ишлаш шихтанинг газ ўтказиш қобилиятини сезиларли оширади, сизиб ўтувчи ҳавонинг миқдорини оширади, қатламда кескин оксидловчи атмосфера ҳосил қилади ва олтингугуртнинг ёниб ботишини кучайтиради.
Биринчи куйдириш механик жихатдан кучсиз маҳсулот беради ва бу маҳсулот кейин 6 – 10 мм га майдаланади, яна намланади ва қаттиқ бўлак ҳосил қилиш мақсадида иккинчи марта куйдирилади. Куйдириш баланд қатламда (300 мм гача) олиб борилади ва бу юқори даражадаги харорат олишни, суюқ фаза ҳосил бўлишини, шихтанинг эришини ва мустахкам агломерат олишини таъминлайди. Параллел равишда шихтанинг иккиламчи олтингугуртсизлантириш олиб борилади. Биринчи куйдириш 7 – 10 дақиқа, иккинчи куйдириш эса 15 – 20 дақиқа давом этади.
Тайёр агломерат кокс билан бирга шахтали печга юкланади. Печнинг пастки қисмига ҳаво пуфлаб киритилади. Кокснинг ёниши қуйидаги реакциялар орқали ифодаланади.
С + О₂ = CO₂

CO₂ + C = 2CO

Қўрғошиннинг қайтарилиши қуйидагича кетади

PbO + CO = Pb + CO₂

Эриган қўрғошин печнинг ўчоғига оқиб тушади, у ердан махсус тешик орқали вақти – вақти билан чиқариб олинади. Қўрғошинга бошқа қайтарилган элементлар (Sb, Sn, Cu шунингдек As) қўшилади. Қўрғошиннинг бундай қоришмаси веркблей дейилади.

Рухли сульфидли рудаларнинг мухим минерали сфалерит (рух алдамчиси ZnS) ҳисобланади. Хозирда сульфидли рух бойитмасини метал холидаги рухга иқтисодий жихатдан мақбул тўғридан – тўғри қайта ишлаш усули мавжуд эмас. Рухни сульфидлардан қайтариш юқори харорат талаб қилади ва бир қанча қийинчиликлар билан боғлиқ, шунинг учун сульфидли бойитма тасмали турдан агломерацион машиналарда оксидловчи куйдиришга учратилади. Куйдириш мобайнида махсулотнинг бўлакланиши содир бўлади. Ёнилғи сифатида сульфидларнинг олтингугурти ишлатилади.
Рухли сульфидли бойитма одатда 30 % атрофида олтингугурт сақлайди. Тайёр агломерат эса 1 % дан ортиқ олтингугурт сақламаслиги керак. Сфалеритнинг оксидланиши қуйидаги реакция бўйича кетади.

ZnS + 30₂ = 2ZnO + 2So₂

500 – 600 ⁰C гача рух сульфиди ZnSО₄ гача оксидланиши мумкин. Бироқ ёниш зонасида харорат 1300 ⁰С дан ортади ва сульфатлар эрийди, бунинг натижасида агломерацияли куйдиришда олтингугуртнинг четлаштириш даражаси ортади. Куйдиришда жараённинг хароратини ошириб махсулотдан сульфатларнинг миқдорини камайтиришга эришиш керак.

ZnO нинг унча каттамас қисми пирит FeS₂ ва пирротин FeS нинг оксидланишидан ҳосил бўлган Fe₂О₃ қуйидаги реакция бўйича таъсирлашади.

ZnO + Fe₂O₃ = ZnO · Fe₂O₃

Агар агломерат кейин пирометаллургик усул билан қайта ишланса, яъни юқори хароратда қайтарилса ферритларнинг ҳосил бўлиши зарарли жараён ҳисобланади.

Гап шундаки, рух ферритлари рух оксидига ўхшаб осон қайтарилади. Агар куйдириш махсулоти рухга гидрометаллургик усул билан қайта ишланса, яъни уни сульфат кислотада эритиб кейин эритмани электролиз

ZnO+H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O

қилиб (эритма устидан электр токи ўтказиб, кейин катедда метал холидаги рухни чўктириб) рухни ферратлари номақбул, чунки улар сульфат кислотада эримайди.

Бу холда ZnO · Fe₂O₃ нинг миқдори куйдириш жараёнининг хароратини пасайтириб камайтирилади.
Бойитмада кам миқдорда иштирок этувчи PbS PbО да оксидланади ва PbO SiO₂ билан таъсирлашади.
Ҳосил бўладиган қўрғошин силикатлари эрийди ва совугандан сўнг рухли алгомератда боғловчи ҳисобланади. Бироз миқдорда рух силикати хам ҳосил бўлади. Амалда рухли агломерат йирик донали ғовак масса ҳолида олинади, йирик мустахкам бўлаклар хам учрайди. Агломератнинг йириклиги ва бўлаклиги бу ерда унчалик рол ўйнамайди, чунки рухни агломератдан қайтариш баландлиги юқори шахтали печларда эмас, балки унча катта бўлмага н ўлчамли реторталарда амалга оширилади. Агломерациядан олдин шахта 6-8 олтингугурт сақлаши керак.
Сульфидли мисли руда ва бойитмаларнинг агломерацияли бир вақтининг ўзига шихтадан олтингугурт йўқотиши ва майдали бўлаклаш учун кенг ишлатилмайди, чунки куйдириш маҳсулотини шахтали эритиш хозирда саноатда подчененную рол ўйнайди. Миснинг асосий массаси иккита кетма кет жойлашган агрегатларда яллиғ ва конвентор печларда эритилади. Кўп подли печларда куйдирилган ва енгил куйдирилган сульфидли кукунсимон бойитма яллиғ печларда сульфидли қотишма – штейи олиниб қайта ишланади. Кейин штейн мис олиш учун конвентор печларда қайта ишланади.
Шахтали печларда куйдирилган бойитмадан мисни тўғридан – тўғри қайтариш бўлакли оксидли махсулотни талаб қилади. Куйдириш тасмали алгомерация машиналарида ва косачали мосламаларда амалга оширилади. Куйдириш жараёнида калькопирит окасидланади ва диссоцияланади.

2CuFeS₂ + CO₂ · Cu₂O + Fe₂O₃ + 4SO₂

2CuFeS₂ = Cu₂S + 2FeS+1/2 S₂
S+O₂=SO₂

Темиир оксидлари пуч тоғ жинсларидаги силикат кислотаси билан реакцияга киришиб фаялит (2FeO · SiO₂) ҳосил қилади ва у алгомератда боғловчи вазифасини бажаради. Олтингугуртнинг ёниш зонасидаги харорат 1200 ^оС га этади.

Шихта 18-25 % S ва 16-20 % SiO₂ сақлайди. Мисли бойитмаларни агломерацияси мобайнида олтингугуртнинг четлаштириши 70 % га этади.