Навоий кон-металлургия комбинати

12-МАВЗУ. СУЛЬФИДЛИ РУХ БОЙИТМАСИНИ КУЙДИРИШНИ НАЗАРИЯСИ ВА АМАЛИЁТИ. СУЛЬФИДЛИ РУХ БОЙИТМАСИНИ КУЙДИРИШ ЖАРАёНЛАРИНИНГ МАҚСАДИ, ТУРЛАРИ ВА ФИЗИКО-КИМёВИЙ АСОСЛАРИ
Рух ишлаб чиқаришнинг ҳам пирометаллургик, ҳам гидрометаллургик усулида биринчи металлургик операция – рух концентратларини куйдиришдир.
Гидрометаллургик усулида рух ишлаб чиқаришда куйдирилган концентратга (куйиндига) ўта қаттий талаблар қўйилади танлаб эритишга тайёрлаш учун куйдириш жараёнига қуйидаги мақсадлар қўйилади:
- сульфидларни максимал даражада оксид холига ўтказиш (куйиндида сульфид кўринишдаги олтингугуртнинг миқдори минимал даражада бўлиши керак - 0,1-0,3 %);
- куйдирилган маҳсулот таркибида кўп бўлмаган миқдорда сульфат кўринишдаги олтингугуртни қолдириш (одатда 3-4 %, ишлаб чиқариш жараёнида йўқоладиган сульфат кислотани ўрнини тўлдириш (компенсациялаш) учун);
- сульфат кислота эритмасида эримайдиган рух ферритларини имкони борича кам ҳосил қилиш:
- эритмаларни тиндириш ва фильтрлашни қийинлаштирадиган қўрғошин ва рух силикатларини кўп миқдорда ҳосил бўлишига йўл қўймаслик;
- юқори реакцион юзага эга кукунсимон ҳолдаги куйган маҳсулот олиш.
Шу билан бир қаторда, куйдириш жараёнида ажралиб чиқаётган газ таркибида олтингугурт бирикмаларини концентрациясини максимал даражага кўтариш (сульфат кислотаси олиш учун) ва возгон ҳолатида учган рангли ва камёб металларни тўлароқ даражада ушлаб қолиш талаб этилади.
Пирометаллургик учул учун огарокни агломерат (қотишмани бир тури) шаклда олинади ва бу модда кейин юқори хароратда қаттиқ углерод, ёки бошқа тикловчилар ёрдамида тикланади.
Замонавий амалиётда танлаб эритишга кукун - огарокни қайнар қатлам (КС) печларида, 900 - 1000 ⁰С оралиғида олиб борилади.


Куйдириш жараёнининг кимёвий реакциялари

Жараённинг кимёвий реакциялари деб - дастлабки хом ашёни бирин - кетин ўтадиган кимёвий ўзгаришларига айтилади. Жараённинг кимёвий якуний маҳсулотлар билан тавсифланади.

Дастлабки реакциялар уч турда бўлиши мумкин:
ZnS + 2O₂ = ZnSO₄ +776 кДж (19.1)
3ZnSO₄ + ZnS = 4ZnO + 4SO₂ -485 кДж
ZnS + 1,5O₂ = ZnO + SO₂ +445 кДж (19.2)
MeS + 1,5O₂ = MeO + SO₂ (19.2)
MeS + 2O₂ = MeSO₄ (19.2)
ZnS + O₂ = Zn + SO₂ (19.3)
Тажрибада аниқланган, сульфидни оксидланишдан бошлаб, 900 СМ гача, биринчи қттиқ маҳсулот бўлиб, ZnO пайдо бўлади. Юқорироқ хароратларда модданинг пар ҳолатига ўтиши кўринади. Бу жараён (19.3) реакцияни оқиб ўтиши билан тушунтирса бўлади.
Иккиламчи рух сульфатлари қуйидаги реакциялар натижасида пайдо бўлишлари мумкин:
ZnO + SO₃ = Zn SO₄ (19.4)
ZnFe₂O₄ + SO₃ = ZnSO₄ + Fe₂O₃ (19.5)
3 Zn O + 2 SO₃ = ZnO * 2 Zn SO₄ (19.6)
3 ZnFe₂O₄ + 2 SO₃ = ZnO * 2 Zn SO₄ + Fe₂O₃ (19.7)
Юқорида қайд этилган кимёвий реакцияларнинг термодинамик кўрсаткичлари қуйидагилар:

Реакция	Т,^0С	G, кДж	lg Кр	Т,^0С	G, кДж	lg Кр
ZnS + 2O2 = ZnSO4	25	- 675	118,6	1000	- 383	36,3
ZnS + 1,5O2 = ZnO + SO2	25	- 440	77,4	1000	- 253	24,0
ZnO + O2 = Zn + SO2	25	- 104	18,3	1000	ғ	11,7

Сульфидларни оксидланиш иккиламчи реакцияларнинг термодинамик тавсифлари:

Реакция	Т,^0С	G, кДж	lg Кр	Т,^0С	G, кДж	lg Кр
ZnO + SO3 = ZnSO4	25	- 76,5	9,2	1025	- 12,2	0,49
2 SO2 + O2 = 2 SO3	25	- 196	24,3	1025	- 179	1,68

Иккиламчи реакцияларнинг мувозанат доимийликлари меъёрий қийматларга эгадир. Шунинг учун бе реакциялар айланувчан бўлиб, охиригача етмайди ва ўтиш даражаси харорат ва кислородни порциал босимига боғлиқдир.

Рух бойитмасини куйдиришда сульфат пайдо бўлиши технологик аҳамиятга эга. Бу сульфатларни термодинамик турғунлиги реакция ажралиши мувозанат билан баҳолаймиз:
Реакция: ZnSO₄ = ZnO + SO₃ (19.8)
Ушбу реакцияни ўзгармас доимийлиги хароратга боғлиқдир:
lg Pso₃ = 11,757 - 8586,0 / T (19.9)
Рух бойитмасини куйдиришда, газ таркибида SO ва O миқдорли­гига боғлиқ бўлган ҳолда, сульфатнинг максимум пайдо булиш харо­рати 750 - 850 С тугри келади.
Куйдириш даврида рух феррит ва силикат шаклларга боғланиши мумкин:
ZnO + Fe₂ O₃ = ZnO * Fe₂ O₃ (19.10)
ZnO + SiO₂ = ZnO * SiO₂ (19.11)
Бу иккита бирикма, кейинги танлаб эритишда сульфат кислота­сида қийин эримайди ва рухни исрофгарчилигини оширади. Шунинг учун жараён шундай бошқарилиши керакки - бирикмалар иложи борича камрок хосил булсинлар.
Рух бойитмаларида купинча қўрғошин ва кадмий бор. Асосан улар сульфид хоссаларида мавжуддир: PвS - галенит ва СқS - грико­нит.
Куйдириш пайтида кургошин сульфиди PвO ҳолатига 700 - 800⁰С енгил ўтади. Қўрғошин оксиди эса норуда моддалар билан реакцияга кириб паст хароратларда эрийдиган бирикмалар пайдо қилиши мумкин.
Кадмий сульфиди 735⁰С аланга олади ва оксид шаклига ўтади. Иккала сульфидлар юқори хароратда учувчанлик хусусиятига эга. Бу хусусиятини технологиялар бўлиб, металларни жараён маҳсулотларига ўтишини ҳисоблашлари керак.
Рух бойитмаларида мис халькопирит, халькозин ва ковеллин турларида учрайди. Бу бирикмалар ўзларини куйдиришда ўзгаришлари мис хом ашёсини қайта ишлашдаги жараёнларига ўхшашдир.
Замонавий заводларда рух бойитмасини куйдириш "КС" печларида утказилади. Бу жараённинг афзалликлари:
1) юкори ишлаб чикиш унумдорлиги (оддий печларга нисбатдан 2
- 3 марта юқорироқ).
2) куйдириш жараёнининг тартибланиши ва маҳсулотни сифатли­лиги;
3) SO ни газдаги микдорлигини куплиги ва ундан сульфат кис­лотасини олиш кулайлиги;
4) танлаб эритишда салбий таъсир этувчи феррит ва силикат бирикмаларини чекланган холатда пайдо булиши ва бошкалар­дир.