Навоий кон-металлургия комбинати

3.4. Мис сульфидли бойитмасини кислород-машъал печида (КФП) эритишда физико-кимёвий жараёнлар. КФП жараёни, яллиғ печга нисбатан, анча мураккабдир. Агарда яллиғ печда деярлик нейтраль атмосфера сульфидларни оксидлантирилмаса, КФП намунавий реакцион жараён, қайсиларда сулфидлар интенсив ҳолатида оксидланади.
КФП да кимёвий ўзгаришлар юқори харорат ва кислород таъсирида оқиб ўтади.
Бойитмада мис одди ва мураккаб сульфидлар турида учрайди: борнит, ҳалькопирит, ҳалькозин ва ковеллиндир. Айланувчи чангда эса оддий оксид, сульфат ва феррит ҳолатларда.
Борнит Сu₅ FeS₄ иситиш даврида ажралади:
2 Сu₅ FeS₄ = 5Сu₂ S + 2FeS + 0,5 S₂ (6.1)
Жараён хаво атмосферасида 800 - 840 ⁰С оралиғида оқиб ўтади.
Халькопирит 515 - 555 ⁰С оралиғида ажралади:
2Сu ₅FeS₄ = 5Сu₂ S + 2FeS + 0,5 S₂ (6.2)
Мис сульфиди (СuS) иситилишида осон ажралади:
4СuS = 2Сu₂ S + S₂ (6.3)
Пирит иситилишида ажралади:
FeS₂ = FeS + 0,5 S₂ (6.4)
Агарда иситиш оксидлантирувчи атмосферада бўлса темир суль­фиди гематит Fe₂ O₃ ва магнетит Fe₂O₃ ларга ўтади.
Рух мис бойитмасида сульфид ҳолатида (ZnS) учрайди, айланув­чи чангда эса - ZnO, ZnSO турларда. Эритиш даврида рух қисман газ фазасига ўтади, чунки уни кислород ва олтингугурт бирикмалари 1300-1400 ⁰С хароратларда учиш қобилиятига эга. Жараён махсулотлари бўйича рух тахминан қуйидагига тақсимланади, %: штейнга 3 - 15; чангга 15-25; шлакга 62-72.
Агарда мис бойитмасида қўргошин бўлса, у жараён махсулотлари бўйича тақсимланади, %: штейнга 24 -25; шлакга 40 - 41; чангга 35 - 36.
Кўпинча мис бойитмасида камёб металлар бор. КФП жараёни давомида камёб металлар қуйидагича тақсимланади, %:

Сd Jn Ge Te Se Te Re

Штейнга 12 20 9 18 38 18 12

Шлакга 8 41 61 22 13 10 10
Чанг ва газга 80 39 30 60 49 72 78

КФП ўзи билан юқори хароратли оксидлантириш ва сульфидларни эритишни чорлайди, шунинг учун сульфидлар эритиш даврида куйди­ришга мос ўзгаришларга дуч келади.

Мураккаб бирикмаларни ажралиш жараёнлари кенг тарқалганлиги, оксидланишга фақат оддий сульфидлар етиб келади деб қабул қилса бўлади:
FeS + 1,5 O₂ = FeO + SO₂ (6.5)
3FeS + 5O₂ = Fe₃O₄ + 3SO₂ (6.6)
Сu₂ S + 1,5O₂ = Сu₂O + SO₂ (6.7)
ZnS + 1,5O₂ = ZnO + SO₂ (6.8)
PвS + 1,5 O = Pв O + SO₂ (6.9)
Темир сульфиди вюстит (FeO) ва магнетит (FeO)ларгача ок­сидланиши мумкин. КФП жараёнини шароитлари шунака-ки, FeS асосан магнетит шаклга оксидланади. Жараённинг суюқ маҳсулотларида маг­нетитни миқдори уни сульфидлар билан тикланиш реакцияларини окиб ўтишига боғлиқдир. Бу реакцияларнинг тез ва тўлиқ ўтиши эритмани таркиби, газ фаза ва хароратнинг функциясидир.
Магнетит сульфидлар билан қуйидаги реакциялар билан ўзаро боғланади:
3Fe₃O₄ + FeS = 10 FeO + SO₂ (6.10)
2 Fe₃O₄ + Сu S = 2Сu + 6FeO + SO₂ (6.11)
3 Fe₃O₄ + ZnS = ZnO + 9FeO + SO₂ (6.12)
2 Fe₃O₄ + PаS = Pа + 6FeO + SO₂ (6.13)
Кремний диоксиди мавжудлигида, магнетит сульфидлар билан қу­йидагича ўзаро богланади:
3 Fe₃O₄ + FeS + 5SiO₂ = 5(2FeO * SiO₂ ) + SO₂ (6.14)
2 Fe₃O₄ + Сu₂S + 3SiO₂ = 3(2FeO * SiO₂ ) + 2Сu + SO₂ (6.15)
3 Fe₃O₄ + ZnS + 4,5 SiO = 4,5 (2FeO * SiO₂) + ZnO + SO₂ (6.16)
2 Fe₃O₄ + PвS + 3SiO₂ = 3(2FeO * SiO₂) + Pв + SO₂ (6.17)
КФП жараёнида магнетитни суюқ маҳсулотлардаги таркиби SO₂ ни порциал босими, шлак нордонлиги ва FeS ни штейндаги миқдорига боғлиқдир. Мисга бой штейнни олиш сульфидларни чуқур оксидланишга боғлиқдир. Бу тадбир эса магнетит шлакдаги миқдорлигини оширади.
Жараён маҳсулотларида мис ва темирни юқори миқдорлигини ҳи­собга олганда уларни оксид ва сульфидлари ўзаро боғланишлари қи­зиқиш уйғотади:
Сu₂ S + FeO = FeS + Сu₂O (6.18)
Сu₂ S + 2FeO = 2Сu + 2Fe + SO₂ (6.19)
Сu₂ S + 2Сu₂ O = 6Сu + SO₂ (6.20)
FeS + 2FeO = 3Fe + SO₂ (6.21)
Мис оксиди ва сульфиди ўзаро боғланиб металлни пайдо бўлиши КФП жараёни шароитларига боғлиқдир. Штейнда FeS ни борлиги Сu₂O ни сульфид ҳолатига ўтказади. Демак, КФП шароитида (6.20) реакцияни оқиб ўтишига имконият йуқ.
Флюс таркибидаги оксидлар жараён маҳсулотлари билан қуйида­ги реакциялар бўйича ўзаро боғланади:
2FeO + SiO₂ =2Feo * SiO₂ (6.22)
2 Fe ₃O₄ + 3 SiO₂ = 3(2FeO * SiO₂ ) + O₂ (6.23)
2ZnO + SiO₂ = 2ZnO * SiO₂ (6.24)
2СаO + SiO₂ = 2СаO * SiO₂ (6.25)
2MgO + SiO₂ = 2MgO * SiO₂ (6.26)
КФП жараёнида оқиб ўтадиган физико-кимёвий ўзгаришлар нати­жасида штейн ва шлак пайдо бўлади. Асосий ўзаро боғланишлар машъал ҳажмида оқиб ўтади, қаерда сульфидларни оксидланиш натижасида оксид-сульфид эритмаси пайдо бўлади. Бундай эритмада оксид-суль­фид нисбатлиги дастлабки шихтани таркиби ва сульфидларни куйдириш чуқурлигига боғлиқдир. Сульфидларни куйдириш даражасини ошириш ва флюсларни қўшишга юкланиши оксидларни кўпайишига олиб келади.
Оксид - сульфид аралашмасини штейн ва шлакга ажралиши печни ваннасида якунланади. Ажралиш эритмаларни ҳар хил физико-кимёвий ҳусусиятларга эга бўлганлари асосида ўтади. Биринчи қаторга бу эритмаларнинг ҳар хил зичлиги ва сирт таранглигидир. Шлакнинг на­мунавий таркиби, %: 0,8 - 1,0 Сu; 32 - 35 SiO₂; 37 - 40 FeO; 6 - 8 СаO. Штейнни таркиби, %: 32 - 36 Сu; 32 - 36 Fe; 24 - 26 S; 7 - 8 Fe₃ O₄.
Олмалиқ заводида эритмалар билан бир суткада 100 т яқин маг­нетит олиб чиқилади. Тикланмаган магнетит ваннада штейн ва шлакга тақсимланади ва бу жараён тенглама орқали баҳоланади:
К = % Ау₃ Щ₄ шл / % Ау₃ Щ₄ шт (6.27)
Магнетит асосан шлакда йиғилиб печдан чиқарилади.
Магнетитни эритмадаги миқдорлигини кўпайиши печда чўкма пай­до бўлишига олиб келади. Чўкма печни ишчи ҳажмида камайтиради, кимёвий реакцияларни оқиб ўтишига ҳалақит беради, дастгоҳни ишлаб чиқариш унумдорлигини камайтиради, шлак билан мисни исрофгарчили­гини оширади. Магнетитдан пайдо бўлган чўкмани эритиш учун печни ҳароратини ошириб жараёнга қўшимча кремнезем флюсини юклаш керак.