Bog'liq Оғир рангли метаалар металлургияси МАЪРУЗА(1)
6.2. Конверторлаш назарияси ва ишлаш принциплари Мисли штейнларни конверторлаш эритмадаги олтингугуртли бирикмаларнинг пуркаланаётган ҳаво таркибидаги кислород ёрдамида оксидланишига асослангандир.
Жараён темир сульфидининг оксидланиши билан бошланади:
2FeS+3O2 +SiO2 = Fе2SiO4+2SO2+Q
Мис сульфиди жараён бошланишида кислород билан реакцияга киришмайди, сабаби темир тўлиқ оксидланмасдан туриб қуйидаги кимёвий реакция фақат ўнг томонга бориши кузатилади.
(Сu2O)+[FеS]=[Сu2S]+(FеО)
Кимёда шу нарса маълумки, темирнинг мисга нисбатан кислородга мойиллиги юқори бўлса, миснинг олтингугуртга мойиллиги темирга нисбатан юқоридир. Шунинг учун ҳам конверторлашнинг 1-босқичига асосан, темир ҳаво пуркаш натижасида қуйидаги тасниф бўйича деярли тўлиқ оксидланади:
FeS FeО Fe3О4 Темирнинг тўла оксидданиш жараёни мобайнида унинг ўта оксидланиб кетишига олиб келади. Ўта оксидланиши натижасида эритмадаги темир магнетит ҳолатига ўтади. Темирни иложи борича темир оксидгача (яъни FeО) қуйидаги реакция бўйича оксидлаш керак:
2FeS+3О2=2FeО+2SО2+Q
Уни қаттик ҳолда эмас, суюқ ҳолда ҳосил бўлишини таъминлайди ва уни олтингугуртли бирикмалардан ажратиб олиш осон кечади. Ушбу мақсадни амалга ошириш учун конверторга кварцли руда ёки флюс юкланади. Вюститнинг тошқол таркибида эриши унинг фаоллигини камайтиради. Бу кўрсаткич тошқол таркибида SiO2 миқдорининг ошишига ҳам ўзаро боғлиқдир. Вюстит фаоллигининг камайиши оксидланиш жараёнининг секинлашувига олиб келса-да, қисман темирнинг магнетит ҳолатига ўта оксидланишига йўл қўймайди.
Эритмадаги магнетит қисман бўлса-да, олтингугуртли темир ва кварц билан биргаликда қайтарилиб, FeОSiO2 ҳосил бўлишига олиб келади. Ушбу (6.2) реакция 1200°С ҳароратдан унча юқори бўлмаган тезликда бошланади. Чунки ҳароратнинг ошиши билан магнетитнинг тўлиқ парчаланиши ва унинг тезлиги ҳам ошиши кузатилади. Демак, конвертор эритмасининг ҳарорати қанча юқори бўлса, жараён ҳам шунча тез боради. Бироқ ҳароратнинг ўта (1400°Сдан) юқори бўлиши конвертор печининг ички томонига терилган ўтга чидамли ғиштнинг ишлаш муддати анча камайиб ва бу ғишт тез емирилиб кетишига олиб келади. Жараённи 1250-1400°С ҳарорат атрофида олиб бориш мақсадга мувофиқдир [29].
Агар конверторларда хомаки мис олиш технологиясини чет эл технологиялари билан таққослайдиган бўлсак ва 1866 йилда В.А. Семенников ҳамда 1880 йили А. А. Ауэрбах томонидан киритилган ўзгаришлар билан ханузгача ишлаб келганлигини ҳисобга олсак, уни тубдан ўзгартириш ва ундан чиқаётган суюқ конвертор тошқолини ташланма тошқол ҳолига келгунча камбағаллаштириш лозимлигини тушунамиз. Конверторда ҳарорат ошиши билан кварцнинг эриш тезлигининг нордонлиги ҳам ошиб боради.
Тошқол таркибида SiO2 23—26%да бўлиши энг қулай миқдордир.
Кремний оксидининг 30%га қадар ошиб бориши тошқол таркибидаги мис ва магнетитнинг камайишига олиб келмаса-да, бироқ капитал ҳаражатларнинг, шунингдек, флюсга боғлиқ бўлган бошқа ҳаражатларни ошириб юборади.
Кварц рудасининг ўлчами майдалашган сайин, унинг эрувчанлик тезлиги ошиб боради. Шунинг учун ҳам уларнинг энг қулай меъёри олиб борилган илмий-амалий тадқиқотлар натижасига кўра 10-20 мм бўлиши мақсадга мувофиқ. Ундан кварц конверторга юкланганда печ бўғизидан чиқаётган оқова газ билан чиқиб кетиш эҳтимоли кўп. Кўп ҳолларда, флюсни иложи борича кам миқдорда ишлатиш, унинг таркибидаги SiO2 миқдорини 90% ва ундан ҳам ортиқ бўлган, кимёвий реакцияга тез кириша оладиган кварцли ашёларни қўллаш яхши самара беради.
Сўнгги йилларда оддий кварцли руда деярли конверторларда қайта ишланмаяпти, чунки таркибида қимматбаҳо металлардан ташкил топтан олтин фабрикасининг кварцли рудалари кенг қўлланилмоқда. Бундай ашёларнинг флюс сифатида ишлатилиши Аu ва Аs ҳисобига бозор иқтисодиёти даврида ҳар томонлама технологиядан унумли ва тўлиқ фойдаланиш самарадорликни оширмоқда.
Конвертордаги барча физик-кимёвий жараёнлар газсимон моддаларнинг суюқ эритма таркибида тинимсиз айланиши натижасида боради. Ўз-ўзидан маълумки, юқори тезликда моддаларнинг тинимсиз ҳаракати фурма устида ва ҳаво пуркаланаётган минтақа яқинида кечади. Шунинг учун ҳам ҳаво таркибидаги кислород ёрдамида металларнинг оксидланишига ва магнетитнинг ҳосил бўлишига олиб келади. Магнетит штейн ҳамда тошқол таркибида эрийди. Олтингугуртли моддаларнинг тез оксидланиши натижасида фурма теграсида ҳароратнинг экзотермик реакция ҳисобига ошиши (1600°, гоҳ ундан ҳам юқори) кутилади. Бу печ ичидаги ғиштларнинг муддатидан илгари ишга яроқсиз бўлиб қолишига олиб келади.
Юқорида қайд қилганимиздек, Сu2S FeS FeО системанинг бориши ўзаро эрувчанлигига боғлиқ. 1200°С ҳароратда темир оксидининг сульфидли бирикмаларда эрувчанлиги 40—60%гача боради. FеО юқори эрувчанлиги гамогенли сульфид-оксид эритманинг ҳосил бўлишига олиб келади. Штейн таркибида Сu2S ошиши билан Сu2S FeS FeО системадаги бирикмаларнинг узвий эрувчанлиги камайиб боради. Сульфид-оксидди эритманинг кремнезем билан ўзаро таъсири конверторнинг юқори қисмида бориб, таркибида кремнеземи кам бўлган оксидди фаза, яъни тошқол ҳосил қилади. Конверторнинг суюқ ваннасидаги бирикмаларнинг доимий ҳаракати ва айланиши натижасида қуйидаги кимёвий тенгликлар мажмуи боради:
Жараён мобайнида конвертор газлар ёрдамида ваннанинг фаол бикирлаши натижасида магнетит сульфид ёрдамида қайтарилади ва газ пуфакчалари таркибида SО2 нинг парциал босими камаяди. 1-босқичда ҳосил бўлган тошқол печ энгашига тўкилади ва ЯКПга жўнатилади.
Конвертор эса яна штейнни 1200-1250°С ҳароратда қабул қилиб, яна ҳаво билан пуркаш давом этади. Бу жараён бир неча бор қайтарилиб, тошқол бир неча бор тўкилиб, мисга бой олтингугуртли бойитма (оқ матт) олинади. I -босқич давомида конверторларда ҳарорат жуда тез суръатларда, яъни дақиқасига 5-7°С ҳароратда ошиб боради. Шунинг учун ҳам ҳароратни ўз меъёрида сақлаш учун қаттиқ ҳолатда майдаланган мисга бой ҳар хил чиқиндилар юкланиб турилади. Ҳарорат меъёридан ошиб кетган пайтда таркибида мисга кварцли руда, ҳатго мис сульфидли бойитмани ҳам кайта эритиш мумкин бўлади.
Жараённинг I - босқичи, штейнни қўшимча конверторга қуймасдан туриб фурмада пуркаш олиб борилади ва конверторда олтингугуртли оқ штейн ҳосил бўлади.
П-босқич темир сульфидининг (FeS) штейн таркибидаги фаоллигининг камайиши билан бошланса-да, Сu2S фаоллиги ошиб боради. Бу ўз навбатида темир оксидининг (FeО) фаоллигининг камайишига олиб келади.
Эритмада мис сульфиди (Сu2S) ва темир сульфидининг (FeS) юқори тезликда оксидланиши мобайнида FeS штейн таркибида бор йўғи 3-4 % қолган бўлади. Конверторлашнинг II босқич жараёнининг кимёвий реакциялари қуйидагилар:
Шундай қилиб, 1250°С ҳарорат остида олиб борилган II босқичдаги хомаки мис олиш жараёни сўнгги иккита реакция билан якунланади. Шу қаторда, хомаки мис олиш жараёнида унга йўлдош бўлган қимматбаҳо нодир металлар: олтин ва кумуш ҳам штейн таркибига ўтади ва кейинги жараёнларда ажратиб олинади. Шунингдек, рух конверторлаш мобайнида тошқол ва чанг таркибига ўтади. Чанг таркибидаги Zn – 15-20%ни ташкил этади.
