|
8.8. Suyuq shteyn va sulfidli eritmalarning tuzilishi, fizika-kimyoviy
xususiyatlari
Sulfidli eritmalar rangli metallurgiyada katta ahamiyatga ega sulfidli rudalar
mis, nikel, qo‘rg‘oshin va bir qator rangli metallarni olishda asosiy xom ashyo
xisoblanadi. Qora metallurgiyada ham sulfidlar uchraydi va ularning mahsulotlarda
taqsimlanishi jarayoniga katta ta’sir qiladi. Bir qator texnologik jarayonlarning
birinchi bosqichda sulfidlarning erishi va kremniy, kaltsiy, alyuminiy va boshqa
metall oksidlarini ajratib olishdan iboratdir. Qimmat metallar og‘irroq faza bo‘lgan
shteynlarda to‘planadi. Bazi jarayonlarda oksidlar sulfidlanib shteyn fazasiga
o‘tkaziladi. Tiklanuvchi jarayonlarda metallashgan shteynlar olish imkoniyati bor.
184
Ruda yoki kontsentratlarni qayta ishlashda olinadigan shteynlarning tarkib
namunalari 8.1-jadvalda keltirilgan.
8.1-jadval
Pirometallurgik ishlab chiqarishdagi shteynlarning tarkiblari
Jarayon
Shteynning tarkibi, % (og‘irlik bo‘yicha)
Fe
Cu
Ni
Pb
Zn
S
O
2
Mis kontsentratni
yalik pechda
eritish
30-50
15-40
-
0,5-1,0
1-5
22-26
2-3
Oksidlangan nikel
rudasini pechda
eritish
55-65 0,1-0,3 12-20
-
-
15-22
0,5-2
Mis nikel rudasini
elektr pechda
eritish
50-60
5-10
5-13
-
-
25-28
1-2
Qo‘rg‘oshin
aglomeratini
shaxtali pechda
eritish
20-40
10-30
-
10-20
5-10
13-22
3-6
Shteyn o‘zi bilan har xil metallar sulfidlarini eritmasini tashkil qiladi.
Shteynda bir kancha metal oksidlari erigandir (asosan temir oksidlari).
Shteynlarni tuzilishida asosan moddalar orasida kovalentli aloqa keng
tarqalgan. Buni isboti namunasida quyidagi omillardan ko‘rish mumkin:
1) eritilgan sulfidlardan elektroliz yordamida elektrodlarda metall olish
mumkin emas;
2) Suyuq sulfidlarni elektr o‘tkazish qiymati ion sistemalariga nisbatdan ancha
ko‘proqdir;
3) Elektr o‘tkazishning harorat koeffitsienti suyuq sulfidlarning stexiometrik
tarkibiga bog‘liqdir;
185
4) oltin gugurt yetishmagan sharoitlarda elektr o‘tkazishning harorat
koeffitsienti manfiydir, bu esa metallarga xos xususiyatdir. Oltingugurt ko‘proq
bo‘lsa, elektr o‘tkazishning harorat koeffitsienti aksariga aylanadi va bu xususiyat
yarim o‘tkazgich xossalarga mosdir.
Shteynlarning muhim bir xususiyati - ularni erish haroratidir. Erish harorati
o‘ziga xos diagrammalardan aniqlanishi mumkin. Metallurglar shteynlarni erish
haroratinini aniqlaganda ularni optimal tarkibini tanlab, berilgan harorat
masofasida pech agregatlarini avariyasiz ishlashini ta’minlaydi. Sulfidlar o‘zi bilan
metallarni oltin gugurt bilan kimyoviy birikmasini tasavvur qiladilar. Ularning
qatoriga Cu
2
S, FeS, PbS va boshqalar kiradi. Bir qator sulfidlar uchun murakkab
binarli sistema diagrammalari tuzilgan.
Bu sistemada dastlabki sulfidlardan tashqari hech qanday boshqa kimyoviy
birikmalar yo‘q. Taxminan 50 % (og‘irlik bo‘yicha) Cu
2
S va 950°Cda sistemada V
evtektikasi mavjuddir. Diagrammaning ikkala tomonida qattiq eritmalarga xos
keng mintaqalar bordir, ayniqsa, Cu
2
S tomonidan kengroqdir (mintaqa e
2
CAHR).
FeSni Cu
2
Sda evtektika haroratida erishqoqligi 36-50 % tashkil qiladi, Cu
2
S ni
CuS da esa 8-18 %.
Mis va temirlarni yuqori sulfidlari mustahkam emasdir va baland haroratlarda
parchalanadi. Cu
2
S - FeS chizig‘idan o‘ngroq joylashgan eritmalar oltingugurt
ajralib chiqishi bilan parchalanadi. Suyuq holatda sistemada keng qatlamlanish
mintaqasi mavjuddir. Qatlamlanish mintaqasini to‘g‘ri chiziq - qanotlar kesib
o‘tadi. Kanodlar deb fazali diagrammada muvozanatda turgan nuqtalarni
birlashtiradigan va geterogen mintaqalaridan o‘tgan chiziqlarga aytiladi. Masalan,
1200°C a- tarkibli suyuqlik ikki eritmaga qatlamlanadi; bittasi-metallik misga
yaqin, ikkinchisi esa 50 % mis tarkibli eritmadir. Aralashmaydigan fazalarning
soni richag qoidasi bo‘yicha aniqlanadi. Qatlamlanish mintaqasi tashqaridan
modda kiritilsa (masalan, uglerod) kengayadi. Bunda aralashmalarning o‘zgarish
holati yuz beradi.
Sistemada ikkita uch komponentli nuqtalar mavjuddir: mis burchagiga yaqin
joylashgan, uch komponentli peritektika (ye nuqta) va ye
1
nuqtaga javob beradigan
186
uch komponentli evtektikadir.
Cu - Fe - S diagrammasi tuzuvchilarning bir-biri bilan kimyoviy reaksiyada
qatnashadigan sistemalarga kiradi. Masalan ko‘rilayotgan sistemada quyidagi
reaksiya oqib o‘tishi mumkin:
FeS + 2Cu =Cu
2
S + Fe
(8.7.1)
Keltirilgan diagrammalardan ko‘rinib turibdiki, hamma shteyn eritmalari
oksid suyuqliklariga nisbatan, kamroq erish haroratiga egadir. Bu omil shlak bilan
kontaktda bo‘lgan shteynlarni erish va kristallanishda katta ta’sir qiladi.
8.9-rasmdan ko‘rish mumkinki, metallashgan shteynlar bir tomondan qatlamlanish
chizig‘i, ikkinchi tomondan Sg
2
S- FeS chizig‘i bilan cheklangan kichik mintaqada
joylashgan. Bu chiziqdan tashqarida amaliyotda uchramaydigan eritmalar
uchraydi. Sulfidlar deyarli katta hajmda metallarni o‘zida eritadi. Ularning
tarkiblari Cu
2
S - FeS chizig‘idan pastroq mintakada joylashgan.
Bundan shuni xulosa qilish kerakki, shteynlarni transportirovka qilish va
saqlash uchun metallik, himoya qilinmagan, dastgohni qo‘llash man etiladi.
Mostovich qoidasiga binoan, metallashgan shteynlarda oltingugurtning tarkibi 25
% ga yaqindir (oddiy shteynlarga o‘xshagan holat). Bunday qoida metallurgik
hisobotlarda keng qo‘llaniladi.
Sulfidli eritmalarning yopishqoqligi, silikatlarga nisbatan ancha kamroqdir.
Ayniqsa, kam yopishqoqlik bilan temirli eritmalar ajralib turadi. Shuning uchun
shteynlar kichkina g‘ovaklarga oson kirib ketadi. Sulfidlarni yopishqoqligi
oltingugurtni miqdori oshib borishi bilan kamayib boradi.
Eritmalarning zichligi fazalarning bo‘linishida katta ahamiyatga ega.
qanchalik zichlikning farqi katta bo‘lsa, shuncha shlak bilan shteynni bo‘linishi
osonroq o‘tadi. 8.9-rasmda Cu - Fe - S sistema eritmasining zichlik diagrammasi
keltirilgan.
187
8.9-rasm. Cu - S sistemasini yopishqoqlik izotermasi.
8.10-rasm. Cu - Fe - S sistema eritmasining zichlik diagrammasi.
Diagrammadagi raqamlar 1300°C g/sm
3
da zichlikni ta’riflaydi, ko‘rinib
turibdiki, shteynlarni zichligi mis tarkibi o‘sishi bilan 4,25-5,20 gacha oshib
boradi. Keltirilgan ma’lumotlardan metallurglar keng foydalanib, metallurgik
jarayonni oqilona tartibda o‘tkazishlari mumkin.
Do'stlaringiz bilan baham: |
