Pirometallurgiya jarayonlari nazariyasi

2.4. Fe – O sistemasining fazalar diagrammasi

Temirning oksidlari misli, nikelli va qo‘rg‘oshinli ruda va boyitmalarni eritishda, shuningdek, rangli metallar metallurgiyasida hosil bo‘ladigan shlaklarning asosiy qismini tashkil etadi. Temir oksidlari va metall sulfidlari orasidagi o‘zaro ta’sir darajasi eritish mahsulotlari va qimmatli komponentlar orasida vujudga keladigan tarqalish muvozanati orqali aniqlanadi. Temirning yuqori oksidlar saqlashi sistemaning oksidlovchi potensialiga, kislorodning muvozanat holatdagi bosimiga, tiklanish paytidagi gazlarning muvozanat tarkibiga uzviy bog‘liqdir.

Temir – kislorod sistemasida uchta kimyoviy birikma ma’lum: gematit (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O₄) va vyustit (Fe_1-xO). Shuningdek, mazkur birikmalar ham oldingilari kabi holat diagrammalaridagi tarkiblarning aniq diapazonlarida mavjud bo‘ladi (2.6-rasm).

Gematit beqaror kimyoviy birikmalar qatoriga kiradi. Ochiq havoda ( Po₂ = 0,21 atm.) u 1350° C haroratda parchalanadi. Bu kimyoviy birikmaning nisbatan kam barqarorlik xususiyati uning yuqori haroratlarda oksidlovchilik xossasiga ega ekanligi bilan tushuntiriladi. Bu birikmaning holat diagrammalaridagi gomogen mintaqalari va struktura nuqsonlari yetarli darajada o‘rganilmagan. Uning faqat ba’zi modifikatsiyalari Fe₂O₃ – gematit, megemit kabi ko‘rinishlari ma’lum. Yuqori haroratlarda oqib o‘tadigan pirometallurgik jarayonlarda, odatda Fe₂O₃ oson parchalanadi yoki magnetit holigacha tiklanadi. Shuning uchun, bu moddaning jarayonlarga ko‘rsatadigan ta’siri uncha katta rol o‘ynamaydi. U faqatgina temir sulfidlarini oksidlovchi kuydirish jarayoni olib borilayotgan sharoitlarda, yuqori kislorod bosimida va quyi haroratlarda hosil bo‘ladi.

Magnetit (Fe₃O₄) rangli metallar pirometallurgiyasining eng muhim birikmalari qatoriga kiradi. U shlak va shteynlarning doimiy mavjud bo‘ladigan komponenti bo‘lib, eritmalarning sirt xossalariga, ularning qovushqoqligiga, elektr o‘tkazuvchanligiga va sulfid hamda oksid fazalarining bir-birida erishiga katta ta’sir ko‘rsatadi. Magnetit yuqori erish haroratiga ega bo‘lib (1590° C), erish vaqtida parchalanmaydi, chunki u yuqori haroratlarga nisbatan barqaror birikma sanaladi. Magnetitning gomogen mintaqasi quyi haroratlarda tor hududlarda mavjud bo‘lib, 1000° C dan yuqori haroratlarda keskin kengayib ketadi.

2.6-rasm. Fe – O sistemasining holat diagrammasi.

Vyustit (Fe_1-xO) holat diagrammasining ko‘p mintaqalarida mavjud. Masalan, 1200° C da vyustitdagi kislorodning miqdori 23% dan 25% gacha o‘zgaradi. Shunisi diqqatga sazovorki, vyustitda kislorodning saqlanishi hatto gomogen mintaqalarning temirli hududlarida ham ko‘p miqdorda tarqalgan. Vyustit faqat harorat 570° C dan yuqori bo‘lgan mintaqalarda mavjud bo‘ladi.