Pirometallurgiya jarayonlari nazariyasi

VIII-BOB. MODDANING SUYUQ HOLATI

8.1. Metallurgiyada shlak eritmalari
Shlakli eritma deb ruda yoki oraliq mahsulotlarning pirometallurgiya usuli bilan qayta ishlab chiqarish natijasida paydo bo‘ladigan oksidlarning murakkab eritmalari aytiladi. Shlak tog‘ jinslar va ataylab qo‘shiladigan flyus oksidlaridan paydo bo‘ladi va foydali moddalarni ajratib olish uchun xizmat qiladi.

Pirometallurgiyada shlakli eritmalarning ahamiyati juda katta. Yuqori haroratlarda shlaklarda muhim kimyoviy jarayonlar oqib o‘tadigan. Shuning bilan pirometallurgiya jarayonlarning termodinamika va kinetikasi bir qator hollarda shlaklarni fizika-kimyoviy xususiyatlariga bog‘liq. Xomashyoda qimmatbaho metallarning odatdagicha kam va tog‘ jinslar moddalarning baland miqdorligi natijasida, pirometallurgik jarayonlar shlaklarning ko‘p chiqishi bilan ta’riflaydi (vaqti-vaqti bilan 100-120% dastlabki xomashyo hajmidan). Shlaklar xususiyatlari bilan metallurgik dastgohlarning ishlab chiqarish unumdorligi, yoqilg‘ining sarflanishi, metallarning isrofgarchiligi, xomashyoni qayta ishlash tannarxi va boshqa ko‘rsatkichlar aniqlanadi.

Jarayonning bir qatorida shlaklar olingan metallni oksidlanishdan saqlaydigan muhim himoyachi vazifani bajaradi. Yuqori haroratlarda o‘tadigan elektrometallurgik jarayonlarda shlakli eritmalar qarshilik elementlari funksiyalarini bajaradi. Vaqti-vaqti bilan shlakli eritmalarni suyuq metallar aralashmalardan ajratish uchun ishlatadilar.

Fazalar orasida moddalarning taqsimlanishi qonuniga asosan, shlakli eritmalarda albatta bir qancha xomaki metall yoki uni sulfidi mavjuddir.

Shlakda metallarning kam miqdorligiga qaramay (0,1-1,5 %) ularni yuqori hajmda chiqishi natijasida, chiqindi bilan qimmatbaho moddani nobudgarchiligini ko‘p bo‘lishiga olib keladi.

Metallurgiyada xomashyoga sarflar umumiy sarflarni 50-80 %ni tashkil qiladi, shuning uchun metallurgik shlaklar bilan metallarni nobudgarchiligini pasaytirish muammosi asosiylardan biri bo‘lib ular hisoblanadi.

Metallurgik shlaklarni asosini tashkil qiladigan muhim oksidlari bo‘lib: SiO₂, FeO, Fe₃O₄ (FeO + Fe₂O₃), Ca O, MgO, Al₂O₃ bo‘ladi. Undan tashqari ularning tuzumiga ishqorli metallar, ZnO, Cr₂O₃, V₂O₅, VaO, MnO oksidlari ham kiradi. Suyuq shlaklarda sulfidlarning ma’lum soni eriydi - asosan FeS. Bir qator shlaklarda oltingugurtning miqdorligi 2-3 % yetadi. Misol tariqasida bir qator metallurgik jarayonlarning shlak tarkiblarini keltiramiz; %; (8.1-jadval).

8.1.-jadval.

Metallurgik jarayonlarning shlak tarkiblari

Jarayon	Shlakning miqdorligi, % (og‘irlik bo‘yicha)
	SiO2	CaO	FeO	Al2O3	ZnO	MgO	S
Yallig‘ pechda mis konverterlarini eritish	33-50	2-12	34-45	8-8	8-8	0,5-2,0	0,7
Shteynlarni konverterlash	18-28	1-3	65-70	1-5	-	0,5-10	0,5-2,0
Qo‘rg‘oshin eritmasini shixtali eritish	18-25	6-20	23-38	3-6	10-20	0,5-10	1,0-1,5
Po‘latni yoyli pechda eritish	10-20	40-50	15-20	2-3	-	2-4	0,5-1
Po‘latni marten pechda eritish	36-38	30-35	3-10	10-12	-	8-10	1-3
Cho‘yanni domna pechda eritish	28-32	30-35	12-18	10-15	-	2-3	1-2

Metallurgik tajribada, tarkibiga qarab, shlaklarni nordon va asoslilarga bo‘linadi. Nordon shlaklarga kremniy va alyuminiy oksidlarining yig‘indisi 40 % dan ko‘progi kiradi. Asoslilariga esa SiO₂ va Al₂O₃ larni yig‘indisi 40 % dan kam miqdorli shlaklar kiradi.

Metallurgiyada stexiometrik nisbatliklar nordonlik yoki asoslilik darajasi bilan tasvirlanadi. Nordonlik darajasi deb kremniy, alyuminiy, fosfor, titan va boshqa nordon oksidlarga kiradigan kislorod gramm atomlarining yig‘indisini asoslilik oksidlariga kiradigan kislorodni gramm atomlarini nisbatligi tushuniladi.
n = O SiO₂, Al₂O₃ /O _MeO (8.1.1)

Nordonlik darajasiga qarab shlaklar nomlanadi:

1. Monosilikatlar deb: 2FeOSiO₂; CaOFeOSiO₂ bularda n = 1

2. Bisilikatlar deb: FeOSiO₂; 0,5 CaO, 0,5 FeOSiO₂ bularda n = 2

Tarkibi bo‘yicha shlakning nordonlik darajasini hisoblash uchun foizlarda ko‘rsatilgan tarkibni molekular tarkibga aylantirish kerak.

Molekular tarkibdagi berilgan foizlarni stexiometrik tenglama bilan yozish, keyin esa nordonlik darajasini hisoblash kerak.

Masalan, 44% SiO₂, 36% FeO va 10% CaO miqdorli shlakni nordonlik darajasini hisoblab chiqish kerak bo‘lsa, qo‘yidagi hisobotlarni o‘tkazamiz:

SiO₂ uchun; 44/60 = 0,73 mol yoki 0,73 x 2 = 1,46 kislorodni g- atomi FeO uchun; 36/72 = 0,5 g – atom.

CaO uchun; =10/56 = 0,17 g – atom shunday qilib, asosli oksidlar bilan:

0,5 + 0,17 = 0,67 g - atom kislorod bog‘langan. Bu holda n = 1,46 / 0,67 = 2,1

Asosiylik darajasi yoki shlakning asosiyligi, deb asosiy oksidlar moyilligining sonini kremnezem mollari soniga nisbatligi aytiladi.

Masalan. 2 CaO SiO₂; FeO CaOSiO₂ tarkiblar uchun asosiylik darajasi 2 ga teng; CaO2 SiO₂; 0,5FeO  0,5 CaO  2 SiO₂ tarkiblari uchun n = 0,5 ga teng.