Орғасын концентратын агломерациялық күйдіру

Агломерацияны кесекті қорытпаға қажетті металлургиялық процессте сульфидті және окисті материалдарды дайындау үшін қолданылады, мысалыға алатын болсақ шахта пештеріндегі ерітіндіде. Сульфитті материалдардың агломерациясы бөлшекпен(мысты және мысты – никельді концентраттар) және максималды(қорғасын және мырыш концентраттары) десульфизациялаумен өткізіледі.

Қорғасын конценттраттарынан күкіртті жою тапшылығы және сульфидті металлдарды қышқылға дейін тотықтандыру қорғасынды біріктіру үшін ерітінді процесстерде қорғасын қышқылы тез қалпына келеді. Ерітіндіге түсетін қорытпадан күкіртті жартылау жою сульфидті фазасы бар қорғасынның жойылуына алып келеді және қара металлды шығаруды төмендетеді. Күкіртті жою қышқылды атмосферада концентраттарды қыздыру жолымен жүзеге асады. Оны 1000–1100^оС температурасына дейін қыздыру қажет. Сонымен бірге, келесі реакциялар жүзеге асырылады:

PbS + 1,5О₂ = PbО + SО₂ (1.1)

PbS + 2О₂ = PbSО₄ (1.2)

Агломераттағы қорғасын сульфаты қажетсіз, себебі ерітіндені қайта өңдеу процесінде ол келесі реакциялар бойынша штейнге өтеді:

PbSO₄+ 2CО = PbS + 2CО₂ (1.3)

Температурасы 700^оС – тан жоғары болған кезінде алынған қорғасын сульфаты реакциялар бұзылады:

PbSO₄ = PbО + SО₃ (1.4)

Температурасы 650^оС – тан жоғары болған кезде келесі күрделі қорғасын қосылыстары құрылады:

PbО + SiO₂ = PbO·SiO₂ (1.5)

PbО + Fe₂O₃ = PbO·Fe₂O₃ (1.6)

PbО + CaO = PbO·CaO (1.7)

Осындай қорғасын қосылуларының құрылуы қажетті болып табылады, себебі силикаттар және қорғасын ферриттері тез ерігіш болып табылады және күйдіру кезінде кейбір сұйық фазалары пайда болады. Олар қорытпаны біріктіруге қабілетті және ірікесекті материал алуға қабілетті болып келеді, сол себептен осы реакциялар тиімді болып табылады.

Соның нәтижесінде қорытпаға жеке дара күйдіруге қабілетті сульфидті минералдарды түйіннен ажырататын механикалық қосындылар(флюстер) қосылады. Сонымен қатар, сульфидтерді тотықтыру кезінде термореттегіштің рөлін орындайды және айқындалынған жылуды шығаруға жақсартады. Қосындыға қосылатын қорытпаның сапасын жақсарту үшін әктәс, кварц, темір кендері және айналым қоқыстары қосылады. Еріген компоненттердің сапасы қорытпадағы газөткізгіштікті төмендетпес үшін 20–25 % - дардан аспауы керек және тотықтыру реакциясының аяқталуына дейін қорытпадағы алдын ала ерітуді болдырмау қажет.

Агломерационды машинада материалдың ұзақ тұруы сульфиттер әрекеттерінің үшфазалық реакцияларының өтілуі мүмкін және қорғасын қышқылы:

PbS + 2PbО = 3Pb_ж + SО₂ (1.8)

Бұл реакция дәрежесінің мәні жоқ және тиімсіз болып табылады, себебі жүзеге асырылатын металлдық қорғасын төменгі температурада ериді (327,4^оС) және процесстегі температура кезінде тез тозуға алып келетін бірігу машиналы паллеталарды ерітіп жібереді. Бұны алып тастау үшін сульфидті қорғасын тотығуын жоғарғы жымдамдықта қамтамасыз ету керек.

Формасы бойынша агломераттағы қорғасынды шамамен тарату, % бойынша. Қорғасынның жалпы құрамы: 55–60 силикаттан; 10–15 – ферридтен; 15–20 – сульфаттан; 8–10 – қышқылдан; 3–5 – металлдан; 1 – ден аз емес сульфаттан тұрады.

Қорытпа күйдіруінде қорғасын құрамы негұрлым жоғары болса, онда оның аз бөлігі силикаттар мен және ферриттермен байланысады, сондай – ақ оның көп бөлігі металл түрінде немесе қышқыл түрінде қалады. Сонымен бірге газды фазада қорғасын жойылуы өседі, себебі температурасы 1100^оС кезінде Pb, PbО және PbS жұптарының серпімділігі 1,0; 1,9 және 12 кПа – ға сай құрылады.

Сол үшін қорғасынды өндіріс тәжірибесінде қорытпада қорғасын көлемі 50 % - дан асып кетпеуін қадағалайды.

Күю зонасына қосымша отын пайдаланбай, компоненттердің қызуы мен оптималды температурады қамтамасыз ету үшін қорытпада күкірт құрамы 5 – 6 % болу керек. Бұл көрсеткіштен жоғары болатын күкірт құрамы тиімсіз болып табылады. Біріншіден, бұл қорытпа қабатының күю зонасындағы жылудың шектен тыс бөлінуіне алып келеді. Нәтижесінде температура оптималды температурадан асып ары қарай қышқылдану процесінің жүзеге асуын қиындатады. Екіншіден, біріктіруші күю кезіндегі 85 % - тен аспайтын десульфизация(күкірттің жану деңгейі) деңгейі кезінде дайын агломератта қалған күкірт құрамы 2% - дан аспайды, сонымен қатар бұл агломерацияның қайталануын талап етеді. Флюс көлемінің есептеулерін енгізу қорытпадағы қорғасын мен күкірттің керекті құрамын қамтамасыз ете алмайды. Қорғасын мен күкірт бойынша қорытпа құрамын өңдеу үшін, сонымен қатар оған жоғары дәрежелі газөткізгіштік беру үшін қорытпаға шикі қорытпа массасына қатысты 100 – 300% сыртқы агломерат қосады.

Күйдіруге дайын болған қорытпа құрамы мынадай болуы керек, % бойынша: 6–8 S, 45-50 Pb, 10–20 CaO, 25-35 FeO, 20–25 SiO₂. Күйдіруден алдын қорытпаны ылғалдандырады(6 - 10%). Бұл кеуектілік дәрежесін және қорытпаның газөткізгіштігін жоғарылатады, себебі су тартылып алынып жатқан ауаның шығу тепетендігін қамтамасыз ететін және оңайландыратын кеуектер мен арналар қалдырып кетеді. Сонымен қатар, су қолданылып жатқан жылу бөлігін өзімен бірге ала кетеді және қорытпаның термореттеушісі болып табылады. Күйдіру кезінде алынған агломерат төмендегідей құрымға ие болуы керек:

– жоғары беріктілік;

– кеуектілік (кеуектердің жалпы көлемі – 65–75 %);

– химиялық және гранулометриялық құрымы бойынша ұқсастық;

– күкірт құрымы – 1,5–2,5 %, қорғасын – 45–55 %;

– 950–1000^оС жұмсартудың температуралық интервалы болу керек.

Біріктіруші күйдіру процесін біріктіруші машиналарда жүзеге асырылады. Бұл машиналардың негізгі ерекшелігі күйдіру процесінде қорытпа қабаты арқылы ауаны интенсивті түрде сорып алу (немесе үрлеуі) болып табылады. Бұл қорғасын концентратының қышқылдық күйдіруі мен күйдірілген материал бірігуін бір металлургиялық агрегатта оңай біріктіруге мүмкіндік береді. Бұндай қондырғы барлық қорғасын зауыттарында кеңінен қолданыс тапқан.