MeS + 2O2 = MeSO4

Kuydirish jarayonlarining turlari, fizik-kimyoviy asoslari Kuydirish deb materialni (ruda, konsentrat) kimyoviy va mineral tarkibini ma’lum darajada o‘zgartirish maqsadida, lekin mahsulotni erishi yuz bermaydigan haroratgacha qizdirishga aytiladi. Kuydirish xomashyoning turiga qarab 500–12000C haroratda olib boriladi. Bu jarayon metallurgiyadan tashqari kimyo va konchilik sanoatida ham keng qo‘llanadi. Yuz beradigan jarayonlarning xususiyatiga qarab, kuydirishning quyidagi turlari mavjud: oksidlovchi, tiklovchi, sulfatlovchi, kalsinatsiyali (toblash), xlorlovchi va ftorlovchi, aglomeratsiya, sulfat-xlorlovchi va boshqalar. Oksidlab kuydirish – sulfidli va arsenidli (mishyakli) ruda va boyitmalarga ishlov berish keng tarqalgan. Kuydirishning maqsadi mahsulot tarkibidagi oltingugurt va mishyakni to‘liq yoki qisman gaz fazaga o‘tkazib, asosan oksid, ayrim hollarda sulfat holidagi metallni olishdir. Kuydirish natijasida oltingugurt gaz fazasiga SO2 shaklida, mishyak uchuvchan As2O3 shaklida o‘tadi:
2MeS + 3O2 = 2MeO + 2SO2,
MeS + 2O2 = MeSO4
Oksidlovchi kuydirish shixtasi tarkibiga turli metallarni sulfidlari (pirit, xalkopirit, xalkozin, kovellin, bornit, sfalerit, galenit, ayrim hollarda arsenopirit, surma yaltirog‘i va boshqalar), jins hosil qiluvchi minerallar (kvars, ohaktosh, glinazem, kremnazem va boshqalar), uncha ko‘p bo‘lmagan miqdorda sulfatlar, nodir metallar, namlik va boshqalar kiradi. Mahsulotlarni gidrometallurgik ishlov berishga tayyorlash uchun sulfatlovchi kuydirish qo‘llanadi. Bu jarayonda ajratilishi kerak bo‘lgan metallar suvli eritmalarda oson eruvchi birikmalar (sulfatlar va oksidlar) shakliga hamda qiyin eruvchi oksidlar shakliga o‘tkaziladi. Sulfatlovchi kuydirish shixtasi, oksidlovchi kuydirish shixtasidan keskin farq qilib, faqat ruda yoki konsentratdan iborat bo‘ladi. Tiklovchi kuydirish temir rudalari: qizil va qo‘ng‘ir temirtoshni qayta ishlash uchun qo‘llanadi. Natijada, magnitlanmaydigan oksidlar magnetit holiga o‘tadi:
Fe2O3 va Fe2O3·N2O
Fe2O3 + CO = Fe3O4 + CO2,
Bu esa temir rudalarini boyitishning eng samarali usuli – elektromagnit boyitishni qo‘llash imkoniyatini yaratadi. Tiklovchi kuydirishning yana bir turi velslashdir. Bu qattiq fazadagi bir qator metall oksidlarini ugletermik tiklash jarayoni bo‘lib, yuqori haroratda vozgon holida gaz fazaga o‘tadi. Bunday nisbatan uchuvchan metallar guruhiga Hg, Cd, Na, Zn, Mg kiritish mumkin. Velslash jarayoni rux ishlab chiqarishda (tqaynash=9070C) keng qo‘llanadi. Rux bilan birga kadmiy, ayrim hollarda qo‘rg‘oshin vozgon holida uchadi. Ushlab olingan vozgonlardan metall gidrometallurgik qayta ishlash usuli bilan ajratib olinadi. Kalsinatsiyali (toblash) kuydirishning maqsadi xomashyo tarkibidagi ruda minerallarni kimyoviy tarkibini o‘zgartirishdir. Bunda ma’lum haroratgacha qizdirish yo‘li bilan beqaror kimyoviy birikmalar termik parchalanadi (dissotsiatsiyalanadi). Bunday kuydirish 1000- 12000C haroratda karbonatlar CaCO3 → CaO + CO2 12000C haroratda gidrooksidlar 2Al(OH)3→ Al2O3 + H2O uchun qo‘llanadi. Xlorlovchi kuydirish oksid yoki sulfidlarni suvda eruvchan yoki uchuvchan xloridlarga aylantirish uchun o‘tkazilib, Mg, Ti, Zr, Hf, Sn olish texnologiyasida qo‘llanadi. Rangli metallar metallurgiyasida xlor va xloridlar 1786-yilda rudadan oltinni va kumushni, 1877-yilda misni ajratib olishda qo‘llanila boshladi. Bir qator metallarni (uran, berilliy) ishlab chiqarish texnologiyasida xlorlovchi kuydirishga o‘xshash ftorlovchi kuydirish usuli qo‘llanadi. Ftorlovchi kuydirishning maqsadi metall oksidlarni ftoridlarga aylantirishdir. Masalan: 500–7000C haroratda UO2 + 4HF = UF4 + H2O. Aglomeratsion kuydirish natijasida kukunsimon materiallar bo‘laklarga aylantiriladi. Bu jarayonda material erish haroratigacha qizdirilib (suyuq holga o‘tgazilmay), sovitilganda kukun zarrachalar bo‘lak mahsulot shaklida birikadi: 2PbS + 3O2 + SiO2 = PbO + PbS·SiO2 + SO2 (800–9500C haroratda). PbS·SiO2 – yengil eruvchan mahsulot hisoblanadi. Bu jarayon minorali pechlarda eritishdan oldin qo‘llanadi. Metallurgik eritish yuqori haroratda, ko‘pchilik hollarda qayta ishlanayotgan materialni to‘liq erishi bilan boradigan pirometallurgik jarayondir. Eritishning ikkita usuli mavjud: rudali va tozalovchi. 15.2. Metallurik xomashyolarni kuydirish jarayonlari Oksidlovchi kuydirish. Tarkibida mis kam bo‘lgan dastlabki moddalarni iste’mol qiladigan, bir qator zavodlarda qo‘llaniladi. Olmaliq sharoitida boyitmada misning miqdori borgan sari kamayib bormoqda. Shuning uchun uni birinchi pog‘onada kuydirish ishlab chiqish samaradorligini oshirish mumkin. Dastlabki pog‘onada boyitmani kuydirish, mis miqdori yuqoriroq bo‘lgan ogarokni olish, misi ko‘proq bo‘lgan shteyn va sulfat kislotasi olishi mumkin bo‘lgan texnologik gazlarni olishga imkon yaratadi. Kuydirish davomida oksid yoki sulfat quyidagi yakunlovchi reaksiyalar orqali o‘tadi: MeS + 1,5 O2 = MeO + SO2 2 SO2 + O2 = 2SO3 MeO + SO3 = MeSO4 Birinchi reaksiya deyarli bir tomonlama oqib o‘tadi. Ikkinchi reaksiya uchun: Kp = P2 SO3 / RSO2 * PO2 Qayerdan PSO3 = PSO2 Kp * PO2 Kuyidirish uchun eng mos dastgoh bu – qaynovchi qatlamli (KS) pechdir. Kuydirish harorati 650–7500C) (sulfatlash) va 850–10500C) (oksidlanish). Kuydirish jarayonlari AQSH, Yaponiya va boshqa davlatlarda keng tarqalgan. Sulfatli kuydirishda misni 94–98% suvda eriydigan birikmalarga o‘tadi, qaysilaridan elektroliz orqali erkin holatda ajratib olinadi. Olmaliq sharoitida kuydirish jarayonini qo‘llash rejalashtirilmagan shixta yuklanadi. 240 15.3 Rux boyitmalarini oksidlovchi kuydirish Tabiatda rux asosan sulfid holatida uchraydi. Bir xil rux birikmalari bu kislorod bilan bog‘langan oksid zaxiralaridir. Sanoatda keng tarqalgan va ishlab chiqarishga tushgan bu kompleks ruxqo‘rg‘oshin sulfidli polimetall rudalardir. Bu rudalarda asosiy metallardan tashqari, yana mis, kadmiy, nodir va kamyob metallar bor. Zamonaviy rudalarda ruxning miqdori 1,5%, rux-qo‘rg‘oshin rudalarda esa 1,0–1,5% Zn va 0,4–0,5% Pb bor. Bu rudalarni qayta ishlashdan oldin boyitiladi. Asosiy boyitish usuli selektiv flotatsiyadir. Oldin rudadan kollektiv rux-qo‘rg‘oshin boyitmasi olinib, keyin u alohida rux va qo‘rg‘oshin boyitmalariga ajratiladi. Sulfidli rudalarda rux asosan sfalerit – ZnS shaklda uchraydi. Oksidlangan rudalarda rux karbonat ZnSO (smitsonit) va gidrotsinkiy ZnSO3* 2 ZnS (ON) va silikat (valletit Zn2SiO4) turlarda uchraydi. Ruxni boyitmaga o‘tish darajasi 70–85%ni tashkil qiladi. Rux boyitmasini taxminiy miqdori, %: Zn 40–60; Pb 0,2– 3,5; Ca 0,15–2,3; Fe 2,5–13; S 30–35; Ca 0,1–0,5; As 0,03–0,3; Sb 0,01–0,07; Ca 0,001–0,013; Jn 0,001–0,07. Boyitmani maydaligi 30– 35% (-75 mkm) – 70–90% (-75mkm) masofada o‘zgaradi. Boyitmani muhim texnologik xususiyatlari bo‘lgan zichlik: -3,4–4,3 g2 /sm3 ; to‘kilmoq massasi 1,9–2,3 g/sm, namlik 10-16%, quritilgandan keyin 6–8 %. Ruxni xomashyodan ajratib olishning asosiy texnologiyalari. Sulfidli rux xomashyosini bevosita erkin holatigacha tiklash mumkin. Masalan: ZnS+H2=Zn+H2S. Ammo, kuchli tiklovchi moddalar H2 va CO samarador emasdir. Masalan, keltirilgan reaksiya uchun 10000Cda muvozanat konstantasi teng: Kp=Pzn * PH2S / PH2=2,1 * 10-4 Bundan xulosa, yuqori harorat va bosimlarda ham tiklanish mahsulotlarini chiqishi judayam kam. Amaliyotda sulfidlarni oksidlantirish keyin afzalroqdir. Sanoatda ZnS ni ZnO ga oksidlanishini pirometallurgik usul bilan amalga oshiriladi. ZnO ni tiklanishi esa pirometallurgik yoki gidrometallurgik usullar bilan amalga oshishi mumkin. Oxirgi usul bo‘yicha ZnO ni sulfat kislotasida eritib elektroliz yordamida erkin metall olinadi. Ruxni sulfid boyitmasidan ajratib olish ZnS, ZnO va Zn larni xususiyatlariga bog‘liqdir. Ruxni oksid va sulfidi 241 yuqori haroratda eriydi. Masalan, ZnS atmosfera bosimida 12000Cdan ziyod haroratda parlanadi va 20000Cgacha eriydi. ZnO esa 19750Cda suyuq holatga o‘tadi. Shuning uchun ZnS ni ZnOga oksidlanishini yuqori haroratlarda katta tezlik bilan yuborish mumkin. Rux sulfidini oksidlanishi ekzotermikdir va jarayon uchun qo‘shimcha yoqilg‘i sarflamaydi. Ruxni oksiddan tiklash uchun ko‘p energiya sarflanadi. Shuning uchun pirometallurgik tiklanish yuqori harorat va tiklovchi moddaning miqdorligida olib boriladi. Elektrolitik tiklanish ham elektr quvvatini katta hajmda sarflanishi bilan bog‘liqdir. Metalli rux oson suyuq holatga o‘tadi – erish harorati 419oC, 9070Cda bug‘ holatiga o‘tadi, shuning uchun pirometallurgik tiklanishda bug‘ holatida ajralib chiqadi. Piro va gidrometallurgik usullarni xususiyatlarini ko‘rib chiqamiz: Pirometallurgik usulda yakunlovchi mahsulot bo‘lib g‘ovak kuydirma (ogarok) olinadi. Kuydirish davrida modda oltingugurtni yo‘qotib, keyin qotishma shaklga o‘tadi. Qotishma olish uchun harorat 1300–14000C gacha ko‘tarilishi kerak. Buni aglomeratsiya jarayonida amalga oshiriladi. Aglomerat keyinchalik qattiq uglerod yordamida tiklanadi. Gidrometallurgik usul bo‘yicha kuydirishni 900–1000oCda ogarokkukun olishga qaratiladi. Olingan kukun sulfat kislotasida eritiladi. Eritmadan rux elektroliz bilan erkin holatida ajratib olinadi, sulfat kislotasi esa regeneratsiya bo‘lib qaytadan tanlab eritishga yuboriladi. Rux boyitmasini yuqori haroratda oksidlantirish, hozirgi payitda, asosiy texnologik usuldir. Kanadada olib borilgan izlanishlar shuni ko‘rsatadiki, rux sulfidini eritmadagi kislorod bilan ham oksidlantirsa bo‘lar ekan: ZnS+O2 (eritmada)+N2S(eritmada)=ZnSO4+ oC+H2O Jarayon avtoklavda 10000Cdan ziyod va umumiy bosim 105 Pa dan yuqori sharoitlarda olib boriladi. Sanoatda bunday texnologiyani qo‘llash qiyindir. Texnologik sxemalarni tahlili shuni ko‘rsatib turibdiki, jarayon bir necha bosqichdan iboratdir. Amaliyotda esa, sxemalar ancha murakkabroqdir. Bunga ikkita sabab bor: 1) xomashyoda mavjud bo‘lgan bir qator ruxga yo‘ldosh elementlarni ajratib olish kerakligi; 2) xomashyoni qayta ishlash uchun tayyorlash jarayonlarini tashkil etish. 242 Dunyo miqyosida taxminan 20% pirometallurgik va 80% rux pirometallurgik usullar bilan olinadi. Sulfidli Rux boyitmasini kuydirish jarayonlarining maqsadi, turlari va fiziko-kimyoviy asoslari. Boyitmani kuydirishdan asosiy maqsad sulfidli ruxni tiklanish jarayoniga tayyorlangan oksid holatiga tezroq va kam sarf-xarajatlar bilan o‘tkazishdir. Bunda ogarok shunday holatda olinishi kerakki, undan yuqori samaradorligi bilan keyingi texnologik jarayonlarini o‘tkazishga imkon yaratilishi lozimdir. Shuning bilan bir qatorda, kuydirishda ajralib chiqayotgan oltingugurt birikmalarini to‘laroq darajada sulfat kislotasi olish uchun yuborishdir. Pirometallurgik usul uchun ogarokni aglomerat (qotishmani bir turi) shaklda olinadi va bu modda keyin yuqori haroratda qattiq uglerod yoki boshqa tiklovchilar yordamida tiklanadi. Gidrometallurgiya usuli uchun tanlab eritishga mo‘ljallangan ogarok quyidagi talablarga javob berishi kerak: 1) sulfidlarda oltingugurt miqdori iloji boricha kam bo‘lishi kerak (0,1-0,3 %); 2) eriydigan sulfat holati me’yorli bo‘lishi kerak (So4 2-4 %); 3) mayda fraksiyasi (0,15 mm) yuqoriroq bo‘lishligi; 4) ferrit va silikat shakldagi rux miqdorining me’yoridaligi. Bunday talablar gidrometallurgik usulni mazmunidan kelib chiqadi. Zamonaviy amaliyotda tanlab eritishga kukun – ogarokni qaynar qatlam (KS) pechlarida, 900–10000C oralig‘ida olib boriladi. Kuydirish jarayonining kimyoviy reaksiyalari. Jarayonning kimyoviy reaksiyalari deb, dastlabki xomashyoni birin-ketin o‘tadigan kimyoviy o‘zgarishlariga aytiladi. Jarayonning kimyoviy yakuniy mahsulotlar bilan tavsiflanadi. Dastlakbi reaksiyalar uch turda bo‘lishi mumkin: ZnS + 2O2 = Zn SO4 ZnS + 1,5 O2 = ZnO + SO2 ZnS + O2 = ZnO + SO2 Tajribada aniqlangan, sulfidni oksidlanishdan boshlab, 900 0C gacha, birinchi qattiq mahsulot bo‘lib, ZnO paydo bo‘ladi. Yuqoriroq haroratlarda moddaning bug‘ holatiga o‘tishi ko‘rinadi. Bu jarayon 243 (ZnS + O2 = ZnO + SO2) reaksiyani oqib o‘tishi bilan tushuntirsa bo‘ladi. Ikkilamchi rux sulfatlari quyidagi reaksiyalar natijasida paydo bo‘lishlari mumkin: ZnO + SO3 = Zn SO4 ZnFe2O4 + SO3 = ZnSO4 + Fe2O3 3ZnO + 2 SO3 = ZnO * 2ZnSO4 3ZnFe2O4 + SO3 = ZnO * 2ZnSO4 + Fe2O3 Yuqorida qayd etilgan kimyoviy reaksiyalarning termodinamik ko‘rsatkichlari quyidagilar: 11-jadval Reaksiya t,0C G, kDj lg Kp ZnS + 2O2 = ZnSO4 25 1000 - 675 - 383 118,6 36,3 ZnS+1,5O2 = ZnO+SO2 25 1000 - 440 - 253 77,4 24,0 ZnO+O2 = Zn + SO2 25 1000 - 104 - 123 18,3 11,7 Sulfidlarni oksidlanish ikkilamchi reaksiyalarning termodinamik tavsiflari: 12-jadval Reaksiya t,0C G, kDj lg Kp ZnS + 2O2 = ZnSO4 25 1025 - 76,5 - 12,2 118,6 0,49 2SO2+O2 = 2SO3 25 1025 - 196 - 179 24,3 16,80 Ikkilamchi oksidlanish ikkilamchi reaksiyalarning muvozanat doimiyliklari me’yoriy qiymatlarga egadir. Shuning uchun bu reaksiyalar aylanuvchan bo‘lib, oxirigacha yetmaydi va o‘tish darajasi harorat va kislorodni porsial bosimiga bog‘liqdir. Rux boyitmasini kuydirishda sulfat paydo bo‘lishi texnologik ahamiyatga ega. Bu sulfatlarni termodinamik turg‘unligi reaksiya ajralishi muvozanati bilan baholaymiz: 244 Reaksiya: ZnSO4 = ZnO + SO3 Ushbu reaksiyani o‘zgarmas doimiyligi haroratga bog‘liqdir: lg Pso3 = 11,757 – 8586,0 / T Rux boyitmasini kuydirishda, gaz tarkibida SO2 va O2 miqdorligiga bog‘liq bo‘lgan holda sulfatning maksimum paydo bo‘lish harorati 750–8500C to‘g‘ri keladi. Kuydirish davrida rux ferrit va silikat shakllarga bog‘lanishi mumkin: ZnO + Fe2 O3 = ZnO * Fe2O3 ZnO + SiO2 = ZnO * SiO2 Bu ikkita birikma keyingi tanlab eritishda sulfat kislotasida qiyin erimaydi va ruxni isrofgarchilikni oshiradi. Shuning uchun jarayon shunday boshqarilishi kerakki, birikmalar iloji boricha kamroq hosil bo‘lsin. Rux boyitmalarida ko‘pincha qo‘rg‘oshin va kadmiy bor. Asosan ular metallar xossalarida mavjuddir: PbS – galenit va CdS – grikorit. Kuydirish paytida qo‘rg‘oshin sulfidi PbO holatiga 700–8000C yyengil o‘tadi. Qo‘rg‘oshin oksidi esa noruda moddalar bilan reaksiyaga kirib, past haroratlarda eriydigan birikmalar paydo qilishi mumkin. Kadmiy sulfidi 7350Cda alanga oladi va oksid shakliga o‘tadi. Ikkala sulfidlar yuqori haroratda uchuvchanlik xususiyatiga ega. Bu xususiyatni texnologlar bilib, metallarni jarayon mahsulotlariga o‘tishini hisoblashlari kerak. Rux boyitmalar mis xalkopirit, xalkozin va kovellin turlarida uchraydi. Bu birikmalar o‘zlarini kuydirishda o‘zgarishlari mis xomashyosini qayta ishlashdagi jarayonlariga o‘xshashdir. Zamonaviy zavodlarda rux boyitmasini kuydirish «KS» pechlarida o‘tkaziladi. Bu jarayonning afzalliklari: 1) yuqori ishlab chiqarish unumdorligi (oddiy pechlarga nisbatdan 2–3 marta yuqoriroq). 2) kuydirish jarayonining tartiblanishi va mahsulotni sifatliligi; 3) SO2 ni gazdagi miqdorining ko‘pligi va undan sulfat kislotasini olish qulayligi; 245 4) tanlab eritishda salbiy ta’sir etuvchi ferrit va silikat birikmalarini cheklangan holatda paydo bo‘lishi va boshqalardir. 15.4. Aglomeratsiyalash jarayonning umumiy tushunchasi Aglomeratsiya temirli rudalarni bo‘laklashtirishning asosiy usuli hisoblanadi. Aglomeratsiya briketlashning aksicha ayrim hollarda boyitish jarayonlari sifatida kuzatiladi. Aglomeratsiya mohiyat jihatidan rudani oltingugurtsizlantirishning birdan bir radikal usuli hisoblanadi. Oltingugurt aglomeratsiya jarayonida yonib bitadi, shu bilan bir qatorda ma’lum sharoitlarda oltingugurt sulfidining yonishi uning aglomeratsion shixtadagi miqdoriga qarab 98%ga etishi mumkin. Rudada ishtirok etuvchi oltingugurt sulfati gips yoki barit xolida odatda 50–60%dan ortiq yonmaydi. Qisman (50% atrofida) mishyak ham yonadi. Temirli rudalardagi boshqa zararli qo‘shimchalar (fosfor, rux va boshqalar) amalda yonmaydi. Biroq ularning ba’zilari, masalan rux, maxsus jadallashtiruvchi qo‘shimchalar va aglomeratsion tartibning muhim sharoitlarini qo‘llab aglomeratsiya usulida chetlashtirilishi mumkin. Ruda maydasini qizdirish uch xil usulda amalga oshirilishi mumkin: muallaq holatda, aylanuvchi pechlarda, havoni sizib o‘tkazish orqali. Muallaq holatda va aylanuvchi pechlarda kuydirish issiq gazlar berish hisobiga amalga oshiriladi, ular ta’sirida mahsulot donalari yumshaydi, sirti mustahkam bo‘laklar hosil qilib eriydi. Rudani muallaq holatda qizdirish katta miqdorda chang chiqishi, yonilg‘ining sarfi kattaligi, tayyor aglomerat olish qiyinligi tufayli hozirgacha sanoat miqyosida ishlatilmaydi. Aylanuvchi pechlarda qizdirish sanoat miqyosida ishlatilsa ham sizib o‘tish orqali qizdirishga nisbatan bir qator kamchiliklarga ega. Shuning uchun aylanuvchi pechlarda aglomeratsiyalashning bu turini sanoat miqyosida qo‘llash bir muncha cheklangan. Aglomeratsiyaning nisbatan kengroq tarqalgan usuli havoni sizib o‘tkazish usuli hisoblanadi. Bu usulning mohiyati quyidagilardan iborat: qizdiriladigan ruda maydasi qattiq yonilg‘i (koks maydasi, maydalangan antratsit) bilan aralashtiriladi. Olingan aralashma idishga yoki panjarali taglikka ega alohida yondiruvchi aravachalardan tashkil topgan uzluksiz plastinkali transportyorlarga joylanadi. Panjara ostida havoni siyraklashtiruvchi kamera joylashgan bo‘lib, unda panjara 246 ustidagi shixta qatlami orqali atmosferadan havoni so‘rib olishni ta’minlovchi vakuum hosil qilinadi. Agar yonilg‘ini shixtaning yuqori qatlamlarida yoqilsa, issiq gazlar shixta orqali sizib chiqadi va yoqilg‘ini yonish zonasi shixtaning yuqoridan pastga to panjaraga yetguncha suriladi va yoqilg‘ining yonish jarayoni tugaydi. Shixtada yonilg‘i tekis taqsimlansa yonish jarayoni shixtaning barcha uchastkalarini qamrab oladi. Shixta qatlamida ketuvchi jarayonlar shixtaning komponentlari orasida boruvchi murakkab fizik-kimyoviy reaksiyalarning o‘zaro qo‘shilishidan iborat. Yoqilg‘i ruda maydasi bilan to‘qnashganda shixtadagi harorat 1300oCgacha va undan ham yuqori ko‘tariladi va bu xol kimyoviy reaksiyalarning rivojlanishiga olib keladi. Shixtaning ruda qismidagi temirning mineral shakli qanday bo‘lishidan qa’ti nazar, aglomeratda temir asosan magnetit, uncha ko‘p bo‘lmagan miqdorda temir (II) – oksid ba’zan Metall holidan temir silikati – fayalit (Fe2SiO4) yoki 2FeO ∙ SiO2 holida ifodalanadi. 3Fe2 O3 +CO= 2Fe3 O4 +CO2 Fe3 O4+ CO = 3Fe O+ CO2 Fe O+ CO= Fe +CO2 Yuqori haroratda magnetit gematitga nisbatan mustahkamroq shakl hisoblanadi, uglerodning miqdori yetarli bo‘lganda u temir (II) – oksid va metall holidagi temirgacha qaytariladi. Aglomeratsiya jarayonida shixtani tashkil etgan komponentlarning temir silikati, kalsiy feritlari, shlakli qo‘shimchalar hosil qilib qayta kristallanishi sodir bo‘ladi. Bunda 1100–12000C haroratda oson eruvchi birikmalar qisman eriydi. Bu erigan moddalar hosil bo‘lgan aglomeratga mustahkamlik beruvchi moddalar hisoblanadi. Shixtani yuzidan boshlab yondirishdan va panjara ostida vakuum hosil qilishdan so‘ng shixta qatlamida quyidagi 6 ta zonaning izlarini ajratish mumkin: 1) o‘rindiq zonasi, 2) o‘ta namlash zonasi, 3) quritish zonasi, 4) jadal qizdirish zonasi, 5) yonish zonasi, 6) aglomeratni sovutish zonasi. O‘rindiq zonasi aglomeratsiya jarayonida to‘g‘ridan to‘g‘ri ishtirok etmaydi. Uning mohiyati aglomeratni panjarada yonishdan saqlash va shixtaning mayda zarralarini panjaradan o‘tib ketishini kamaytirish. O‘rindiq panjaraga shixtaning asosiy massasidan alohida yuklanadi. 247 86-rasm. Aglomeratsiyalash 1-aglomeratsiyalash agregati; 2-panjara; 3-past bosimli kamera; 4-gazoprovod; 5-soviyotgan aglomerat zonasi; 6-yonilg‘i yonish zonasi; 7-jadal qizdirish zonasi; 8-quritish zonasi; 9-o‘ta namlash zonasi; 10-o‘rindiq zonasi. O‘rindiq hosil qilish uchun 25–10 mm li mayda aglomerat, bunday aglomerat yetarli bo‘lmasa shu o‘lchamdagi ruda zarralaridan foydalaniladi. O‘ta namlash zonasi yuklanayotgan shixta namligiga nisbatan 20–30% ortiqroq namlik bilan xarakterlanadi. Namlanish shixtaning sovuqroq qismida shixtani yuqoriroq qismida quritish natijasida hosil bo‘ladigan namlikning cho‘kishi natijasida sodir bo‘ladi. Quritish zonasida gigroskopik namlikni jadal yo‘qotish sodir bo‘ladi. Quritishda shixtaning bo‘laklari qisman sochilib, shixtaning zichlashishini hosil qiladi. Quritish zonasi gazlarning o‘tishiga katta ta’sir ko‘rsatadi, shuning uchun u iloji boricha minimal bo‘lishi kerak. Oltingugurtning yonishi uglerod yonishidan orqada qoladi, natijada shixtaning gaz o‘tkazish qobiliyati kamayadi, quritish zonasi ortadi va aglomeratsiya mashinasining ishlab chiqarish unumdorligi kamayadi. Jadal qizdirish zonasi shixtani yonishga tayyorlash zonasi hisoblanadi. Bu zonada yonish zonasidan tushayotgan issiq mahsulotlar ta’sirida shixta yoqilg‘isining yonish haroratigacha qizishi kuzatiladi. Keyingi zonada yonilg‘ining yonishi va aglomeratning shakllanishi sodir bo‘ladi. Bu erish zonasida rudali minerallarning qayta kristallanishi ketadi. Olingan aglomeratning fizik-kimyoviy xususiyatlari shu zonada hosil bo‘lgan harorat bilan aniqlanadi. Yoqilg‘i miqdori kam bo‘lganda, shu bilan bir qatorda harorat past bo‘lganda temir (II) oksidi va fayalitning miqdori kam aglomeratlar hosil bo‘ladi. Buning aksicha 248 yoqilg‘i miqdori ko‘p bo‘lganda va harorat yuqori bo‘lganda temir (II) oksidining miqdori ko‘p, yuqori mexanik xususiyatlarga ega aglomeratlar olinadi. Tayyor aglomerat zonasi tugallangan termik jarayon hisoblanadi. Shakllantirilgan aglomerat shixta orqali ventilator yordamida so‘rib olinadigan havo bilan sovutiladi. Ko‘rsatib o‘tilgan zonalarning holati shixta qatlami balandligi bo‘yicha doimiy emas. Zonalarning chegaralari shixta yonilg‘isining yonishi mobaynida o‘zgarib turadi. Olingan aglomerat uchta fraksiyaga bo‘linadi, domna sexiga yaroqli aglomerat (›15mm), o‘rindiq (6–15mm) va qaytarish (‹6mm). 15.5. Aglomeratsiya jarayonining amaliyoti Qo‘rg‘oshinli rudalarning muhim minerallari galenit (PbS), serussit (PbCO3) va anglezit hisoblanadi. Qoidaga ko‘ra qo‘rg‘oshinli rudalar shuningdek, biroz miqdorda sulfidlar karbonatlar, rux sulfatlari, mis va temir saqlaydi. Ruda flotatsiya usulida boyitiladi, va natijada 75%gacha qo‘rg‘oshin, 4–7%gacha rux saqlaydigan boyitma olinadi. Boyitmaning puch tog‘ jinslari kvars, silikatlar, ohaktosh saqlaydi. Boyitma zarralari 95%gacha -0,06 mm o‘lchamda bo‘ladi. Sulfidli boyitmalarning asosiy massasi oksidli sharoitda qo‘rg‘oshinni oltingugurtning asosiy qismini yo‘qotib oksidli shaklga o‘tkazish uchun kuydiriladi (обожог). Shu bilan bir qatorda boyitma bo‘laklanadi. Eslatib o‘tish kerakki, shaxtali pechlar ishi mayda boyitmalarda iqtisodiy samara bermaydi. Mayda mahsulotni bo‘laklash bu yerda qora metallurgiyadagiga o‘xshash muhim operatsiya hisoblanadi. Shunday qilib qo‘rg‘oshinli boyitmaning dastlabki algomeratsiyasi ikkita maqsadli bo‘ladi: 1) qo‘rg‘oshinni oksidli shaklga o‘tkazish bilan boyitmadan oltingugurtni yo‘qotish; 2) mayda mahsulotni algomeratning yirik bo‘laklariga aylantirish. Algomeratsiyadan oldin sulfidli qo‘rg‘oshinli boyitma namlanadi va yondiruvchi qatlamning gaz o‘tkazish qobiliyatini yaxshilash uchun bo‘laklanadi (yumaloqlanadi). Aglomeratsiya tasmali turdagi mashinalarda va chashkali (qozon) moslamalarda amalga oshiriladi. Yoqilg‘i sifatida sulfidli boyitmaning 249 oltingugurti, koks maydasi ishlatiladi. Algomeratsiya jarayoni shixtani yondiruvchi gorn yordamida o‘t oldirishdan boshlanadi. Bunda sulfidlardagi oltingugurtlarning yopish zonasi hosil bo‘lib, u sekin panjaraga tomon harakatlanadi. Yonish zonasida harorat 800–1000oCni tashkil etadi. Chiqayotgan gazlarning harorati 200oCdan oshmaydi. Boyitmaning asosiy tashkil etuvchisi galenit (PbS) havoli muhitda 360oCdayoq alangalanadi. 2PbS + 302 = 2PbO + 2502 500oCdan past haroratda qo‘rg‘oshin sulfati hosil bo‘lishi mumkin. PbO + SO3 = PbSO4. Biroq harorat 600oCga ko‘tarilsa, oltingugurt angridridi SO2 va O2 ga dissotsiyalanadi, bu esa PbSO4 hosil bo‘lishini qiyinlashtiradi. 950oC dan yuqori haroratda PbSO4 va SO3 ga dissotsiyalanadi. Shunday qilib qo‘rg‘oshin oksidi, sulfati va sulfidlari miqdori orasidagi nisbatan yondirish tarkibiga bog‘liq. Yetarlicha yuqori haroratda va gazlarni yondirish qatlamidan jadal so‘rib olishda mahsulotlardagi sulfatning miqdori uncha ko‘p emas. Qo‘rg‘oshin oksidi shixtadagi kremneziom bilan qattiq fazada 710oCda ta’sirlashadi. PbO + SiO2 = PbO · SiO2 2PbO + SiO2 = 2PbO · SiO2 PbO · SiO2 ning yarim harorati 780oC, 2PbO · SiO2 niki esa 740oC. Qo‘rg‘oshin silikatari yonish zonasida shixtaning ashyo qismini eritadi. Qo‘rg‘oshinli algomerat mustahkam, bo‘lakli, g‘ovak bo‘lishi kerak. Shu bilan bir qatorda u kam miqdorda oltingugurt qoldig‘ini saqlashi kerak. Ideal holatda algomerat umuman oltingugurt saqlamasligi kerak, lekin bunday natijaga amalda erishish qiyin. Odatda algomerat 1–2% S2 saqlaydi. Sulfidli boyitmani yondirish ko‘pincha ikki bosqichda amalga oshiriladi. Birinchi yondirishdan maqsad shixtani boyitmani bo‘laklamasdan oldin shixtadagi oltingugurtning bir qismini yo‘qotish. Toza galenit PbS 13,4% S (massasi bo‘yicha) saqlaydi. Aglomeratsiyadan oldin odatda shixta 12%dan kamroq oltingugurt saqlaydi. Birinchi kuydirishdan keyin mahsulotda 6–8% S qolishi kerak. Aglomeratsiyada oltingugurtni yo‘qotish jarayonining o‘zga xususiyatlarini hisobga olib, birinchi kuydirish (issiqlik qayta tiklanishini tiklash yonish zonasida haroratni pasaytirish, oltingugurtni 250 ushlab turuvchi sulfidni va silikatli eritma hosil bo‘lishining oldini olish maqsadida) shixtaning yupqa qatlami 180–150 mm da olib boriladi. Bundan tashqari, yupqa qatlamda ishlash shixtaning gaz o‘tkazish qobiliyatini sezilarli oshiradi, sizib o‘tuvchi havoning miqdorini oshiradi, qatlamda keskin oksidlovchi atmosfera hosil qiladi va oltingugurtning yonib botishini kuchaytiradi. Birinchi kuydirish mexanik jihatdan kuchsiz mahsulot beradi va bu mahsulot keyin 6–10 mm ga maydalanadi, yana namlanadi va qattiq bo‘lak hosil qilish maqsadida ikkinchi marta kuydiriladi. Kuydirish baland qatlamda (300 mm gacha) olib boriladi va bu yuqori darajadagi harorat olishni, suyuq faza hosil bo‘lishini, shixtaning erishini va mustahkam aglomerat olishini ta’minlaydi. Parallel ravishda shixtani ikkilamchi oltingugurtsizlantirish olib boriladi. Birinchi kuydirish 7–10 daqiqa, ikkinchi kuydirish esa 15–20 daqiqa davom etadi. Tayyor aglomerat koks bilan birga shaxtali pechga yuklanadi. Pechning pastki qismiga havo puflab kiritiladi. Koksning yonishi quyidagi reaksiyalar orqali ifodalanadi: C+O2=CO2 CO2+C=2CO. Qo‘rg‘oshinning qaytarilishi quyidagicha ketadi: PbO + CO = Pb + CO2 Erigan qo‘rg‘oshin pechning o‘chog‘iga oqib tushadi, u erdan maxsus teshik orqali vaqti-vaqti bilan chiqarib olinadi. Qo‘rg‘oshinga boshqa qaytarilgan elementlar (Sb, Sn, Cu shuningdek As) qo‘shiladi. Qo‘rg‘oshinning bunday qorishmasi verkbley deyiladi. Ruxli sulfidli rudalarning muhim minerali sfalerit (rux aldamchisi ZnS) hisoblanadi. Hozirda sulfidli rux boyitmasini metall holidagi ruxga iqtisodiy jihatdan maqbul to‘g‘ridan to‘g‘ri qayta ishlash usuli mavjud emas. Ruxni sulfidlardan qaytarish yuqori harorat talab qiladi va bir qancha qiyinchiliklar bilan bog‘liq, shuning uchun sulfidli boyitma tasmali turdan aglomeratsion mashinalarda oksidlovchi kuydirishga uchratiladi. Kuydirish mobaynida mahsulotning bo‘laklanishi sodir bo‘ladi. Yonilg‘i sifatida sulfidlarning oltingugurti ishlatiladi. Ruxli sulfidli boyitma odatda 30% atrofida oltingugurt saqlaydi. Tayyor aglomerat esa 1%dan ortiq oltingugurt saqlamasligi kerak. Sfaleritning oksidlanishi quyidagi reaksiya bo‘yicha ketadi: ZnS + 302 = 2ZnO + 2So2 251 500–6000Cgacha rux sulfidi ZnSO4 gacha oksidlanishi mumkin. Biroq yonish zonasida harorat 1300oC dan ortadi va sulfatlar eriydi, buning natijasida aglomeratsiyali kuydirishda oltingugurtning chetlashtirish darajasi ortadi. Kuydirishda jarayonning haroratini oshirib, mahsulotdan sulfatlarning miqdorini kamaytirishga erishish kerak. ZnO ning uncha katta bo‘lmagan qismi pirit FeS2 va pirrotin FeS ning oksidlanishidan hosil bo‘lgan Fe2O3 quyidagi reaksiya bo‘yicha ta’sirlashadi: ZnO + Fe2O3 = ZnO · Fe2O3 Agar aglomerat keyin pirometallurgik usul bilan qayta ishlansa, ya’ni yuqori haroratda qaytarilsa, ferritlarning hosil bo‘lishi zararli jarayon hisoblanadi. Gap shundaki, rux ferritlari rux oksidiga o‘xshab oson qaytariladi. Agar kuydirish mahsuloti ruxga gidrometallurgik usul bilan qayta ishlansa, ya’ni uni sulfat kislotada eritib, keyin eritmani elektroliz ZnO+H2SO4 = ZnSO4 + H2O qilib (eritma ustidan elektr toki o‘tkazib, keyin katedda metall holidagi ruxni cho‘ktirib) ruxni ferratlari nomaqbul, chunki ular sulfat kislotada erimaydi. Bu holda ZnO · Fe2O3 ning miqdori kuydirish jarayonining haroratini pasaytirib kamaytiriladi. Boyitmada kam miqdorda ishtirok etuvchi PbS PbO da oksidlanadi va PbO SiO2 bilan ta’sirlashadi. Hosil bo‘ladigan qo‘rg‘oshin silikatlari eriydi va sovugandan so‘ng ruxli algomeratda bog‘lovchi hisoblanadi. Biroz miqdorda rux silikati ham hosil bo‘ladi. Amalda ruxli aglomerat yirik donali g‘ovak massa holida olinadi, yirik mustahkam bo‘laklar ham uchraydi. Aglomeratning yirikligi va bo‘lakligi bu yerda unchali rol o‘ynamaydi, chunki ruxni aglomeratdan qaytarish balandligi yuqori shaxtali pechlarda emas, balki uncha katta bo‘lmagan o‘lchamli retortalarda amalga oshiriladi. Aglomeratsiyadan oldin shaxta 6–8 oltingugurt saqlashi kerak. Sulfidli misli ruda va boyitmalarning aglomeratsiyali bir vaqtining o‘ziga shixtadan oltingugurt yo‘qotishi va maydali bo‘laklash uchun keng ishlatilmaydi, chunki kuydirish mahsulotini shaxtali eritish hozirda sanoatda bo‘ysunuvchi rol o‘ynaydi. Misning asosiy massasi ikkita ketma-ket joylashgan agregatlarda yallig‘ va konventor pechlarda eritiladi. Ko‘p podli pechlarda kuydirilgan va yengil kuydirilgan sulfidli 252 kukunsimon boyitma yallig‘ pechlarda sulfidli qotishma – shteyi olinib qayta ishlanadi. Keyin shteyn mis olish uchun konventor pechlarda qayta ishlanadi. Shaxtali pechlarda kuydirilgan boyitmadan misni to‘g‘ridan to‘g‘ri qaytarish bo‘lakli oksidli mahsulotni talab qiladi. Kuydirish tasmali algomeratsiya mashinalarida va kosachali moslamalarda amalga oshiriladi. Kuydirish jarayonida xalkopirit okasidlanadi va dissotsiyalanadi. 2CuFeS2 + CO2 · Cu2O + Fe2O3 + 4SO2 2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS+1/2 S2 S+O2=SO2 Temir oksidlari puch tog‘ jinslaridagi silikat kislotasi bilan reaksiyaga kirishib fayalit (2FeO · SiO2) hosil qiladi va u algomeratda bog‘lovchi vazifasini bajaradi. Oltingugurtning yonish zonasidagi harorat 1200oCga yetadi. Shixta 18–25% S va 16–20% SiO2 saqlaydi. Misli boyitmalarni aglomeratsiyasi mobaynida oltingugurtning chetlashtirishi 70%ga yetadi.

асс. Жалоло ass. Jalolov B.A. в Б.А.

Tekshirdi

Bajardi

Eshonqulov X. S