Metallurgiyada
§. SUYUQ VANNADA ERITISH JARAYONI (MXB)
Yüklə 366,24 Kb.
|
|
§. SUYUQ VANNADA ERITISH JARAYONI (MXB) Zamanoviy, yuqori samaradorli avtogen jarayonlardan biri — suyuq vannada sulfid misli boyitmasini eritishdir. Jarayonning birinchi nomi MXB (Mлabka b жидkoй baннe), hozir esa unga MB (Mpoцecc Baнюkoba) nomi berilgan. MXB jarayoni professor Vanyukov P.V boshchiligida yaratilgan va ko‘p davlatlarda tatbiq etilgandir. Jarayonni mohiyati sulfidlarni shlak eritmasida, kislorod yoki kislorodga boyitilgan havo oqimida, yondirishdan iboratdir. Jarayon 27 kessonlangan shaxtali pechda, eritmani pastdan yuqoriga qarab oqish sharoitida amalga oshiriladi. Hozirgi paytda MB (Mpoцecc Baнюkoba) jarayoni yallig‘ pechda eritish o‘rnida qo‘llanilmoqda. Norilsk va Balxash tog‘-metallurgiya kombinatlarida bu jarayon to‘la tatbiq etilgan. Pechning shixtasiga boyitma, flus va qattiq aylanuvchan moddalar kiradi. hixtaning umumiy namligi 6—8 foiz. Pechga suyuq konverter shlakini quyish mumkin. hixta pechning yuqori qismidan vannadagi eritmaga yuklanadi. hteyn va shlak pechning qarama-qarshi tomonlaridan sifon orqali chiqariladi. Kessonlar o‘ta zichli misdan tayyorlangan. Texnologik gazlar kessonlangan shaxtadan chiqariladi. haxtada ajralish davriga chiqqan oltingugurt qisman yondiriladi. Gazlar kotel-utilizatorda sovitilib, changdan tozalanib, sulfat kislotasi olishga yuboriladi. Norilsk (HFMK) va Balxash (БFMK) kombinatlarida ishlab turgan pechlarning texnik-iqtisodiy tavsiflari 9.1-jadavalda berilgan: 9.1-jadval
Keltirilgan ma'lumotlardan ko‘rinib turibdiki, MB jarayoni oldin ko‘rilgan texnologiyalardan ancha afzalroqdir. MB pechining konstruksiyasi o‘zgarmas ishonchli issiqlik tarti- bini ushlab turishga imkon yaratadi. Haroratning maksimal qiymati furma yonida ko‘tariladi, kislorodning yuqori sarfi harorat oshishiga 28 olib keladi. Kessonlar yonida eng past haroratlar bo‘ladi. hixta yuklanadigan joyida harorat pasayadi. 100 kg shixtaga MB pechining issiqlik balansi 9.2-jadval
Issiqlikning katta hajmi oltingugurtning eritmada yoqish davrida ajralib chiqadi. Oltingugurt yuqori darajali sulfidlar ajralishi jarayonida paydo bo‘ladi. Gaz hajmidagi yuqori haroratlar bunga ko‘mak beradi. huning uchun shixtaning pechga yuklanishi uzluksiz oqim bilan berilishi kerak. MB jarayoni ishlab chiqarish unumdorligini oshirishda foydala- nish, texnikaviy kislorodni qo‘llash va shixtani eritmaning ostiga yuklash, ishlab chiqarish unumdorligini 100—150 t/m2 · sutkagacha olib chiqishi mumkin. MB ni emulsion jarayoni xomashyodan to‘liq foydalanish, atrof-muhitni muhofaza qilish, texnologiyani avtomatlash va kompleks mexanizatsiyalashni bajaradi. MB jarayonida moddalarni fizik-kimyoviy o‘zgarishlari, KФM jarayonida oqib o‘tadigan reaksiyalarga mos keladi. Faqat bu jara- yonda hamma reaksiyalar eritma hajmida o‘tish bilan ajralib turadi. Bu jarayonlar: moddalar ajralishi, sulfidlarning oksidlanishi, sulfid oksidlar bilan o‘zaro bog‘lanishlar va boshqalardir. Reaksiyalarni termodinamik tavsiflarini KФM jarayonida o‘tadigan jarayonlar bilan baholasa bo‘ladi. Faqat eritmada yuqori harorat bo‘lgani, diffuzion 29 koeffitsiyentlari kattaroqligi va eritmaning gaz bilan barbotaj bo‘lishi, reaksiyalarning tezroq va to‘laroq oqib o‘tishiga olib keladi. Jarayon natijasida sulfid oksid emulsiyasi paydo bo‘ladi. Emulsiya cho‘kib vannada shteyn va shlakka ajraladi. Ajralish ularni har xil fizik-kimyoviy xususiyatlari natijasida oqib o‘tadi. MB jarayoni turli moddalrni qayta ishlashi mumkin. Jarayonni oddiy shteyn, boyitilgan shteynda va xomaki mis olish darajasiga ham olib borish mumkin va bu jarayon kelajakda yallig‘ pechlarni o‘rniga qo‘llanilishi mumkin. 10-§. SHTEYNLARDAN XOMAKI MIS OLISH JARAYONLARI 10.1. Shteynlarni konverterlash jarayonining birinchi bosqichi Odatda eritish pechlarda olingan shteyn tarkibida 24—40 foiz Cu , 24—26 foiz va 35—45 foiz Fe bor. hteynlarni konverterlash jarayonining maqsadi — temir va oltingugurtni chiqarib tashlashdir. Jarayon davrida bir qator zarar moddalr ham ajralib chiqadi. Oltin, kumush va boshqa nodir metallar xomaki mis tarkibiga o‘tadilar. Jarayon maxsus dastgoh — konverterlarda o‘tkaziladi. Ularning tasviri plakat va atlaslarda keltirilgan. Konverter, tepa qismida teshigi bor, gorizontal bochka shakldagi dastgohdir. Bochkaning ichki hajmi o‘tga chidamli g‘ishtlar bilan himoya qilingan. Bochkaning o‘zi esa po‘lat listdan tayyorlangan. Konverter o‘z o‘qi negizida aylanadi. Zamonaviy konverterlar hajmi, xomaki mis bo‘yicha 40—75 va 100 t ni tashkil qiladi. Ularning o‘lchamlari: uzunligi 6,1; 9,15 va 10,76 m va diametrlari 3,66; 4 va 4 m bo‘ladi. hteynni suyuq vannasiga havo berish uchun konverterdagi furmalardan foydalaniladi. Har bitta furma po‘lat trubkadan tuzilgan bo‘lib, undan 1,0—1,2 · 105 Pa ortiqcha bosim bilan havo beriladi. 40 tonnali konverterda 28 furma, 75 tonnaligida esa 43—50 dona furma bor. Katta konverter furmasining diametri 52 mm tashkil qiladi. Konverter bochkasi va osti qismi 350—460 mm o‘tga chidamli g‘ishtlar bilan himoyalanadi. Furmali poyasda esa futerovka eni 475 mm gacha oshiriladi. Gazlarning chiqarilishiga, «napilnik» nomli gaz chiqarish dastgohi- dan foydalaniladi. Napilnik cho‘yan yoki po‘lat plitalardan tayyorlan- 30
Mis shteynini konverterlash davomida havo eritma hajmidan nihoyatda tez — 0,13 soniyada o‘tadi. Bunda kislorodni o‘zlashtirish darajasi 95 foizni tashkil qiladi. Hisobotlarga ko‘ra, har bir jarayonning daqiqasida suyuq vannadagi kislorodga muxtojlik faqat yuz mingdan bir qismigina qondiriladi. Bu esa reaksiyalarning nihoyatda tez o‘tishini ko‘rsatadi. Mis shteynini konverterlash ikki bosqichdan iboratdir: birinchi bosqichda temir sulfid oksidlanadi va flus qo‘shilib pechdan chiqariladi, ikkinchi bosqichda esa mis sulfidi oksidlanib xomaki mis olinadi. Havo bo‘laklarini suyuq shteyn vannasida oksidlanishi mumkin: Fe + 1,5 O2 = FeO + O2 + 470 kJ (10.1) Cu2 + 1,5O2 = Cu2O + O2 + 385 kJ (10.2) Har bir texnologiya daqiqasida kislorod yetishmovchiligi, jarayonni 4—18 soatga cho‘zilib ketishiga olib keladi. Paydo bo‘lgan oksid mis oksidi, temir sulfidi bilan o‘zaro reaksiyaga kiradi: Cu2O + Fe = Cu2O + FeO + 168 kJ (10.3) Bu reaksiya to‘liq chapdan o‘ngga siljigan. Bundan xulosa: konverterda temir sulfidi borligi, mis eritmasining to‘liq yana sulfid holatiga qaytaradi. Mis oksidini olish uchun, vannadan temir sulfidi to‘liq yo‘qotilishi shart. Vannada misning sulfid va oksid birikmalari o‘zaro bog‘lanishi mumkin: Cu2 + 2Cu2O = 6Cu + O2 — 116 kJ (10.4) Bu reaksiyaning izobar — izotermik potensiali: ΔG = 3560 — 6,725 T (10.5) Konverterdagi haroratlarda bu reaksiya tezlik bilan o‘tadi va katta bosim bilan O2 ajralib chiqadi. Ushbu bosimning bir necha qiymat- lari quyidaqicha bo‘ladi: 31
1 O2
Agarda vannada temir sulfidi mavjud bo‘lsa bunda: 2Cu + Fe = Cu2 + Fe Boshqacha aytganda, qachonki suyuq vannada temir sulfidi bo‘lsa, na mis yarim oksidi, na erkin mis olish imkoniyati bo‘lmaydi. Buni hisobga olib, konverterlash jorayonini ikki bosqichda olib borish zaruriyati kelib chiqadi: birinchi — temirni va u bilan bog‘langan oltingugurtni yo‘qotish, ikkinchisi — qolgan oltingugurtni ajratib tashlash. Jarayonning birinchi bosqichida, suyuq shteyndan havo puflanib, temir sulfidi oksidlanadi: 2Fe + 3O2 = 2FeO + 2 O2 + 940 kJ (10.6) Temir oksidi qo‘shimcha beriladigan kvars flusi bilan shlak holatiga o‘tkaziladi: 2FeO + iO2 = 2FeO · iO2 + 93 kJ (10.7) Jarayonning yig‘indi reaksiyasi: Fe + 2O2 + iO2 = 2FeO · iO2 + O2 + 93 kJ (10.8) reaksiya tez oqib o‘tadi, (10.7) reaksiya esa 1230˚C dan pastroq sharoitlarda asta sekin o‘tadi. huning uchun, havo berishning birinchi daqiqalarida, harorat hali past bo‘lganda, konverterda magnetit paydo bo‘ladi. 6FeO + O2 = 2Fe3O4 +637 kJ (10.8) Bu reaksiya oqib o‘tish davomida qo‘shimcha issiqlik ajralib chiqadi va harorat 1230˚C dan yuqoriga ko‘tariladi. Harorat oshganda quyidagi reaksiyalar oqib o‘tadi. 3Fe3O4 + Fe + 5 iO2 = = 5 [2FeO· iO2] + O2 — 16,9 kJ (10.9) Konverterdan o‘tadigan kimyoviy reaksiyalar haroratga bog‘liqdir. Qancha harorat baland bo‘lsa, shuncha jarayon tezroq o‘tadi, texnika- 32 iqtisodiy ko‘rsatkichlar esa yuqori bo‘ladi. Faqat bu sharoitlarda o‘tga chidamli g‘ishtlar tezroq ishdan chiqadi. huning uchun haroratni 1350˚C dan yuqori ko‘tarish tavsiya etilmaydi. Konverterlashda shteyn tarkibidagi zarar moddalardan rux, ni- kel va noyob metallarni hisobga olish kerak. Rux konverterga shteyn bilan Zn shaklda kelishi mumkin. Erkin holatdagi rux ikkilamchi xomashyo yuklanganda ham kelishi mumkin. Ikkala variantda ham rux jarayonning yakunida intensiv holatda oksidlanadi. Oksidlangan ruxning 20 foizi shlak tarkibiga o‘tadi. Bu hodisa shlak xususiyatlariga salbiy ta'sir qiladi uning yopishqoqligini ko‘paytiradi, erish haroratini oshiradi va shlakdagi mis miqdorini yuqori qiymatlarga olib keladi. Ruxning bir qismi reaksiya natijasida bug‘ holatiga o‘tadi: Zn + 2ZnO = 3Zn + O2 (10.10) Zn + 2Cu = Cu2 + Zn (10.11) Rux bug‘lari oksidlanadi va mayda oq chang shaklda gaz bilan uchadi. Bu holatda gaz oq rangli bo‘ladi. Gazdan rux oksidini chang ushlovchi dastgohlarda ajratib olish mumkin. Nikel va nodir metallar konverter jarayoni bosqichida to‘liq shteyn fazasiga o‘tadi. Jarayonning birinchi bosqichi — shteynni havo bilan qayta ishlash, shteynni yig‘ish va kvarsni qo‘shish bir necha soat davom etadi. hu davrda shteynni bir kavshdan quyib uni havo bilan puflanadi. Bir porsiya shteynning puflash davri 45—60 minutni tashkil qiladi. Undan keyin shlak pechdan chiqarilib, yangi shteyn porsiyasi quyiladi va unga beriladi. Bu jarayon bir necha marta takrorlanadi. Birinchi bosqich konverterdan oxirgi shlakni quyish bilan tugallanadi. Bunda vannada oq shteyn (matt) qoladi. Uning tarkibida faqat Cu2 bor. Temirning yakunlovchi qolgan miqdorini (0,5—1,0 foiz) shteynning kimyoviy tahlili orqali aniqlanadi. 10.k. Shteynlarni konverterlash jarayonining ikkinchi bosqichi va takomillashtirish yo‘llari Konverter jarayonining ikkinchi bosqichi oq shteyn — Cu2 ni havo bilan puflash natijasida oksidlantirib, xomaki mis olishdir. Oq shteynni puflash davrida, bir paytda ikkita reaksiya oqib o‘tadi: 3— A. Yusupxodjayev, S. Xudoyarov 33 Cu2 ning Cu2O ga qisman oksidlanishi va mis birikmalarining o‘zaro bog‘lanishlari: 2Cu2 + 2O2 = 2Cu2O + 2 O2 + 771 kJ (10.12) Cu2 + 2Cu2O= 6Cu + O2 — 116,4 kJ (10.13) Ikkala reaksiya, kislorodning o‘zlashtirish darajasi 90 foizdan yuqoriroqni tashkil qilishi bilan, tez va to‘liq oqib o‘tadi. Konverter- ning hajmidagi haroratlarda (1150˚C balandroq) O2 ning parsial bosimi katta raqamni tashkil qiladi (P > 8 · 105 Pa). Ikkala reaksiyaning oqib o‘tish sharoitlarini ko‘rib chiqilganda, ikki xil xulosaga kelish mumkin: Jarayonning ikkinchi bosqichida konverterda misning yarim oksidi uchramaydi, chunki u paydo bo‘lishi bilan mis yarim sulfidi bilan o‘zaro bog‘lanib xomaki mis tashkil qiladi va katta bosim bilan O2 ajralib chiqadi. uyuq mis yarim oksidini konverterga quyish mumkin emas, chunki ikkita suyuqlik aralashsa katta miqdorda O2 paydo bo‘ladi va moddalar portlash effektiga duch kelishi mumkin. Mis yarim oksidini sovuq holatda yuklasa bo‘ladi. Bunda mod- dalar asta-sekin qizib, suyuq holatga o‘tib reaksiyaga kirishadi. Ikkala reaksiya oqib o‘tish natijasida jarayonning ikkinchi bosqichida xomaki mis paydo bo‘ladi. Xomaki mis suyuq holatda bo‘ladi, chunki uni erish harorati 1083˚C, konverterdagi haroratlardan ancha pastdir. Xomaki mis paydo bo‘lishining birinchi daqiqalarida, u mis yarim sulfidida eriydi. Keyin esa, mis sulfidi ikki qatlamga ajraladi: yuqori qatlam misga to‘yingan Cu2 dan iborat va tashqi tarkibida 1,8% gacha mavjud bo‘lgan qatlam — xomaki mis bo‘ladi. Puflash davrida pastki qatlam, yuqoridagi qatlam kamayishi hisobiga o‘sib boradi. Mis yarim sulfidni oksidlantirish uchun e'tiborni har doim yuqori qatlamga berish kerak, shuningdek mis zavodlarida furmalar konverterning yoniga joylashadi. Metallurg havoni to‘g‘ri kelishini doimo nazorat qilib turishi kerak va konverterni aylantirib, havo yo‘lini oq shteynga yo‘naltirishi lozim. Amaliyotda jarayonni ikkinchi bosqichi uzluksiz, taxminan 2—3 soat davomida o‘tkaziladi, jarayonning yakunlanishi maxsus kimyoviy tahlil orqali aniqlanadi. hteynni puflashdan oldin konverter, yoqilg‘i yondirish yoki oldingi o‘tgan jarayon hisobiga yuqori haroratda isitilgan bo‘ladi. 34 Aniqlangan ekzotermik reaksiyalar oqib o‘tish davomida ajralib chiqqan issiqlik jarayoni talab qilingan darajada bo‘ladi. Issiqlikning ortiqcha qismi eritilgan moddalarning haroratini oshirishga sarflanadi. Haroratning oshish tezligi 0,9—3% minutda birinchi bosqichida va 0,15—1,2% minutda — ikkinchi bosqichida tashkil qiladi. hlakni pechdan quyish paytida eritmaning harorati pasayadi, chunki konverter tashqarisida uning yuqori issiqlik o‘tkazish qobiliyati 3—8˚C/minutga ega. Mis shteynlarida rux va qo‘rg‘oshindan boshqa bir qator nodir va zarrali metallar bor. Amaliyotdan shu ma'lumki, shteyn tarkibidagi zararli moddalar gaz bilan yo‘qotiladi, %: 73 b va 96 Bi. Konverterlash davomida xomaki mis tarkibiga 70—80 foiz selen va 40—50 foiz tellur o‘tadi. Reniy deyarli to‘liq gaz fazasiga ajralib chiqadi. Bunday gazlar bir qator foydali elementlarga boydir va alohida ajratib olishni talab qiladi. Konverterda furmadan chiqayotgan havoning boshlang‘ich tezligi 100—170 m/s ni tashkil qiladi. Havo oqimining katta tezlikda o‘tishi oksidlantirish reaksiyalari tez va to‘la o‘tishiga yordam beradi. Konverterda ortiqcha issiqlikning borligi, unga sovuq ikkilamchi moddalarni eritishga imkon yaratadi. Aylanuvchi sovuq materiallarning soni shteyn massasiga nisbatan 20—25 foizni tashkil qiladi. Konverterlash jarayonining ikkinchi bosqichida, ajralib chiqadigan issiqlik 20 foizni tashkil qiladi. Bu davrda ortiqcha issiqlik bo‘lgani uchun, sovuq moddalarni qo‘shish imkoniyati bor. Konverter jarayonining takomillashtirish yo‘llaridan biri — bu katta pul va mehnatni talab qiladigan ishlarni mexanizatsiyalash va avtomatlash, o‘tga chidamli g‘ishtlarni qo‘llash va asosiy kimyoviy reaksiyalarni tezlashtirishdir. Reaksiyalarni tezlashtirish uchun kislorodga boyitilgan havodan foydalanish katta ahamiyatga ega. Tajriba shuni ko‘rsatadiki, ishlab chiqarish unumdorligi kislorodning nisbatlik o‘sishidan yuqoriroqdir. Masalan, havodagi tarkibi 23,3 foiz bo‘lsa (nisbatlik boyitish 11,5 %), konverterning ishlab chiqarish unumdorligi 14,1 foizga oshadi. Boyitish darajasini 25,3 foizga olib chiqish ish unumdorligini 38,7 foizga oshi- radi. Faqat bu tadbirni qo‘llashda harorat keskin oshganda o‘tga chidamli g‘ishtlar tezda ishdan chiqishini ko‘zda tutish kerak. Konverter jarayonining asosiy kamchiliklaridan biri — davriy- likligi. Hozirgi davrda uzluksiz jarayon yaratish yo‘nalishida ilmiy 35 izlanishlar olib borilyapti. Jarayonni amalga oshirish qiyinchiliklari ikki bosqichli bo‘lib, birinchi bosqichi shlakni yo‘qotishdir. Jarayonning ikkinchi bosqichi va kamchiligi — ajralib chiqayotgan sulfidli gazlarning atrof-muhitni zaharlashidir. Buni oldini olish uchun jarayonda yopiq konverterlarni qo‘llash va hamma gazlarni sulfat kislotasini olishga yuborish maqsadga muvofiq bo‘lar edi. Konverter shlaklarida 3,0—3,5 foiz mis bor, bu yarimmahsulot hisoblanib, qaytadan yallig‘ pechga yuklanadi. hlakda 27—29 foiz kremniy dioksidi bo‘lsa, yallig‘ pechda qayta ishlash deyarli qiyinchilik tug‘dirmaydi. hlaklarni flotatsiya bilan boyitishga uning tarkibida faqat 18—20 foiz iO2 bo‘lishi kerak. Yüklə 366,24 Kb. Dostları ilə paylaş:
|