Kislorod-mash’ala pechida eritish uchun shixtani tayyorlash

KISLOROD-MASH’ALA PECHIDA ERITISH UCHUN SHIXTANI TAYYORLASH.

Kislorod mash’alli eritish pechi (KMEP) jarayoni, yallig‘ pechga nisbatan, ancha murakkabdir. Agarda yallig‘ pechda deyarlik neytral atmosfera sulfidlarni oksidlantirilmasa, KMEP namunaviy reaksion jarayon, qaysilarda sulfidlar inten­siv holatida oksidlanadi.

KMEP da kimyoviy o‘zgarishlar yuqori xarorat va kislorod ta’siri­da oqib o‘tadi.
Boyitmada mis oddi va murakkab sulfidlar turida uchraydi: bornit, halkopirit, halkozin va kovellindir. Aylanuvchi changda esa oddiy oksid, sulfat va ferrit holatlarda.
Bornit Su₅ FeS₄ isitish davrida ajraladi:
2 Cu₅ FeS₄ = 5Cu₂ S + 2FeS + 0,5 S₂
Jarayon xavo atmosferasida 800 - 840 ^0C oralig‘ida oqib o‘tadi.
Xalkopirit 515 - 555 ^0C oralig‘ida ajraladi:
2Cu ₅FeS₄ = 5Cu₂ S + 2FeS + 0,5 S₂
Mis sulfidi (SuS) isitilishida oson ajraladi:
4CuS = 2Cu₂ S + S₂
Pirit isitilishida ajraladi:
FeS₂ = FeS + 0,5 S₂
Agarda isitish oksidlantiruvchi atmosferada bo‘lsa temir sul­fidi gematit Fe₂ O₃ va magnetit Fe₂O₃ larga o‘tadi.
Rux mis boyitmasida sulfid holatida (ZnS) uchraydi, aylanuv­chi changda esa - ZnO, ZnSO turlarda. Eritish davrida rux qisman gaz fazasiga o‘tadi, chunki uni kislorod va oltingugurt birikmalari 1300-1400 ^0C xaroratlarda uchish qobiliyatiga ega. Jarayon maxsulotlari bo‘yicha rux taxminan quyidagiga taqsimlanadi, %: shteynga 3 - 15; changga 15-25; shlakga 62-72.
Agarda mis boyitmasida qo‘rgoshin bo‘lsa, u jarayon maxsulotlari bo‘yicha taqsimlanadi, %: shteynga 24 -25; shlakga 40 - 41; changga 35 - 36.
Ko‘pincha mis boyitmasida kamyob metallar bor. KFP jarayoni da­vomida kamyob metallar quyidagicha taqsimlanadi, %:

Cd Jn Ge Te Se Te Re

Shteynga 12 20 9 18 38 18 12

Shlakga 8 41 61 22 13 10 10
Chang va gazga 80 39 30 60 49 72 78

KMEP o‘zi bilan yuqori xaroratli oksidlantirish va sulfidlarni eritishni chorlaydi, shuning uchun sulfidlar eritish davrida kuydi­rishga mos o‘zgarishlarga duch keladi.

Murakkab birikmalarni ajralish jarayonlari keng tarqalganligi, oksidlanishga faqat oddiy sulfidlar yetib keladi deb qabul qilsa bo‘ladi:
FeS + 1,5 O₂ = FeO + SO₂
3FeS + 5O₂ = Fe₃O₄ + 3SO₂
Cu₂ S + 1,5O₂ = Su₂O + SO₂
ZnS + 1,5O₂ = ZnO + SO₂
PbS + 1,5 O = Pb O + SO₂
Temir sulfidi vyustit (FeO) va magnetit (FeO)largacha ok­sidlanishi mumkin. KMEP jarayonini sharoitlari shunaqa-ki, FeS asosan magnetit shaklga oksidlanadi. Jarayonning suyuq mahsulotlarida mag­netitni miqdori uni sulfidlar bilan tiklanish reaksiyalarini oqib o‘tishiga bog‘liqdir. Bu reaksiyalarning tez va to‘liq o‘tishi eritmani tarkibi, gaz faza va xaroratning funksiyasidir.
Magnetit sulfidlar bilan quyidagi reaksiyalar bilan o‘zaro bog‘lanadi:
3Fe₃O₄ + FeS = 10 FeO + SO₂
2 Fe₃O₄ + Su S = 2Su + 6FeO + SO₂
3 Fe₃O₄ + ZnS = ZnO + 9FeO + SO₂
2 Fe₃O₄ + PbS = Pb + 6FeO + SO₂
Kremniy dioksidi mavjudligida, magnetit sulfidlar bilan qu­yidagicha o‘zaro boglanadi:
3 Fe₃O₄ + FeS + 5SiO₂ = 5(2FeO * SiO₂ ) + SO₂
2 Fe₃O₄ + Su₂S + 3SiO₂ = 3(2FeO * SiO₂ ) + 2Su + SO₂
3 Fe₃O₄ + ZnS + 4,5 SiO = 4,5 (2FeO * SiO₂) + ZnO + SO₂
2 Fe₃O₄ + PbS + 3SiO₂ = 3(2FeO * SiO₂) + Pb + SO₂
KMEP jarayonida magnetitni suyuq mahsulotlardagi tarkibi SO₂ ni porsial bosimi, shlak nordonligi va FeS ni shteyndagi miqdoriga bog‘liqdir. Misga boy shteynni olish sulfidlarni chuqur oksidlanishga bog‘liqdir. Bu tadbir esa magnetit shlakdagi miqdorligini oshiradi.
Jarayon mahsulotlarida mis va temirni yuqori miqdorligini hi­sobga olganda ularni oksid va sulfidlari o‘zaro bog‘lanishlari qi­ziqish uyg‘otadi:
Su₂ S + FeO = FeS + Su₂O
Su₂ S + 2FeO = 2Su + 2Fe + SO₂
Su₂ S + 2Su₂ O = 6Su + SO₂
FeS + 2FeO = 3Fe + SO₂
Mis oksidi va sulfidi o‘zaro bog‘lanib metallni paydo bo‘lishi KMEP jarayoni sharoitlariga bog‘liqdir. Shteynda FeS ni borligi Su₂O ni sulfid holatiga o‘tkazadi. Demak, KMEP sharoitida (5.20) reaksi­yani oqib o‘tishiga imkoniyat yuq.
Flyus tarkibidagi oksidlar jarayon mahsulotlari bilan quyida­gi reaksiyalar bo‘yicha o‘zaro bog‘lanadi:
2FeO + SiO₂ =2Feo * SiO₂
2 Fe ₃O₄ + 3 SiO₂ = 3(2FeO * SiO₂ ) + O₂
2ZnO + SiO₂ = 2ZnO * SiO₂
2SaO + SiO₂ = 2SaO * SiO₂
2MgO + SiO₂ = 2MgO * SiO₂
KMEP jarayonida oqib o‘tadigan fiziko-kimyoviy o‘zgarishlar nati­jasida shteyn va shlak paydo bo‘ladi. Asosiy o‘zaro bog‘lanishlar mash’­al hajmida oqib o‘tadi, qaerda sulfidlarni oksidlanish natijasida oksid-sulfid eritmasi paydo bo‘ladi. Bunday eritmada oksid-sul­fid nisbatligi dastlabki shixtani tarkibi va sulfidlarni kuydirish chuqurligiga bog‘liqdir. Sulfidlarni kuydirish darajasini oshirish va flyuslarni qo‘shishga yuklanishi oksidlarni ko‘payishiga olib keladi.
Oksid - sulfid aralashmasini shteyn va shlakga ajralishi pechni vannasida yakunlanadi. Ajralish eritmalarni har xil fiziko-kimyoviy hususiyatlarga ega bo‘lganlari asosida o‘tadi. Birinchi qatorga bu eritmalarning har xil zichligi va sirt tarangligidir. Shlakning na­munaviy tarkibi, %: 0,8 - 1,0 Su; 32 - 35 SiO₂; 37 - 40 FeO; 6 - 8 SaO. Shteynni tarkibi, %: 32 - 36 Su; 32 - 36 Fe; 24 - 26 S; 7 - 8 Fe₃ O₄.
Olmaliq zavodida eritmalar bilan bir sutkada 100 t yaqin mag­netit olib chiqiladi. Tiklanmagan magnetit vannada shteyn va shlakga taqsimlanadi va bu jarayon tenglama orqali baholanadi:
K = % Au₃ Щ₄ shl % Au₃ Щ₄ sht
Magnetit asosan shlakda yig‘ilib pechdan chiqariladi.
Magnetitni eritmadagi miqdorligini ko‘payishi pechda cho‘kma pay­do bo‘lishiga olib keladi. Cho‘kma pechni ishchi hajmida kamaytiradi, kimyoviy reaksiyalarni oqib o‘tishiga halaqit beradi, dastgohni ishlab chiqarish unumdorligini kamaytiradi, shlak bilan misni isrofgarchili­gini oshiradi. Magnetitdan paydo bo‘lgan cho‘kmani eritish uchun pechni haroratini oshirib jarayonga qo‘shimcha kremnezem flyusini yuklash kerak.
Zamonaviy pechlarda shixta dastgoxni ikki yonidan joylashgan maxsus teshiklar orqali qo‘llaniladi. Devorni yonida joylashgan shixta uni yuqori xarorat va eritma ta’siridan saqlaydi. Bunday tartibda ­changni ajratib chiqishi shixtaga nisbatan 1,09 % dan oshmaydi. Agarda ­shixta tarkibida 14,4 % mis bo‘lsa, chang tarkibida faqat 8,1% bo‘ladi. Shixta pechni yombog‘ida joylashadi. Yombog‘ning burchagi 45-60⁰ bo‘l­sa normal hisoblanadi.
Pechga shixtani yuklash tezligi va takrorlanishi uni ishlab chiqa­rish unumdorligiga bog‘liqdir. Bunday sutkada 1500-2000 shixta qayta ishlaydigan pechlarda, bir yuklaganda 200-250 m shixta yuklanadi. Qoida­giday, zavodda 6 soatli smenada 2-3 marta shixta yuklanadi. Shixtani uzluksiz yuklanishi pechni yaxshiroq ishlashiga olib keladi. Ammo, bunda teshiklardan texnologik gazlarni va issiqlikni chiqib ketishi pechni issiqlik tarkibini o‘zgartiradi va ishlab chiqarish unumdorligi pasa­yadi. Masalan, olmalik zavodida bir smenada 3 marta o‘rishga 4 marta yuklash, ishlab chiqarish unumdorligini 10 % ga pasaytiradi.