Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Для определения степени удаленности реальных металлургических расплавов от состояния термодинамического равновесия отвальный шлак комбината подвергали многократной переплавке в тех же условиях с целью флотационного удаления из расплава механических включений штейна. Исходное содержание цветных металлов в шлаке составляло: 0,11% Сu, 0,14% Ni, 0,026% Со, 0,69% S. После пятой переплавки содержание цветных металлов в шлаке установилось постоянным, что отвечало полному удалению из шлака механической мелкодисперсной взвеси штейновых частиц. Содержание растворенных металлов и серы в промышленном шлаке стало равным: 0,08% Сu, 0,05% Ni, 0,015% Со, 0,40% S.
Концентрации растворенных металлов в промышленном шлаке и синтетическом, полученном в строго равновесных условиях, хорошо совпадают. Концентрация растворенных металлов в промышленном шлаке даже несколько меньшая, чем в синтетическом, что объясняется введением в последний 3% Fе3O4 (в промышленном шлаке магнетит отсутствовал).
Проведенное исследование доказывает, что промышленные расплавы в электропечах находятся в состоянии, близком к равновесному, и к ним полностью применимы установленные закономерности по влиянию различных факторов на растворимость в шлаках цветных металлов.
Аналогичное исследование было проведено с промышленными шлаками шахтных печей комбината. Содержание растворенного никеля в шлаках «Южуралникеля» составляло 0,004%, а содержание растворенной меди в расплаве Алавердского комбината было равно 0,11%. Эти цифры близки к величине растворимости меди и никеля в аналогичных расплавах, полученной в условиях строгого фиксированного термодинамического равновесия. Однако в данном случае нельзя с полной уверенностью говорить о достижении расплавом этих предприятий состояния равновесия. Дело в том, что флотационное извлечение корольков штейна из промышленных шлаков проводили в условиях нейтральной атмосферы. Газовая же атмосфера шахтных печей указанных предприятий более сложна по составу и переменна по высоте печи. Наличие значительного количества кокса в горне печи, с которым контактировал шлак, еще больше усложняет картину.
Сопоставление приведенного материала с ранее рассмотренными результатами изучения равновесного распределения цветных металлов между шлаком и штейном позволяет установить следующее. В шлаках шахтных печей для плавки окисленных никелевых руд никель находится преимущественно в форме тонкодисперсной механической взвеси. Содержание растворенного никеля крайне мало. При увеличении содержания закиси и особенно окиси железа в шихте концентрация растворенного никеля в шлаках растет и может достичь десятых долек процента. Этому также способствует повышение окислительной способности газовой атмосферы. Увеличение в шлаке содержания кремнезема снижает электрохимические потери никеля со шлаком. Возрастание температуры незначительно влияет на растворимость никеля в шлаке.
Кобальт в условиях шахтной плавки находится в шлаке, как в форме мелкодисперсной взвеси, так и в растворимой форме. Соотношение между этими двумя видами потерь близко к 1:1. Увеличение концентрации в шлаке закиси железа, повышение окислительной способности газовой атмосферы и температуры увеличивает растворимость этого металла. Подобное же явление наблюдается при увеличении содержания кобальта в штейне. Изменение состава штейна в сторону повышения в нем концентрации серы увеличивает электрохимические потери кобальта со шлаком. Наиболее бедные по кобальту шлаки соответствуют металлизированным штейнам.
При шахтной плавке медных руд до 75% от общей суммы потерь меди со шлаком приходится на долю мелкодисперсной штейновой взвеси. Содержание растворенной меди в шлаках может заметно возрасти при получении железистых шлаков и особенно при увеличении в расплаве содержания магнетита. В условиях отражательной плавки медных концентратов такое состояние достигается в результате переработки в этих печах железистых конвертерных шлаков с высокой концентрацией Fе3O4.
Введение в шлаковый расплав катиона Zn2+ увеличивает растворимость меди в шлаке вследствие протекания обменной реакции. Видимо, поэтому имеют место повышенные потери меди при переработке медно-цинковых концентратов. Повышение окислительной атмосферы в металлургических агрегатах значительно увеличивает концентрацию растворенной меди в шлаке. При этом содержание растворенной меди в расплаве может быть выше, чем концентрация меди, находящейся в шлаке в виде мелкодисперсных корольков штейна. Такое явление должно быть характерно для неравновесных процессов, проводимых в сильноокислительной атмосфере. Так, например, изучение растворимости меди в конвертерных шлаках комбината показало, что до 65% Сu от общего содержания этого металла в расплаве может находиться в растворенном состоянии. В автогенных процессах (кислородная и циклонная плавка) этот показатель еще выше.
Повышение температуры процесса способствует некоторому росту растворимости меди в шлаке. Однако это увеличение так же, как и в случае возрастания концентрации меди в штейне, не так значительно.
Для процесса электроплавки характерны наиболее низкие потери цветных металлов со шлаком. Расплавы при электроплавке медно-никелевых руд и концентратов достигают в печи состояния, близкого к равновесному. Механические потери металлов со шлаком при этом малы. Основную роль играют электрохимические потери металлов. Повышение кислотности шлака и снижение содержания закиси железа в шлаке способствует уменьшению концентрации всех цветных металлов, находящихся в шлаке в растворенном состоянии. Именно этим объясняется заметное повышение извлечения ценных компонентов в штейн при снижении количества конвертерных шлаков, заливаемых в электропечи для обеднения.
6.2 Распределение меди и свинца между продуктами шахтной свинцовой плавки
В процессе шахтной плавки свинцовых агломератов в качестве промежуточного продукта образуется медно-свинцовый штейн, в котором концентрируются основная масса меди, часть свинца и цинка. Хотя выход этого продукта сравнительно невысок, тем не менее его влияние на общие потери свинца и меди со шлаками шахтной плавки значительно.
Детальное исследование распределения ценных металлов в системе медно-свинцовый штейн—шлак—газ при соблюдении равновесных условий было проведено авторами данной книги совместно с С. С. Тихоновым.
Изучение распределения ценных металлов между продуктами плавки в этой системе проводили с помощью методов плавки в сдвоенных тиглях, засыпки порошка штейна на поверхность жидкого шлака и заливки жидкого штейна под расплавленный шлак. Применение этих методов дало возможность получить надежные экспериментальные данные по содержанию растворенных металлов и рассчитать значения коэффициентов распределении, произведения растворимости и константы равновесия реакции
[PbSшт] +(Fe2+)шл = (Pb2+)шл + [FeS]шт (6.1)
Было изучено влияние ряда факторов: состава шлака и штейна, влияние газовой фазы и температуры на распределение ценных металлов между продуктами плавки.
Влияние состава шлака. При исследовании влияния состава шлака на распределение ценных компонентов между продуктами плавки определена роль окиси цинка, кремнезема, окиси кальция, окиси и закиси железа, т. е. основных шлакообразующих окислов шахтной свинцовой плавки. Плавки вели как на трехкомпонентные шлаки, так и на многокомпонентные шлаки, отвечающие по составу промышленным шлакам.
При работе с многокомпонентными шлаками использовали промышленный штейн УКСЦК следующего состава: 12,64% Рb, 20,76% Сu, 26,80% Fе, 10,94% Zn, 21,84% S.
Влияние замены закиси железа окисью кальция на распределение ценных металлов между продуктами плавки отражено в таблице 6.1. Данные по распределению ценных металлов в зависимости от кислотности шлакового расплава приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.1 Распределение Pb, Cu и S между штейном и шлаком при замещении в нём FeO на CaO при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
Распределение свинца, меди и серы между промышленным штейном, находившимся в контакте с черновым свинцом, и многокомпонентным шлаком при замене в нем закиси железа окисью кальция поясняет таблица 6.2.
Таблица 6.2 Распределение Pb, Cu и S между штейном и шлаком при увеличении кислотности при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
Таблица 6.3 Влияние замены FeO на CaO на переход в шлак Pb, Cu, Zn и S при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
По данным распределения свинца, меди и серы между продуктами плавки были рассчитаны константа равновесия реакции и коэффициенты распределения и произведения растворимости. При расчетах, так же как и в предыдущем случае, принимали, что шлак находится в состоянии полной ионной диссоциации. Штейн же рассматривали как атомарный раствор и в уравнение константы подставляли атомную долю металла и железа.
Коэффициенты распределения свинца и меди рассчитывали по соотношению
К = 
(6.2)
где (% Ме) — мольный процент исследуемого металла в шлаке;
[%е]— мольный процент исследуемого металла в штейне.
Произведение растворимости сульфидов свинца и меди в шлаке определяли по формуле
ПРMeS = 
(6.3)
где 
- катионная доля металла в шлаке;
- анионная доля серы в шлаке.
Рассчитанные на основании экспериментальных данных значения константы равновесия реакции, коэффициентов распределения свинца и меди между продуктами плавки, произведений растворимости Сu2S и РbS и коэффициенты активности свинца в шлаке ϒPb в зависимости от его состава приведены в таблицах 6.4 и 6.5.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 |
Основные порталы (построено редакторами)