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
Таблица 6.4 – Значение коэффициентов распределения Pb и Cu, произведение растворимости PbS и Cu2S в шлаке в зависимости от кислотности шлака при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
Полученный экспериментальный материал и термодинамические расчеты, проведенные на его основе, позволяют сделать ряд предположений о реакциях, регулирующих распределение металлов между медно-свинцовым штейном и шлаком.
Таблица 6.5 - Зависимость коэффициентов распределения Pb и Cu, и произведение растворимости PbS и Cu2S в шлаке от замены FeO на CaO при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
Полученный экспериментальный материал и термодинамические расчеты, проведенные на его основе, позволяют сделать ряд предположений о реакциях, регулирующих распределение металлов между медно-свинцовым штейном и шлаком.
В исследованных условиях константа равновесия, рассчитанная по уравнению, не сохраняет постоянного значения ни для свинца, ни для меди. Поэтому в данном случае так же, как и в дальнейшем, пришлось воспользоваться для количественной оценки растворимости металлов коэффициентами распределения. Непостоянство константы равновесия обменной реакции указывает, что процесс растворения свинца и меди в шлаке не определяется однозначно только этим уравнением. В то же время удовлетворительное постоянство произведения растворимости сульфида свинца в изученных системах позволяет предполагать, что переход свинца в шлак определяется главным образом реакцией, т. е. основное значение принадлежит совместному переходу в шлак катионов свинца и анионов серы. Произведение растворимости, рассчитанное для сульфида меди, не сохраняет такого постоянного значения.
Замена в шлаке закиси железа окисью кальция значительно снижает количество растворенных металлов в шлаке. Особенно ярко это проявляется по отношению к свинцу. Причины, вызывающие такое явление, были рассмотрены ранее при описании распределения меди, никеля и кобальта между соответствующими штейнами и шлаком.
Влияние оксида цинка на распределение ценных металлов между шлаком и штейном исследовано на примере промышленного штейна УКСЦК, который плавили с черновым свинцом и синтетическим многокомпонентным шлаком, приближающимся по составу к промышленному. Результаты исследования представлены в таблице 6.6.
С повышением концентрации окиси цинка в расплаве растворимость свинца и меди из промышленного штейна заметно возрастает. В рассмотренных шлаковых системах цинк ведет себя как аналог иона Fе2+, нередко изоморфно замещая железо различных группировок. Несомненно, что при повышении в силикатном расплаве окиси цинка увеличивается вероятность растворения ценных компонентов в результате обменных реакций с катионом Zn2+.
Таблица 6.6 – Содержание в шлаке растворённых Pb, Cu и S от ZnO при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
С повышением концентрации окиси цинка в расплаве растворимость свинца и меди из промышленного штейна заметно возрастает. В рассмотренных шлаковых системах цинк ведет себя как аналог иона Fе2+, нередко изоморфно замещая железо различных группировок. Несомненно, что при повышении в силикатном расплаве окиси цинка увеличивается вероятность растворения ценных компонентов в результате обменных реакций с катионом Zn2+. Значительное возрастание концентрации цинка в штейне после опыта при высоких содержаниях окиси цинка в расплаве говорит в пользу этого предположения. Исследование растворимости меди из ее сульфида, проведенное с помощью метода сдвоенных тиглей, также подтверждает возможность развития такого процесса.
Еще более резкое увеличение содержания растворенных металлов в шлаке происходит при введении в шлак трехвалентного железа в виде магнетита (таблица 6.7).
Таблица 6.7 Влияние добавки магнетита в шлак на растворение в нём Pb, Cu и S при 1300оС и соотношении СО:СО2=2:1
В данном случае так же, как и при растворении никеля из никелевого штейна, наряду с повышением объема сиботаксических группировок, богатых закисью железа, появляется возможность непосредственного растворения сульфидов в результате реакции.
6.3 Распределение меди, никеля и кобальта между шлаком и штейном
6.3.1 Влияние состава шлака
Влияние шлака. Исследование распределения меди, никеля и кобальта между штейнами и шлаками различного состава производили как с помощью метода радиоактивных изотопов, где в качестве индикатора применялось Аu198, так и метода сдвоенных тиглей.
Трехкомпонентные силикатные системы, подвергавшиеся исследованию на растворимость в них ценных компонентов, могут быть положены в основу шлаковых расплавов реальных металлургических предприятий медной и никелевой промышленности.
В качестве рабочей атмосферы использовался тщательно очищенный от кислорода аргон.
Результаты исследования представлены в таблицах 6.7 и 6.8.
Таблица 6.7 Влияние замещения FeO на CaO на распределение металлов между шлаком и штейном при 1300оС
На основании приведенных экспериментальных данных можно прийти к заключению, что в нейтральной атмосфере никель может попадать в шлак главным образом в составе корольков штейна. Содержание растворенной меди в аналогичных условиях на порядок выше, но также невелико.
Значительно выше растворимость в шлаке кобальта.
Наибольшее количество растворенных металлов в указанных выше условиях при постоянном составе штейна содержит железистый силикат. По мере замещения части закиси железа на окись кальция растворимость в шлаке меди и никеля из соответствующих штейнов резко снижается. То же явление наблюдается при повышении концентрации кремнезема в шлаке.
Интересно отметить, что в условиях опыта (табл. 36 и 37) механические потери меди и кобальта при увеличении кислотности шлака и замещении FeO на СаО также уменьшаются.
На основании полученных экспериментальных данных, позволивших с достаточной для практических целей точностью установить истинные значения концентрации ценных металлов, находящихся в шлаке в растворенной форме, были подсчитаны константы равновесия реакций распределения этих металлов между продуктами плавки.
В предыдущей главе рассматривался вопрос о механизме перехода ценных компонентов в шлак в зависимости от строения двойного электрического слоя на границе раздела фаз.
Таблица 6.8 Влияние плотности шлака на распределение металлов между продуктами плавки при 1300оС и отношении FeO/CaO = 3,2
Для систем сульфид—шлак были приняты два возможных варианта перехода металлов в силикатную фазу. Эти варианты можно представить реакциями:
(Fe2+) + [Me] = (Me2+) + [Fe] (6.4)
[Me] -2e = (Me2+) (6.5)
[S] + 2e = (S2-) (6.6)
Кроме того, переход цветных металлов в шлак возможен также за счёт протекания реакции
3F3O4 + MeS = MeO + 9FeO + SO2 (6.7)
В зависимости от условий для различных металлов могут протекать либо оба процесса параллельно, либо преимущественно один из них. При преимущественном развитии первого процесса для характеристики распределения металлов удобнее пользоваться константой равновесия, при протекании второго процесса — коэффициентом распределения. При расчетах константы равновесия было условно принято, что шлак находится в состоянии полной ионной диссоциации. В качестве концентрации в уравнение константы подставляли катионные доли железа и металла в шлаке. Штейн условно рассматривали как атомарный раствор и в уравнение константы подставляли атомную долю металла и железа. Расчет производили по уравнению
(6.8)
Перечисленные допущения в какой-то мере снижают точность расчетов. При отсутствии в настоящее время экспериментальных величин активностей компонентов расплавов полученные результаты все же представляют интерес. Они несомненно значительно ближе к истинным значениям, чем ряд констант и коэффициентов распределения, выведенных ранее на основании недостаточно надежных экспериментальных данных.
В таблицах 6.9 и 6.10 приведены значения констант равновесия, рассчитанные по уравнению для различных штейнов в зависимости от изменения состава шлака.
Таблица 6.9- Изменение констаньы реакции (6.4) при замещения FeO на CaO при содержании в шлаке 30% SiO2 (мол) и 1300оС
Приведенные данные показывают, что распределение кобальта между шлаком и штейном почти идеально подчиняется закону действующих масс при изменении состава шлака в широком диапазоне. Так, при изменении содержания кремнезема в шлаке в 1,5 раза константа меняется всего на 15%. Принятая методика исследований и расчетов позволила получить лучшее постоянство величины Кр для кобальтового штейна по сравнению с предыдущими исследованиями.
Кроме того, подтверждается предположение, что механизм перехода кобальта в шлак из штейновой фазы определяется в основном катионным обменом по реакции.
Распределение меди между шлаком и штейном не подчиняется в рассмотренных случаях закону действующих масс в его идеальной форме. Имеются все основания полагать, что переход катионов меди из штейна в силикатный расплав сопровождается одновременным переходом анионов серы. Следовательно, распределение меди между продуктами плавки осуществляется преимущественно по реакции. Это подтверждает также высокий термодинамический потенциал реакции взаимодействия закиси меди с сульфидом железа и приведенные экспериментальные данные.
|
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)