ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4, 17
Взаимосвязь содержания меди в штейне и шлаке. Влияние магнетита на распределение меди между шлаком и штейном.
Резкое увеличение растворимости меди в шлаке после 60% связанно с изменением структуры сульфидных расплавов при переходе к более богатым штейнам и выделением металлической меди. Чем больше величина активности меди в штейне, тем больше меди перейдет в шлак. Распределение меди зависит от соотношения термодинамических активностей компонентов в шлаковой и штейновой фазах.
На скорость разделения оказывает влияние присутствие в расплаве поверхностно- активных веществ (ПАВ). Такими компонентами, например, в шлаках могут быть магнетит (Fe3O4), оксиды щелочных металлов и сера. При движении капель в этом случае концентрация ПАВ в лобовой части может быть меньше равновесной, а в кормовой-выше. Возникающий при этом градиент вызывает тангенциальное движение расплава, которое препятствует разделению.
Распределение меди и ее равновесная концентрация в шлаке (в форме растворенного Cu+) зависит при постоянной температуре от составов шлаковой (aFeO, aFe3O4) и металлической или штейновой (aМе, аМеS) фаз. На величину активностей закиси железа и магнетита существенное влияние оказывает парциальное давление кислорода в соответствии с равновесием реакции:
3FeO + ½ O2 = Fe3O4 (3.10)
и согласно уравнению
|
|
|
В зависимости от концентрации кислорода ( 
) в газовой фазе агрегата, изменяются значения 
и, соответственно, достигается различная растворимость меди в шлаке.
Характерные признаки внешнедиффузионных процессов.
Основные признаки протекания процесса во внешнедиффузионной области: сильное влияние линейной скорости потока или интенсивности перемешивания на наблюдаемую скорость процесса при постоянстве времени контакта фаз; слабая зависимость влияния температуры на скорость процесса, обусловленная низким значением энергии активации; наблюдаемый порядок реакции не превышает1, независимо от истинного порядка реакции; наличие градиента температур между потоками внешней поверхностью твердого вещества при проведении реакций с тепловым эффектом.
3. Взаимодействия в системе 
. Термодинамика реакционных плавок на примерах металлургии меди, свинца и никеля. Условия равновесия реакции восстановления магнетита сульфидом железа в присутствии кремнезема флюса. Особенности образования и разрушения магнетита в печах Ванюкова.
Закономерности протекания реакций окислительного обжига могут быть установлены при анализе системы Me-S-O, в которой происходят взаимодействия твердых компонентов сульфидного концентрата с газами (SO3, SO2, O2). В этом случае полное термодинамическое описание данной трехкомпонентной системы можно получить на основе потенциальных диаграмм состояния, где в качестве координат (при Т-const) избраны парциальные давления двух газовых компонентов (lg - lg или lg - lg). Диаграмма в координатах lg - lg удобна для характеристики процессов диссоциации сульфидов (сульфатов), а lg - lg - при рассмотрении реакций окисления MeS кислородом газовой фазы.
|
|
|
Потенциальные диаграммы относятся к определенным температурам, изменение которых вызывает перераспределение областей устойчивости твердых фаз, соответствующих протеканию различных реакций. Такие диаграммы, построенные для разных температур, позволяют определить условия технологического режима (температура, давление кислорода и серы в системе), когда в огарке будут находиться металлы, оксиды, сульфаты и т. д. Кроме того, используя диаграммы, можно оценить параметры обжига (Т, P, P) для достижения устойчивого равновесия в системе.
Термодинамика окислительных реакций при плавке во взвешенном состоянии
|
|
|
В общем виде основную реакцию, протекающую в реакционной шахте печи, можно представить следующим уравнением:
MeS+1,5О2= MeO+SO2+Q
Реакционная плавка, способ получения металлов, в основе которого лежит взаимодействие между сульфидом и окислом извлекаемого металла (MeS + 2MeO = 3Ме + SO2) или между сульфатом и окислом (Me + MeSO4 = 2Me + 2SO2). В металлургии свинца Р. п. называют также горновой. Процесс осуществляется в специальном горне, куда загружают богатый свинцовый концентрат и кокс. Шихту продувают сжатым воздухом. За счёт горения кокса и тепла, выделяющегося при окислении сульфидов, температура в горне поднимается до 700—900 °С; при этой температуре протекают основные взаимодействия Р. п., приводящие к вытапливанию чернового свинца.
Содержание магнетита в окислительной зоне зависит от соотношения скоростей образования магнетита и его восстановления сульфидами и металлической фазой. Наибольшее влияние на полноту и скорость восстановления магнетита сульфидами оказывает температура, активность FeS в штейне и шлаке, содержания SiO2 в расплаве:
3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5FeO•SiO2 + SO2 (25)
Ведение процесса автогенной плавки при более высоких температурах (>1300ОС), повышение активности сернистого железа и содержания SiO2 в шлаке сдвигает равновесие реакции вправо. Из практики известно, что с ростом содержания меди в штейне, а, следовательно, с уменьшение активности сернистого железа растет содержание магнетита в шлаке и потери меди со шлаками.
|
|
|
Процесс окисления сульфидов в отличие от других АП происходит в шлаково–штейновой эмульсии. Окисление сульфидов протекает по следующим параллельным процессам:
- окисление газообразным кислородом сульфидов, растворенных в шлаке, с образованием FeO, Fe3O4, SO2;
- окисление газообразным кислородом капель штейна, взвешенных в шлаке;
- окисление сульфидов по реакциям их взаимодействия с высшими оксидами железа.
Несмотря на образование Fe3O4 в результате стадии (I) и продувки шлака кислородсодержащим газом, в барботажной зоне созданы благоприятные условия для восстановления магнетита сульфидами за счет:
– эффективного контакта с кремнеземом;
– более высокой температуры в области его образования;
– высокой скорости удаления SO2 в газовую фазу.
Поэтому конечное содержание магнетита в отвальном шлаке ПВ составляет 3–8 %, что значительно ниже, чем в других автогенных процессах.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 716; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!