Шлаки медной плавки по составу и свойствам сходны со шлаками других плавок цветной металлургии

Шлаки медной плавки по составу и свойствам сходны со шлаками других плавок цветной металлургии. Цветные металлы при выплавке их из сырья всегда приходится отделять от железа, переводя его в шлак, поэтому высокое содержание FeO характерно для большинства шлаков цветной металлургии.

Шлак – отвальный или побочный продукт, однако экономика металлургических плавок значительно зависит от выхода и свойств шлаков. От важнейших свойств шлаков – вязкости и плотности – зависят потери меди, а плавкость их определяет температуры, необходимые для плавки, и связанные с этим расходы топлива и огнеупорных материалов.

Различают химические, физические и механические потери металлов в шлаках.

1. Химические потери обусловлены неполнотой основной реакции плавки. В результате этого некоторое количество оксида выплавляемого металла остается растворенным в шлаке. В частности медь теряется в шлаке в виде Сu2О из-за неполного сульфидирования ее сернистым железом. Расчеты и практика показывают, что химические потери меди сравнительно невелики.

2. Физические потери обусловлены растворением металла или штейна в шлаке, а также образованием коллоидных растворов. Растворимость сульфида меди в шлаках возрастает с повышением температуры, однако обычно она невелика.

3. Механические потери происходят в результате неполного отстаивания мелких капель металла (или штейна) от шлака из-за малого различия их плотностей, малой продолжительности отстаивания или высокой вязкости шлака. Потери этого вида наиболее существенны.

Шлаки относятся к веществам стекловидного типа, не имеющим четкой точки плавления. С повышением температуры твердый шлак постепенно размягчается, становясь все менее вязким. Плавкость шлака характеризуют температурой, при которой он достаточно жидкотекуч для данной плавки. При лишнем перегреве повышается расход топлива и уменьшается срок службы огнеупорной кладки печи. Недостаточно перегретые шлаки вязки и плохо отделяются от штейнов.

Вязкость шлаков, желательно иметь величину при медной плавке ниже одного Н•сек/м2, а соответствующая этой вязкости температура расплавов должна быть в пределах от 1100 до 1250 °С.

Штейны значительно менее вязки, чем шлаки. Кроме того, капли штейна оседают в среде жидкого шлака, поэтому для полноты отстаивания вязкость шлака имеет первостепенное значение.

Шлаки медной плавки во многом подобны шлакам никелевой и свинцовой плавок. Основные компоненты в них одни и те же (SiO2 FeO, CaO) суммарное содержание этих составляющих достигает 90 %. Кроме того, шлаки содержат до 15 % Аl2О3 и в отдельных случаях до 25 % Fе3О4 (конвертерные шлаки), а также оксиды магния, бария, натрия и других металлов.

Плавкость шлаков связана с массовым соотношением главных компонентов. Она изучена и представлена в литературе в виде диаграмм или таблиц, по которым можно выбрать тот или иной состав.

Главным при выборе шлака служит массовое отношение окислов SiO2, FeO и СаО в сырье. В медных рудах и концентратах обычно больше FeO и меньше СаО, чем следовало бы иметь для получения хорошего шлака. Поэтому при плавке добавляют флюсы (плавни) – породы, богатые окислами кальция или кремнеземом – кварц и известняк.

Чтобы получить минимальный выход шлака, добавки флюсов должны быть также минимальными. Смесь руды или концентратов с флюсами – шихту составляют по расчету, исходя из составов руды и флюсов. (Слово шихта от немецкого Schiht – слой из практики доменной плавки, где руду и флюсы загружают в печь послойно).

В качестве флюсов выгодно применять золотосодержащие руды: благородные металлы извлекаются из них в штейн попутно с медью.

Выбирая шлак, учитывают и его плотность. Для лучшего отделения от штейна она должна быть по возможности малой. Шлаки с высоким содержанием сравнительно тяжелого оксида FeO менее желательны, чем известковистые (плотность СаО 3400 кг/м3) или кремнеземистые (плотность SiO2 2700 кг/м3).

Важным свойством шлака является также поверхностное натяжение его на границах раздела со штейном (или металлом) и газами. При малой смачиваемости шлаком металла или штейна мелкие капли их могут всплывать под действием газовых пузырьков, подобно тому, как при флотации тяжелые частицы минералов выносятся на поверхность пульпы пузырьками воздуха.

Характеризуя химическую природу шлаков, надо дополнить первое представление о них как о сплаве оксидов.

Оксиды в шлаках проявляют присущие им кислотные либо основные свойства и образуют друг с другом соединения типа солей.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector