Печь взвешенной плавки. Процесс плавки во взвешенном состоянии, страница 4

Соединения цинка.

Цинк в медных концентратах присутствует в виде сульфида , а в оборотной пыли взвешенной плавки — в виде окиси . Оксид цинка тугоплавкий (температура плавления около 1970) и устойчив при нагреве, упругость диссоциации равна   при 1400.

Некоторое удаление цинка в газовую фазу при взвешенной плавке связано с летучестью оксида при 1300 – 1400.

При взвешенной плавке концентратов распределение цинка между продуктами в основном зависит от глубины окисления сульфидов. Глубокое окисление способствует переходу цинка в шлак и возгоны (пыль).

Породообразующие минералы.

Концентраты и флюсы содержат оксиды: кремнезем , глинозем , оксид кальция , оксид магния  и др. Эти оксиды находятся как в свободном, так и в связанном виде (силикаты, шпинели, карбонаты). Карбонаты кальция и магния под воздействием высоких температур дегидратируют и диссоциируют, температура полной диссоциации  890 – 910,  550 –

650. Свободный кремнезем и глинозем при температурах взвешенной плавки не диссоциируют. Силикаты и шпинели при высоких температурах также представляют прочные соединения.

1.2. Химическое взаимодействие при взвешенной плавке.

Химические превращения составляющих шихты под воздействием высоких температур (процессы термической диссоциации) при взвешенной плавке носят подчиненный характер. Главные превращения составляющих шихты совершаются в результате окисления сложных и простых сульфидов и взаимодействия окислов и сульфидов. От глубины и полноты протекания этих процессов зависит конечный состав жидких продуктов плавки — штейна и шлака.

Окисление сульфидов.

Окисление сульфидов при взвешенной плавке – гетерогенный процесс. Первичными стадиями процесса окисления сульфидов являются физическая и химическая адсорбция окислителя на поверхности частиц. Химическая адсорбция окислителя приводит к образованию промежуточных комплексов типа оксисульфида , которые могут переходить в оксиды или сульфаты в зависимости от температурных условий проведения процесса окисления сульфидов. При низких температурах в качестве первичных соединений образуются сульфаты, при высоких температурах – оксиды. Обжиг сульфидов меди, свинца и цинка при температурах до 500 – 600 приводит к образованию сульфатов, а при температурах выше 700 - к образованию оксидов. Именно строгое выдерживание температурных условий является основой низкотемпературного сульфатизирующего и высокотемпературного окислительного обжига сульфидов металлов.

Взвешенная плавка концентратов совмещает высокотемпературный обжиг и плавление сульфидов, поэтому поведение сульфидов при плавке аналогично поведению их при окислительном обжиге. Исследования обжига сульфидов при высоких температурах (700 – 800) показывают, что полусернистая медь окисляется до закиси меди, халькопирит и борнит – до закиси меди и окиси железа, пирит, сфалерит и галенит - соответственно до окиси железа, цинка и свинца. Все реакции окисления протекают с образованием сернистого ангидрида.

Развитость процессов термической диссоциации сложных сульфидов при взвешенной плавке позволяет считать, что процессы окисления сводятся в основном к окислению простых сульфидов по следующим реакциям:

                                                                                                (1.4)

                                                                                            (1.5)

                                                                                           (1.6)

                                                                                                                 (1.7)

Оценка преимущественного окисления тех или иных сульфидов в условиях взвешенной плавки может быть сделана на основе термодинамического анализа реакций окисления. Изменения энергии Гиббса () реакций окисления сульфидов при температурах взвешенной плавки (800 – 1300) приведены в табл. 1.

 

Таблица 1