Печь взвешенной плавки. Процесс плавки во взвешенном состоянии, страница 6

Данные исследований и термодинамический анализ позволяют сделать вывод о том, что в условиях взвешенной плавки медных сульфидных концентратов при высоких температурах возможно протекание реакций между магнетитом и сульфидами металлов. Наиболее вероятно взаимодействие магнетита с сульфидом железа, учитывая его высокую концентрацию в исходном материале и расплавах. Оно резко увеличивается в присутствии кремнезема – при 1200 равновесное давление  превосходит парциальное давление  в газовой фазе взвешенной плавки (0,15 – 0,9 ).

При взвешенной плавке медного концентрата содержание магнетита в жидких продуктах плавки (прежде всего, в шлаке) будет определяться парциальным давлением сернистого ангидрида, кислотностью шлака, температурой н концентрацией сульфида железа в штейновом расплаве. Обогащение дутья кислородом приводит к повышению парциального давления  в газовой фазе и при прочих равных условиях – к уменьшению степени восстановления магнетита. В связи с этим при переработке одной и той же шихты на заданный состав штейна содержание магнетита в расплавах при взвешенной плавке на кислородном дутье будет выше, чем при взвешенной плавке на горячем воздушном дутье.

Особенно сильное влияние на содержание магнетита в шлаке при взвешенной плавке медного концентрата оказывает изменение состава штейна. Получение богатых штейнов связано с глубоким окислением сульфидов, что приводит к усиленной генерации магнетита, с одной стороны, а с другой – к снижению кислотности шлака и уменьшению активности сульфида железа в штейновом расплаве. Все это определяет повышение содержания магнетита в шлаке. Безусловно, плавка определенного концентрата на богатые штейны сопровождается повышением температуры, но положительное влияние этого фактора на взаимодействие магнетита с сульфидом железа ограничено огнеупорностью кладки, что заставляет на практике не повышать температуру выше определенного уровня. Повышение содержания меди в штейне приводит к увеличению содержания магнетита в шлаке не только в результате воздействия указанных выше факторов, но и благодаря уменьшению растворимости магнетита в богатых штейнах и перераспределению его между штейном и шлаком.

Возможность взаимодействия между сульфидами и низшими оксидами металлов при взвешенной плавке может быть определена с помощью термодинамического анализа реакций. Учитывая высокую концентрацию в продуктах плавки меди и железа, наибольший интерес представляет взаимодействие между сульфидами и оксидами этих металлов:

                                                                                 (1.8)

                                                                       (1.9)

                                                                              (1.10)

                                                                                  (1.11)

Величины изменений энергии Гиббса и равновесных давлений реакций приведены в табл. 3.

 

Таблица 3

Изменения , кал, и реакций между сульфидами и оксидами меди и железа.

Температура, ˚С	Реакция
	1.8		1.9		1.10		1.11
1000 1100 1200 1300	25620 26400 27200 27990	-4,40 -4,20 -4,04 -3,89	43680 42140 40610 39070	-7,50 -6,71 -6,03 -5,43	-4140 -6200 -8270 -10350	0,71 0,99 1,23 1,44	41970 39910 37850 35790	-7,20 -6,35 -5,62 -4,97

Эти данные показывают, что в условиях взвешенной плавки при высоком парциальном давлении  в газовой фазе сульфиды меди и железа не могут взаимодействовать с закисью железа с образованием металлических меди и железа. Высокое положительное значение    для реакции (1.9) указывает на невозможность окисления полусернистой меди закисью железа. Более того, в случае присутствия в шихте закиси меди она должна сульфидироваться сульфидом железа (обратной реакции при 1200 составляет – 27200 кал).