При плавке с гипсом состав штейна зависит от состава руды или агломерата и от расхода кокса и воздуха. Чем больше расход воздуха на единицу кокса, тем больше десульфуризация при плавке и тем богаче по содержанию никеля получаются штейны. В заметной степени на состав штейна оказывает влияние содержание известняка в шихте: окись кальция как сильное основание, разлагает железный силикат и способствует восстановлению закиси железа и переходу железа в штейн.
Взаимодействие между твердыми и жидкими веществами в процессе плавки приводят к образованию штейна, представляющего собой расплав сульфидов никеля и железа и некоторого количества этих металлов, и шлака, представляющего собой расплав силикатов закиси железа, окиси кальция, магнезии, глинозема и других оснований.
Образование штейна при шахтной плавке происходит следующим образом: в
результате сульфидирования закиси никеля и её силиката образуется сульфид
никеля – Ni3S2.
Будучи легкоплавким (температура плавления 787 ), это
соединение легко вытапливается из шихты и на своём пути вступает в контакт с
сернистым железом, образовавшемся в результате сульфидирования соединений
железа. Образуется жидкий расплав двух сульфидов, который при стекании вниз
растворяет в себе при все возрастающих температурах новые количества сернистого
железа, металлического никеля и металлического железа. В расплаве металлический
никель сульфидируется сернистым железом, выделяя дополнительные количества
металлического железа.
Окончательное формирование штейна заканчивается в области горна печи, где ещё протекают реакции взаимодействия между окислами и сульфидами расплава.
Механизм образования шлаков в шахтной печи: при опускании шихты в печи и постепенном её нагревании (ещё в твердом состоянии) в местах соприкосновения различных компонентов шихты образуются простейшие химические соединения типа фаялита. Вследствие избытка того или иного компонента между ним и образовавшимся химическим соединением возникают легкоплавкие эвтектики. При расплавлении эвтектические смеси стекают вниз и на своем пути перегреваются и вступают в контакт с медленно опускающимися более тугоплавкими составляющими шихты, растворяют в себе новые компоненты шихты все в возрастающих количествах по мере повышения температуры в нижних зонах печи. Таким образом, формируется конечный многокомпонентный шлак.
Температурные условия образования простейших силикатов для отдельных оснований различны.
В первую очередь образуют эвтектики присутствующие в шихте готовые
силикаты. Из новообразующихся силикатов прежде других, при температурах
800-1000 , формируется силикат закиси железа -
.
Значительно позднее (при более высоких температурах) и медленнее идет
процесс образования силиката окиси кальция, а тем более силиката окиси магния.
При прокаливании смеси при температуре 1200
за 4 часа образуется 46% силиката от веса
исходной смеси.
Некоторая часть тугоплавких окислов, например, магнезии, глинозема, переходит в шлак за счет растворения в первичных шлаках.
Если в плавку поступает хорошо агломерированная руда, шихта содержит уже «готовый» силикат закиси железа, процесс плавки идет значительно быстрее. Пористость агломерата способствует равномерному распределению газов в шихте и создает лучшие условия восстановлению гипса и окисленных соединений никеля.
При данном физическом состоянии шихты и ее химическом составе и данном расходе кокса расход воздуха является основным фактором увеличения производительности шахтной печи. При одном и том же физическом состоянии шихтовых материалов производительность печи будет тем больше, чем равномернее распределен материал по площади печи и чем больше в печь вдувается воздуха в единицу времени.
Возможность форсированной плавки при подаче в печь увеличенного количества воздуха в значительной степени зависит от равномерности распределения шихтовых материалов по крупности по сечению печи. При форсированном ходе плавки шлаки получаются более перегретыми и при одинаковых прочих условиях меньше уносят никеля.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.