1. Avtogen eritish jarayonlari Sulfidli mis boyitmasini kislorodli-mash’alli pechda eritish va ularni tayyorlash

Kislorodli-mash’alli eritish pechidagi fizik-kimyoviy jarayonlar

KME pechidagi jarayon yallig‘ qaytaruvchi pechiga nisbatan ancha murakkabdir. Agar yallig‘ qaytaruvchi pechda deyarli neytral atmo­sfe­rada sulfidlar oksidlantirilsa, KME pechida sulfidlar intensiv holatda oksid­lanadi. Shuning uchun ham muallaq holatda barcha kimyo­viy o‘zgarishlar yuqori harorat va kislorod ta’sirida faollashib, tez suratda barqaror boradi.

Boyitmada mis oddiy va murakkab sulfidlar turida uchraydi: bor­nit, xalkopirit, xalkozin va kovellinlar. Aylanuvchi changda esa oddiy oksid, sulfat va ferrit holatlarda bo‘ladi. Umuman olganda, eritish pechi­da asosiy kimyoviy jarayonlar kechadi:

Bornit Cu₅FeS₄ qizish natijasida parchalanadi:

2Su₅FeS₄ = 5Cu₂S + 2FeS + 0,5S₂ (3.1)

Ushbu jarayon havo atmosferasida 800—840⁰C oralig‘ida ajra­ladi. Mis sulfidi (CuS) qizish mobaynida oson parchalanadi:

4CuS=2Su₂S +S₂ (3.2)

Pirit qizish natijasida quyidagicha parchalanadi:

FeS₂ = FeS + 0,5S₂ (3.3)

Agar haroratning qizishi ortib borsa, u holda oksidlantiruvchi at­mo­sferada jarayon temir sulfidi gematit Fe₂O₃ va magnetit Fe₃O₄ holiga o‘tishi bilan kechadi.

Rux mis boyitmasida sulfid holatida (ZnS) uchraydi, aylanuvchi changda esa ZnO, ZnSO birikmalari holida uchraydi. Eritish davrida rux qisman gaz holatiga o‘tadi, chunki unda kislorod va oltingugurt birik­malari 1300–400⁰C haroratlarda uchish xususiyatiga ega bo‘ladi. Rux jarayon mahsulotlari bo‘yicha taxminan quyidagicha taqsimlanadi: shteynga 3–15%, changga 15–25 %; toshqolga 62–72% o‘tishi hisoblab chiqilgan.

Ko‘p hollarda mis boyitmasida qo‘rg‘oshin va boshqa noyob metallar ham uchrab turadi. Agar mis boyitmasida qo‘rg‘oshin bo‘lsa, u holda jara­yon mahsulotlari bo‘yicha noyob metallar quyidagicha taqsimlanadi, % :

Mahsulot nomi	Cd	In	G	Tl	Se	Te	Re
Shteynga	12	20	9	18	38	18	12
Toshqolga	8	41	61	22	13	10	10
Chang va gazga	80	39	30	60	49	72	78

KMEP o‘z alanga mash’alida yuqori haroratda birikmalarni oksid­lantiradi, sulfidlarni esa ba’zida parchalab eritadi, shuning uchun ham sulfid­larning erish davrida kuydirishga xos kimyoviy o‘zgarishlar bilan jarayon faol kechadi.

Murakkab birikmalarning parchalanish va ajralish jarayonlari keng tarqalganligi, oksidlanishga, asosan, oddiy sulfidlar bilan kechadi, desak hech ham mubolag‘a bo‘lmaydi:

FeS +1,5O₂ = FeO + SO₂ (3.4)

Su₂S+1,5O₂=Su₂O+SO₂ (3.5)

ZnS + 1,5O₂=ZnO+SO₂ (3.6)

PbS + 1,5O₂ = PbO + SO₂ (3.7)

Temir sulfidi vyustit (FeO) va magnetit (FeO)largacha oksid­lanishi mumkin. KMEP jarayonida FeS, asosan, magnetit birikmasi­gacha oksid­lanadi. Pechning suyuq vannasida magnetitning miqdori sul­fid­lar bilan qaytarilish reaksiyalarining qanchalik to‘g‘ri borishiga bog‘liqdir. Bu reaksiyalarning tez va to‘liq o‘tishi eritma tarkibi, gaz fazasi hamda haroratning mo‘tadil ushlab turilishiga juda ham bog‘liq.

Magnetit sulfidlar bilan quyidagi reaksiyalar orqali o‘zaro bog‘lanadi.

3Fe₃O₄+FeS=10FeO+SO₂ (3.8)

2Fe₃O₄+Cu₂S=2Cu+6FeO+SO₂ (3.9)

3Fe₃O₄+ZnS=ZnO+9FeO+SO₂ (3.10)

2Fe₃O₄+PbS=Pb+6FeO+SO₂ (3.11)

Kremniy dioksidi mavjudligida, eritmada magnetit sulfidlar bilan quyidagicha o‘zaro bog‘lanadi:

3Fe₃O₄+FeS+5SiO₂=5(2FeO·SiO₂)+SO₂ (3.12)

2Fe₃O₄+Cu₂S+3SiO₂=3(2FeO·SiO₂)+2Cu+SO₂ (3.13)

3Fe₃O₄+ZnS+4,5SiO₂=4,5(2FeO·SiO₂)+ZnO+SO₂ (3.14)

2Fe₃O₄+PbS+3SiO₂=3(2FeO·SiO₂)+Pb+SO₂ (3.15)

KMEP jarayonida magnetit birikmasining paydo bo‘lishini suyuq mah­sulotlardagi SO₂ tarkibining parsial bosimi, toshqol nordonligi va FeS ning shteyndagi miqdoriga bog‘liqdir. Misga boy shteynni hosil qilish sulfid­larning chuqur oksidlanishiga bog‘liq. Bunday jarayon esa magnetit birikmasining toshqoldagi miqdorini orttiradi.

Jarayon mahsulotlarida mis va temirning yuqori miqdorini hi­sob­ga olganda ularning oksid hamda sulfidlari o‘zaro bog‘lanishlarini quyidagi kimyoviy reaksiyalar orqali kuzatish mumkin:

Cu₂S+FeO=FeS+Cu₂O (3.16)

Cu₂S+2FeO=2Cu+2Fe+SO₂ ( 3.17)

FeS+2FeO=3Fe+SO₂ (3.18)

Mis oksidi va uning sulfidi o‘zaro bog‘lanib, mis metalining hosil bo‘lishini KMEP jarayonining qay darajada borish sharoitiga bog‘liq desak, to‘g‘ri bo‘ladi. Shteynda FeS ning faolligi Cu₂O ni sulfid holatiga o‘tkazishiga o‘z ta’sirini ko‘rsatadi.

Flus tarkibidagi oksidlar eritmadagi jarayon mahsulotlari bilan quy­i­dagi reaksiyalar bo‘yicha o‘zaro bog‘lanadi:

FeO+SiO₂=FeO·SiO₂ (3.19)

2Fe₃O₄+3SiO₂=3(2FeO·SiO₂)+O₂ (3.20)

ZnO+SiO₂=ZnO·SiO₂ (3.21)

CaO+SiO₂=CaO·SiO₂ (3.22)

MgO+SiO₂=MgO·SiO₂ (3.23)

KMEP jarayonida boradigan fizik-kimyoviy o‘zgarishlar natija­sida shteyn va toshqol yuzaga keladi. Asosiy o‘zaro bog‘lanishlar mash’a­lada boshlanib, avval qiziydi, so‘ng sulfidlarning oksidlanishi natija­sida oksid sulfid eritmasi hosil bo‘ladi. Bunday eritmada oksid sul­fid nisbati dast­labki xomashyoning tarkibi va sulfidlarning kuydi­rish darajasiga bog‘liq bo‘ladi. Sulfidlarning kuydirish darajasini orttirish va flus­larning oksid­lanishi toshqol tarkibida oksidlarning ko‘payishiga olib keladi.

Oksid sulfid aralashmasining shteyn va toshqolga ajralishi pech­ning vannasida tugallanadi. Ajralish eritmalarning har xil fizik-kimyoviy xu­su­siyat­larga ega bo‘lganlari asosida o‘tadi. Birinchi qatorga bu erit­ma­lar­ning har xil zichligi va sirt tarangligi ta’sirida o‘tadi. Tosh­qolning namu­naviy tarkibi quyi­dagicha, %: 0,8–1,0 Cu; 32–35 SiO₂; 37–40 FeO; 6–8 CaO. Shteyn­ning tarkibi esa o‘rtacha quyidagicha, %: 32–36 Cu; 32–36 Fe; 24–26 S; 7– 8 Fe₃O₄.

Olmaliq zavodida eritmalar bilan bir sutkada 100 t ga yaqin mag­ne­tit hosil bo‘ladi. Oxirigacha qaytarilmagan magnetit vannada shteyn va toshqolga taqsim­lanadi hamda bu jarayon quyidagi tenglama orqali ifodalanadi:

K= % Fe₃O₄ tsh / % Fe₃O₄ sht (3.24)

Magnetit, asosan, toshqolda yig‘ilib, pechdan toshqol tarkibi­dan birga chiqariladi.

Magnetitning eritmadagi miqdori ko‘payishi pech tubida cho‘k­ma paydo bo‘lishiga olib keladi. Cho‘kma pechning asosiy ishchi haj­mi­ni kamaytirib yuboradi, kimyoviy reaksiyalarning faol borishiga xalaqit beradi, dastgohning ishlab chiqarish unumdorligini kamaytiradi, tosh­qol bilan misning isrofgarchiligini orttiradi. Magnetitdan paydo bo‘l­gan pech tubidagi qiyin eriydigan birikmalardan iborat cho‘kmani eri­tish uchun pechning haroratini oshirib, jarayonga qo‘shimcha kremnezemli fluslar yuklash kerak bo‘ladi.