2. Штейнни конвертерлаш. 1953 йилда кмэп жараёни биринчи марта Канаданинг «Коппер Клиф»

Штейнларни конвертерлаш жараёнининг иккинчи босқичи ва такомиллаштириш йўллари.
Конвертер жараёнининг иккинчи боскичи ок штейн - СuS ни ҳа­во билан пуфлаш натижасида оксидлантириб хомаки мис олишдир. Оқ штейнни пуфлаш даврида бир пайтда иккита реакция оқиб ўтади: СuS ни СuO қисман оксидланиш ва мис бирикмаларини ўзаро богланишла­ри:
2 Сu₂S + 2O₂ = 2 Сu₂O + 2 SO₂ + 771 кДж (10.1)
Сu₂S + 2 Сu₂O = 6Сu₂ + SO₂ - 116,4 кДж (10.2)
Иккала реакция, кислоднинг ўзлаштириш даражаси 90 % дан юқо­рироқни ташкил қилиши билан, тез ва тўлиқ оқиб ўтади. Конвертер­нинг хажмидаги хароратларда (1150 ⁰С баландроқ) SO₂ ни парциал бо­сими катта рақамни ташкил қилади. (P > 8 * 10⁵ Па).
Иккала реакцияни оқиб ўтиш шароитларини кўриб чиқганда, 2 хулоса қилиш мумкин:
1) Жараённинг иккинчи боскичида конвертерда миснинг ярим ок­сиди учрамайди, чунки у пайдо бўлиши билан мис ярим сульфиди би­лан ўзаро боғланиб хомаки мис ташкил қилади ва катта босим билан SO₂ ажралиб чиқади.
2) Суюқ мис ярим оксидини конвертерга куйиш мумкин эмас, чунки иккита суюқлик аралашса катта миқдорда SO₂ пайдо бўлади ва моддалар портлаш эффектига дуч келиши мумкин.
Мис ярим оксидини совуқ холатда юкласа бўлади. Бунда модда­лар аста-секин қизиб, суюқ холатига ўтиб реакцияга киришади.
Иккита реакция оқиб ўтиш натижасида жараённинг иккинчи босқкичида хомаки мис пайдо бўлади. Хомаки мис суюқ ҳолатда бўлади, чунки уни эриш харорати 1083⁰С, конвертердаги хароратлардан анча пастроқдир. Хомаки мисни пайдо бўлиш биринчи дақиқаларида, у мис ярим сульфидида эрийди. Кейин эса, мисни сульфидда эриш қобилия­тига якун ясалганда (олтингугуртни 17,9 % гача) эритса икки қат­ламга ажралади: юқори қатлам мисга тўйинган Сu₂S дан иборат ва ташқи қатлам - хомаки мис, қайсида 1,8 % олтингугурт бор. Пуфлаш даврида пастки қатлам, юқоридаги қатлам камайиши ҳисобига ўсиб боради.
Мис ярим сульфидни оксидлантириш учун қарорни ҳар доим юқори қатламга бериш керак, шунингдек мис заводларда фурмаларни кон­вертрени ёнида жойлашади. Металлург ҳавони тўғри келишини доим назорат қилиш керак ва конвертерни айлантириб ҳаво йўлини оқ штейнга йўналтириши лозим.
Амалиётда жараённи иккинчи босқичи узлуксиз тахминан 2 - 3 соат давомида ўтказилади, жараённинг якунланиши махсус кимёвий таҳлил орқали аниқланади.
Штейнни пуфлашдан олдин конвертер, ёқилғи ёндириш ёки олдин­га ўтган жараён ҳисобига юқори хароратга иситилган бўлади. Аниқ­ланганки экзотермик реакциялар оқиб ўтиш давомида ажралиб чиққан иссиқлик жараён талаб қилган иссиқликнинг тўла қондириб олади.
Иссиқликни ортиқча қисми эритилган моддаларни хароратини оширишга сарфланади. Хароратнинг ошишини тезлиги 0,9 - 3 % мин би­ринчи босқичда ва 0,15 -1,2/мин - иккинчи босқичда ташкил қилади.
Шлакни печдан куйиш пайтида эритманинг харорати пасаяди, чунки конвертер ташқаридан қизитилмайди. Харорат бир минутда 1- 4 ⁰С га пасаяди. Хомаки мис олингандан сўнг, унинг юқори иссиқлик ўтказиш қобилиятига эга бўлгани сабабли, хароратнинг пасайиш тез­лиги анча ошади ва 3 - 8 ⁰С / мин ташкил қилади.
Мис штейнларида рух ва қўрғошиндан бошқа бир қатор нодир ва зарали металлар бор. Амалиётдан шу маълумки, штейнни таркибидаги зарар моддалар газ билан йўқотилади, %: 84 ғs, 73 Sв ва 96 Вi.
Конвертерлаш давомида хомаки мис таркибига 70 - 80 % селен ва 40 - 50 % теллур ўтади. Рений деярлик тўлиқ газ фазасига ажра­либ чиқади. Бундай газлар бир қатор фойдали элементларга бойдир ва алоҳида ажратиб олишни талаб қилади.
Конвертерда фурмадан чиқаётган ҳаво бошланғич тезлиги 100 - 170 м/с ташкил килади. Ҳаво оқимини катта тезлиги оксидлантириш реакцияларни тез ва тўла ўтишига ёрдам беради.
Конвертерда ортикча иссиқликни борлиги, унга совуқ иккиламчи моддаларни эритишга имкон яратади. Айланувчи совуқ материалларни сони штейн массасига нисбатан 20-25% ташкил қилади.
Жараённинг иккинчи босқичида, конвертерлашни умуман ажралиб чиқадиган иссиқликни 20 % ташкил қилади. Айниқса бу даврда ортиқ­ча иссиқлик бўлиб, совуқ моддаларни қўшиш имконияти бор.
Конвертер жараёнининг такомиллаштириш йўллари бири-бу катта қўл мехнатини талаб қиладиган ишларни механизатциялаш ва автомат­лаш, ўтга чидамлироқ огнеупор ғиштларни қўллаш ва асосий кимёвий реакцияларн тезлаштиришдир.
Реакцияларни тезлаштириш учун кислородга бойитилган ҳаводан фойдаланиш катта аҳамиятга эгадир. Тажриба шуни кўрсатадики, иш­лаб чиқиш унумдорлиги кислородни нисбатлик ўсишидан юқорироқдир. Масалан ҳаводиги таркиби 23,3 % бўлса (нисбатлик бойитиш 11,5%), конвертерни ишлаб чиқариш унумдорлиги 14,1% га ошади. Бойитиш да­ражасини 25,3% олиб чиқиш унумдорликни 38,7% оширади. Фақат бу тадбирни қўллашда хароратни кескин ошиб, огнеупорни тездан ишдан чиқишини кўзда тутиш керак.
Конвертер жараёнини асосий камчиликларидан бири-уни даврий­ликлиги. Ҳозирги даврда узлуксиз жараён яратиш йўналишида илмий изланишлар олиб бориляпти. Жараённи амалга ошириш қийинчиликлари -бу икки босқичлик ва биринчи босқичдаги шлакни йўқотишдир.
Жараённи иккинчи катта камчилиги - бу ажралиб чиқаётган суль­фидли газларнинг атроф мухити захарлвшидир. Ўсиш ёпиқ конвертер­ларни қўллаш ва ҳамма газларни сульфат кислотасини олишга юбориш мақсадга мувофиқ бўлар эди.
Конвертер шлакларида 3,0 -3,5 % мис бор, бу ярим маҳсулот ҳисобланиб қайтадан яллиқ печга юкланади. Шлакда 27 - 29% крем­ний диоксиди бўлса яллиқ печда қайта ишлаш деярлик қийинчилик туғдирмайди. Шлакларни флотация билан бойитишга уни таркибида фа­қат 18-20% SiO₂ , бўлиши керак.