Kurs ishi topshiriqlari «Og’ir rangli metallar metallurgiyasi» fanidan

1.4 Sulfidli mis boyitmasini kislorod mashʼalli eritish pechida boradiga kimyoviy reaksiyalari.
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:


2Cu₅FeS₄ = 5Cu₂S + 2FeS + 0,5S₂ (1)


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


4CuS=2Cu₂S+ S₂ (2)
Pirit qizish natijasida quyidagicha parchalanadi:


FeS₂ =FeS + 0,5S₂ (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 1300–400⁰S 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, % :
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 (4)
Cu₂S+1,5O₂=Su₂O+SO₂ (5)
ZnS + 1,5O₂=ZnO+SO₂ (6)
PbS + 1,5O₂ = PbO + SO₂ (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 (8)
2Fe₃O₄+Cu₂S=2Cu+6FeO+SO₂ (9)
3Fe₃O₄+ZnS=ZnO+9FeO+SO₂ (10)
2Fe₃O₄+PbS=Pb+6FeO+SO₂ (11)
Kremniy dioksidi mavjudligida, eritmada magnetit sulfidlar bilan quyidagicha o‘zaro bog‘lanadi:
3Fe₃O₄+FeS+5SiO₂=5(2FeO·SiO₂)+SO₂ (12)
2Fe₃O₄+Cu₂S+3SiO₂=3(2FeO·SiO₂)+2Cu+SO₂ (13)
3Fe₃O₄+ZnS+4,5SiO₂=4,5(2FeO·SiO₂)+ZnO+SO₂ (14)
2Fe₃O₄+PbS+3SiO₂=3(2FeO·SiO₂)+Pb+SO₂ (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 (16)
Cu₂S+2FeO=2Cu+2Fe+SO₂ (17)
FeS+2FeO=3Fe+SO₂ (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.
Flyus tarkibidagi oksidlar eritmadagi jarayon mahsulotlari bilan quyidagi reaksiyalar bo‘yicha o‘zaro bog‘lanadi:
FeO+SiO₂=FeO·SiO₂ (19)
2Fe₃O₄+3SiO₂=3(2FeO·SiO₂)+O₂ (20)
ZnO+SiO₂=ZnO·SiO₂ (21)
CaO+SiO₂=CaO·SiO₂ (22)
MgO+SiO₂=MgO·SiO₂ (23)
1953 yilda KMEP jarayoni birinchi marta Kanadaning «Kopper Klif» zavodida qo‘llangan. Jarayonning «avtogen» nomini olishiga asosiy sabab – tashqaridan yoqilg‘i sarflanmaydi. Jarayon uchun kerak bo‘lgan issiqlik ashyo tarkibidagi oltingugurtli birikmalarning parchalanishi, oksidlanishi, umuman olganda, ekzotermik reaksiyalardan hosil bo‘ladigan issiqlik hisobiga kechadi.

Olmaliq mis eritish zavodida KMEP jarayoni 1968 yildan beri sanoatda qo‘llaniladi. Pechning hajmi 580 m³, foydali maydoni 120 m², ishlab chiqarish unumdorligi sutkasiga 12 t/m. Bir sutkada 2000 t shixtani qayta ishlash imkoni mavjud.

KFP ni shixtasiga boyitma, flyus va aylanuvchi chang kiradi. Jarayon yordamida turli mono va polimetallik boyitmalarni qayta ishlash mumkin.
Boyitmalarni mineralogik tarkibi turlidir. Mis minerallari xalkopirit, bornit, xalkozin, temir-pirit va pirrotin bilan keltirilgan.
Boyitmani granulometrik tarkibi 0,147 (100 %) dan 0,043 (90 %) mm gacha oralig‘ida o‘zgaradi. Filtratsiyadan keyin boyitmani namligi 10 - 17 % tashkil qiladi.