O’zbekiston yer osti boyliklari bilan xaqli ravishda faxirlanadi bu yerda Mendeleyev davriy sistemasidagi deyarli barcha elementlar topilgan

2.6. Asosiy kimyoviy reaksiyalar

Yallig‘ pechda eritishda kimyoviy o‘zgarishlar yuqori xarorat ta’sirida oqib o’tadi. Birinchi navbatda mis birikmalarini o‘zgarishlarini ko’rib chiqamiz.

Boyitmada mis sodda va murakkab sulfidlarda uchraydi: bornit, xalkopirit, xalkozin va kovellindir.
Bornit Cu₅FeS₄ qizitish davomida reaksiya bo‘yicha ajraladi:
2Cu₅FeS₄=5 Cu₂S +2FeS +1/2S₂ (3.1)
Jarayon havo atmosferasida 800 - 840⁰C oqib o‘tadi. Xalkopirit CuFes₂ havo atmosferasida 515 - 555⁰C oralig‘ida reaksiya orqali ajraladi:
2CuFeS₂ =Cu₂S +2FeS +1/2S₂ (3.2)
Oltingugurtli mis cus (kovellin) kuzitilish davrida tiklanish yoki neytral atmosferasida yengil ajraladi:
4CuS =2Cu₂S +S₂ (3.3)
Jarayon 502⁰C da oqib o‘tadi.
Yarim oltingugurtli mis Cu₂S (xalkozin) murakkab kimyoviy birikma. Erish xaroratiga yetguncha (1125 - 1135⁰C) qandaydir birikmani tarkibida o‘zgarishlar yuz bermaydi.
Mis oksidi-yengil parchalanadi va reaksiya natijasida misni yarim oksidi Cu₂O paydo bo‘ladi. Cu₂O esa tarkibi o‘zgarmagan holda cus suyuq xolatiga o‘tadi.
Agarda shixtada mis sulfati, yoki boshqa birikmalar bo‘lsa, quritish davrida ular ajraladi. Masalan:
2 CuO₄ = CuO * CuSO₄ + SO₃ (3.4)
CuO* CuSO₄ = 2CuO + SO₃ (3.5)
SO₃ = SO₂ + 1/2 O₂ (3.6)
Jarayon 780⁰C - 812⁰C xarorat oralig‘ida oqib o‘tadi va yakunlovchi mahsulot bo‘lib mis oksidi va oltingugurtni dioksidi bo‘ladi. Mis oksidi keyinchalik mis yarim oksidiga ajraladi.
Konsentratlarda, quyidagiday malaxit, azurit va boshqa murakkab birikmalar uchrab turadi. Bu minerallar 560 - 600 ⁰C oralig’ida parchalanishadi va cuo ni xazil kilishadi. CuO esa yuqorida ko’rib chiqilgan jarayoniga duch keladi.

Temir birikmalar: Yuqorida ko‘rib chiqilgan temir - mis sulfidlardan tashqari, mis boyitmasida pirit FeS₂ , mis - nikel boyitmasida esa pirrotin Fe₇S₈ lar uchrab turadi.

Neytral yoki tiklanish atmosferasida qizitilsa, 600 ⁰C dan yuqori xaroratda pirit ajraladi:
FeS₂=FeS₂ +1/2S₂ (3.7)
1000 ⁰C ga xarorat o’tganda pirit to‘liq ajraladi. O‘sha havo atmosferada temir sulfidi (FeS) murakkab birikma bo‘lib, deyarlik ajralmaydi. Oksidlantiruvchi atmosferada kizitilsa, temir sulfidlari oksid xolatlariga oksidlanadi (Fe₂O₃ gematit va Fe₃O₄ - magnetit).
Gematit 1560 ⁰C eriydi, lekin havo atmosferasida 1350 - 1380 ⁰C oralig‘ida yengil ajraladi:
3 Fe₂O₃ = 2 Fe₃O₄ + 1/2 O₂ (3.8)
Magnetit murakkab kimyoviy birikma. neytral va oksidlantiruvchi atmosferalarda 1590 ⁰C da suyuq holatida ajralmasdan o‘tadi.
Temir oksidi FeO (vyustit) uta murakkab birikma, neytral atmosferasida kiritilsa umuman o’zgarmaydi. Oksidlantiruvchi atmosferada yuqori oksid holatlarga oson o‘tadi - masalan magnetitga.
Mis boyitmasida mavjud bo‘lgan rux qo‘rg‘oshin va boshqa metall birikmalarini o‘zgarishi qisqacha ko‘rib chiqamiz.
Rux sulfidi ZnS qisman oksidlanadi, qisman parchalanadi, qisman esa reaksiyaga kirib metallik holga o‘tadi:
Zns +2ZnO=3Zn +SO₂ (3.9)
Yallig‘ pechda eritishda rux jarayon mahsulotlarida quyidagicha taqsimlanadi,%:shteynga 45,5;shlakga 49,0;gaz va changga5,5.
Mis boyitmasida ko‘pincha qo‘rg‘oshin sulfidi PbS bor. Yallig‘ pechda eritish davrida qo‘rg‘oshin taqsimlanadi, %:30 shteynga,59,6 shlakga, 10,4 chang va gazlarga.
Mis boyitmasida ko‘pincha mishyak, surma, vismut va kamyob metallar bor. Ularni kimyoviy aylanishlarini batafsil ko‘rmasdan turib, jarayon mahsulotlariga taqsimlanishlarini keltiramiz, %:
As Sb Bi
Shlakga 54,2 54,0 7,6
Gazga 11,8 16,0 85,4
Chiqish darajasi 66,0 70,0 93,0
Shteynga 34,0 30,0 7,0
Kamyob metallarning taqsimlanishi, %:
Cd In Ge Te Se Te
Shteyn 59 55 33 53 70 62
Shlak 17 40 54 38 9 18
Chang 24 5 13 9 21 20
Minerallar kremnezem SiO₂, glinozem Al₂O₃ , kalsiy oksidi CaO va boshqalar, deyarli o’zgarmagan xolda, shlak tarkibiga to’liq o’tadi.

Shixta komponentlarni kimyoviy o‘zaro bog‘lanishlari: Shixta moddalarni isitilishda, pechni yonbag‘rida faqat murakkab birikmalar qoladi. Oksidlardan bu Cu₂O, Fe₂O₃ (1250 ⁰C gacha), Fe₃O₄, ZnO, PbO oksidlari: kompleks birikmalardan esa Cu₂O * Fe₂O₃ va zno * Fe₂O₃; sulfidlardan fes, zns, pbs. Yallig‘ pechda kimyoviy o‘zgarishlar ko‘rsatilgan moddalarni o‘zaro bog‘lanishlari orqali o‘tadi.

Mis birikmalari quyidagi reaksiyalarga kirishlari mumkin:
2Cu₂O +Cu₂S =6Cu +SO₂ (3.10)
Cu₂O +FeS=Cu₂S +FeO (3.11)
Cu₂O +ZnS= Cu₂S +ZnO (3.12)
Cu₂O +PbS=Cu₂S +PbO (3.13)
900 ⁰C dan boshlab bu reaksiyalar tezlik bilan o‘tadi va natijada mis, mis yarim sulfidlari paydo bo‘ladi.
Erkin mis sulfid holatiga o‘tadi:
2Cu +FeS =Cu₂S +Fe (3.14)
Temir oksid sulfidlar bilan quyidagi reaksiyalarga kirishlari mumkin:
2Fe₂O₃ +7FeS₂ =11FeS +3SO₂ (3.15)
10Fe₂O₃ +FeS=7Fe₃O₄ +SO₂ (3.16)
6Fe₂O₃ +Su₂S=2Cu +4Fe₃O₄ +SO₂ (3.17)
9Fe₂O₃ +ZnSO=6Fe₃O₄ +SO₂ (3.18)
Ushbu reaksiyalar 500-900 ⁰C oralig‘ida o‘tadi.Yallig‘ pechda eritishda shixtada sulfidlarni borligi magnetitni tiklanishga olib keladi:
3Fe₃O₄ +FeS=10FeO +SO₂ (3.19)
2Fe₃O₄ +Cu₂S=2Cu +6FeO +SO₂ (3.20)

III. TEXNALOGIK QISM.

3.1. Ratsional tarkib hisoblash.

Mis konsentratlarini shteyn uchun qayta ishlov berish eritish usuli bilan mis ishlab chiqarishda so'nggi paytgacha yetakchi o'rinni egallab kelgan. Ushbu holat jarayonning soddaligi va katta hajmdagi ishlab chiqarish bilan nisbatan kapital qo'yilmalarning nisbatan pastligi bilan izohlanadi. Yallig` qaytaruvchi pech eritishning asosiy kamchiligi, zararli moddalar chang va ayniqsa SO₂-dan tozalangan taqdirda zararsizlantirish va chiqindi gazlarning katta hajmini nazorat qilishning mumkin emasligidir.
So'nggi paytlarda atrof-muhitni muhofaza qilish, xususan havo havzasining tozaligi talablari sezilarli darajada oshganligi sababli jahon amaliyotida aks ettiruvchi eritishni elektr eritish, to'xtatib eritish va konvertorlarda kontsentratlar qayta ishlash bilan almashtirish mavjud.
Shu bilan birga, aks ettiruvchi pechlarda eritish hali ham saqlanib kelinmoqda va uni hisoblashning asosiy qoidalari to'xtatib turish vaqtida elektr eritish va eritish hisob-kitoblari bilan bir xil.
Quyidagi tarkibdagi quritilmagan konsentratlarning pechda eritish paytida desulfurizatsiya, shteynning tarkibi va miqdorini aniqlash kerak: 18% Cu, 26,3 % S, 29,2% Fe, 15,8% SiO₂, 3% A1₂O₃, 4,25 % CaO, va 3,45 boshqalar. Hisoblash 100 kg kontsentratlar uchun quruq og'irlik bo'yicha amalga shiriladi. Kontsentratlarning ratsional tarkibini hisoblash prinsiplari keltirilgan.
Bu yerda biz faqat kontsentratlarning xususiyatlarini va hisoblash natijalarini beramiz (1-jadval). Kontsentratlardagi mis 9: 1 nisbatda xalkopirit va kovelin, temir pirit, CaO - ohaktosh bilan ifodalanadi.
1-jadval. Mis konsentratining ratsional tarkibi,%

Minerallar	Cu	S	Fe	Jami
CuFeS2 CuS FeS2 SiO2 Al2O3 CaCO3 Boshqalar	16 2 - - - - -	14,5 0,8 11 - - - -	15,8 - 13,2 - - - -	46,3 2,8 24,4 15,8 3 3,45 3,45
Jami	18	26,3	29,2	100

3.2. Material balans hisobi.

Desulfurizatsiyani aniqlashda biz undan yuqori sulfidlarning dissotsiatsiyasi va pechga quyilgan suyuq shixtalangan suyuq konvertor shlakining kislorod bilan sulfidlarni oksidlanishi natijasida sodir bo'ladi, degan xulosaga kelamiz.
Bizning holatda qattiq shixtada kislorod bo'lmaydi va sulfidlarning oksidlanishi faqat suyuq shlak konvertorining kislorod tufayli sodir bo'ladi.
Konverter shlakining kislorod bilan sulfidlarning oksidlanishini hisobga olmagan holda, shlaklarning tarkibini va sulfatlanishini aniqlaymiz. Kontsentratlarning ratsional tarkibiga asoslanib, dissotsiatsiya paytida ajraladigan oltingugurt miqdorini (kg) aniqlaymiz: reaksiyaga ko'ra 2CuFeS₂→Cu₂S + 2FeS + S 25% S ajratiladi, bu 14,5 • 0,25 = 3,62 kg; reaksiya bo'yicha FeS₂ → FeS + S, 50% S yoki 11 • 0,5 = 5,5 kg, 2CuS → Cu₂S + S, 50% S yoki 0,8 • 0,5 = 0,4 kg reaksiyalar bo'yicha chiqariladi.
Shunday qilib jami 3,62+ 5,5+ 0,4 = 9,52 kg oltingugurt ajralib chiqadi.
Oltingugurt 26,3-9,52 = 16,78 kg, shteynga aylanadi va sulfurizatsiya 9,52/26,3 = 24,8% ni tashkil qiladi.
Amaliyotga ko'ra, xomashyo kontsentratlar eritish paytida misni oq rangga aylantirish 96-98% ni tashkil qiladi. Bizning misolimizda shtenning tarkibini aniqlash uchun, ajralib chiqishi 96% deb taxmin qilamiz. Kontsentratlardan olingan mis 18• 0,98 = 17,64 kg shteynga kiradi. Oltingugurt 17,64 • 32/127 = 4,45kg bu miqdordagi mis bilan aloqa qiladi. 16,78–4,45 = 12,33 kg miqdoridagi oltingugurt 16,76 × 55,85/32 = 29,2 kg temirni bog'laydi, ya'ni. bu holda barcha temir konsentratlari shteyn bo'ladi. Zavod shteynlarida oltingugurt miqdori 23-27% oralig'ida. Bizning misolimiz ucun biz uni 25% ga tenglashtiramiz (V.Y. Mostovich boshqaruvi). Shteyn rentabellik darajasi 16,78/0,25 = 67,12kg ni tashkil etadi, shteynli mis miqdori esa 17,64/86,8 • 100 = 20,33 % ni tashkil qiladi.
B.P.ga ko'ra Nedvedetskiy, bunday mis tarkibidagi shteynda 5,2% temirga bog'langan kislorod mavjud, u Fe₃O₄ shaklida konvertor shlaklaridan shteynga aylantirildi.
Ushbu ma'lumotlar asosida biz shteynning dastlabki tarkibini olamiz:

	%	Kg		%	Kg
Cu	20,3	17,64	O2	5,2	4,5
S	25,0	16,78	Fe	49,5	45,8

45,8–34,2 = 11,6kg miqdoridagi temir, erituvchi eritishga qaytariladigan konvertor shlakidan shteynga o'tadi. Konverter shlakining magnetiti bilan bog'liq kislorodni aniqlash uchun biz barchasini taxmin qilamiz
Shteyn temir tarkibidagi konverter shlakiga kiradi: 3% Cu, 23% SiO₂, 48% Fe, 6.1% A1₂O₃, 15.2% O₂, 1.4% S, 3.3% va boshqalar. Konverter shlakining miqdori 45,8/0,48 = 95,4 kg ni tashkil qiladi. Konverter shlakidagi magnetit miqdorini kislorodning temirga nisbati bo'yicha aniqlaylik. FeOda O₂/Fe = 16/56 = 0.286; Fe₃O₄ O₂/Fe = 64/167,55 = 0,382 bizning shlakimizda O₂/Fe = 15,2/48 = 0,323
Olingan munosabatlardan tenglamani tuzamiz
15,2 = 0,268X + (48 - X) 0,382
Bu yerda X - FeO shaklida bog'langan temir miqdori,
(48 - X) - Fe₃O₄ shaklida bog'langan temir miqdori.
Tenglamani yechishda X = 32,8 ni topamiz. Kislorod bu temir bilan bog'liq 32,80 • 16/55,85 = 9,40 Fe₃O₄ tarkibida temir miqdori 48-32,8 = 15,20 kislorod miqdori 15,20 • 64/167,55 = 5,80 Hammasi bo'lib, konvertor shlakida magnetit 15.2 + 5.8 = 21 kg yoki 21% ni tashkil qiladi. Magnetit 45,8/0,48 • 0,21 = 20,03 kg konvertor shlak bilan ta'minlanadi. Deyarli barchasi oq rangga kiradi. Olingan oltingugurtning oz miqdori oksidlanadi, havo pech ichidagi suv oqishi orqali oqadi. Dissotatsiyalanishni hisobga olgan holda, oltingugurt 0,80 + 9,52 = 10,32 kg gazlarga o'tkaziladi, eritish paytida desulfurizatsiya 10,32/28∙100 = 36,9 %, shu jumladan 0,8 kg, yoki sulfidlarning oksidlanishi natijasida taxminan 2,5%.
Amaliyotga ko'ra, biz konverterli shlakdan misni yallig’ pechda ajratib olish 85% ni tashkil qiladi deb taxmin qilamiz. Mis 45,4 • 0,03 • 0,85 = 2,4 kg konvertor shlakning shteynga kiradi. Oltingugurt 2,4• 32/127 = 0,60 kg shteyn bilan mis bilan Cu₂S shaklida o'tkaziladi, konvertor shlakni hisobga olgan holda, oltingugurt 28–9,52–0,80 + 0,55 = 18,23 kg shteynga aylanadi; mis 17,64+ 2,4 = 20,04 kg.
Hisob-kitoblar asosida konvertor shlakini quyish orqali shixta xomashyoni eritish paytida shteynning tarkibi quyidagicha bo'ladi.

	Kg	%		Kg	%
Cu	20,04	22,6	Fe	45,8	51,72
S	18,23	20,59	O2	4,5	5,09

Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, pechda kuydirilmagan konsentratlarni eritib, pechga konvertor shlaklarini quyishda nafaqat temir kontsentratlari, balki magnetit ko'rinishidagi shlak temirining bir qismi shteyn, ya'ni. pech va konvertor o'rtasida temir aylanadi.