лавлення легкоплавких складових шихти і розчинення більш тугоплавких речовин у цих розплавах.
З числа присутніх в сульфідних шихтах хімічних сполук найбільш легкоплавкими є сульфіди (за винятком ZnS). При цьому їх евтектичні суміші в порівнянні з окремими сульфідами мають ще менші температури плавлення. Тому процеси штейнообразованія починаються раніше процесів шлакоутворення і йдуть з великими швидкостями.
Шлакообразованіе починається пізніше і відбувається повільніше тому, що для більшості оксидів шихти температура плавлення вище, ніж температура в печі. При обмежених температурах в плавильних агрегатах особливо важливе значення набувають процеси розчинення тугоплавких оксидів у первинних шлакових розплавах.
Процеси розчинення є дифузійними і тому протікають значно повільніше процесів розплавлення легкоплавких компонентів.
Освіта шлаків в металургійних печах починається, як правило, з отримання оксидно-сульфідних евтектики або більш складних багатокомпонентних легкоплавких композицій.
Надалі в них розчиняються більш тугоплавкі оксиди і, в першу чергу, кремнезем, вводиться звичайно в шихту у вигляді кварцового флюсу.
На швидкість розчинення кремнезему в фаялітовом розплаві найбільший вплив робить інтенсивність руху шлаку, крупність частинок флюсу та його реакційна здатність. В умовах відбивної плавки (при якій спостерігається найменш інтенсивне перемішування в порівнянні з іншими відомими пирометаллургическими процесами) близько 50-60% кварцового флюсу, незважаючи на тривале перебування у розплаві (10-15 год), не встигає повністю розчинитися в шлаку. Дрібні частки кварцу утворюють тонку суспензію, а більші плавають на поверхні шлакової ванни у вигляді "кварцовою шуби". Експерименти показують, що примусове перемішування розплаву викликає різке прискорення процесу розчинення тугоплавких складових шихти.
Найбільш повільним етапом плавки, навіть для сучасних процесів, у яких час завершення інших стадій мало, є коалесценція сульфідних крапель і поділ Штейна і шлаку.
Значна частина міді знаходиться в шлаках у вигляді емульсії - дрібних крапель Штейна. Крім того, при відновленні або сульфідування металів у жужільному розплаві зазвичай утворюється додаткова кількість крапель металлсодержащими фази, відстоювання яких відбувається вкрай повільно і не встигає завершитися за прийнятне з практичної точки зору час. Тому необхідно забезпечити примусове укрупнення штейновой або металевих частинок.
Можна однозначно стверджувати, що саме повільне укрупнення дрібної штейновой (Металевої) суспензії і її відділення від шлаку є одним з найбільш повільних етапів плавки в цілому
Найбільш ефективним прийомом прискорення коалесценції Штейна-вої суспензії є перемішування шлаку з получающимся при плавленні Штейн. Відомо, що навіть завантаження сульфідів на поверхню шлакової ванни і однократна промивка шпака краплями Штейна помітно збіднюють шлак.
Поєднання процесів відновлення і перемішування шлаку зі Штейном дозволяє різко інтенсифікувати укрупнення штейновой частинок і розподіл фаз. Доведено, що крупність частинок при цьому зростає настільки, що для розділення Штейна і шлаку потрібно менше 1 год замість 8-12 ч.
Правильна організація процесу поділу фаз створює передумови для різкої інтенсифікації роботи плавильних агрегатів і підвищення їх питомої продуктивності.
Аналіз переробки сульфідного сировини на штейн дозволив виявити роль і взаємозв'язок послідовних елементарних стадій фізико-хімічних перетворень і встановити, що оптимізація технології плавки вимагає певного поєднання наступних умов:
1) створення умов для високого ступеня використання кислоро
2) да газової фази в локальній зоні металургійного реактора, від
3) поділеній від кінцевих продуктів плавлення;
4) забезпечення високій швидкості масообмінних процесів у сис
5) темі вихідні тверді компоненти - кінцеві розплави;
3) створення умов для досягнення заданого наближення до
рівноваги між кінцевими продуктами плавки;
4} прискорення укрупнення диспергированного Штейна або металу і забезпечення повноти поділу продуктів плавки.
Результати наукових розробок дозволили сформулювати основний принцип нової технології: плавлення сировини і массообмен здійснюються в турбулентно перемішуваної ванні емульсії Штейна (металу) в шлаку.
Перемішування розплаву при барботаже його технологічними газами, що утворюються при, подачі дуття в розплав через бічні фурми, забезпечує необхідну ступінь турбулізації для прискорення металургійних перетворень в зоні розплаву вище рівня фурм.
При цьому забезпечується коалесценція дрібних штейновой крапель і формування складів фаз, близьких до кінцевих. Розшарування Штейна і шлаку організовано в прямоточному потоці вертикально рухомих розплавів. Це забезпечило поєднання в одному агрегаті для безперервного процесу реакційної зони з ви...
