вориться сірка частково окислюється киснем дуття по реакції
/2 S2 + O2=SO2 (5)
частково випаровується у вигляді елементної сірки і частково окислюється над розплавом киснем, підсмоктується повітря.
У процесі Ванюкова відсутній прямий контакт кисню дуття з шихтою. Висока швидкість масообміну в барботируемом ванні призводить до утворення однорідної шлако-штейновой емульсії.
При цьому кисень взаємодіє з сульфідом заліза, розчиненим як в штейновий, так і в жужільному розплаві з реакції
+ 3/2O2=FeO + SO2 (6)
Утворений діоксид сірки може виступати в якості окислювача з виділенням елементної сірки по реакції
+ 1/2 SO2=FeO + 3/4 S2 (7)
Оксид заліза (FeO), отриманий по реакціях (6) і (7), потрапляючи в область дутьевого факела, окислюється до магнетиту (Fe3O4) по реакції
FeO + 1/2 O2=Fe3O4 (8)
Магнетит, в інтенсивно барботируемом ванні, контактує з сульфідом заліза і знову відновлюється до оксиду заліза по реакції
Fe3O4 + FeS + 5SiO2=5 (FeO) 2 · SiO2 + SO2 (9)
Зміст магнетиту в шлаку визначається рівновагою між швидкостями реакцій (8) і (9).
Крім сульфідів, в шихті процесу Ванюкова присутні діоксид кремнію (SiO2), оксиди кальцію (CaO) і магнію (MgO), окис алюмінію (Al2О3) та інших, які поряд з утворюються оксидами заліза формують шлак. Склад шлаку залежить від змісту основних шлакообразующих компонентів: FeO, SiO2 і CaO. При плавці на силікатний шлак утворюється розплав, близький за складом до фаяліта (2FeO · SiO2). При плавці на шлаки, що містять кальцій, можуть утворюватися ферити або силікати кальцію, наприклад, 2CaO · Fe2O3 і 2CaO · SiO2
Процес Ванюкова може йти як автогенно, тобто за рахунок тепла екзотермічних реакцій окислювання шихти, так і полуавтогенно, коли брак тепла компенсується спалюванням природного газу по реакції
+ 2O2=CO2 + 2H2O (10)
1.2 Процес збіднення шлаку
Шлаки ПВ являє собою складний сплав оксидів, який формується з оксидів порожньої породи вихідної сировини і спеціально вводяться флюсів. Найважливішими оксиду-ми, що складають основу шлаків, є SiO2, FeО + Fe3O4, CaO, MgO і Al2O3. Зміст окремих шлакообразующих оксидів в шлаках змінюється в широких межах, що призводить до значного відмінності їх фізико-хімічних властивостей. Необхідно прагнути до того, щоб вихід шлаку був мінімальним, т. К. Його збільшення призводить до підвищення витрати флюсів, енергетичних витрат, втрат металів та ін. Утворений при плавці шлак, повинен задовольняти вимогам технології.
До важливих фізико-хімічними властивостями шлаку відносяться температура плавлення, щільність і в'язкість.
Температура плавлення шлаку - температура, при якій шлак стає рідко-текучим.
Щільність шлаків зростає зі збільшенням вмісту важких компонентів магнетиту (Fe3O4) та оксиду заліза (FeО) і знижується при добавках легших діоксиду кремнію (SiO2) оксидів кальцію (CaO) і магнію (MgO). З підвищенням температури щільність шлаку прямо пропорційно знижується.
В'язкість шлаків впливає на кінетику металургійних реакцій, поділ продуктів плавки (втрати металів зі шлаками) і на массообмен в розплаві. З підвищенням температури в'язкість всіх шлаків зменшується.
Відповідно до законів розподілу компонентів між продуктами плавки, шлаки завжди містять деяку кількість видобутих металів, тобто є джерелом їх втрат.
Втрати кольорових металів зі шлаками складаються з механічних і розчинених втрат.
Механічні втрати обумовлені недостатнім часом відстоювання дрібних сульфідних крапель. Розчинені втрати, які складають більше 80% від усіх втрат, обумовлені окисленням і розчиненням в шлаку кольорових металів.
Процес Ванюкова забезпечує гарні умови для зниження обох видів втрат.
Інтенсивний массообмен підвищує ймовірність зіткнення штейновий включень і ймовірність їх злиття в стійкі, великі, швидко осідають краплі з розмірами від 0,5 до 5,0 мм. Інтенсивний массообмен також сприяє взаємодії оксидів кольорових металів з сульфідом заліза по реакції
(MeO) + [FeS]=[MeS] + (FeO), (11)
де Me - мідь, нікель, кобальт.
Розчинність кольорових металів в шлаку тісно пов'язана з масовою часткою в ньому магнетиту, зі збільшенням якої збільшуються розчинені і сумарні втрати. Тому можна створити умови для розкладання магнетиту по реакції (9), не допу...
