Автогенді үрдістер.

Автогенді үрдістер бұл ішкі энергетикалық ресурстардың көмегімен жəне басқа энергия көзі, яғни көміртекті отын немесе электрлі токтың шығынысыз толық іске асатын үрдіс. Жеткілікті жоғарғы жылужасағыш қасиеті бар сульфидті шикізатты қайта өндеу кезінде балқыманың автогенді экзотермиялық реакция көмегімен іске асады:

FeS + ЗО2 + SiO2 =2FeO-SiO2 + 2SO2 - 1030290 кДж.

Түсті металдардың сульфидтерінің тотығуы (ZnS, PbS) жылу бөле іске асады. Сонымен қатар, жылу бөліну оксидтерінің тотықсыздануы арқылы Fe(II)-ден магнетитке дейін:

2FeO + 02 = 2Fe3O4 - 635560 кДж.

Түсті металдардың сульфидті концентраттарын төменгі калориялық отын ретінде

қарастыруға болады. 1 кг қорғасын концентратын жаққанда 25 кДж жылу, 33 кДж шартты отын бөлінеді. Мыстың концентраттарының балқымасымен салыстырғанда автогендік үрдістің тиімділігінің мəні зор. Көріністі балқыманы балқытуға шикіқұрам үлесінен 20% көміртекті отын, ал 5-30%-ын күкіртсіздендіруге жоғалтады. Көріністі пештердегі көміртекті отынды жаққан кезде бөлінетін газдардың сұйылтылуы соншалықты, SO2 концентрациясында 0,5-1,5% дейін төмендейді. Осындай газдарды қайта өнделуі экономикалық тиімсіз. Сондықтан бұл газдар бүкіл əлемде ауаға жіберіледі. Бұл жағдай экономикаға да, экологияға да өз зиянын тигізеді.

Сульфидті материалдардың автогенді балқыту негізі – темір сульфиттерінің жануы

жəне түсті металдардың жануы, FeO-дан Fe3O4-ке дейін тотығуы болып табылады.

АП артықшылықтары – энергетикалық-отын ресурстарының шығымының төмендігі, балқыманың шық қара мыс алғанша күкіртсіздендірілуін реттеуі, үрдістің өнімділігінің жəне өндірістің автоматтандырылуы əртүрлі процестер (агрегаттар, кешендер) АП агрегаттарындағы сульфидтік шикізаттың қайта өнделуі, таратуға қабылданған сульфидтің тотығуын екі топқа бөлеміз: алаулы жəне балқымадағы.

Бірінші категорияға көп атағы шыққандар: өлшенген балқту (ВП); ИНКО жəне оттекті – алаулы балқыту (КФП); ал екіншісіне – Ванюкова бақытуы (ПВ), шикіқұрамның біріккен балқытуы жəне бір агрегатта штейндерді конвертирлеу (СПК); алаулы – барботажды балқыту (ФБП); оттекті - өлшенген құйындатқышты электротермиялық балқыту (КИВЦЭТ) жəне Феркам; «Норанда» жəне «Эльтениенде», «Мицубиси»: «Сиросмелт» («Айзасмелт», «Аусмелт»), жəне т.с.с. АП.

Өлшенген жағдайдағы балқыма. 0,5—1,0 % ылғалдылыққа дейін кептірілген флотациялық концентрат пешке үрленеді. Алаудағы сульфидтің жану үрдісі секундтың оныншы бөлігінде аяқталады. Алауда пайда болған сульфо-оксидті балқыма тамшылар қождың балқымасының үстіне құлайды, одан əрі қарай өзара физика-химиялық іс-əрекет пайда болады.

Осындай үрдістерді іске асыратын қазіргі кезде əлемде «Оутокумпу» финдік фирмасының 40-қа жуық пештері жұмыс істеді (сурет 3, 4). Пеш балқымалы камерадан, тұндырғыш аймақтан жəне аптейк пен катломды кəдеге асырушыдан тұрады.

Өлшенген жағдайлардағы сульфиттердің жағу үрдісі кезінде сульфидті концентраттың бірнеше микронды өлшемді бөлігі оттекті газүрлегішпен интенсивті тотығуға ұшырайды. Осы жағдайда оксидтердің тотықсыздануы Fe(II)ден магнетитке дейін жетеді. Осылай мыс қожы байытылады. Пештен шыққан қождар 0,8-ден 1,5 % дейін Сu-нан тұрады да, одан əрі қарай жұтаңдатуды қажет етеді.

Қазақстанда КиВЦЭТ атты жаңа түпкілікті агрегат жасалды. Онда материалдар алаулы пеште оттекті газүрлеуішпен балқытылады. Шығарылған шлактағы мыстың үлесі, үйінділі қождың үлесімен бірдей (0,5-0,6 %).

1 сурет. Оттекті-өлшенген балқыма жұмысының сұлбасы	2 сурет. Өлшенген күйінде балқыту үшін пеш сұлбасы

Ванюков (сурет 3) пеші шахтаға ұқсайды, кессонделген үрлеуіштен күмбезге дейін

жəне төменгі үрлеуіш отқа төзімді кірпіштен жасалған. Бүйіріндегі үрлегіштер əр құрамды оттекті газ үрлеу үшін шахтаның кессонделген төменгі бөлігінде орналасқан. Ол үрлегіштің жалпақтығынан 400-500 мм жоғары деңгейдегі балқымамен күмбез арқылы

ленталық түсіргіштермен беріледі.

3 сурет. Ванюков пешінің сұлбасы 4 сурет. КиВЦЭТ агрегат сұлбасы

Сұйық астаудағы балқыма – Ванюков үрдісі (ВБ). Ол Норильдік жəне Балқаштың

комбинаттарда қолданылады. Балқыманың ерекшелігі – қайта өнделіп жатқан шикізат тотықты газды балқыманың үстіне үздіксіз жиналуында жəне ол жерде химиялық реакциялар жəне жылу пайда болуында. Алынған балқымалар (қож, штейн немесе қара металл) үрлеуішті аймақты қабатталады, пештен сифондар арқылы бөлек-бөлек үздіксіз шығарылады. Қождар штейннен бөлек тотықсыздандырғыш аймақта жұтаңдату алдында тартылуы мүмкін, сондықтан пеш перегородкалық сусалқындатқышты арабөлгішпен бөлінген. Пештің өнімділігі тəулігіне 80 т/м2·күн дейін жетуі мүмкін. Қождағы магнетиттердің үлесі 4-6 %.

ПВ пештерінде қожды-штейнді эмульсиялар жасалады. Пештерде физика-химиялық қасиеттермен бөлектенетін сипатты аумақты көруге болады. Бірінші –бүйір үрлегіш арқылы берілетін оттекті газүрлегіштен тұратын бос аймақ. Бұл аймақтың көлемі, пештегі барлық шлактың көлемінің 23,5%-ын құрайды. Пеште шлактың көп мөлшері бос газдың оттек жоқ жерде болады. Бұл шлакпен штейннің арасындағы реакцияның бітуіне өте маңызды болып табылады. Үрлеуіш аймаққа беріліп жатқан сульфидінің оннан бір бөлігін тотықтыруға жеткілікті. Сондықтан үрлеуіш аумағында шлак тотығы кетпейді.

Сульфидтердің тотығуы параллельді үш қосындылық үрдісте жүреді:

1. Газдық оттекті сульфидтердің тотығуы, ол вюститтің магнетиттің жəне SO2 шлакта еруінен болады.

2. Газдың оттегінің тотығуы шлактағы штейн тамшыларынан болады.

3. Сульфидтердің магнетитпен тотығуы.

Үш нұсқадағы күкірттің тотығу көлемін анықтау мүмкін емес. Барлық кезеңнен шлактағы еріген сульфидтердің тотығуын байқауға болады. Сульфидтердіңтотығуымен бірге, шлакта еріген, штейн тамшыларында еріген шлак сульидтермен қанығады. ПВ-да пештің барботаждық аймағында реакция жақсы жүруге қолайлы, сондықтан тотығу аймағында температура жоғары болады. Дəл осы жерде барлық жылу бөлінеді, тез тотығу процесінен. Магнетиттің сульфидтерден құралуына реакциясының тез өтуіне жəне жақсы өтуіне t° əсер етеді, сондықтан ПВ-да балқыту процесін жоғарғы температурада өткізген дұрыс (1573-1623 К).

Реакцияның толық жүру жылдамдығына FeS активтілігі əсер етеді. Тəжірибеде штейндегі мыспен шлак құрамындағы магнетиттің өзара əсері балқыланады. Штейндегі мыстың өсуімен шлактағы магнетит бірге өседі.