Тотықсыздандыру жəне айналдыру арқылы күйдіру.

Айналдыру арқылы күйдірген кездегі түсті металдарды газды фазадан алынуы максималды болуы керек, өйткені олардың күйіктен қосымша алынуы мүмкін емес. Төте булап күйдіруді əсерлі өткізу үшін шаңның шығуы минималды болу керек, шаңдардағы төте буланудың конденсациясы жəне алынатын металдардың төте булануының толық тұтулуы болмайды. Ол температураны аппараттың тізбегі бойынша, газды фазаның құрамы мен өнімнің гранулометриялық құрамы бойынша таралуна қатал талаптарды қажет етеді. Алынатын металдардың құрамы(0,1-0,8) аз болатындықтан бұл процес өнімнің өңделуінің үлкен көлемімен сипатталады. Төте булап күйдіру тотықты түріндегідей тотықсыздану түріндеде таралуы мүмкін. Бірінші жағдайда сульфидті материалдарды өңдейді (сынаптты жəне сынапқұрамдас сульфидті кендерден сынапты алу), ал екіншісінде тотыққан материалды өңдейді (тотықтырылған кедей материалдардан сурьманы, цинкті, қорғасынды алу).

Кедей кендерден сынаптың алынуын азырақ тотыққан атмосферада жүргізіледі 810-830 К: Hg2S+O2=2Hg↑+SO2.

Температураны жанармайдың жануына қарай ұстайды. Күйдіргіш газдарды шаңнан

циклондарда жəне құрғақ электрофильтрлерде тазартады. Сынаптың конденсациясы жəне

ұсталуы сулы конденсаторда өтеді, ал газдың санитарлы тазалануы –күкірт адсорберде өтеді. Сынаппен қанықтырғаннан кейін адсорбентті күйдіру процесіне қайта жібереді. Төте булап күйдіру күйіктегі сынаптың қалдық құрамы 0,001 % көп болмауына əкеледі.

Тотықсыздандырып күйдіру.Күйдірудің мақсаты жоғарғы тотықты төменгі тотыққа немесе металдық күйге ауысуы болып табылады. Тотықсыздандырғыш ретінде қатты (кокс, көмір, күл) жəне газтəрізді (табиғи немесе конверсиялық газ, генераторлық газ, сутек) өнімдерді қолданады. Тотықсыздануды труба тəрізді, шахталы, муфель пештерінде өткізеді.

Тотықсыздандырып күйдіруді, мысалы аммиакпен шаймалау алдында тотықты никелді кендерді өңдеу үшін, электрлі балқыту алдында никель тотығының тотықсыздануы үшін, негізгі өндірістегі қатты қалдықтардан цинкті жəне қорғасынды айдау кезінде, металдық вольфрам мен молибденді алу үшін қолданады.

Тотықтан металдардың тотықсыздануы қатты тотықсыздандырғышты жəне температураны 1070-1570 К қолданған кезде келесі реакцичлармен сипатталады:

2МеО + С = 2Мe + СО2;

CO2 + C = 2СО;

МeО + СО = Me + СО2.

Соңғы реакция анықтауыш мəнін көрсетеді жəне автокаталитикалық сипаты бар то-

похимиялық түрге жатады. Тотығудың бірқатар тұрақты дəрежесі бар металдар аралық тотықтардың пайда болуымен сатылы түрде тотықсызданады. Көміртермиялық тотықсыздану жəне температуралары жоғары болған кезінде карбидизация процесі дами бастайды. Кейде тотықсыздандырып күйдіруді біртұтас металды бір қосылыстан екінші қосылысқа ауыстыру үшін қолданады. Мысалы, сульфаттан суда еритін стронций сульфидін алу кезінде:

SrSO4 + 4C = SrS + 4CO.

Вельцтеу- қатты фазадағы көміртермиялық тотықсыздану процесі жəне төте буланудың тотығуы, ол кекті, шлакты жəне т.б. қатты дисперсті материалдарды өңдеу үшін цинк өндірісінде кең таралған.

Цинкқұрамдас материалдарды үздіксіз арласып тұрған күйдегі катты тотықсыздан-

дырғыштың қатысуымен 1370-1600 К температура кезінде өңдейді.

Беттің жақсы дамуымен жəне тотық пен тотықсыздандырғыштың жақын болуымен, пайда болған СО белсенділігімен процес интенсивті жүреді.

Вельцтеудің негізгі реакциялары- цинктің тотықты қосылыстарының тотықсыздануы

(ферриттер, тотықтар, силикаттар ж.т.б.), көміртектің газификациясы:

ZnO + C = Znпар + CO;

ZnO + СО = Znпар + СО2;

ZnO·SiO2 + CO = Znпар + SiO2 + CO2.

Мырыштың булары жəне көміртек оксиді шихтаның қабатынан бетіне өтеді, ол жерде оттекпен əрекеттесіп қайта тотығады:

2Znпар + O2 = 2ZnO; 2СО + О2 = 2СО2.

Мырыш, қорғасын, кадмий ж.т.б. төте булануы ұсталып гидрометалургиялық өңдеуге жіберіледі.

Эндотермиялық тотықсыздану реакцияларының жылу шығымы тотығудың экзотермиялық реакцияларының жылуымен толықтырылады, сондықтан процестің жанармай шығымы аз болуымен сипатталады.

Қорғасынның сульфиді мен тотығы шихтадан төте буланады. Сульфаттардың суль-

фидке дейін тотықсыздануы мүмкін:

MeSO4 + 2C= MeS + 2CO2.

Металдың сульфидтері оңай балқитын штейнді түзеді. Сүйық фаза шихтаның қатты бөлшектеріне сіңеді, оның борбылдақтылығы жəне реакционды қаблеттілігін азайтады.

Ұшқыш қосылыстары болмайтын (Сu, Аg, Au, Fe жəне т.б.) металдар жəне бос жы-

ныс қатты қалдықта қалады - клинкерде. Вельцтеу процесіндегі темір тотығы металға дейін тотықсызданады. Металдық темір мырыштың төте булануына қаблеті бар: 2ZnO·SiO2 + 2Fe = 2FeО·SiO2 + 2Zn;

ZnS + Fe = FeS+ Zn,

жəне оңай балқитын эвтектиканың болуына «2FeO·SiO2-Fe» (1450 К).

Вельцтеуді ұзындығы 41-90 м жəне диаметрі 2,6-4,5 м айналатын трубкалы пештерде жүргізеді. Болаттан жасалған барабан горизонтқа 3-5°бурышымен орналасқан, оның айналу жылдамдығы 1-2 мин-1 ( 1 сурет)

1 – пештің төменгі басы; 2 – тіереу бандаждары; 3 – венечная шестерня на привод;

4 – пештің корпусы; 5 – пештің жоғарғы басы ; 6 – пештің жүктелетін тореці;

7 – шихтаның қабаты; 8 – тіреу роликтері; 9 – привод; 10 – қысқафакельді горелка; 11 – пештің шығару торец; 12 –шаңды камера; 13 – кулер; 14 – жеңді сүзгі

1 сурет – пештің вельцтеу кезіндегі сұлбасы

.

Пеште кері тоқтың принципі орнатылған. Пештің төменгі жүктелген торецтен күшті ветилятормен ауа береді, қыздыруды мазут немесе газды шақпақтармен өткізеді. Төте булану процесінің толық тотықтыру үшін шығар алдында екінші рет ауа жіберіледі.

Шаңгазды ағынды эксгаузтермен жояды. Комірқұрамдас материалдың шығыны кектің массасынан 4-50 % құрайды. Коксты ұнтақты жанармай жəне тотықсыздандырғыш ретінде ғана емес балқытылған компоненттер мен шихтаның пісуін ескертетін мтериал ретіндеде қосады екен.

Пештің ұзындығы бойынша келесі зоналарды көрсетеді: дайындайтын, төте булайтын жəне клинкрді құратын. Дайындық зонада қыздыру процесі, ылғалды жою жəне сульфаттың бөлшекті диссоциациясы (десульфуризация 35-50 %) жүреді, тотықтар сульфатталады, төменгіге дейін одан ары металға дейін тотықсызданады.

Төте булану зонасында металдың тотықсыздануы бітеді жəне кадмий, цинк , қорғасын белсенді төте буланады. Клинкрді құрұ зонасында көміртектің тоық жануы жүреді жəне қатты фазалы реакциялар тоқтайды.

Материалдарды вельцтейтін өнімдер кадмий, цинк , қорғасын құрамы 70 % дейін болатын төте булануды жəне негізінде металлдық темір ( 50 % дейін), көміртек m ;€n(20-40 %), шлак құрайтын өнімдер болып табылады.

Тотықсыздандырғышты ауа сепарациясымен бөлгеннен кейін клинкерді түсті металдардың алынуымен қайта өңдейді. Вельцтеудің интенсификациясы үшін оттекпен байытылған үрлеуді қолданады.