6. Қорғасынды шахталық балқытудың қождарын қайта өңдеу. Фьюмингтеу, вельцтеу және электрлік балқыту процесстері

Фьюмингтеу. Фьюмингілеу дегеніміз қалайы құрамды шикізатты нәтижелі өңдеу тәсілі болып табылады, ол көмір тозаңы мен ауаның қоспасын ерітіндіде үрлеуге арналады. Бұл әдістің өнеркәсіпте кең таралуының өзіндік жетістіктері бар. Олар: байытылмаған шикізаттан жоғары металлдардың алынуы және пештің үлкен өнімділігі. Фьюмингілеу кезінде ұшқыш сульфидтер мен қышқылдар кетеді, ал ұшқыш еместері штейн немесе ерітінді қалпына келтіріледі. Қож ұшыруда отынның жану жағдайы үлкен әсер етеді, ол отынның толық жануы үрленетін ауа көлеміне байланысты, немесе α коэффициентінінің қатынасымен анықталады. Фьюмингілеу процесінің көрсеткіштерін одан әрі жақсарту үшін сұйық немесе газды отындарды қолдануға болады. Бұл әдіс процессті жеңілдеді, себебі арнайы көмір тозаңын дайындау қажеттілігі болмайды. Фьюмингілеу процесі сирек кездесетін металдардың концентраттарын үлкейтуде және қалайы шикізатын өңдеуде қолданылады. Сөйтіп, фьюмингілеу қалайы құрамды шикізаттың, қорғасын және мырыш өндірісінің қалдықтарын өңдеу тәсілі болып табылады. Фьюминг-пештері периодты түрде жұмыс істейді. Фьюмингілеу кессондалған пештерде жүргізіледі. Фьюмингілеудің үлкен жетістігі - тәулігіне 30-40 т/м²-қа жүктемеге жететін пештердің жоғары өнімділігі . Фьюмингті  пеш толығымен  кессондалған.

Құрамында мырышы бар қожды өңдеу процесстері металдық мырыштың қайнау температурасының (906⁰С) төмендігін пайдалануға негізделген.Сондықтан негізгі операция қождың компоненттерін жоғары температурада тотықсыздандыру. Мырыш қожда негізінен тотыққан күйде болады.Фьюмингтеу процессі сұйық қож арқылы ауа және көмір шаңының қоспасын үрлеу арқылы жүргізіледі. Процесстің негізі – балқыған қож былауына құрамында тотықсыздандырғышы бар ауаның белгілі мөлшері үрленеді.1200-1250⁰С температурада мырыш және қорғасын тотықтары тотықсызданып, ұшырындыға өтеді. Құрамында  мырышы бар қожды  фьюмингілеу процесінің бір ерекшелігі бар.Шығатын шаңды газ қоспасының температурасы (t ≈ 1300⁰С)  балқыма температурасынан 100⁰С – ға  артық. Бұл келесі жағдайға байланысты: 20% - ға дейін шаң көмірді  (қолданған кезде) тиеген кезде  газ ағымы арқылы ауамен балқымамен әсерлесіп үлгермей балқыма массасына өтіп кетеді.

Шығатын газдар температурасы 1300⁰С балқыманың температура 100⁰С-қа ыстық.Себебі : пайдалатын көмір шаңының 20%-ы балқымамен реакцияға түспей, ұшып шығады оны ваннаның үстінде жандырады.

Артықшылығы :металлдарды қождан бөліп алу дәрежесі жоғары

Pb 90-98%, Zn 88%, материалды дайындау кезеңінің болмауы, отынның аз шығыны.Кемшілігі: пайдалы әсер коэффиценті төмен,кател утилизатордағы температуралық режимінің тұрақсыздығы.Үрлеу арасындағы оттегінің мөлшері н көтеру балқыманы табиғи газдың жану өнімімен үрлеу арқылы процессті қарқындатуға болады.

Электрлік балқыту. Черновой қорғасынды пираметаллургиялық тазалау әдісінен басқа электрлік тазалау әдісі қолданылады. Бұл әдісті 1901 жылы Беттсом ұсынды. Ол электролит есебінде кремнофторлы сутекті қорғасынды қолданды. Бұл реагенттердің бағасы күкірт қышқылыныкінен өте жоғары. Бірақ күкіртқылды қорғасын H₂SO₄ – тің сулы ерітіндісінде ерімейді, бұл оны қорғасынды электролиз процесінде қолдануға мүмкіндік бермейді.

Қорғасынды электрлік тазалау процесінің (электро) әр түрлі қуатта электродтар потенциялының ерекшелігіне негізделген. Қорғасында бұл өлшем – 0,13В, қалайыда – 0,14В, сүрмеде + 0,15В, мышьякта +0,25В. Бірақ сүрме мен мышьяк кремнофторлы электролитте ерімейді. Черновой қорғасынның анодтық еруі кезінде (тек қана) катодты тек қана қалай ластайды, сондықтан оны алдын – ала белгілі әдістермен бөледі. Анод ретінде массасы 200кг Черновой қорғасынның пластикалар, ал катод ретінде қалыңдығы 1мм тазартылған қорғасын қолданылады.

Қорғасынды электролиздеудің негізгі реакциясы келесілер: анодтық процесс: Рb – 2е = Рb²⁺; катодтық процесс: Рb²⁺ + 2е = Рb:

Технологиялық режим бұзылған кезде ток бойынша шығуын төмендететін келесідей реакция жүруі мүмкін: 2Н⁺ + 2е = Н₂ және т.б.

Электролит құрамына Н₂SIF₆ (8 - 10%) және Рb SIF₆ (6 - 8% Рb) сулы ерітіндісі кіреді. Ток тығыздығы 160 – 180 А/м^2, ток бойынша шығуы 90 - 96%, ваннадағы қуат – 0,4 – 0,7. Электролит температурасын 40 – 50⁰С – да ұстайды. Температураны көтеру қажет емес, себебі кремнефторлы сутек қышқылының ыдырауына әкелуі мүмкін.

Құрамында 12 - 20% Рb, 4 – 5% Аg, 6 – 15%Cu, 30% Cb және 10%As бар шлак анодта тұнады. 3 – 6 тәуліктен кейін анодты тазалап, арнайы өңдеуге жібереді.

Қорғасынды тазалау процесінің даму перспективасы. Процесті дамытудағы бағытталған бірден – бір әдіс, Черновой қорғасынды үздіксіз тазалау процесі «Гинцветнет» интиту мен шымкент қорғасын заводымен бірге ірі өндірістік құрылғыда қорғасынды пирометаллургиялық тазалауды үздіксіз режимде тәжірибелер жүргізілді.

Шымкент қорғасын заводының үздіксіз режимге ауысса қорғасынды бөлу 97%-ға жоғарылатады. Өндірістік өнімдерді өңдегенде қорғасынның жоғалтылуы 1%, вимутты бөлу 4 - 5% , асыл металдарды бөлу 1% товарлы қорғасынның сапасын жоғарлатады, жұмыс өнімділігін 1,5 – 2 есе жоғарлатады. Есептеулер бойынша барлық реагенттен, отындар және электр энергия шығынын төмендетеді. Зерттеулер өндірістік өнімдердің құрамын анықтауға мүмкіндік береді.Алынған өндірістік өнімнің сапасы периодтық режимде алынғаннан жоғары.

Бірақ қорғасынды үздіксіз режимде пираметаллургиялық тазалау процесінің технологиялық жабдықталуы теориялық зерттеулермен сәйкес келмейді. Балқымалардың жоғары емес конвекциясы жүретін көп тонналы көлемдерде барлық химиялық әсерлесулер жүреді. Оны процестің диффузиялық режимі анықтайды, ол көп жағдайда 10 – 20 сағатта аяқталады.

Вельцтеу процесі

Мырыш кектерін және құрамында мырышы бар өндірістік өнімдерді вельцтеу үрдісі шикізатты кешенді өңдеп, түсті металдарды толық бөліп алу үшін тағайындалған. Бұл үрдіспен кенді, қалдықтарды, шламдарды, күлдерді, қождарды және басқа да қалдықтарды өңдеуге болады. Үрдіс мырыш, қорғасын, кадмий, қалайы, күшәлан, сүрме, молибден алу өндірістерінде үлкен масштабта қолданылады. Құрамындағы қайнау температуралары төмен металдары ұшыру, қыздыру температурасы алынатын металдарды айдап ұшыруға жеткілікті айналмалы құбырлы пештерде жүргізеді.

Шикіқұрам вельц-пешіне тиеліп және 20 - 30 м аймағында 1200-1300°C дейін максималды температурада қыздырылады. Материал пештің төгілетін жеріне жақындай келе, 1150-1200°C дейін суытылады. Вельц-пешке ауа төменгі материалды түсіретін жағынан үрленеді. Үрленген ауа 10-15м аймағында 1300-1350°C дейін қызады, шығатын жағында газ ағынының температурасы 700-800°C дейін төмендейді.

Вельц пеші – бұл отқа төзімді кірпіштен шегенделген цилиндр түріндегі жұмыс аймағы бар, үзіліссіз жұмыс істейтін агрегат. Пештің жұмыс істеу шартының күрделілігі және үрдістің жебір ортада жүруі технологияны үнемі жетілдіріп, жақсартып отыруды қажет етеді

Мырыш өндірісінің кектерін вельцтеу үрдісін жақсартудың негізгі бағыты күкірттің газ фазасына өтуін төмендету және кектерден вельц – тотықтарға бағалы компоненттерді бөліп алуды жоғарылату болып табылады.

Вельцтеу процесі құбырлы айналмалы пештерде өткізіледі, диаметрі 4-2,5-3,6 м және ұзындығы 60-40-50 м, доңғалақты тіректерде 2-3 градус көкжиекке бұрыш жасай орналасқан. Пештің айналу жылдамдығы үлкен периодта - 1 айн/мин., ал кіші периодта -0,5 айн/мин. Отқа төзімді кірпішпен, ішінен қаптама болаттан жасалған. Пештің барабаны айналған кезде өңделетін материал пештің ішінде аударылып, соңғы үстіңгі жүктелетіннен бастап төменгіге дейін барады. Вельц пешінің үстіңгі кішкене басы нығыздау арқылы тозаң камераға кіреді, ал төменгі кішкене басы нығыздау арқылы кішкене басты құйындауға кіреді. Газдар пеш арқылы шикіқұрамға қарсы бағытта сорылады. Шикіқұрамның оттекті ауамен үздіксіз контакті кезінде реакция аймағында 1200-1400°C дейін қызады. Осы температурада мырыш, кадмий және басқа да металдардың тотықсыздануы іске асады.