ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Равновесие в системе шлак — штейн — газовая фаза из "Автогенные процессы в цветной металлургии " Поскольку автогенные процессы наиболее широко распространены в металлургии меди, рассмотрим более подробно физико-химические основы автогенной медной плавки. [c.47] О такой сложной многокомпонентной системе даже для упрощенного состава сырья нет систематизированных сведений, позволяющих точно прогнозировать составы всех равновесных фаз. Поэтому металлурги приближенно рассчитывают составы штейна и шлака, исходя из состава исходных материалов и количества окислителя, поступающих в плавку, и предполагаемых взаимодействий. При этом широко используются термодинамические расчеты химических реакций для более точного установления состава равновесных фаз. [c.47] Наиболее полные данные о термодинамических характеристиках превращений имеются для основополагающих систем. [c.47] При оценке плавки и взаимодействия шчаков со штейном или металлом необходимо знать следующее границы области гомогенности шлака по изменяемым параметрам и величину активности ГеО в шлаке, необходимую для расчета обменных реакций. [c.47] Увеличение величины Pq приводит к сдвигу равновесия реакции вправо и соответствующему увеличению содержания Fe в расплаве. Активности компонентов внутри области гомогенных расплавов не исследовались. Расчет активности компонентов (FeO, РсзО , SiOj) вдоль границ насыщения гомогенных шлаковых расплавов твердыми фазами проводился в работе [21] интегрированием уравнения Гиббса -Дюгема в соответствующей двухфазной области. [c.48] На практике изменение состава шлака при постоянном содержании кремнезема внутри области гомогенности и при гетерогенизации определяется активностью или парциальным давлением кислорода в системе. Поэтому на рис. 41 область гомогенности шлаков в рассматриваемой системе показана в координатах (ЗЮг) - Ig Oj- Динии и экспериментальные точки на них указывают координаты границ области гомогенности. Химическими символами обозначены сосуществующие фазы, появляющиеся при смещении за границы гомогенного шлакового расплава. [c.48] Важным результатом исследований Туркдогана Е.Д. является то, что в узком интервале 1473 - 1573 К влияние температуры на активность компонентов несущественно и им можно пренебречь, что упрощает расчеты. [c.48] По анализу данных, приведенных в [23], при постоянной температуре ярко выражена зависимость растворимости магнетита от содержания SiOj в шлаке (рис. 43). Следует учесть, что при построении зависимости (рис. 43) содержание Fe в шлаке на границе насыщения пересчитано на F gO , хотя из многокомпонентных шлаков происходит выделение шпинелей более сложного состава, например F g. Al O . [c.50] Определение активности компонентов в системе Fe - О - SiOa проводилось в небольшом числе работ. В основном исследовались шлаки на границе с 7 Fe. В работе [23] изучалось равновесие в шлаках, насыщенных SiO 2 вплоть до границы насыщения шпинелями. Введение в расплав А12 Оз вызывает некоторое снижение УреО- изменении содержания SiO 2 в расплаве f pgo изменяется мало. Более сильное влияние на у pgg оказывает введение СаО в расплав. При этом также увеличивается и растворимость SiO 2 в шлаках. [c.51] Практика термодинамических расчетов показала, что возможны различные подходы к вычислению в шлаках. Наиболее простой -это использование в расчетах постоянной величины Opgg = 0 35 0,4. Такое предположение оправдано в том случае, когда состав шлака варьируют в относительно небольших пределах в области кислых шлаков [24]. [c.51] При анализе плавок с высококальциевистыми шлаками расчет величины о FeO возможен по диаграмме псевдотройной системы FeO -SiO 2 - aO, построенной по данным различных авторов для 1973 К. В этом случае приходится пренебречь температурным ходом активности. Анализ данных системы FeO - SiO 2 показывает, что это предположение оправдывается с удовлетворительной точностью. Учитывая, что влияние окислительных условий на величину ар д невелико (рис. 42), можно получить ее оценку. [c.51] Медные штейны при окислительных плавках необходимо рассматривать в системе Си - Fe - S - О, изучение которой в настоящее время не закончено. Однако, как и для рассмотренных выше железосиликатных шлаков, количество данных достаточно для построения диаграммы состояния фазовых равновесий и системы активностей компонентов. Область бескислородных штейнов представляет собой довольно узкую полосу гомогенных расплавов вдоль псевдобинарного разреза UjS -FeS (рис. 44). Металлизация богатых по меди штейнов вызывает расслаивание на две жидкости - обогащенный медью металлический расплав и сульфидную фазу. Из бедных по содержанию меди штейнов при их металлизации кристаллизуется твердый раствор Си в 7-Fe. [c.52] В ряде работ при расчете равновесий штейн - шлак авторы непосредственно используют активности компонентов в бескислородном штейне [27]. Этот подход является чрезмерно упрощенным особенно для плавки на бедные штейны. Содержание кислорода и кремнезема в бедных штейнах достаточно велико, и не следует пренебрегать их влиянием на активности сульфидных компонентов. [c.53] Состав железистых штейнов, вследствие значительной (до 4,5 %) растворимости кремнезема, соответствует пятикомпонентной системе u-Fe-S-O-SiOa. [c.54] Рассмотренные выше термодинамические данные являются основой для анализа медной плавки методом диаграмм химических потенциалов. Такая работа, предпринимавшаяся рядом исследователей [29], позволила детализировать условия стабильности различных фазовых ассоциаций, существование которых возможно при плавке на штейн и черновую медь (рис. 48). [c.55] Вернуться к основной статье