» » Потери металлов в шлаке
15.05.2015

Taк как целью плавки является получение металлического продукта — металла или штейна, то всегда желательно, чтобы шлак, назначение которого — собрать все то, что не должно переходить в металлический продукт, содержал как можно меньше компонентов, извлекаемых в металлический продукт. Особенно существенно это требование для шлаков рудных плавок, являющихся отвальными.
Величина потерь металла в шлаке зависит от многих факторов: состава и температуры шлака, характера процессов плавления шихты и разделения жидких фаз.
Существуют три вида потерь металлов в шлаке.
Во-первых, сама шлаковая фаза содержит в растворе окислы извлекаемого металла (химические потери) или, при плавках на штейн, растворенные сульфиды извлекаемого металла (физические потери). Далее, шлаковая фаза механически увлекает с собой неотделившиеся капельки другой ценной фазы (металла или штейна) и выносит их с собой из плавильного прибора в отвал (механические потери).
Окисел извлекаемого металла остается в шлаке, если течение процесса таково, что реакции, переводящие этот окисел в другую ценную фазу плавки — металлическую или штейновую, не завершаются. При рудной плавке на получение металла — это реакция восстановления окисла до металла углеродом или другим и восстановителями:
MeO + C = Me + CO (CO2),
MeO + Me1 = Me + Me1О.

При плавке на штейн основную роль играет реакция обмена между окислом цветного металла и сульфидом железа или сульфидом кальция:
MeO + FeS(CaS) = MeS + FeO(CaO).

Значительное количество окисла извлекаемого металла в шлаке рудной плавки всегда свидетельствует о серьезном нарушении условий течения основных химических реакций процесса плавки. Расстройство плавки может быть вызвано недостатком восстановителя при плавках на металл или недостатком FeS при плавках на штейн. К тому же результату приводит чрезмерно быстрое ведение процесса, когда время течения основных реакций настолько сокращено, что реакции не успевают завершиться до выхода продуктов плавки из печи. Устранение причин, вызывающих расстройство процесса плавки, должно привести к снижению высоких содержаний окисла извлекаемого металла в шлаке.
При штейновых плавках жидкий шлак содержит некоторое количество растворенных сульфидов. Растворимость сульфидов в шлаке зависит от состава шлака и всегда повышается с повышением температуры шлака. Чем сильнее нагрет шлак, тем больше растворенных сульфидов он содержит. При охлаждении и затвердевании шлака эти сульфиды выпадают в форме самостоятельной сульфидной фазы, диспергированной в массе шлака. Растворимость сульфидов сильно изменяется с изменением состава шлака. Основные шлаки сильнее растворяют сульфиды, чем кислые шлаки. При одной и той же степени кислотности замена в шлаке окиси кальция закисью железа повышает растворимость сульфидов в шлаке. Снижение потерь от растворения в шлаке сульфидов достигается работой на кислых и маложелезистых шлаках, выпускаемых из печи при возможно низкой температуре.
Механические потери, т. е. потери металла вследствие незавершения процесса отстаивания более тяжелой ценной фазы от жидкой шлаковой фазы, зависят от соотношения удельных весов разделяемых фаз, вязкости шлаковой фазы в условиях процесса разделения и продолжительности процесса разделения фаз. Механические потери редко наблюдаются при плавках на получение металла, так как в этом случае различие фаз по удельным весам обычно очень велико: около нескольких единиц (удельный вес веркблея 10,5; шлака 4—4,5), что благоприятствует быстрому течению процесса ликвации. При плавках на штейн механические потери являются основным видом потерь, так как различие удельных весов шлака и штейна в этом случае невелико.
Для уменьшения механических потерь стремятся иметь шлак возможно более легким, для этого заменяют тяжелые окислы железа легкими (кремнекислотой и окисью кальция), уменьшают его вязкость перегреванием и увеличивают время отстаивания.