Обеднение

Обеднение шлака в металлургии — доизвлечение из шлака остающихся в нём ценных компонентов. Необходимость обеднения шлаков как отдельного процесса связана, например, с тем, что при получении богатого по некоторому компоненту сплава находящийся в контакте с ним шлак также будет содержать большое количество этого компонента, то есть потери этого компонента со шлаком будут велики. Это обусловлено как химическим равновесием между шлаком и сплавом, так и присутствием в шлаке взвеси капель сплава (или штейна и т. п.). Если содержание компонента в товарной продукции должно быть велико, а в отвальном шлаке — низко, требуется отдельная стадия процесса, в которой этот компонент будет извлекаться из богатого шлака в сравнительно бедный сплав (штейн и т. п.), последний может являться оборотным продуктом.

Остаточное содержание ценных компонентов в шлаке после обеднения (отвальном шлаке) может быть весьма различным, и определяется, с одной стороны, природой шлака, формой потерь и механизмом обеднения, а с другой стороны — экономическими факторами.

Обеднение может осуществляться в отдельном металлургическом агрегате, либо в специальной зоне печи (например, двухзонной печи Ванюкова), или в определённый период работы агрегата. Шлак при этом, в зависимости от природы процесса, восстанавливают, продувают газом и т. п., а ценный компонент извлекается в сплав, штейн или газовую фазу. Другой вариант технологии обеднения шлаков предусматривает их измельчение до такой степени, при которой частицы собственно шлака и включений сплава или штейна полностью отделяются друг от друга, и последующее разделение этих частиц с помощью флотации, магнитной сепарации, грохочения и прочих подобных методов.

Отметим, что существуют определённые различия между технологиями собственно обеднения шлаков и технологиями переработки шлаков. При обеднении состав шлака в целом обычно меняется сравнительно мало; к примеру, оксиды железа в нём восстанавливаются неглубоко, с получением металлизированного штейна или низкожелезистого сплава. При переработке шлаков изменение их химического состава более существенное, восстановление железа и прочих компонентов — глубокое, с получением, например, чугуна или полустали. Технологии переработки шлаков — более сложные, комплексные и дорогостоящие.

Формы потерь металлов со шлаком

Выбор конкретной технологии обеднения шлака тесно связан с тем, в какой форме ценный компонент остаётся в шлаке, то есть с формой потерь металла. Различают:

• Химические потери — металл в оксидной форме, перешедший в шлак по реакции:

<math>[\mathrm{Me}] + (\mathrm{FeO}) = (\mathrm{MeO}) + [\mathrm{Fe}] </math>

Величину химических потерь металла можно рассчитать, зная константу равновесия этой реакции и активности металлов в фазах.

• Физические потери, за счёт растворения металлов или сульфидов в жидком шлаке. Растворимость металлов в шлаке обычно очень невелика. Физические и химические потери часто объединяют, говоря о «растворимых потерях».
• Механические потери — корольки металла или штейна, не успевшие осесть в донную фазу, а также запутавшиеся в шлаке частицы руды. На величину механических потерь влияют межфазное натяжение на границе шлака и штейна или металла, разность плотностей фаз, вязкость шлака.

Для разных процессов и разных металлов характерны разные формы потерь. Так, например, если не учитывать механических потерь, кобальт и никель в шлаке остаются преимущественно в виде оксидов, свинец — как в виде ошлакованного металла, так и в виде сульфида, а медь и серебро — в основном в сульфидной форме.

Пирометаллургические способы обеднения шлаков

Естественное отстаивание шлаков

Метод основан на выдерживании расплава шлака в отдельном агрегате-отстойнике, иногда подогреваемом. Взвесь частиц металла и шлака при этом оседает в донную фазу, но этот процесс происходит с очень небольшой скоростью (особенно для мелкодисперсных частиц), и часто простое отстаивание не позволяет достаточно полно разделить продукты плавки за разумное время. Тем не менее, метод полезен для отделения от шлака крупных корольков.

Восстановительно-сульфидирующие методы обеднения

Методы этой группы основаны на внепечном сульфидировании шлака, используемые сульфидизаторы и механизм введения их в расплав весьма разнообразны. Введение сульфидизатора в шлак как новой фазы снижает растворимые потери металлов по закону распределения, а также способствует снижению механических потерь за счёт поглощения мелкодисперсной взвеси штейна или сплава крупными частицами и каплями. В качестве сульфидизатора используются или были опробованы элементарная сера, сульфид кальция, пиритный и пирротиновый концентраты и т. п.

Цементационное обеднение шлаков

Цементационное обеднение основано на реакции:

<math>[\mathrm{Me}^1]+(\mathrm{Me^2O}) = [\mathrm{Me}^2]+(\mathrm{Me}^1\mathrm{O})</math>

<math>\mathrm{Me}^1</math> — в большинстве случаев, железо. Шлак перемешивают с расплавом чугуна или металлизированным штейном; при этом снижаются не только растворимые, но и механические потери за счёт ускорения коалесценции мелкодисперсной металлической и сульфидной взвеси.

Электропечное обеднение шлаков

Осуществляется, как следует из названия, в электропечи и представляет собой комбинацию цементационного и восстановительно-сульфидирующего методов. К примеру, по одному из вариантов к шлаку медеплавильного производства в электропечи добавляют и пиритный концентрат, при этом медь в существенной степени извлекается в бедный штейн, а цинк — в возгоны. Как вариант электропечного обеднения не в отдельном агрегате можно отметить использование на некоторых заводах оборудованных электродами отстойных камер (в составе печей взвешенной плавки).

Исследования в направлении совершенствования технологий обеднения шлаков продолжаются; можно отметить, например, такие пока недостаточно изученные пирометаллургические способы, как обеднение шлаковых расплавов с помощью постоянного тока или газовую флотацию в расплавах.

Литература

• Кистяковский Б. Б., Гудима Н. В., Ракова Н. Н., Ермаков Г. П. Производство цветных металлов. 2-е изд., перераб.и доп. — М.: Металлургия, 1984. — 280 с.

Отрывок, характеризующий Обеднение

В тот же день приказ за приказом отдавались французскими начальниками о том, чтобы запретить войскам расходиться по городу, строго запретить насилия жителей и мародерство, о том, чтобы нынче же вечером сделать общую перекличку; но, несмотря ни на какие меры. люди, прежде составлявшие войско, расплывались по богатому, обильному удобствами и запасами, пустому городу. Как голодное стадо идет в куче по голому полю, но тотчас же неудержимо разбредается, как только нападает на богатые пастбища, так же неудержимо разбредалось и войско по богатому городу.
Жителей в Москве не было, и солдаты, как вода в песок, всачивались в нее и неудержимой звездой расплывались во все стороны от Кремля, в который они вошли прежде всего. Солдаты кавалеристы, входя в оставленный со всем добром купеческий дом и находя стойла не только для своих лошадей, но и лишние, все таки шли рядом занимать другой дом, который им казался лучше. Многие занимали несколько домов, надписывая мелом, кем он занят, и спорили и даже дрались с другими командами. Не успев поместиться еще, солдаты бежали на улицу осматривать город и, по слуху о том, что все брошено, стремились туда, где можно было забрать даром ценные вещи. Начальники ходили останавливать солдат и сами вовлекались невольно в те же действия. В Каретном ряду оставались лавки с экипажами, и генералы толпились там, выбирая себе коляски и кареты. Остававшиеся жители приглашали к себе начальников, надеясь тем обеспечиться от грабежа. Богатств было пропасть, и конца им не видно было; везде, кругом того места, которое заняли французы, были еще неизведанные, незанятые места, в которых, как казалось французам, было еще больше богатств. И Москва все дальше и дальше всасывала их в себя. Точно, как вследствие того, что нальется вода на сухую землю, исчезает вода и сухая земля; точно так же вследствие того, что голодное войско вошло в обильный, пустой город, уничтожилось войско, и уничтожился обильный город; и сделалась грязь, сделались пожары и мародерство.

Французы приписывали пожар Москвы au patriotisme feroce de Rastopchine [дикому патриотизму Растопчина]; русские – изуверству французов. В сущности же, причин пожара Москвы в том смысле, чтобы отнести пожар этот на ответственность одного или несколько лиц, таких причин не было и не могло быть. Москва сгорела вследствие того, что она была поставлена в такие условия, при которых всякий деревянный город должен сгореть, независимо от того, имеются ли или не имеются в городе сто тридцать плохих пожарных труб. Москва должна была сгореть вследствие того, что из нее выехали жители, и так же неизбежно, как должна загореться куча стружек, на которую в продолжение нескольких дней будут сыпаться искры огня. Деревянный город, в котором при жителях владельцах домов и при полиции бывают летом почти каждый день пожары, не может не сгореть, когда в нем нет жителей, а живут войска, курящие трубки, раскладывающие костры на Сенатской площади из сенатских стульев и варящие себе есть два раза в день. Стоит в мирное время войскам расположиться на квартирах по деревням в известной местности, и количество пожаров в этой местности тотчас увеличивается. В какой же степени должна увеличиться вероятность пожаров в пустом деревянном городе, в котором расположится чужое войско? Le patriotisme feroce de Rastopchine и изуверство французов тут ни в чем не виноваты. Москва загорелась от трубок, от кухонь, от костров, от неряшливости неприятельских солдат, жителей – не хозяев домов. Ежели и были поджоги (что весьма сомнительно, потому что поджигать никому не было никакой причины, а, во всяком случае, хлопотливо и опасно), то поджоги нельзя принять за причину, так как без поджогов было бы то же самое.
Как ни лестно было французам обвинять зверство Растопчина и русским обвинять злодея Бонапарта или потом влагать героический факел в руки своего народа, нельзя не видеть, что такой непосредственной причины пожара не могло быть, потому что Москва должна была сгореть, как должна сгореть каждая деревня, фабрика, всякий дом, из которого выйдут хозяева и в который пустят хозяйничать и варить себе кашу чужих людей. Москва сожжена жителями, это правда; но не теми жителями, которые оставались в ней, а теми, которые выехали из нее. Москва, занятая неприятелем, не осталась цела, как Берлин, Вена и другие города, только вследствие того, что жители ее не подносили хлеба соли и ключей французам, а выехали из нее.


Расходившееся звездой по Москве всачивание французов в день 2 го сентября достигло квартала, в котором жил теперь Пьер, только к вечеру.
Пьер находился после двух последних, уединенно и необычайно проведенных дней в состоянии, близком к сумасшествию. Всем существом его овладела одна неотвязная мысль. Он сам не знал, как и когда, но мысль эта овладела им теперь так, что он ничего не помнил из прошедшего, ничего не понимал из настоящего; и все, что он видел и слышал, происходило перед ним как во сне.
Пьер ушел из своего дома только для того, чтобы избавиться от сложной путаницы требований жизни, охватившей его, и которую он, в тогдашнем состоянии, но в силах был распутать. Он поехал на квартиру Иосифа Алексеевича под предлогом разбора книг и бумаг покойного только потому, что он искал успокоения от жизненной тревоги, – а с воспоминанием об Иосифе Алексеевиче связывался в его душе мир вечных, спокойных и торжественных мыслей, совершенно противоположных тревожной путанице, в которую он чувствовал себя втягиваемым. Он искал тихого убежища и действительно нашел его в кабинете Иосифа Алексеевича. Когда он, в мертвой тишине кабинета, сел, облокотившись на руки, над запыленным письменным столом покойника, в его воображении спокойно и значительно, одно за другим, стали представляться воспоминания последних дней, в особенности Бородинского сражения и того неопределимого для него ощущения своей ничтожности и лживости в сравнении с правдой, простотой и силой того разряда людей, которые отпечатались у него в душе под названием они. Когда Герасим разбудил его от его задумчивости, Пьеру пришла мысль о том, что он примет участие в предполагаемой – как он знал – народной защите Москвы. И с этой целью он тотчас же попросил Герасима достать ему кафтан и пистолет и объявил ему свое намерение, скрывая свое имя, остаться в доме Иосифа Алексеевича. Потом, в продолжение первого уединенно и праздно проведенного дня (Пьер несколько раз пытался и не мог остановить своего внимания на масонских рукописях), ему несколько раз смутно представлялось и прежде приходившая мысль о кабалистическом значении своего имени в связи с именем Бонапарта; но мысль эта о том, что ему, l'Russe Besuhof, предназначено положить предел власти зверя, приходила ему еще только как одно из мечтаний, которые беспричинно и бесследно пробегают в воображении.