Skład chemiczny polskich koncentratów miedziowych,
pozwala na bezpośrednie wytopienie miedzi blister w piecu zawiesinowym. Celem
uzyskania miedzi blister o odpowiedniej jakości (zawartość Pb<0,3% mas.),
proces prowadzony jest przy wysokim potencjale tlenu, czego skutkiem jest
wysoka zawartość Cu w żużlu, od 12 do 16% mas. Wymusiło to konieczność prowadzenia
odmiedziowania żużla zawiesinowego, które
polega na redukcji tlenków metali w piecu elektrycznym. Obliczenia
termodynamiczne pokazują, że w warunkach równowagowych jest możliwe usunięcie
miedzi z żużla do poziomu 0,003% mas. (dwa rzędy wielkości mniejsza niż obecnie
uzyskiwana zawartość Cu w żużlu odpadowym), co świadczy o silnym oddaleniu
procesu redukcji w piecu elektrycznym od warunków równowagowych. Źródeł takiego
stanu rzeczy możemy dopatrywać się w dwóch obszarach. W szybkości reakcji
redukcji oraz w przebiegu procesów koalescencji oraz sedymentacji
drobnodyspersyjnej zawiesiny kropel wyredukowanych metali. Znajomość szybkośći redukcji tlenków metali pozwoli na
optymalizację stosowanej obecnie technologii odmiedziowania żużla.
Badania polegały na redukcji żużla
zawiesinowego za pomocą penetratora (reduktora wykonanego z grafitu). Pomiar
rozpoczynał się w momencie zanurzenia penetratora w ciekłym żużlu. Od tego
momentu, za pomocą analizatora gazów procesowych rejestrowano ilość gazów CO i
CO2 opuszczających układ. Wykorzystując te dane obliczano liczbę
moli tlenu n(O) jaka została wyprowadzona z układu w wyniku redukcji
żużla w postaci CO i CO2. Zrealizowane w ten sposób badania
pozwoliły na określenie wpływu temperatury oraz wielkości powierzchni reduktora
na szybkość procesu redukcji żużla zawiesinowego.
Wzrost temperatury do 1623 K zwiększa stopień
odmiedziowania. Dalszy wzrost temperatury procesu (do 1673 K) nie powoduje
znaczących zmian w końcowej zawartości Cu w żużlu, lecz przede wszystkim skutkuje
wzrostem stopnia redukcji żelaza, co przekłada się na wzrost zużycia reduktora.
W przypadku różnej powierzchni redukcji S,
jej wzrost tylko do pewnej wielkości (charakterystycznej dla geometrii danego
układu) przekłada się na wzrost stopnia odmiedziowania. Po przekroczeniu
granicznej wielkości powierzchni redukcji nie obserwujemy już wzrostu szybkości
procesu.
Na podstawie
przeprowadzonych badań można stwierdzić, że:
- zastosowana metodyka pomiarowa pozwala na dokładne śledzenie zmian szybkości procesu,
- w zastosowanej metodzie nie jest możliwe rozróżnienie szybkości redukcji poszczególnych tlenków,
- w pierwszej kolejności redukcji ulegają tlenki miedzi, a dopiero potem żelaza,
- szybkość odmiedziowania żużla rośnie wraz ze wzrostem temperatury procesu,
- wzrost powierzchni redukcji S tylko do pewnego momentu wpływa na wzrost stopnia odzysku miedzi oraz szybkości procesu.
Zaprezentowane wyniki badań pokazują, że
istnieją warunki zależne od geometrii układu, gdzie proces odmiedziowania
przebiega z dobrą wydajnością. Redukcja poszczególnych składników zachodzi z
dużą szybkością (skrócenie czasu redukcji żużla w piecu elektrycznym), a
wyredukowany stop CuFePb jest odpowiedniej jakości (niska zawartość żelaza, co
przekłada się na krótki czas jego konwertorowania).
Ten komentarz został usunięty przez administratora bloga.
OdpowiedzUsuńTen komentarz został usunięty przez administratora bloga.
OdpowiedzUsuń