Термодинамическое изучение термопарообработки цинковых кеков

THERMODYNAMIC STUDY OF THERMAL VARIOUS PROCESSING

OF ZINC CAKES Akhtamov F.E. (Republic of Uzbekistan) Email: Akhtamov572@scientifictext.ru

Akhtamov Fozil Erkinovich - Senior Teacher, DEPARTMENT OF METALLURGY, NAVOI STATE MINING INSTITUTE, NAVOI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN

Abstract: the paper considers the issues of thermodynamics of heat treatment, reactions of the zinc cake oxidation process and the results of laboratory experiments. The optimal conditions for firing were studied. As is known, due to ferrite formation during roasting of zinc concentrates during the leaching of the cinder, part of the zinc remains in the cakes in the form of ferrite and other insoluble compounds. The studies were aimed at thermodynamic study of the behavior of minerals that make up zinc cakes at temperatures of400-900°С.

Keywords: heat treatment, oxidative firing, zinc cake, leaching, Weltz, steam treatment.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОПАРООБРАБОТКИ

ЦИНКОВЫХ КЕКОВ Ахтамов Ф.Э.

Ахтамов Фозил Эркинович - старший преподаватель, кафедра металлургии, Навоийский государственный горный институт, г. Навои, Республика Узбекистан

Аннотация: в работе рассмотрены вопросы термодинамики термопарообработки, реакции процесса окисления цинковых кеков и результаты проведенных лабораторных опытов. Изучены оптимальные условия для обжига. Как известно, вследствие ферритообразования при обжиге цинковых концентратов в процессе выщелачивания огарка часть цинка остается в кеках в форме феррита и других нерастворимых соединений. Исследования были направлены на термодинамическое изучение поведение минералов, входящих в состав цинковых кеков, при температурах 400-900°С.

Ключевые слова: термообработка, окислительный обжиг, кек цинковый, выщелачивание, вельцевание, парообработка.

При термопарообработке цинкового кека протекает ряд химических реакций, которые нами подразделены на следующие группы:

1. Окисление серосодержащих минералов: сфалерита, пирита, полусернистой меди, галенита и др.

2. Разложение силикатов и ферритов с водяным паром в присутствии кислорода и диоксида серы.

Установлено, что начало возгонки элементарной серы составляет 150-2000С, арсенопирит и пирит начинают разлагаться при 450-5000С. Полное разложение пирита, арсенопирита и халькопирита завершается при температуре ~7000С. При этом в газовую фазу переходят такие летучие оксиды, как диоксид серы (сернистый ангидрид), и другие легколетучие компоненты.

Элементарная сера всегда присутствует в цинковом продукте в свободной или связанной с органическими соединениями формах. Кроме того, она может образоваться при протекании различных реакций, в том числе за счет разложения сфалерита, пирита, халькопирита, арсенопирита и полусернистой меди. В условиях термопарообработки она может находиться в твердом, жидком и парообразном состояниях.

При термопарообработке феррит цинка с водяным паром с участием сернистого ангидрида разлагается с образованием сульфата цинка по реакции:

13

ZnO-Fe2O3+SO2+H2Onap=ZnSO4+Fe2O3+H2 AG0298 =-1176.9 кДж/моль Сфалерит взаимодействует с парами воды c участием кислорода по реакции: ZnS + O2 + 2Н2Опар = ZnSO4 + 2H2 AG0298=-520.59 кДж/моль

Сульфидов меди при термопарообработке в присутствии водяного пара и кислорода окисляются по реакции:

2CuS+H20+1,502=2Cu0+H2S+S02 AG% =-265,77 кДж/моль Таким образом, результаты термодинамического анализа показали:

1. Окисление сульфидов в присутствии водяного пара происходит без кислорода и с участием его. Элементарная сера и сера, образующаяся при разложении сульфидов, взаимодействуют с парами воды, образуя диоксид серы, который взаимодействует с сульфидными минералами;

2. Как показали результаты расчетов, при термопарообработке сульфид цинка ZnS превращается в основном в ZnO, феррит цинка ZnOFe2O3 превращается в ZnSO4 и Fe2O3, медь в СиО, сульфиды железа превращаются в Fe3O4 - магнетита.

Список литературы /References

1. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Совершенствование использования тепла при плавильных и обжиговых процессах в металлургии // Горный вестник Узбекистана, 2018. № 3. С. 85-92.

2. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Обжиг молибденовых кеков в печи нового типа для интенсивного обжига // Горный вестник Узбекистана, 2018. № 4. С. 131-135.

3. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Исследование возможности процесса окисления сульфидных материалов в печи для интенсивного обжига // Горный журнал. № 9, 2018. С. 85-89. DOI: 10.17580/gzh.2018.09.14.

4. Хасанов А.С., Толибов Б.И. Теоретические основы термодинамики окислительного обжига сульфидных материалов// Композиционные материалы. Ташкент, 2019. № 1. С. 14-17.

5. Хасанов А.С., Толибов Б.И., Сирожов Т.Т., Ахмедов М.С. Новые направления по созданию технологию грануляции шлаков медного производства // Евразийский союз ученых № 2 (71), 2020. С. 49-55. DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.4.71.600.

6. Вохидов Б.Р., Арипов А.Р., Туробов Ш.Н., Мамараимов Г.Ф. // Research of technological processes of vanadium distribution in Uzbekistan // XI International correspondence scientific specialized conference «International scientific review of the technical sciences, mathematics and computer science» (BOSTON. USA. JUNE 10-11, 2019).

7. Толибов Б.И. Исследование процесса окислительного обжига золотосодержащих сульфидных материалов для разработки оптимального режима. // Евразийский союз ученых. № 5 (74), 2020. С. 41-49. DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.4.74.756.

8. Хасанов А.С., Вохидов Б.Р., Арипов А.Р., Асроров А.А., Пирназаров Ф.Г., Шарипов С.Ш., Немененок Б.М. // Исследование повышения степени извлечения аффинированного палладиевого порошка из сбросных растворов // Научно-методический журнал «ЛИТЬЕ И МЕТАЛЛУРГИЯ», Материаловедение. Белоруссия, 2020. Март. № 1 (78). С. 78-86.