Tavení

• Pyrometalurgický pochod, roztavením zpracovávaných surovin dochází k oddělení kovonosných a jalových částí vsázky do 2 nebo více nemísitelných fází, ve kterých se zkoncentrovává kov v kovové formě ve formě kovových sloučenin (S2-, As3-, Sb3-)

Produkty tavení kapalná struska kapalný kov kapalný kamínek kapalné arsenidy, antimonidy (lechy, míšně Vzájemně nemísitelné fáze

Úlety, kouřové plyny

Strusky – polykomponentní soustavy oxidů, vznikají nízkotavitelná eutektika

• CaO – Al2O3 – SiO2 eut. 1170 – 1265°C

• MgO – Al2O3 – SiO2 eut. cca 1355°C

• FeO – CaO – SiO2 eut. 1100°C

• Chemické a fyzikální vlastnosti strusek určují průběh tavení !

Redukční taveníHlavní produkt – kapalný surový kov, po skončení redukce kovových oxidů je vyredukovaný kov rozptýlen ve vsázce na stejných místech, kde byly kovové oxidy, zvýšením teploty dochází k roztavení vsázky, oddělení kovové fáze od hlušiny- tvoří se struskotvornými přísadami kapalnou strusku Pece pro redukční tavení• šachtové pece• elektrické obloukové pece• krátké bubnové pece

Schéma šachtové pece

Koncentrační tavení/ tavení na kamínek

Cíl: 1) zkoncentrování těžkých kovů v kamínku

2) oddělění kamínku (sulfidů) od hlušiny (přechází do strusky)

3) převedení FeO do strusky

Kamínky – kapalné roztoky sulfidů těžkých neželezných kovů (Cu, Ni, Pb)

a sulfidů železa, vždy FeS

- obsahují malá množství oxidů a strusky

- významný meziprodukt při výrobě kovů s vysokou afinitou k síře,

při tavení se oddělují od hlušiny a hromadí se v kamínku

Produkty taveni – kamínek, struska, kov

-

Složení kamínků:24- 28% S, 30 - 45% Fe

Cu2S, FeS, Ni3S2, obsah O2- Feb.t. 900 – 1100°C, velice agresivní, rozpouští kovy včetně ušlechtilých kovů

Předpoklad vytvoření kvalitního kamínku: optimální obsah S2- ve vsázce

Odstranění S2-: častečné oxidační pražení, FeS Fe3O4 FeO Přidání S2-: pyrit, sádrovec

Cu – Fe kamínky: meziprodukt pro výrobu CuNi – Fe, Ni – Cu – Fe kamínky: meziprodukt pro výrobu NiPb kamínky – nežádoucí nebo pro odstraňování Cu při výrobě Pb v šachtové

peci

Zpracování kamínků:Bessemerování, oxidační rafinační tavení na převedení Fe ve formě FeO do

strusky jako 2FeO.SiO2 fayallit

Tavení ve vznosu, technologie Outokumpu

Technologie Inco

Bessemerování kamínku Cu2S - FeS

Cíl: Získání surové Cu, převedení veškerého Fe do strusky

1. stupeň (odstranění FeS) → bílý kamínek -1350 oC

2 FeS + 3 O2 → 2 FeO + 2 SO2

3 FeS + 5 O2 → Fe3O4 + 3 SO2 2 Cu2S

2 Cu2S + O2 → Cu2O + SO2

2 FeO + SiO2 → 2 FeO. SiO2 fayallit

Cu2O + FeS → Cu2S + FeO

3 Fe3O4 + FeS → 10 FeO + SO2

Cu2O + Cu2S → Cu + SO2

2. stupeň (odstranění S) → konvertorová Cu (blistr): Ag, Au, Pt-kovy, Se,

Te, Pb, Zn, Ni, As, Sb, Ni,Co, O2 1150 oC

2 Cu2S + O2 → Cu2O + SO2

Cu2O + Cu2S → Cu + SO2

Bessemerování Ni3S2 - Cu2S – FeS – (Fe3O4) kamínku

Cíl: příprava jemného kamínku Ni3S2 - Cu2S- NiCu (40-60% Ni, 20-30% Cu, 16-20%S,<1% Fe)

2 FeS + 3 O2 + SiO2 → 2FeO.SiO2 + SO2

2 FeS + 5 O2 → Fe3O4 + 3 SO2

3 Fe3O4 + FeS + 5 SiO2 → 5(2 FeO.SiO2) + SO2

Omezeně Ni3S2 + 2 O2 → 3 Ni + SO2

Cu2S + O2 → 2 Cu + SO2

Výroba slitiny Ni-Cu: TRBC process (rotační kyslíkový konvertor)

Dělení jemného Ni3S2-Cu2S kamínkuModerní postupy: výhradně řízené pomalé chlazení a flotaceJemný kamínek: v průměru 50% Ni, 30% Cu, 20%S• Konvertorování - 1200 oC• Lití kamínku - 980 oC• 930 oC úplná rozpustnost• • 920 oC- zač. kryst. Cu2S (Ag, Au, Se, Te)• < 0,5% Ni• 700 oC- kryst. slit. Ni-Cu (Pt-kovy) • • 580 oC- zač. kryst. -Ni3S2 (6% Cu)• tepl. výdrž- až vše ztuhne• • 521 oC- transf. - Ni3S2 (< 2,5 % Cu)•

370 oC - transf. Ni3S2(< 0,5 % Cu)• Drcení, magnetická separace, mletí, flotace: pěna Cu2S• spodek Ni3S2

Pierce-Smith konvertor