Размер капель металла, образованных на пузыре газа-восстановителя при барботаже оксидного расплава

Для оценки размера капель, образованных на отдельных пузырях газа-восстановителя в ходе барботажа оксидного расплава, использована модель формирования металлической фазы, включающая следующие стадии: образование пузырей при вдувании газа в расплав; восстановление металла на поверхности пузырей и концентрация его в виде капель в кормовой части. Представлены уравнения, позволяющие оценить предельные размеры пузыря газа и(R^кр_п) капли(r^кр_к)_, движущихся в оксидном расплаве без дробления. Используя определенные методом лежащей капли плотность (р, кг/м³) и поверхностное натяжение (σ, мДж/м²) расплавов B₂O₃ - CaO и B₂O₃ - CaO - CuO в интервале температур 1373 - 1673 К, описываемые уравнениями σ₁= 87,0 + 0,242T, р1 = 3,26103 - 0,91T, σ₂ = 10,8 + 0,178T, р2 = 3,19103 - 0,70T соответственно, рассчитаны критические размеры газового пузыря (R^кр_п), движущегося в оксидном расплаве без дробления. В расплаве B₂O₃ - CaO - CuO в зависимости от температуры критический радиус пузыря меняется от 0,047 до 0,053 м, а для системы B₂O₃ - CaO эти значения составляют 0,06 - 0,081 м. Используя методику, позволяющую с помощью расчетов термодинамического равновесия описать особенности барботажа оксидного расплава различными восстановительными газами, определено изменение содержания оксидов меди в расплаве B₂O₃ - CaO - CuO в зависимости от количества введенного СО при различных температурах. На основании полученных данных рассчитано количество меди, образующееся при взаимодействии Cu₂O в расплаве с единичным пузырем СО в зависимости от содержания оксида меди и количества СО в пузыре. Корреляционные зависимости размера капель от содержания Cu₂O в расплаве (C_Сu2O , %), температуры (T, К) и количества СО в пузыре (n_СО , моль) получены методами статистической обработки данных.

1. Ванюков A.B., Быстров В.П., Васкевич А.Д. и др. Плавка в жидкой ванне. - М.: Металлургия, 1986. - 259 с.

2. Schlesinger M.E., King M.J., Sole K.C., Davenport W.G. Extractive Metallurgy of Copper. 5th Ed. Elsevier, 2011. - 481 p.

3. Vignes A. Extractive Metallurgy 3: Processing Operations and Routes. ISTE Ltd, John Wiley & Sons, Inc., 2011. - 352 p.

4. Bakker M.L., Nikolic S., Mackey PJ. ISASMELT TSL - Applications for nickel // An International Journal Devoted to Innovation and Developments in Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2011. Vol. 24. No. 7. Р. 610 - 619.

5. Bakker M.L., Nikolic S., Burrows A.S., Alvear G.R.F. ISACON-VERTTM - continuous converting of nickel/PGM mattes // J. S. Afr. Inst. Mining and Met. 2011. Vol. 111. No. 10. Р. 285 - 294.

6. Romenets V.A. Romelt process // ISM (Iron Steelmaker). 1995. Vol. 22. No. 1. P. 37 - 41.

7. Комков А.А., Баранова Н.В., Быстрое В.П. Исследование восстановительного обеднения высокоокисленных шлаков в условиях барботажа // Цветные металлы. 1994. № 12. С. 26 - 30.

8. Крашенинников М.В., Маршук Л.А., Леонтьев Л.И. Селективное восстановление никеля из оксидного расплава // Расплавы. 1998. № 4. С. 45 - 48.

9. Фомичев В.Б., Князев М.В., Рюмин А.А. и др. Исследование процесса обеднения шлаков продувкой их газовыми смесями с различным парциальным давлением кислорода // Цветные металлы. 2002. № 9. С. 32 - 36.

10. Комков А.А., Камкин Р.И. Поведение меди и примесей при продувке медеплавильных шлаков газовой смесью СО-СО2 // Цветные металлы. 2011. № 6. С. 26 - 31.

11. Комков А.А., Камкин Р.Н. О механизме восстановления оксидов при продувке медеплавильных шлаков газовыми смесями СО-СО2 // Изв. вуз. Цветная металлургия. 2019. № 6. С. 13 - 22.

12. Yusupkhodjaev A.A., Khojiev Sh.T., Berdiyarov B.T. etc. Technology of processing slags of copper production using local secondary technogenic formations // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE). 2019. Vol. 9. No. 11. P. 5461 - 5472.

13. Махмадияров T.M., Деев В.И., Худяков И.Ф. Кинетика восстановления закиси меди окисью углерода из силикатных расплавов // Изв. АН СССР. Металлы. 1974. № 4. С. 34 - 37.

14. Красиков С.А., Лямкин С.А. Кинетика восстановления меди из расплавленного шлака монооксидом углерода // Цветные металлы. 1994. № 7. С. 19 - 21.

15. Вусихис А.С., Дмитриев А.Н., Леонтьев Л.И., Шаврин С.В. Кинетика восстановления оксидов металлов из расплава газом-восстановителем в барботируемом слое // Материаловедение. 2002. № 10. С. 30 - 34.

16. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Ченцов В.П. и др. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 1. Теоретические основы процесса // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 9. С. 639 - 644.

17. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Ченцов В.П. и др. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 3. Разделение ферроникеля и оксидного расплава // Изв. вуз. Черная Металлургия. 2017. Т. 60. № 12. C. 960 - 965.

18. Белоусов А.А., Селиванов Е.Н., Бедяев В.В., Литовских С.Н. Применение борсодержащих флюсов для повышения качества черновой меди // Цветная металлургия. 2003. № 10. С. 13 - 17.

19. Chentsov V.P., Shevchenko V.G., Mozgowoi A.G., Pokrasin M.A. Density and surface tension of heavy liquid-metal coolants: Gallium and Indium // Inorganic Materials: Applied Research. 2011. Vol. 2. No. 5. P. 468 - 473.

20. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Ченцов В.П. и др. Формирование металлической фазы при барботаже газом-восстановителем многокомпонентного оксидного расплава. Сообщение 2. Плотность и поверхностные свойства // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 1. С. 48 - 54.

21. Вусихис А.С., Леонтьев Л.И., Селиванов Е.Н., Ченцов В.П. Mоделирование процесса газового восстановления металлов из многокомпонентного оксидного расплава в барботируемом слое // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 55. № 7. С. 58 - 63.

22. Арсентьев П.П. Коледов Л.А. Металлические расплавы и их свойства. - М.: Металлургия, 1976. - 376 с.