Компьютерное термодинамическое моделирование и экспериментальное получение ферросплавов из смеси кеков выщелачивания окисленных медных руд

Аннотация

В статье приводится результаты исследований компьютерного термодинамического моделирования и экспериментов по получению ферросплавов из смеси кеков сернокислотного выщелачивания окисленных медных руд месторождений Алмалы, Аяк-Коджан, Актогай, Коунрад, Шатырколь, содержащей (%): 65.2SiO₂; 14.2Al₂O₃; 7.4Fe₂O₃; 2.4K₂O; 2.7Na₂O; 6.6CаO; 2.8MgO; 0.2CuO. Моделирование проводились с использованием программного комплекса HSC-6.0, основанного на принципе минимума энергии Гиббса,а также метода планирования исследований с использованием рототабельного плана второго порядка (план Бокса-Хантера). Определялось влияние температуры и количества углерода на равновесную степень распределения кремния, алюминия и концентрацию этих металлов в сплаве. Эксперименты по плавке смеси кеков проводили на печи Тамма в изотермическом режиме. На основании полученных результатов установлено, что по равновесное взаимодействие смеси кеков кучного выщелачивания медных руд с углеродом и железом  происходит с образованием FeSi, FeSi₂, FeSi_2.33, Fe₅Si₃,FeSi_2.43, Fe₃Si, Si, SiO₂,Al, SiC, CaSiO₃, Al₂SiO₅, MgSiO₃, K₂SiO₃, Na₂SiO₃,Cu, CO. Увеличение железа от 30 до 50% от массы смеси кеков выщелачивания и температуры от 1600 до 2000ºС повышает степенью извлечения в сплав кремния до 83.2%, и уменьшает концентрацию кремния в нем от 40-41.41% (при 1800ºС) до 30-31%, алюминия при 2100ºС от 8.3% до 5.5%. Ферросиллиций марки FeSi₄₅ с извлечением в него 74-81.9% Si образуется при 1780-1910ºС, 30% железа и 34% углерода, а марки FeSi₂₅ с извлечением в него 70-76% образуется в температурной области 1660-1730ºС в присутствии 43.5-50% железа. Для достижения высокого (≥80%) кремния в сплав необходима температура не менее 1800ºС и 80-ти минутная продолжительность процесса.