7.10.3 Шлаки оловянной восстановительной плавки

Шлак — важнейший продукт плавки, правильный выбор состава его необходим для успешного проведения плавки, т. е. для высокого извлечения олова, высокой производительности печи и получения хороших технико-экономических показателей.

Задача плавки — отделение олова от железа и кремнезема. Это возможно путем образования шлака системы SiO₂ — FeO —CaO.

Шлаки оловянной плавки по качественному их составу подобны другим шлакам металлургии тяжелых цветных металлов.

Количественный состав шлака оловянной плавки прежде всего должен соответствовать наиболее полному восстановлению олова при возможно меньшем попутном образовании металлического железа.

В жидком шлаке оседают и сливаются между собой капли восстановленного олова. Полнота этого процесса, также определяющего величину потерь олова в шлаке, зависит от вязкости, удельного веса и поверхностного натяжения жидкого олова и жидкого шлака. Все эти свойства также связаны с химическим составом шлака.

Температура, необходимая при восстановительной плавке, определяется температурой плавления и вязкостью шлака. Поэтому от свойств шлака зависят также расходы топлива, огнеупорных материалов, энергии и рабочей силы, т. е. свойства шлака значительно влияют на экономические показатели плавки.

Изучая состав шлаков и выбирая шлаки для оловянной восстановительной плавки, прежде всего оценивают величину потерь олова, стоимость энергии, огнеупорных материалов и других затрат на проведение плавки.

Олово теряется в шлаках по нескольким причинам:

Химические потери вызываются неполным восстановлением его из шлака. Химические потери — это олово, оставленное в шлаке в виде SnO и частично в виде SnO₂.

Механические потери олова связаны с неполным оседанием капель металла из жидкого шлака. Причиной механических потерь может быть недостаточная разность удельных весов металла и шлака (при высоком удельном весе шлака), плохое слияние мелких капелек олова, а также высокая вязкость шлака.

Физические потери, которые могут быть велики, обусловлены несколькими причинами. Первая из них — растворимость олова в шлаке с образованием истинных, а также коллоидных растворов. Растворимость олова в шлаках не была изучена, вероятно, она невелика. Вторая причина физических потерь — флотируемость олова в шлаке.

Часто приходится наблюдать всплывание крупных капель олова над шлаком, даже если шлак сравнительно легок по удельному весу. Это явление, по-видимому, связано с образованием поверхностных пленок на каплях олова в результате сорбции каких-то поверхностно активных составляющих шлака. Оно подобно эффекту флотации тяжелых минералов из водных пульп.

Третьей причиной может быть диспергирование олова с образованием коллоидных растворов. Наблюдения показывают, что в шлаках всегда имеются взвешенные мелкие капли олова крупностью в несколько микрон, которые, вероятно, образовались в результате коагуляции коллоидного раствора.

Все причины потерь олова в шлаках в конечном счете зависят от химического состава шлака, так как этим определяется полнота восстановления SnO, вязкость, удельный вес и поверхностные свойства шлака.