148290. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cinktartalmú anyag kohósítására
2 148-290 magnéziumoxid és egyéb fémoxidok, melyek a cinket kohósító nagyolvasztóban uralkodó feltételek mellett nem redukálódnak. A találmány értelmében a töltetbe adagolt fő salakképző oxidok viszonylagos mennyiségeit különösen az alumíniumoxid, a kalciumoxid, a vasoxid ós a szilieiumdioxid mennyiségét szabályozzuk. A kemencéből megcsapolt salakban levő adott mennyiségű cinkoxidra a találmány értelmében e salak összetételét az alumíniumoxid-, kalciumoxid-, vasoxid- és sziliciumdioxíd-tartalomra vonatkozólag beszabályozzuk. A találmány értelmében az alumíniumoxid, kalciumoxid, vasoxid összetevőket és sziliciumdioxid-tartalmát a cinkmentes salak súlyára vonatkoztatva, vagyis a salak teljes súlya és a cinkoxid-tartalma közötti különbségre vonatkoztatva egyértelműen meghatározhatjuk. A találmány szerinti eljárással kapott salakra jellemző, hogy az elsődlegesen képződött szilárd fázis, mely a megömlött salak hűtésekor keletkezik, alumíniumoxiclot tartalmaz. Röntgensugár diffrakciós vizsgálatokból ítélve ez a fázis gehlenit (2CaO, A12 0 3 ,SI0 2 = Ca 2 AI 2 SI0 7 ) jellegű, de lehetséges, hogy az AI2O3-I; részben FeSiOs helyettesíti és hogy e fázis gehlenit (Ca2 Al 2 SiC>7) és melilit (Ca2 FeSi 2 C>7) szilárd oldatából áll. A gehlenit súlyszerinti összetétele 40,9% CaO, 37,2% AI2O3 és 21,9% Si02 . A melilité 36,9% CaO, 23,6% FeO és 39,5% Si02 . A két vegyület egyenlő súlyarányú keverékének összetétele pedig 38,9% CaO, 18,6% A12 0 3 , 11,8% FeO és 30,7% Si02 . Ezen a kiváló gehlenit-mehlit szilárd oldatra jellemző összetétel, és a salak összetételének olyannak kell lenni, hogy egy nagy része szilárd oldat alakiában válhasson ki. Űgy véljük, hog;/ a kiváló szilárd fázis valamivel kisebb menynyiségű vasoxidot tartalmaz, mint a folyékony salak, melyből elkülönült, úgyhogy célszerű olyan összetétel, melyben a FeO-tartalom valamivel nagyobb, mint 11,8%, pl. 16,0%. Ha a többi összetevők ugyanilyen arányban vannak jelen, akkor az ideális salak összetétele 37,0% CaO, 17,7% A120 3 , 16,0% FeO és 29,2% Si02 . Az ilyen ímelilit-gehlenit salakra jellemző, hegy viszonylag magas az olvadáspontja. Cinknek nagyolvasztókban való kohósításánál kívánatos, hogy a cinket lehetőleg teljes mértékben elkülönítsük a salaktól anélkül, hogy a vasoxidot redukálnánk, amikor is magas olvadáspontú vasat kapunk és anélkül, hogy a cink előállításához felhasznált koksz hányadát nemkívánatos módon növelnénk. Ügy találtuk, hogy ezt a célt legjobban akkor érjük el, ha a salaknak magas az olvadáspontja. Közelebbről pedig ennek az a kritériuma, hogy az a hőmérséklet, melynél a salak legnagyobb része, azonban nem teljes menynyisége megömlik, magas legyen. A teljes megömlés hőmérsékletét meghatározza a folyékony salaktól különböző összetételű szilárd fázis képződése, mikor a salakot e hőmérséklet alá hűtjük. Cink kohósításánál nagyolvasztóknál alkalmazott eljárásnál eddig kapott salak azonos volt azzal, ami a legtöbb nemvas fémkohászati eljárásnál adódott,, mely csak kis mennyiségű alumíniumoxidot tartalmaz és melyeknél a három fő összetevő : a kalciumoxid, a szilieiumdioxid és a vasoxid. Ilyen salakoknál a teljes megömlés hőmérsékletét a hűtésnél vagy wüstit (nem stoechiometrikus vasoxid) vagy szilikát (rendszerint kalciumvas-olivin OaSi04 és Fe 2 Si0 4 szilárd oldata) képződése szabja meg. Űgy találtuk, hogy a nem-vas fémkohászati eljárásoknál használt salak-összetételek mint aminőt pl. az ólomkohósításnál használnak — nem alkalmasak nagyolvasztókban cink kohósítására, mert a teljes megömlés hőmérséklete túlságosan alacsony. Az effajta salakokban olivin képződése szabja meg a teljes megömlés hőmérsékletét. A szakmában ajánlott fentebb említett salakösszetételnél, ahol a FeO : CaO : Si02 súlyarányai 1.0:1,5:1,5. a teljes megömlésnél viszonylag magas hőmérséklet adódik. A megömlesztési hőmérsékletet meghatározó szilárd fázis vagy kalcium-metaszilikát vagy mészben gazdag olivin. A cinkkoncentrátumok rendszerint vastartalmú szennyezést és gyakran sziliciumdioxidot is tartalmaznak. Avégett, hogy a fentebb említett ideális salak-összetételhez jussunk, majdnem mindig kalciumoxidot és alumíniumoxidot, néha pedig sziliciumdioxidot kell adagolná. A megengedhető salaké összetétel meghatározásánál ezért nem szükséges, hogy tekintetbe vegyük a kalciumoxid-tartaloinnak 37,0% vagy az alumíniumoxidtartalomnak 17,7% fölé való növelését, éppúgy nem szükséges tekintetbe venni az FeO-tartalomnak 16,0% alá való csökkentését. Gehlenit összetevőinek (kalciumoxid, alumíniumoxid és szilieiumdioxid) kell elegendő mennyiségben jelen lenni, hogy a salak tekintélyes része mint magas olvadáspontú melilit különülhessen el. Ez oknál fogva a kalciumoxid-, alumíniumoxid- és sziliciumdioxid-tartalomnak alsó határt kell szabni. Mivel alumíniumoxid az a jellegzetes össeztevő, mely melilit képződését inkább elősegíti, mint valamely szilikátét (CaSiOa vagy olivin), mely első fázisként válik ki, különös fontossága van az alumíniumoxid-tartalom alsó határának. A cink elkülönítését elsősorban meghatározó tényező a salak olvadáspontja, azonban fontos az is, hogy a cinkoxid ne legyen túlságosan erősen megkötve a salakban (vagyis hogy a cinkoxidnak a salakban való termodinamikai aktivitási együtthatója ne legyen túl alacsony). Túlsók szilieiumdioxid jelenléte megnehezíti a cinkoxidnak a salakból való kiredukálását. Ez oknál fogva a szilíciumdioxid-tartaloimnak alsó határt kell szabni. Nagyobb mennyiségű kalciumoxid jelenléte a cinkoxid redukálhatóságát a salakból megkönnyíti és így a szilieiumdioxid hatását semlegesíti. Ezért nagy kalciumoxid-tartalom mellett a sziliciumdioxid-tartalom, mely lehetővé teszi a cink kielégítő elkülönítését, kis kaleiürnoxid-tartalotn mellett ezt a feladatát nem teljesíti és éppen ezért a sziliciumdioxid-tartalomnak a kalciumoxid-tartalomhoz viszonyítva alsó határt kell szabni. Másrészről a túlságos nagy kalciumoxid-tartalom a sziliciumdioxid-tartaloimhoz viszonyítva a salak olvadáspontját túlságosan növeli, miért is a kalciumoxid-tartalomnak a szilicium-tartalomhoz viszonyítva alsó határt kell szabni. Ha túl sok vasoxid van jelen, alacsonyabb olvadáspontú melilit képződik. Éppen ezért a salakban levő vasox'id-tartalomnak alsó határt kell szabni. Ez magával vonja, hogy a kalciumoxid- és sziliciumdioxid-tartalom összegének alsó határt
