Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния проблемы и постановка задачи исследований 5
1.1. Очистка отходящих газов автогенных процессов - общие положения 5
1.2. Анализ факторов, определяющих характер пылеобразования в ПВ 8
1.3. Формирование отложений в газоотводящем тракте 23
1.4. Распределение примесей в плавильных процессах 27
1.5. Прогнозирование режимов металлургических процессов 31
1.6. Выводы и постановка задачи исследований 32
ГЛАВА 2. Физико-химические свойства пылей и газов 34
2.1. Исследование физико-химических свойств пылей 34
2.1.1. Объекты исследований 34
2.1.2. Химический состав пылей 37
2.1.3. Фазовый состав пылей 43
2.1.4. Физические свойства пылей 45
2.2. Экспериментальные исследования состава отходящих газов ПВ при плавке медного сульфидного сырья на штейн 73
2.2.1. Особенности состава отходящих газов ПВ при плавке на штейн 73
2.2.2. Хроматографические исследования состава отходящих газов ПВ 74
2.2.3. Разработка методики измерений и определение содержания элементарной серы в отходящих газах ПВ 76
Выводы по главе 2 83
ГЛАВА 3. Поведение спутников в процессе ванюкова. химические и структурные превращения пыли 85
3.1. Распределение спутников в процессе Ванюкова 86
3.2. Переход спутников в пыль 94
3.3. Образование, структура и фазовый состав пыл ей 107
3.3.1. Процессы преобразования пылей в печи и газовом тракте 107
3.3.2. Определение фазового состава соединений спутников в пылях 120
3.4. Обсуждение полученных результатов и рекомендации 130
Выводы по главе 3 137
ГЛАВА 4. Образование отложений в газоходных трактах пв 138
4.1. Образование трудноудалимых отложений в газоходном тракте комплекса ПВ-1 138
4.2. Образование трудноудалимых отложений в газоходе испарительного охлаждения комплекса ПВ-2 146
4.3. Образование отложений на поверхности нагрева 165
4.4. Обсуждение результатов. Характеристика и условия образования отложений при плавке сульфидного сырья способом ПВ 169
Выводы но главе 4 174
ГЛАВА 5. Разработка прогнозирующей модели процесса плавки медного сульфидного сырья в ПВ 175
5.1. Математическая модель ПВ с равновесным составом газовой фазы 175
5.1.1. Описание расчетной схемы 176
5.1.2. Проверка адекватности модели практическим данным 180
5.1.3. Обсуждение результатов расчетов по модели 186
5.2. Математическая модель поведения примесей при плавке сульфидного сырья
вПВ 190
5.2.1. Описание модели поведения примесей в ПВ 193
5.2.2. Проверка адекватности модели распределения примесей практическим данным 197
Выводы по главе 5 203
Заключение 204
Список литературы
- Анализ факторов, определяющих характер пылеобразования в ПВ
- Химический состав пылей
- Образование, структура и фазовый состав пыл ей
- Образование трудноудалимых отложений в газоходе испарительного охлаждения комплекса ПВ-2
Введение к работе
В металлургии меди и никеля широкое развитие получили автогенные процессы плавки, использующие тепло от окисления сульфидных концентратов в процессе их технологической переработки. Применение автогенных процессов позволяет снизить расходы топлива, повысить комплексность использования сырья, в значительной степени сократить вредные выбросы в атмосферу. Одним из наиболее перспективных автогенных процессов является процесс Ванюкова (ПВ) осуществленный в промышленном масштабе на Норильском ГМК, ПО "Балхашмедь" и на СУМЗе. На базе принципов процесса Ванюкова разработан процесс жидкофазного восстановления железорудного сырья («Ромелт»), разработана и опробована в полупромышленных условиях технология переработки сурьмяных концентратов и др.
Отличительные особенности процесса Ванюкова: высокая удельная производительность, достигаемая благодаря активному перемешиванию расплава и загружаемых в печь материалов; низкие требования к качеству подготовки шихты - плавке может подвергаться сырая шихта влажностью до 6-8 % и крупностью до 50 мм; высокая концентрация SO2 и низкий объем отходящих газов, что позволяет уменьшить затраты на их охлаждение и очистку; низкий пылеунос, что позволяет достичь высокой концентрации возгонов в пы-лях и уменьшить затраты на их переработку и др.
Особо следует отметить экологические достоинства процесса. Отходящие газы характеризуются большим содержанием сернистого ангидрида (до 60 %), что обеспечивает возможность высокого извлечения серы из сырья и получения дешевой серной кислоты или элементарной серы с попутным извлечением редких и рассеянных элементов. При этом возможность работы на богатые штейны позволяет уменьшить выбросы серы из конвертеров.
Полная реализация потенциальных возможностей и экономичность работы комплексов ПВ в значительной мере зависят от эффективности охлаждения и очистки газов.
Эксплуатация комплексов ПВ ПО "Балхашмедь", впервые оборудованных полным циклом утилизации газов и пыли, поставила перед технологами новые проблемы, связанные в значительной мере именно с переработкой технологических газов печи. Уже первые этапы освоения комплекса ПВ на ПО "Балхашмедь" показали, что устойчивость работы
5 комплекса и его показатели во многом зависят от устойчивости и показателей работы системы газоочистки, в свою очередь зависящих от условий формирования отходящих газов и пылей и их дальнейшего взаимодействия.
Учитывая актуальность этих проблем, настоящая работа посвящена изучению особенностей формирования газов и пылей в ПВ, физико-химических свойств пылей и отходящих газов ПВ, структурных и химических превращений пылей в газоходном тракте и факторов, влияющих на их превращения, на различных участках газоотводящих систем ПВ, с целью совершенствования систем газоочистки процесса Ванюкова при переработке медного сульфидного сырья.
Анализ факторов, определяющих характер пылеобразования в ПВ
Процесс Ванюкова обеспечивает минимальный по сравнению с другими автогенными процессами пылевынос [15]. Это снижает, но не устраняет проблемы, существующие при эксплуатации оборудования для охлаждения и очистки газов аналогичных процессов, так как вследствие малого объема отходящих газов содержание пыли в них довольно велико (примерно равно содержанию пыли в газах отражательных печей - 20-50 г/м3) [16].
Анализ основных факторов, влияющих на характер пылеобразования в ПВ, проведен на основе имеющихся данных по работе печей со сходной аэродинамикой, опыта работы печей ПВ Рязани, Норильска и Балхаша. Анализ выполнен с целью выявления особенностей пылевыноса в процессе Ванюкова, определения основных направлений дальнейших исследований и выработки рекомендаций по совершенствованию комплексов ПВ.
В настоящее время загрузка в ПВ шихты, состоящий из смеси концентратов, руды, флюсов, топлива (угля и/или клинкера), осуществляется непосредственно на поверхность ванны расплава, барботируемой кислородо-воздушной смесью. Шихта сразу ассимилируется расплавом. Загружаемые материалы не нуждаются в предварительной сушке, их влажность может достигать 6 - 8 % [17]. Дисперсная фаза технологических газов (пылевынос) включает в себя частицы, образовавшиеся вследствие следующих процессов: конденсации паров летучих компонентов шихты. Этот процесс продолжается и в газоотводящем тракте по мере охлаждения газов - "возгоны"; затвердевания образующихся капель расплава, выносимых газами из ванны, -"брызги"; захвата газами частиц из загружаемого потока шихты - "шихтоунос".
Коагуляция первичных частиц приводит к тому, что основная масса пыли в газах представлена агрегатами всех типов частиц. Возгонообразованис.
До пуска промышленной печи ПВ-1 на БГМК вопросы перехода спутников в газовую фазу (возгонообразование) в ПВ рассматривались в диссертационных работах Козлова С.Л. [18] и Багровой Т.А. [19]. Исследования в основном проводились в лабораторных условиях и на опытной ПВ в Рязани на РОЭМЗ. Эти работы определили принципиальные закономерности распределения основных примесей в ПВ, их поведения в зависимости от различных условий. Безусловно, распределение примесей в промышленных печах может отличаться от их поведения в опытных печах и, тем более, в лабораторных условиях, что требует изучения этого вопроса применительно к промышленным условиям.
Помимо возгонообразования на свойства пылей влияют процессы образования собственно пылей из летучих компонентов, конденсации их соединений из паров в различных условиях, наличие большего или меньшего количества ядер конденсации и др. Эти вопросы к настоящему времени практически не изучены и требуют подробных исследований.
Следует отметить, что в целом ряде случае эту составляющую пылевыноса целесообразно увеличивать для того, чтобы за счет организации процессов охлаждения и улавливания пыли максимально полно сконцентрировать возгонные элементы в отдельном аппарате газоочистки для их эффективного использования. При этом содержание вредных составляющих должно быть минимально.
Брызговыпос.
Изучению брызговыноса из аппаратов с барбатируемым слоем посвящены работы [20-23]. Они достаточно полно систематизированы, обобщены и дополнены в работе Н.К. Николаенко [24]. В большинстве из них процесс брызгообразования описывался на основе результатов холодного моделирования для печей с неограниченным объемом надслоевого пространства.
Выделяют два основных механизма образования брызг: срыв капель потоком дутья, движущегося с высокой относительно жидкости скоростью (дробление жидкой струей); разрыв выходящего из слоя жидкости пузырька (освобождение поверхностной энергии жидкости). Кроме этого брызги образуются при ударе "волн" расплава о стену печи и дроблении всплесков при их падении обратно в ванну.
Величина вклада каждого из этих механизмов зависит как от параметров дутьевого режима, так и от количества и свойств расплава. В [22,24] приведена методика расчета брызговыноса как функции от комплексов: U02 g иж4 ho Fr= ; Z = ; Н= ; (1.1) gdo РжС d0 где U0 - скорость истечения газа в слой, d0 - диаметр фурмы, ho - высота ванны над фурмой в отсутствии продувки, g - ускорение свободного падения. рж - плотность жидкости. \хж - динамический коэффициент вязкости жидкости, а - коэффициент поверхностного натяжения. Fr - критерий Фруда. Z - критерий фазовых свойств жидкости. Н - безразмерная высота слоя.
Продувка может быть пузырьковой и струйной. Понятие струйного режима разными исследователями трактуется по-разному. Далее используются понятия "струйного режима" и "режимов продувки" в определении авторов упомянутых работ. При струйном режиме компактная газовая струя постепенно насыщается каплями жидкости и переходит в струю жидкости, содержащую пузырьки газа на значительном удалении от сопла.
Режим продувки определяется величиной критерия G, гидродинамического аналога критерия Фруда, характеризующего взаимодействие газового потока с ванной. рг U0 G=— (1.2) рж gho где рг - плотность газа, струйный режим продувки.
Когда G « 13,3 (что характерно для ПВ) режим продувки струйный. В этом случае в надслоевом пространстве можно выделить две зоны: зону сепарации уноса; зону транспортируемого уноса [21].
Высота зоны сепарации уноса составляет приблизительно 10 калибров фурм [21]. В этой зоне происходит частичный возврат брызг в ванну в результате слияния и укрупнения. В зоне транспортируемого уноса скорость газа на выходе из ванны превышает скорость витания попавших в нее капель, поэтому они захватываются выходящим потоком.
Очевидно, что долю транспортируемого уноса можно уменьшить за счет снижения скоростей восходящего потока газа. Этого можно достичь увеличением обогащения дутья, однако, в этом случае ухудшится перемешивание ванны расплава. Можно внести изменения в конструкцию печи, увеличить сечение шахты выше расплава, что снизит скорость газа в l+2tgoc L/B раз (а- угол раскрытия, L - высота участка, В - ширина печи).
Химический состав пылей
Исследования физико-химических свойств пылей проводились применительно к плавке в ПВ медных флотоконцентратов Балхашского ГМК. Исследовались пыли, отобранные из различных точек газоотводящих трактов опытно-промышленной печи ПВ, на РОЭМЗе и печи ПВ БГМК. Схемы газоотводящих трактов и расположение точек отбора проб пылей приведены на рис.2.1 и рис. 2.2
Отбор проб для исследования физико-химических свойств пылей проводился по стандартным методикам. Выбор мест отбора проб обуславливался как характером поставленной задачи (определение состава, свойств и условий осаждения пыли по газоотходным трактам), так и техническими возможностями проведения исследований в промышленных условиях.
Отбор проб осуществлялся: 1. из бункеров и с поверхностей нагрева котла-утилизатора, 2. из различных мест по длине газохода, 3. непосредственно из газовой фазы (т.2 и т.З). Это позволило: ? оценить изменение химического и фазового составов пылей и их физических свойств в зависимости от температуры; ? установить конечный состав пыли, поступающей в газоочистные аппараты грубого пылеулавливания; ? оценить физико-химические процессы, протекающие в дисперсной фазе аэрозоля при быстром охлаждении и неизменном составе газовой фазы; определить состав и формы нахождения пылей в газовом потоке и др. Отдельно анализировались фракция -56 мкм проб пылей БГМК, считая, что в сис тему пылеулавливания должны поступать пыли, аналогичные пылям фракции -56 мкм. В связи с отсутствием аппаратов тонкого пылеулавливания в комплексе ПВ-1 БГМК отдельно анализировались составы пылей, отобранных из газового потока в точке 3. Анализировались также пыли, отобранные из некоторых других участков газоходного тракта. Состав этих пылей определялся раздельно для двух фракций, а также для отложений натрубных поверхностей котла-утилизатора - для наружной и внутренней частей. Для изучения химического состава пылей был проведен химический анализ проб, отобранных по газоходному тракту в разные периоды работы печей ПВ БГМК и РОЭМЗа. Результаты анализов приведены в таблицах 2.14-2.6.
По данным химического анализа пылей можно сделать вывод, что как для маломасштабной опытной печи ПВ РОЭМЗ, так и для промышленной печи ПВ БГМК, основную долю пылей составляет шихтоунос. Химический анализ пылей, несмотря на имеющиеся ранее предположения [29], не дает оснований говорить о наличии какой либо значительной доли брызгоуноса, поскольку в этом случае состав брызг должен соответствовать составу шлаковой ванны, основными компонентами которой являются S1O2 и Fe, концентрация которых в шлаке составляет 25+-35 % и 35-йО % соответственно.
При проведении балансовых испытаний на ПВ-1 ПО "Балхашмедь" было определено, что основная часть 80 % шихтоуноса оседает в аппаратах грубого пылеулавливания на участке: котел-утилизатор - наклонный газоход - циклон.
Анализ распределения отдельных компонентов по пылям по газоходному тракту печи ПВ БГМК показывает, что по длине газоходного тракта идет возрастание содержания летучих компонентов шихты, в то время как содержание нелетучих (меди, железа, двуокиси кремния) компонентов шихты снижается.
Цинк распределяется по длине газоходного тракта относительно равномерно - его среднее содержание составляет около 4 %. Наблюдается некоторое обогащение свинцом тонких фракций пылей. Так тонкие пыли наклонного газохода фракция -56 мкм содержат до 16 % свинца, в то время как в грубых пылях КУ его концентрация составляет 6-Ю %.
Осаждение мышьяка происходит по всему газоходному тракту. Его содержание в пылях резко возрастает с понижением температуры газа. Так в пылях 4-го поля электрофильтра РОЭМЗа содержится 60 % мышьяка при температуре газа 350-400 С в точке 3 .
В табл. 2.4 показано распределение некоторых редких элементов по длине газоход-ного тракта. Выявлено обогащение пыли летучими компонентами по мере снижения температуры газа. Наиболее обогащена этими компонентами пыль наклонного газохода.
Увеличение содержания рения в пылях по длине газоходного тракта не происходит, что связано с тем, что в данном интервале температур рений находится в парообразном состоянии.
Анализ состава пылей радиационной части котла-утилизатора (таблица 2.5) показал различия в химическом составе наружной и прилегающей к поверхности труб частей отложений. Обогащение прилегающих слоев свинцом по сравнению с наружными указывает на то, что первоначально на холодной поверхности идет осаждение возгонов за счет тер-мофоторетических сил [88], а затем на эту поверхность за счет инерционных сил осаждаются частицы уноса шихты.
Химический анализ фракционного состава бункерной пыли котла-утилизатора показал достаточно равномерное распределение летучих компонентов (Pb, Zn и As) по всем фракциям (таблица 2.6). Возможно, это связано с интенсивной коагуляцией частиц в котле утилизаторе и конденсацией возгонов на грубых пылях механического уноса.
Образование, структура и фазовый состав пыл ей
Выносимая из печи пыль представлена тремя составляющими - брызгами, конденсатом возгонов и частицами шихты. Поскольку брызгоунос невелик, основную массу пыли составляют частицы шихты, захваченные технологическими газами из потока загружаемой в печь шихты, и возгоны.
Анализ фракционного состава шихты и расчет скоростей витания частиц, определяющих вероятность выноса частиц, показывает, что частицы размером более 100 мкм не выносятся из печи.
Было изучено распределение меди, окиси кремния и серы по фракциям медного (Балхашского) концентрата, построение по этим данным гистограммы приведены на рис. 3.12.
Из представленных на гистограммах данных видно, что в более крупных фракциях шихты, частицы которых не выносятся с технологическими газами (100 мкм), содержится большая часть оксида кремния (60-70 % масс). То есть в выносимых частицах содержание шлакообразующих понижено, и они обогащены серой (сульфидами) по сравнению с исходной шихтой. Об этом же свидетельствуют и составы пылей (табл. 3.3). При концентрациях меди и железа примерно равных таковым в шихте, содержание кремнезема почти в 1,5 раза меньше, чем в шихте (обычно 10-13 % масс).
Перерабатываемая на ПО "Балхашмедь" шихта состоит из смеси концентратов различных месторождений и кремнийсодержащих флюсов. Основные минералы, из которых состоит шихта это: борнит CusFeS4 (3-7 %), пирит FeS2 (35-40 %), халькозин C112S (5-8 %), халькопирит CuFeS2 (5-Ю %), сфалерит ZnS (около 11 %), галенит PbS (менее 1 %). Оксиды кремния, кальция и алюминия (10-13, 0,5-1,0 и 2-5 % соответственно); присутствуют
Гранулометрический состав коунрадского концентрата и содержание основных компонентов во фракциях арсенопириты. В качестве топливной добавки загружают уголь и клинкер 1-5 % от шихты. Кроме того, в печи ПВ могут перерабатываться обороты.
Количество тех или иных минералов изменяется в зависимости от шихтуемых концентратов. На рис. 3.13 представлена микрофотография частиц шихты. Видно, что частицы шихты имеют неправильную форму и неровную развитую поверхность. Частицы состоят как из отдельных минералов, так и (в основном) из агрегатов минералов.
Попав в газовый поток, частицы шихты нагреваются, диссоциируют, декриптиру-ют, расплавляются, слипаются, взаимодействуют с газовой фазой с образованием новых соединений.
Для определения начальных изменений частиц шихты из подсводового пространства печи на расстоянии 1,8 м от аптейка и 2-3 м от расплава были отобраны пробы пыли. Отбор осуществлялся методом термофоторетического осаждения частиц из нагретого потока на холодную поверхность. При этом обеспечивалась закалка частиц. Была включена система дожигания, подача кислорода составляла 800-1000 м /час. Температура газа в этой зоне составляла 1400-1500 К, при содержание кислорода 1-3 % об.
Анализ микрофотографии частиц со шлифов показывает, что в этой зоне печи в газовом потоке присутствуют отдельные крупные 300-3000 мкм всплески шлакового расплава (рис. 3.14). Естественно, что подобные всплески возвращаются в ванну расплава, захватывая при этом часть мелких частиц. Это способствует снижению общего уноса.
Следует отметить, что в пробах присутствуют не только крупные всплески, но и собственно брызги расплава (шлака). Это правильные сферические частицы ("шарики") размером 5-15 мкм (рис. 3.15). Такие частицы (брызги шлака) не следует смешивать с ошлакованными частицами шихты. Доля шлаковых брызг в общей пробе весьма незначительна. Основную массу составляют частицы, минеральный состав которых близок к исходному составу шихты. Это борнит, халькопирит, пирит, ковеллин, окись кремния. В то же время, отчетливо заметны начавшиеся физические и химические преобразования частиц: оплавление, декриптация, расплавление с образованием полых частиц, замещение пирита пирротином, халькопирита - борнит - халькозином (или дигенитом), образование магнетита и силикатов.
Из фотографии следует, что большая часть частиц по сравнению с исходными (см. рис. 3.13) имеют более правильную сфероидальную форму, хотя сохраняются и первичные неправильные частицы. Наличие частиц различной формы связано с различным временем их пребывания в потоке газа вследствие рассредоточенной по длине печи загрузке шихты. Кроме этого, частицы неправильной формы могут образовываться в результате вторичных процессов, в частности, за счет слипания расплавленных первичных частиц.
Процесс распада (декриптации) крупных (110-120 мкм) сульфидных частиц при выделении паров серы хорошо виден на рис. 3.16. При этом "наружная" поверхность сульфидов в этих частицах может быть обогащена медью за счет диффузионного выхода железа из сульфида и дальнейшего его окисления до вюстита и магнетита, а внутренняя часть -это измененный борнит или халькопирит. Наличие подобных мелких частиц в потоке следует учитывать при анализе дальнейших процессов.
Более мелкие частицы (20-30 мкм) окисляются без декриптации (рис. 3.17). Происходит обеднение железом и серой наружного слоя частиц борнита и халькопирита и образование на их поверхности слоев, близких по составу к дигениту Cui,gS или к халькозину Cu2S.
Продолжение этого процесса, с образованием частиц магнетита иллюстрируется на рис. 3.18.
Механизм подобного окисления сульфидов подробно описан в работе [96]. Следует обратить внимание на то, что образующиеся вследствие разрыва оксидной пленки на поверхности первичной частицы новые частицы (вюстит, магнетит) значительно мельче исходных частиц и имеют размеры, сравнимые с размерами частиц, образующихся при конденсации возгонов, т.е. 1-5 мкм (рис. 3.18).
Образование трудноудалимых отложений в газоходе испарительного охлаждения комплекса ПВ-2
Технологические газы печи ПВ-2 охлаждаются в газоходе испарительного охлаждения (ГИО). Он состоит из соединенной с аптейком пылевой камеры, расположенной перпендикулярно печи, вертикальной радиационной части и горизонтальной конвективной части (см. гл. 3). При такой компоновке частей газоотводящего тракта в пылевой камере происходит осаждение частиц из потока газов, имеющих температуру 1300 1200 С на входе в пылевую камеру и 900 -800 С на выходе из пылевой камеры. В отличие от условий комплекса ПВ-1 в этих условиях частицы пыли находятся одновременно в жидком, размягченном и твердом виде. При осаждении между частицами происходят химические реакции и спекание (химические реакции идут с участием газовой фазы). В результате образуются трудноудалимые отложения, относящиеся согласно принятой классификации к связанно-шлаковым.
Микроскопический анализ этих отложений показывает, что они, как и отложения в котле-утилизаторе, не содержат обособленных первичных частиц пыли. Отложения представляют собой застывшую массу расплава, состоящую из различных фаз.
Установлено, что при сильном заносе пылевой камеры образования подобного типа отложений происходит не только в начале пылевой камеры, где температура газового потока 1300-гЮОО С, но и в конце пылевой камеры в зоне относительно низких (800-J-900 С и менее) температур газов. То есть образование расплавленных отложений происходит и в той зоне, где на первый взгляд процессы образования жидкого расплава должны прекратиться.
Для того чтобы понять, что происходит в этой зоне, были отобраны образцы отложений и выполнены химический, минералогический анализы и локальный микрорентге-носпектральный анализ (МРСА) на приборе "Камебакс". Анализы МРСА выполнены в институте "Гинцветмет" Журавлевым С.Н. и Ольшевским В.А. Содержание оксидов железа определено методом мессбауровской спектрометрии. В табл. 4.2 приведены результаты химического анализа образцов по глубине слоя отложений занесенной пылевой камеры ГИО. В табл. 4.3 дано распределение компонентов по различным фазам образцов отложений по данным МРСА.
Уже из химического анализа можно сделать вывод, что произошло расплавление первичных частиц, и образовавшийся расплав расслоился на фазы, которые условно можно описать как "штейновую" (образцы 1.1 и 1.2) и "шлаковую" (образцы 2.1 и 2.2). Причем "штейновый", практически сульфидный слой, находится преимущественно в нижней части отложений, выше него расположен "шлаковый" (силикатный) слой, а поверх него находится слой оксидов (образцы 3.1,3.2,3.3,3.4).
"Штейновый" слой (образцы 1.1 и 1.2) содержат наибольшее количество меди и серы и наименьшее - кремнезема. Микрофотографии шлифов этих образцов приведены на рис. 4.7 и рис. 4.8 Основу этого слоя составляют сульфиды меди и железа в виде борнито-вых твердых растворов.
Для иллюстрации на рис. 4.9 приведена диаграмма состояния псевдобинарной системы Cu2S-FeS. В образце обнаружены как доэвтектические, так и заэвтектические фазы, близкие по составу: к собственно борниту Cu5FeS4 (фаза 1.1 табл. 4.3, рис. 4.7.), фазы, обогащенные пирротином - Qi5FeS4 + FeS (фаза 1.2 табл. 4.3, рис. 4.7. и рис. 4.8) или халькозином - Cu5FeS4 + CU2S (фаза 1.3 табл. 4.3, рис. 4.7. и рис. 4.8). Из диаграммы ясно, что для образования таких расплавов в этой зоне пылевой камеры температура должна быть не менее 900 С. В качестве включения в сульфидные фазы попадают магнетит FejC (фаза 1.4 табл. 4.3, рис. 4.7. и рис. 4.8), вюстит FeO (рис. 4.7) и галенит - PbS (фазы 1.5 и 1.6 табл. 4.3, рис. 4.7. и рис. 4.8), сфалерит (рис. 4.8). Содержится небольшое количество проплавленного силикатного стекла (рис. 4.8).
"Шлаковый" слой (образцы 2.1 и 2.2 - табл. 4.2, микрофотографии шлифов - рис. 4.10, 4.11) содержат небольшое количество кремнезема и наименьшее количество меди (около 35 и 7 % соответственно). Он состоит в основном из фаялита и силикатного стекла (фазы 2.1 и 2.2 табл. 4.3, рис. 4.10 и 4.11). В фаялите могут быть примеси окиси магния (фаза 2.1 табл. 4.3). В силикатной фазе содержатся оксиды железа, кальция, натрия и алюминия (фаза 2.1 табл. 4.3). В этом слое в виде отдельных включений присутствуют и сульфидные фазы, близкие по составу к халькопириту CuFeS2 (фаза 2.3 табл. 4.3, рис. 4.10) и борниту - Cii5FeS4 (рис. 4.10), халькозин - борнитовым твердым растворам (рис. 4.11), фазы обогащенные сульфидами железа и цинка - типа CuFeS2 + FeS + ZnS (фаза 2.4 табл. 4.3). Внутри сульфидных фаз присутствуют включения галенита - PbS (фаза 2.5 табл. 4.3). Для образования подобного расплава несмотря на то, что в нем содержатся добавки СаО, РЬО, Na20 и КгО, снижающие температуру плавления, требуется температура не менее 1000 С [108].
Оксидный слой (образцы 3.1, 3.2, 3.3, 3.4) содержит наименьшее количество серы до 5 %. Его состав несколько отличен для начала и конца пылевой камеры. В образцах из начала пылевой камеры (3.1, 3.2) больше содержание магнетита, немного меньше кремнезема. Содержание меди и железа в них колеблется. Хотя отношение суммарного содержания меди и железа к содержанию кремнезема в них как в образцах из конца пылевой камер (3.3,3.4) близко к таковому в шихте.
На рис. 4.12-4.16 представлены микрофотографии шлифов этих образцов. Они состоят из большого количества магнетита, силикатов и фаялита (рис 4.12). Присутствует металлическая медь, окись меди, включения сульфидов типа халькозин-борнитового твердого раствора, галенит (рис. 4.13,4.14).
В образцах, отобранных в конце пылевой камеры (3.3 и 3.4), содержание магнетита меньше. Больше кремнезема и летучих спутников - свинца и мышьяка. Более высокое содержание спутников в этих образцах соответствует более низким температурам в этой зоне.
