Известняк и продукты на его основе, такие как известь и сода, используются в металлургии для очистки сырья от примесей. Известняк обеспечивает дополнительную, окончательную очистку сырья в процессе выплавки, переводя примеси в шлак при взаимодействии с концентратом (Н.Ф. Стась, 2013).
При выплавке
Известняк и известь применяются в доменном производстве. Здесь его вносят в домну вместе с рядовым концентратом, представляющим собой продукт обогащения руды. Шлакообразование – формирование гомогенного расплава из сыпучих компонентов. В начале процесса (до 20-30% продолжительности) основная роль в образовании шлаковой фазы принадлежит примесям руды, после этого ведущее участие приобретает растворение известняка. Быстрее всего последний переходит в жидкую фазу в начале и в конце плавки. Скорость перехода определяется размером кусков. Так, 40 мм фрагменты плавятся примерно за 50оС. Оптимальным размером считают 10-30 мм куски либо рекомендуется предварительный нагрев известняка. Процесс продвигается постепенно от периферии к центру, что было подтверждено при рассмотрении нерасплавленных кусков.
В центре находится нетронутая кристаллическая решетка, к периферии она переходит в зону содержания оксидов Fe и Mn, концентрация которых увеличивается далее до перехода в зону легкоплавких соединений в виде ферритов, фосфатов, силикатов, которые и образуют шлак. Наилучшей плавкостью отличаются соединения оксидов Ca и Fe, Ca и P. Известняк с примесью кремнезема значительно дольше плавится из-за образования оболочки из ортосиликата Ca. Наряду с прочими примесями путем шлакообразования возможно удаление серы из металла при выплавке. Этот процесс называют десульфуризацией. Для его осуществления подходят негашеная известь и сода. Cуть состоит в связывании серы в сульфиды при шлакообразовании и взаимодействие с ними оксида Ca.
Обогощение известняка
Известь используется для предварительной очистки сырья. Применение вышеназванных рядовых концентратов невозможно в таких процессах, как синтез ферритов, получение порошкового железа, производство аккумуляторов, химические процессы, не предполагающих очистку от примесей известняком в ходе осуществления. Поэтому для таких операций требуется изначально более чистое сырье. Так, рядовые концентраты содержат до 10% примесей. Методами флотации, измельчения, магнитной обработки получают чистые концентраты с долей примесей до 2-3%. Однако возрастает потребностью в сверхчистых концентратах с сотыми долями % посторонних веществ. Их получение возможно только методами химического обогащения.
Один из них предполагает использование соды, также являющейся продуктом на основе известняка. Впервые использование соединений щелочных металлов в виде гидроксида натрия для обогащения руд было предложено в начале второй половины XX в. во Франции. На основе развития этого метода была разработана технология обработки руды растворами щелочей в автоклаве. Обработка содой рассматривается как потенциальная методика. Ее суть состоит в спекании руды с кальцинированной содой. Существует несколько исследований применения данной технологии.
Так, в Японии данным способом очищали железные руды от примесей Al, Cr и др. и обрабатывали спеки водой. Для удаления Ni и Co требуется дополнительная обработка аммиаком. В России перед обработкой водой спеки измельчали и дополнительно делали промежуточную промывку 1% раствором HCl. Это снизило содержание кремнезема до 0,05-0,1 %, однако в заводских испытаниях не удалось получить столь хорошего результата, ввиду чего потребовалось ввести дополнительную обработку HF (Н.Ф. Стась, 2013).