Выплавка медного штейна
Вопрос №4. Выплавка медного штейна
Медный штейн состоящий из Cu2S, Fe2S на 80-90% и др. сульфидов, а также окислов Fe, Si, Al и Ca выплавляют в печах разного типа.
Комплексные руды обжигают так, чтобы концентрат содержал не только Cu, но и Ag, Au, Te и др. Концентраты переплавляют на штейн в отражательных печах и электропечах. При этом Ag, Au попадают в штейн, кот. извлекают при рафинировании.
Сернистые чисто медные руды целесообразно перерабатывать в шахтных печах; при высоком содержании S исп. медно-серную плавку в шахтной печи с улавливанием газов и извлечением серы. Для этого исп. шахтная прямоугольная в сечении печь. Нижняя часть состоит из кессонов охлаждаемых водой. Верхнюю часть печи выкладывают из шамота и заключают в железный кожух. В своде шахты помещают 2-х конусные загрузочные устройства подобно доменной печи. В кессонированной части нах. фурмы для подачи воздуха, а ниже их нах. летка для выпуска шлака и штейна. Штейн выпускают периодически, а шлак стекает непрерывно в шлаковые чаши. Колошниковые газы отводят в газосборник, где осущ. грубая очистка. Там оседают частички пыли в результате снижения ск-ти газов. Тонкой очистке газ подвергают в электрофильтрах. Очищенный газ подают в спец. камеры заполненные катализаторами (глиноземистый цемент, гидроокись алюминия), где в результате сернистых соединений выделяются пары серы.
В печь загружают медную руду, известняк, кокс, оборотные продукты. Загрузку ведут отдельными порциями – колошами. В верхней части печи создается восстановительная среда, а в нижней – окислительная. Нижние слои плавятся, шихта опускается вниз навстречу потоку горячих газов; t у фурм 1500 0С, а на верху – 450 0С. Эта t необходима для эффективной очистки газа от пыли до начала конденсации паров S. У фурм протекают следующие осн. процессы:
а) сжигание углерода кокса C+O2=CO2
б) сжигание S сернистого железа 2FeS+3O2=2FeO+2SO2
в) образование силиката Fe: 2FeO+SiO2=(FeO)2*SiO2
Газы CO2, SO2, избыток кислорода и азота идут вверх через шихту, отдают тепло и взаимодействуют с шихтой; при выс. t CO2 и SO2 восстанавливаются углеродом кокса, образуя окись углерода, сероуглерод, сероокись углерода: CO2+C=2CO, 2SO2+5C=4CO+CS2, SO2+2C=COS+CO
Рекомендуемые материалы
В верхних горизонтах пирит разлагается по реакциям: FeS2=Fe+S2.
При 1000 0С плавятся легкоплавкие эвтектики из FeS и Cu2S, образуется пористая масса. В этой массе сульфиды встречаются с гор. газами и протекают реакции:
а) образование сульфида Cu из закиси Cu: 2Cu2O+2FeS+SiO2=(FeO)2*SiO2+2Cu2S
б) образование силикатов из окиси Fe: 3Fe2O3+FeS+3,5SiO2=3,5(2FeO*SiO2+SO2); 3Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO*SiO2+SO2)
в) разложение CaCO3 и образование силиката извести: CaCO3+SiO2=CaO*SiO2+CO2
г) восстановление сернистого газа до элементарной серы: SO2+C=CO2+0,5S2
В результате плавки получается штейн, сод. 8-15% Cu, шлак состоящий из силикатов Fe и извести, колошниковый газ (S2, COS, H2S, CO2). Газ очищают от пыли и извлекают серу. Общее извлечение серы из газа – 80%.
Отражательные электропечи. Обжиговые печи располагают над площадкой отражательных печей, чтобы не охлаждать концентраты (огарки). Отражательные печи имеют длину 30-40м, ширину 8-10м, высоту 3,5-4,5м. Печь внутри футеруют в зависимости от шихты: динасовым, хромомагнезитовым кирпичом.
Свод печи делают арочным из динасового или подвесным из магнезитового кирпича. Отапливают печь прир. газом, угольной пылью. Горелки (форсунки) идут в один ряд.
Газообразные продукты сгорания уходят до задней стенки и поступают в боров. Температура газа вблизи передней стенки 1600 0С, в задней части – 1300 0С.
26 Павел I и его время - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Шихту загружают через отверстия в своде близь боковых стен по длине печи. Шихта ложится откосами вдоль стен. Жидкий конвертерный шлак вводят через окно торцевой стенки. Штейн и шлак выпускают по мере накопления. По мере нагревания шихты идут реакции: 6CuO+FeS=3Cu2O+SO2+FeO, FeS+3Fe3O4+5SiO2=5(2FeO*SiO2+SO2)
Затем: Cu2O+FeS=Cu2S+FeO
Сульфиды Cu и Fe сплавляясь между собой обр. первичный штейн. Расплавленные силикаты Fe, стекая по откосам растворяют др. окислы, обр. шлак. Благородные Ме плохо растворяются в шлаке и почти полностью переходят в штейн. Штейн отражательной плавки на 80-90% состоит из сульфидов Cu и Fe + окислы др. Ме.
Штейн содержит: 15-55% Cu, 15-50% Fe, 20-30% S, 0,5-1,5% SiO2, 0,5-3% Al2O3, 0,5-2% CaO+MgO, 2% Zn, немного Au+Ag.
Шлак состоит из SiO2, FeO, CaO, Al2O3, 0,1-0,5% Cu.
Извлечение Cu и благородных Ме в штейн достигает 96-99,5%.
