Выплавка медно-никелевых штейнов
Вопрос №9. Выплавка медно-никелевых штейнов
Концентраты и богатые руды с легкоплавкой пустой породой плавят в отражательных печах. Электроплавку применяют для шихт дающих тугоплавкие шлаки с высоким содержанием MgO. Плавка в электропечи снижает расход флюсов, получается мало шлака. Предварительный обжиг шихты нужен при любой плавке, если S в шихте избыток, а штейн беден. При отражательной плавке S из медно-никелевого сырья выгорает за счет кислорода высших окислов Fe. Из сырых концентратов и руд она удаляется при диссоциации сложных сульфидов. Основой передела служит р-ция взаимодействия окислов Cu, Ni с сульфидом Fe, в результате кот. Cu и Ni переходят в штейн, Fe в шлак: Cu2O+FeS=Cu2S+FeO, 6NiO+6FeS+3SiO2=2NiS2+3Fe2SiO4+S2
Хорошее извлечение цв. Ме в штейн возможно при десульфурации, позволяющей ошлаковать только часть Fe, кроме того при получении богатых штейнов мех. и физ. потери в шлак возрастают.
Co ведет себя подобно Ni и концентрируется в штейне.
Устройство отражательных печей для медно-никелевых плавок одинаково. Проплав при обожженных шихтах 4,5т на 1м2 площади пода в сутки, расход условного топлива 12-13% от 1т штейна.
Электроплавки в печах прямоугольной формы 23,2-6м. Через свод в печь в один ряд опускают 3-6 угольных электродов диаметром до 1200мм; их концы в жид. шлак на 300-350мм, шлак – тело сопротивления. Возникновение эл. дуги нежелательно. Мощность современных печей до 30 МВт. При повышении мощности возникает дуговой режим, однако на нек. заводах мощность доводят до 90 МВт.
Шихту загружают через боковые отверстия и центральные откосами 500-1100мм или на электроды, где t выше, чем в среднем по ванне и наиболее сильна конвекция расплава. Штейн выпускают через летки по мере забора его в конвертеры, а шлак непрерывно, стараясь его уровень сохранить постоянно. Температура штейна в ванне 1200-1300 0С, а шлака на 100-150 0С выше. Независимо от способа получения медно-никелевый штейн – сплав сульфидов Cu, Ni и Fe, сод. также ферриты, сульфид Со и платиноиды. В штейне растворено и диспергировано нек. кол-во шлака. Цель конвертерного передела заключается в окислении и шлаковании Fe для получения медно-никелевого штейна (фанштейна). Дальнейшая продувка на медно-никелевый сплав иногда возможна, но экономически невыгодна. По строению конвертеры не отличаются при металлургии меди. В медно-никелевом штейне остается до 3% Fe, 23% S. Более полное окисление элементов было бы опасным при восстановлении Ме: Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2, Ni3S2+2Cu2O=2Cu2S+3Ni.
Продувка при 1280-1300 0С сопровождается весьма быстрым окислением и перегрев предупреждают добавками холодных присадок (холодных корок, окатышей концентратов). Обогащение дутья кислородом выгодно, но применяется пока редко. Сульфиды Cu и Ni разделяют флотацией. Из диаграммы состояния охлаждение жидкого фанштейна выделяет кристаллы Cu2S. При отношении Ni3S2 к Cu2S как 2:1 по массе оно начинается около 840 0С, затем концентрация Cu уменьшается по кривой ликвидуса и жидкость полностью затвердевает при Cu2S около 10%. После затвердевания под слоем песка в течение 36-40 ч штейн дробят, измельчают до 0,05мм и подвергают флотации. Из всех способов этот наиболее лучший. Собирателем служит бутиловый ксантогенат, сорбционные пленки кот. на сульфиде меди устойчивы и менее стойкие на сульфиде никеля. В пену переходит медный концентрат, а сульфид Ni и частицы других Ме остаются в пульпе. Концентраты несколько раз перечищают и подвергают контрольным флотациям.
