Конвертирование медных штейнов
Плавка на штейн в шахтных печах
1-внутренний горн; 2-колошник; 3-шахта печи; 4 – фурма; 5 – выпускной желоб; 6 – наружный (передний) горн-отстойник.
Шахтная печь представляет собой плавильный агрегат с вертикальной шахтой, в нижней части которой находится устройство для подачи воздуха и топлива. Шихта загружается сверху, расплавленный материал накапливается внизу, и через выпускной желоб расплав вытекает в наружный (внешний) горн или отстойник. В области фурм (устройство для подачи воздуха) сжигается топливо, где температура достигает 1300-1500°С – это зона высоких температур, которая называется фокусом печи. Газы, образованные в фокусе печи, поднимаются вверх, проходя через слой шихты, нагревают ее и охлаждаются.
В отличие от всех других печей крупность материала здесь от 80 до 100 мм (мелкую шихту окусковывают агломерацией или брикетированием).
В зависимости от количества топлива, подаваемого в печь, различают 4 вида шахтных плавок:
1) восстановительная – перерабатываются только окисленные руды;
2) окислительная – только высокосернистые руды (автогенный процесс);
3) полупиритная – если недостаток сульфидов в шихте (невозможность автогенного процесса), то добавляют углеродистое топливо (кокс 5-12%);
4) усовершенствованная пиритная – переработка высокосернистых руд с получением газов на производство H2SO4.
Преимущества– высокая удельная производительность и пригодность для любых масштабов производства; сравнительно дешевый процесс. Недостатки – ограниченность применения в случае отсутствия пригодного рудного сырья.
Цель: получение черновой Cu за счет окисления Fe, S и других сопутствующих элементов.
Медные штейны содержат 10-12% Cu и независимо от способа получения, их перерабатывают в черновую медь в горизонтальных цилиндрических конвертерах с боковым дутьем через фурмы в количестве 40-52 штук и расположенных по образующей цилиндра.
Размеры конвертера: наружный диаметр 3-4 м, длина 6-10 м, вместимость 80-100 тонн черновой меди.
В верхней, центральной части, его корпуса имеется горловина, через которую в конвертер заливают штейн, подают кварцевый флюс (чаще золотоносный песок), сливают шлак и черновую медь.
Агрегат снабжен механизмом поворота вокруг продольной оси.
Конвертирование состоит из двух периодов:
1. Окислительный. Сульфид железа взаимодействует с кислородом дутья и кварцем (флюс), формируя фаялит. В течение всего периода количество сульфида меди в штейне возрастает и, как правило, образуется белый матт (штейн), состоящий в основном из сульфида меди и содержащий »80% меди и 20% серы.Первый период длится 6¸25 часов в зависимости от концентрации меди в штейне и заканчивается при температуре 1300-13500С. Сливаемый шлак отправляют на переработку с целью доизвлечения меди (1,5-2,5%).
2. Реакционный. Длится 2¸3 часа и заключается в продувке белого
матта:
Cu2S + O2 ® 2Cu + SO2.
По окончании реакционного периода, медь разливают в изложницы.
Состав черновой меди:
-97,5 ¸ 99,5 – Cu;
-до 350 г на 1 тонну Au;
-до 2500 г на 1 тонну Ag;
-примеси Fe, S, O2 и др.
Для отчистки от примесей и извлечения благородных металлов, черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию.