Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Медно-серная плавка медного штейна

Особенностью плавки является то, что помимо медного штейна в качестве продукта получают элементарную серу, выделяемую из отходящих газов. В качестве шихты применяют кусковые высокосернистые руды и высокосернистые окускованные концентраты.

Шахтная печь для медно-серной плавки медного штейна показана на рис. 1. В поперечном (горизонтальном) сечении печь имеет прямоугольную форму. Нижнюю часть шахты (ее стены) собирают из плоских полых водоохлаждаемых коробок — кессонов. На внутренней стороне кессонов нарастает слой застывшего шлака (гарнисаж), который работает как футеровка. Кессонированная часть шахты сделана сужающейся книзу. В нижней ее части установлены фурмы для подачи воздуха, а ниже фурм имеется желоб с порогом для выпуска штейна и шлака.

Верхнюю часть печи выкладывают из шамота и для герметизации заключают в железный кожух. В своде шахты печи находятся двухконусные загрузочные устройства, подобные засыпному аппарату доменной печи. Они обеспечивают герметизацию рабочего пространства печи в процессе загрузки шихты; при загрузке очередной порции шихты вначале опускают верхний конус при поднятом нижнем, а затем опускают нижний конус при поднятом верхнем. Это исключает попадание в печь воздуха и тем самым предотвращает окисление паров серы в отходящих из печи газах при плавке медного штейна. Газы отводят через отверстия (рис. 1, 5) в продольной стенке и газоход.

Шахтная печь для медно-серной плавки штейна
Рисунок 1. Рисунок 1. Шахтная печь для медно-серной плавки медного штейна:
1 - фурмы; 2 - кессоны; 3 - газоотвод; 4 - загрузочное устройство; 5 - газоотводящие отверстия; 6 — желоб

Медный штейн и шлак выпускают из печи через желоб непрерывно в отстойный горн. Он представляет собой футерованное внутри железное корыто с двумя—четырьмя шпурами для периодического выпуска штейна и желобами для непрерывного удаления шлака.

Шихта плавки медного штейна состоит из высокосерных окускованных концентратов и кусковых руд, флюсов (известняка и кварца) и 10-12% мелкого кокса. Через фурмы вдувают воздух, иногда с добавкой кислорода, расход дутья такой, чтобы весь кислород расходовался в нижней части печи.

В нижней части шахты при медно-серной плавке формируется окислительная зона (среда), а в верхней — восстановительная. В окислительной зоне, где есть кислород поступающий из фурм дутья, происходит горение кокса (С + O2 = СO2) и сернистого железа (2FeS + 3O2= 2FeO + 2SO2) с выделением тепла, благодаря чему температура в зоне составляет 1000-1100 °С, а у фурм достигает 1500 °С. При таких температурах плавятся сульфиды и остальная шихта с образованием медного штейна и шлака. По мере их выпуска из печи шихта опускается навстречу потоку горячих газов.

В поднимающихся газах кислород постепенно расходуется на перечисленные реакции горения и вверху формируется восстановительная зона (зона без кислорода). Здесь происходит восстановление SO2 и СO2 углеродом:

  • 2SO2 + 2С = S2(пар) + 2СO2;
  • СO2 + С = 2СО.

Протекают также другие побочные процессы с образованием газообразных CS2, COS, H2S. Формирующийся из продуктов этих реакций колошниковый газ дополнительно обогащается в восстановительной зоне парами элементарной серы в результате термической диссоциации высших сульфидов CuS и FeS2. Для сохранения серы в парообразном состоянии в процессе дальнейшей обработки газа температура газа на выходе из печи должна быть не менее 450-500 °С. Из газа сначала осаждают пыль, а затем из него извлекают серу (около 80% ее общего количества в газе).

В результате плавки получают бедный медный штейн, содержащий 6-15 % меди. Чтобы повысить содержание Cu этот штейн подвергают сократительной плавке. Плавку осуществляют в таких же шахтных печах. Медный штейн загружают кусками размером 30—100 мм вместе с кварцевым флюсом, известняком и коксом. Расход кокса составляет 7—8 % от массы шихты. При этом железо переходит в шлак, а содержание меди в штейне повышается до 25—40 %. Несмотря на сложность такого двустадийного процесса он окупается за счет получения элементарной серы.

Источник [2] → список литературы.


Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Цветная металлургия
Вернуться на главную: Черная металлургия