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

Прочие методы производства медного штейна

Автогенные процессы производства медного штейна.
Дефицит энергетических ресурсов, неиспользование теплотворной способности сульфидов шихты, необходимость расходования дополнительного топлива при низком тепловом к.п.д. отражательной плавки и электроплавки, невозможность выделения серы из отходящих газов вследствие ее низкого содержания в газах привели к тому, что начиная с 50-х годов начался постепенный переход к автогенным процессам выплавки штейна из медных сульфидных руд.

Автогенной называют плавку медного штейна без затрат топлива, осуществляемую за счет тепла, получаемого при окислении составляющих шихты. При переплаве сульфидного сырья автогенность обеспечивается за счет сгорания сульфидов шихты. В последние годы в нашей стране и за рубежом разработаны, внедрены и внедряются ряд автогенных процессов переработки сернистых медных руд. Сжигание сульфидов при этом может производиться в факеле или в расплаве.

Плавка медного штейна в жидкой ванне (ПЖВ).
Процесс плавки в жидкой ванне, разработанный А.В.Ванюковым, осуществляют в шахтной печи, стены которой выполнены из медных водоохлаждаемых плит, а под и свод из огнеупоров. Длина печи составляет 10-30, ширина 2,5-3 и высота 6—6,5 м. Фурмы для подачи дутья расположены в боковых стенах в ряд по всей длине печи на высоте 1,5—2 м от пода. Шихту загружают через расположенные в своде воронки. Выпуск штейна и шлака происходит непрерывно и раздельно через сифоны, расположенные в противоположных торцах печи.

Процесс малочувствителен к качеству шихтовых материалов, можно переплавлять как кусковые медные руды крупностью до 50 мм, так и мелкие концентраты без их сушки. Дутьем служит обогащенный кислородом воздух, для обеспечения автогенности процесса содержание кислорода в дутье должно составлять 40-45% при влажности шихты 1-2% и 55-65% при влажности 6—8%.

Схема устройства печи ПЖВ для получения медного штейна
Рисунок 1. Схема устройства печи ПЖВ для получения медного штейна:
1 — шихта; 2 — дутье; 3 — медный штейн; 4 — шлак; 5 — газы; 6 — огнеупорная кладка; 7 — медные литые кессоны; 8 — фурмы; 9 — загрузочная воронка; 10 — шлаковый сифон; 11 — штейновый сифон

Процесс ПЖВ непрерывный.
Дутье, подают в объем расплава и в расплаве, что отличает этот процесс от других, происходит окисление сульфидов за счет реагирования с кислородом дутья. Расплав в печи условно делится на две зоны: зону выше фурм, где идет интенсивный барботаж (перемешивание поднимающимися пузырями газа) и подфурменную, где расплав находится в относительно спокойном состоянии. В верхней (надфурменной) зоне протекают процессы окисления сульфидов с выделением тепла, нагрева и плавления шихты за счет этого тепла, укрупнения мелкой сульфидной взвеси в шлаковом расплаве. Крупные капли сульфидов, как более тяжелые, движутся через слой шлака вниз, образуя на поду печи слой штейна.

В получаемом штейне содержание меди достигает 45—55%. Достоинством процесса является то, что его удельная производительность (удельный проплав шихты, 60—80т/(м2х хсут)) значительно выше, чем у других процессов выплавки медного штейна; так этот удельный проплав более чем в 12 раз превышает проплав отражательной плавки. Процесс пригоден для плавки на штейн медно-никелевых, никелевых и других сульфидных руд.

Плавка во взвешенном состоянии или процесс взвешенной плавки медного штейна. При этом способе сульфиды шихты сгорают, двигаясь в потоке кислородосодержашего дутья, т.е. сгорают в факеле во взвешенном состоянии. В качестве дутья используют обогащенный кислородом воздух и иногда кислород. Шихту предварительно необходимо измельчать и просушивать. Находит применение ряд разновидностей этого процесса.

Способ получения медного штейна фирмы "Оутокумпу" (Финляндия), применяемый в ряде стран, предусматривает использование обогащенного кислородом (до 31%) и подогретого до ~200°С воздуха. Печь имеет вертикальную плавильную шахту и расположенную под ней горизонтальную удлиненную отстойную камеру. Через специальную горелку в своде шахты в нее подают дутье и измельченную шихту. При движении вниз в факеле сгорают сульфиды шихты, обеспечивая температуру в шахте ~1400°С. Образующиеся в факеле сульфидно-оксидные капли падают на поверхность шлака в отстойной камере, и здесь происходит разделение расплава на шлак и штейн. Горячие газы из шахты движутся через отстойную камеру вдоль поверхности расплава, подогревая его. Далее газы проходят котел-утилизатор, и из них извлекают элементарную серу. Штейн содержит до 60 % меди.

Плавку во взвешенном состоянии на кислородном дутье или кислородно-факельную плавку применяют на металлургических заводах в Казахстане, Канаде и США. Печь горизонтальная, вытянутая вдоль движения факела, выполнена из огнеупоров. Стены, свод и газоотвод оборудованы водоохлаждаемыми устройствами. В торцевой стене печи установлены две горизонтально расположенные горелки, подающие кислород и просушенную шихту. Температура факела при сгорании сульфидов в кислороде достигает 1500—1600 °С, образующиеся в факеле капли сульфидно-оксидного расплава оседают в шлаковую ванну, в которой происходит отставание штейна от шлака. Штейн содержит до 50% Си, отходящие газы до ~80% SO2, серу из газов улавливают.

Процесс "Норанда", разработанный в Канаде, является непрерывным барботажным процессом, схожим с отечественным процессом ПЖВ. Его осуществляют в горизонтальной цилиндрической печи, вдувая через 50—60 расположенных в ряд фурм обогащенный кислородом (до 37 %) воздух в объем расплава, где происходит окисление сульфидов и разделение штейна и шлака. Шихту загружают через торцевую стенку печи, медный штейн выпускают периодически через шпуры.

Источник [2] → список литературы.


Читайте также:

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