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

Конвертирование медного штейна

Цель конвертирования — получение черновой меди путем окисления содержащихся в штейне серы и железа. Конвертирование медного штейна осуществляют продувкой воздухом в горизонтальном конвертере. Перерабатываемые медные штейны, как отмечалось, состоят в основном из сульфидов меди (Cu2S) и железа (FeS). Вследствие экзотермичности основных реакций конвертирование не требует затрат топлива.

Современный медеплавильный конвертер показан на рис. 1. Конвертеры делают длиной 6—12, с наружным диаметром 3—4 м. Производительность конвертера за одну операцию составляет 40—100 т. Футеруют конвертер хромомагнезитовым кирпичом. Заливку расплавленного медного штейна и слив продуктов плавки осуществляют через горловину конвертера, расположенную в средней части его корпуса. Через ту же горловину удаляются газы. Фурмы для вдувания воздуха расположены в ряд по длине агрегата. Число фурм обычно составляет 32—62, а диаметр фурмы 40—50 мм. Расход воздуха достигает 800 м3/мин (при нормальных условиях).

Горизонтальный конвертер для производства меди
Рисунок 1. Горизонтальный конвертер для производства меди:
1 — горловина; 2 — окно для загрузки флюсов; 3 — воздушный коллектор; 4 — фурмы

Процесс конвертирования медного штейна в конвертере циклический и делится на два периода. Первый период (период окисления сульфида железа), называемый набором сульфидной массы, начинается с заливки медного штейна, после чего подают дутье и через горловину или отверстие в торцевой стенке конвертера загружают порцию кварцевого флюса, содержащего 70—80% SiO2. Период длится 6—24 ч в зависимости от содержания меди в штейне. Основными реакциями периода являются окисление сульфида железа:

  • 2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2
и ошлакование образующегося оксида FeO кремнеземом флюса
  • 2FeO + SiO2 = (FeO)2SiO2.

По мере накопления шлака, состоящего из FeO и SiO2, его сливают, в конвертер заливают новую порцию медного штейна и, добавляя флюс, продолжают продувку. Длительность таких циклов набора массы составляет 30—50 мин.

Температура заливаемого штейна в результате протекания этих экзотермических реакций повышается с 1100—1200 до 1250—1350 °С. Более высокая температура нежелательна, и поэтому при продувке бедных штейнов, содержащих много FeS, добавляют охладители — твердый штейн, сплески Мели, корки из ковшей, медные концентраты.

Сульфид меди в течение первого периода конвертирования медного штейна не окисляется, поскольку у железа больше химическое сродство к кислороду, чем у меди. По окончании первого периода и слива последней порции шлака в конвертере остается белый штейн — почти чистая полусернистая медь Cu2S.

Второй период — получение черновой меди из белого штейна — длится 2—3 ч и заключается в продувке без добавки в конвертер флюса. Основная реакция периода: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2.

После полного окисления серы продувку заканчивают, получая черновую медь. Ее сливают из конвертера и либо направляют в рафинировочную печь, либо разливают в слитки, которые затем направляют на специальные рафинировочные заводы. Таким образом, в результате продувки получаются черновой металл, содержащий 96,0-99,4% Cu, 0,01-0,04 % Fe, 0,02—0,1 % S и небольшое количество Ni, Sn, As, Sb, Ag, Au, и конвертерный шлак, содержащий 22-30 % SiO2, 45-0% FeO, около 3% Аl2O3 и 1,5-2,5% Cu.

Источник [2] → список литературы.


Читайте также:

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