Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Выплавка медного штейна

 

Медный штейн, состоящий в основном из сульфидов меди и же­леза (Cu2S + FeS = 80—90 %) и других сульфидов, а также окис­лов железа, кремния, алюминия и кальция, выплавляют в печах различного типа.

Комплексные руды, содержащие золото и серебро, селен и тел­лур, целесообразно обогащать так, чтобы в концентрат была пере­ведена не только медь, но и эти металлы. Концентраты переплавляют на штейн в отражательных или электрических печах. При этом указанные металлы (Au, Ag, Se, Те), особенно золото и серебро, в значительной степени переходят в штейн и их извлекают затем при рафинировании меди.

Сернистые, чисто медные руды целесообразно перерабатывать в шахтных печах.

При высоком содержании серы в рудах целесообразно применять так называемый процесс медно-серной плавки в шахтной, печи с улав­ливанием газов и извлечением из них элементарной серы. Шахтная прямоугольная в сечении печь для медно-серной плавки. Нижняя часть ее состоит из кессонов, охлаждаемых водой. Кесеонированная часть печи в поперечном сечении по форме представляет собой трапецию, обращенную меньшим основанием вниз. Поверхность кессонов, обращенную в печь, футеруют тонким слоем огнеупорного кирпича. Верхнюю часть печи выкладывают из шамота и для герметизации заключают в железный кожух. В своде шахты печи находятся двухконусные загрузочные устройства подобно домной печи.

В кессонированной части печи предусмотрены фурмы для подачи воздуха и ниже их находится летка для выпуска шлака и штейна. Штейн выпускают периодически, а шлак стекает непрерывно в шлаковозные ковши. Верхнюю часть печи называют колошником. Колош­никовые газы через отверстия в продольной стенке шахты близ свода отводят в газосборник.

 

 

Шахтная печь для медно-серной плавки:

1 — загрузочное устройство; 2 — отвод газа; 3 — кессоны; 4 — спускной желоб; 5 — фурмы

Грубую очистку газа осуществляют в газосборниках, в которых осаждаются частички пыли вследствие снижения скорости движения газа. Тонкой очистке газ подвергают в электрофильтрах.

Очищенный газ подают в специальные камеры, заполненные ка­тализаторами (глиноземистый цемент и гидроокись алюминия), где в результате взаимных реакций между сернистыми соединениями газа выделяются пары серы.

В печь загружают медную руду, известняк, кокс и оборотные продукты. Загрузку ведут отдельными порциями — колошами сы­рых материалов и кокса.

В верхних горизонтах шахты создается восстановительная среда, а в нижней части печи — окислительная. Нижние слои шихты пла­вятся, и она постепенно опускается вниз навстречу потоку горячих газов. Температура у фурм достигает 1500 °С, наверху печи она равна примерно 450 °С. Столь высокая температура отходящих газов не­обходима для того, чтобы обеспечить возможность их очистки от пыли до начала конденсации паров серы.

В нижней части печи, главным образом у фурм, протекают сле­дующие основные процессы:

а) сжигание углерода кокса

 

С + О2 = СО2;

 

б) сжигание серы сернистого железа

 

2FeS + 3О2 = 2FeO + 2SО2;

 

в) образование силиката железа


2FeO + SiО2 = (FeO)2 · SiО2.

 

Газы, содержащие С02, S02, избыток кислорода и азот, проходят вверх через столб шихты. На этом пути газов происходят теплооб­мен между шихтой и ними, а также взаимодействие С02 с углеродом шихты. При высоких температурах С02 и S02 восстанавливаются углеродом кокса и при этом образуются окись углерода, сероуглерод и сероокись углерода:

 

СО2 + С = 2СО;

 

2SО2 + 5С = 4СО + CS2;

 

2 + 2C = COS + CO.

 

В верхних горизонтах печи пирит разлагается по реакции

 

FeS2 = Fe + S2.

При температуре около 1000 °С плавятся наиболее легкоплавкие эвтектики из FeS и Cu2S, в результате чего образуется пористая масса.

В порах этой массы расплавленный поток сульфидов встречается с восходящим потоком горячих газов и при этом протекают хими­ческие реакции, важнейшие из которых указаны ниже:

а) образование сульфида меди из закиси меди


2Cu2О + 2FeS + SiО2 = (FeO)2 · SiО2 + 2Cu2S;

 

б) образование силикатов из окислов железа


3Fe2О3 + FeS + 3,5SiО2 = 3,5 (2FeO · SiО2) + SО2;


3Fe3О4 + FeS + 5SiО2 = 5 (2FeО · SiО2) + SО2;

 

в) разложение СаСО3 и образование силиката извести


СаСО3 + SiО2 = CaO · SiО2 + CО2;

 

г) восстановление сернистого газа до элементарной серы


2 + С = СО2 + 1/2S2.

 

В результате плавки получается штейн, содержащий 8—15 % Сu, шлак, состоящий в основном из силикатов железа и извести, колош­никовый газ, содержащий S2, COS, CS2, H2S и СО2. Из газа сначала осаждают пыль, а затем из него извлекают серу. Общее извлечение серы из газа составляет около 80 %.

Для переплавки концентратов, как уже упоминалось, применяют отражательные и электрические печи. Иногда обжиговые печи рас­полагают непосредственно над площадкой отражательных печей с тем, чтобы не охлаждать обожженные концентраты (огарки) и использовать их тепло.

Отражательные или пламенные печи делают длиной 30—40, шириной 8—10, высотой от пода до свода 3,5—4,5 м. Печь изнутри футеруют в зависимости от состава шихты или динасовым или хромомагнезитовым кирпичом. Свод печи делают ароч­ным из динасового кирпича или подвесным из магнезитового.

Отапливают печь природным газом, мазутом или угольной пылью. Горелки или форсунки обычно располагают в один ряд в передней торцовой стенке. Газообразные продукты сгорания проходят до зад­ней стенки и через газоход в боров. Температура газов на некотором расстоянии от передней стенки достигает 1550—1600 °С, а в хвосто­вой части снижается до 1250—1300 °С. Шихту загружают через несколько отверстий в своде печи, расположенных близ боковых стен по длине печи. Шихта ложится откосами вдоль стен, предо­храняя кладку от воздействия шлака и горячих газов. Жидкий конверторный шлак вводят через окно в передней торцовой стенке.

Штейн и шлак выпускают по мере их накопления через специаль­ные отверстия.

По мере нагревания шихты в ней протекают следующие реакции восстановления окиси меди и высших окислов железа:

 

6CuO + FeS = 3Cu2O + SO2 + FeO;

 

FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5(2FeO · SiO2) + SO2.

 

В результате реакции образующейся закиси меди Сu2О с FeS получается Cu2S:

 

Cu20 + FeS = Cu2S + FeO.

 

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют первичный штейн, а расплавленные силикаты железа, стекая по по­верхности откосов, растворяют другие окислы и образуют шлак.

Благородные металлы (золото и серебро) плохо растворяются в шлаке и практически почти полностью переходят в штейн.

Штейн отражательной плавки на 80—90 % (по массе) состоит из сульфидов меди и железа. Остальная часть представляет собой окислы других металлов. Штейн содержит, %: 15—55 Сu; 15—50 Fe; 20— 30 S; 0,5—1,5 SiO2; 0,5—3,0 А12O3; 0,5—2,0 (СаО + MgO); ~2 % Zn и небольшие количества Аu и Ag. Шлак состоит в основном из SiO2, FeO, СаО и А12O3 и содержит 0,1—0,5 % Сu. Извлечение меди и благородных металлов в штейн достигает 96—99,5 %.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:725

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.