Пирометаллургический способ производства меди

Известны два способа извлечения меди из руд и концентратов: гидрометаллургический и пирометаллургический.

Первый из них не нашел широкого применения. Его используют при переработке бедных окисленных и самородных руд. Этот способ в отличие от пирометаллургического не позволяет извлекать попутно с медью драгоценные металлы.

Второй способ пригоден для переработки всех руд и особенно эффективен в том случае, когда руды подвергают обогащению.

Основу этого процесса составляет плавка, при которой расплав­ленная масса разделяется на два жидких слоя: штейн — сплав сульфидов и шлак — сплав окислов. В плавку поступает либо сырая медная руда, либо обожженные концентраты медных руд. Обжиг концентратов осуществляют с целью снижения содержания серы до опти­мальных значений.

Жидкий штейн продувают в конвер­терах воздухом для окисления сернис­того железа, переводя железо в шлак, и выделения черновой меди.

Черновую медь далее подвергают ра­финированию — очистке от примесей. Упрощенная схема пирометаллургиче­ского производства меди показана на рис. 1.

Подготовка руд к плавке включает обогащегние.

Большинство медных руд обогащают способом флотации. В результате по­лучают медный концентрат, содержащий 8—35 % Си, 40-50 % S, 30—35 % Fe и пустую породу, главными составляющи­ми которой являются SiО₂, A1₂О₃ и СаО.

Концентраты обычно обжигают в окислительной среде с тем, чтобы удалить около 50 % серы и по­лучить обожженный концентрат с содержанием серы, необходимым для получения при плавке достаточно богатого штейна.

Обжиг обеспечивает хорошее смешение всех компонентов шихты и нагрев ее до 550—600 °С и, в конечном итоге, снижение расхода топлива в отражательной печи в два раза. Однако при переплавке обожженной шихты несколько возрастают потери меди в шлаке и унос пыли. Поэтому обычно богатые медные концентраты (25—35 % Си) плавят без обжига, а бедные (8—25 % Си) подвергают обжигу.

Для обжига концентратов применяют многоподовые печи с меха­ническим перегребанием. Такие печи работают непрерывно.

Современные печи обычно делают с 8—13 подами, из них один (верхний) является подсушивающим. Диаметр печей составляет 6,5— 7,5, высота 9—11,5 м; поверхность рабочих подов равна 230—300 м². В таких печах обжигают 200—300 т шихты в сутки.

Сульфиды, нагретые до температуры воспламенения (325—810 °С для разных сульфидов крупностью 0,1—0,2 мм), загораются и при горении выделяют тепло. Температуру обжига поддерживают не выше 850 °C c тем, чтобы избежать спекания шихты. По этой причине содержание серы в шихте не должно быть выше 27 %. Для предупреж­дения спекания к концентрату для обжига добавляют флюсы, необ­ходимые для последующей плавки (известняк, кварц, иногда горные порода, содержащие золото и серебро), и различные оборотные материалы.

Отходящие из печи газы обычно используют для производства серной кислоты. Они уносят из печей 5—15 % обжигаемого мате­риала в виде пыли. Их очищают от пыли в циклонах и электрофиль­трах. Безвозвратные потери при обжиге не превышают 0,5 %.

Более совершенным является обжиг в кипящем слое. Концентрат перед обжигом подвергают окомкованию в чашевом грануляторе с получением мелких окатышей. Обжиг гранулированной шихты позволил повысить производительность печи с кипящим слоем в 4—5 раз. В результате достигнута суточная производительность 10—12 т на 1 м² пода печи.