Горизонтальный конвертер медно-никелевого штейна, страница 4

При переработке металлизированных никелевых и медно – никелевых штейнов вначале преимущественно происходит металлического железа, а реакции (4) и (5) получают полное развитие, когда содержание металлической фазы в конвертируемом штейне (массе) значительно снизится.
       Доля железа, окисляющегося до FeO и Fe₃O₄, зависит от ряда факторов: содержания оксидов железа в исходном штейне, состава массы, на которой ведется продувка (степени ее обогащения), содержания кремнекислоты в получающемся шлаке, температуры и др.

После окисления и перевода в шлак железа в конвертере остается продукт, содержащий основную массу главных цветных металлов. В зависимости от типа штейна, а также от технологической схемы переработки сырья получают различные продукты. При чисто медных, полиметаллических (медных цинксвинецсодержащих) и никельсодержащих штейнах после удаления железа (1-й период конвертирования) в конверторе остается относительно чистый или содержащий другие металлы (цинк, свинец, никель) сульфид меди Cu₂S – так называемый «белый матт». Он является промежуточным продуктом, на котором процесс конвертирования не прекращают. Дальнейшая продувка (2-й период конвертирования) ведет к окислению сульфида меди:

                     (6)

Cu₂O вступает во взаимодействие с остающимся сульфидом Cu₂S, образуя по реакции (1) металлическую медь, которая вместе с примесями является конечным продуктом конвертирования и называется черновой медью.

Оба периода конвертирования медных штейнов всегда разграничены как по химизму процесса, так и организационно. Помимо этого, технологией конвертирования предусмотрено подразделение 1-го периода на две стадии – набора обогащенной массы и варки белого матта. При наборе в конвертер периодически заливают порции (ковши) исходного штейна и сливают порции шлака. В результате масса в конвертере постепенно обогащается. После накопления достаточного количества массы необходимой степени обогащения переходят к ее додувке (варке) до белого матта. Варку ведут так называемыми «холостыми» продуктами, т.е. без добавления свежего штейна.

При медных штейнах, белый матт, помимо Cu₂S, содержит лишь весьма незначительное количество других компонентов: остаточного FeS, металлической меди и др. Он обычно содержит 79 – 80 % Cu; 12,5 – 20 % S; и 0,05 – 0,2 % Fe. Шлаки во втором периоде конвертирования чисто медных штейнов практически не образуется.

При медных цинксвинецсодержащих штейнах чистый белый матт получить практически невозможно – металлическая медь начинает образовываться еще при значительном содержании в расплаве свинца. Поэтому первый период оканчивают часто с недодувом, оставляя в конвертере белый матт с заметным остаточным содержанием сульфидов цинка, свинца и железа. Эти примеси удаляются уже во втором периоде; при этом образуется некоторое количество шлака.

 При конвертировании медных никельсодержащих штейнов никель также не удается удалить в первом периоде – он частично переходит в белый матт и удаляется из меди во втором периоде. При этом получаются кашеобразные («сухие», «свернутые») «никелевые» шлаки.

Черновая медь обычно содержит не менее 98,5 – 99 % Cu. Из примесей наиболее заметны содержания в ней никеля (при никельсодержащих штейнах), свинца и цинка (при цинксвинецсодержащих), железа, кислорода и серы.

При конвертировании медно-никелевых штейнов конечным продуктом является медно-никелевый файнштейн. Соотношение между никелем и медью в файнштейне в основном определяется их соотношением в исходном штейне, а сумма содержаний этих металлов обычно составляет 73 – 75 %. Никель и медь находятся в файнштейне преимущественно в виде Ni₃S₂ и Cu₂S, однако некоторая их часть образует металлическую фазу. В нее в незначительных содержаниях входят также железо и кобальт. В металлической фазе файнштейна соотношение никель: медь выше, чем в файнштейне в целом. Металлической фазы в файнштейне тем больше, чем меньше в нем оставлено серы. Поскольку значительная металлизация медно-никелевых файнштейнов при существующей технологии их последующей переработки нежелательна, окончание конвертирования («варку» файнштейна) стремятся вести так, чтобы оставить в файнштейне достаточно высокое содержание серы: 22,5 – 23,5 %. При варке файнштейна также стремятся не допускать окисления всего FeS массы, так как иначе невозможно получить приемлемое извлечение кобальта в файнштейн – кобальт интенсивно окисляется и переходит в шлак на заключительном этапе окисления железа. При существующей технологии в файнштейне оставляют 1,5 – 3 % Fe.