Металлургия и основы металлургического производства: Курс лекций, страница 10

Содержание меди в рудах невелико. В настоящее время промышленными считаются руды, содержащие уже 0,6-0,8% Сu, а в ряде случаев вовлекают в эксплуатацию руды с содержанием 0,3% Сu. Около 85 % Сu получают из сульфидных руд, остальное количество – из окисленных. Медные руды подвергают простому обогащению, в результате получают медный концентрат и «хвосты», или селективному, когда, помимо медного получают и другие концентраты, например цинковый, пиритный, свинцовый и т.п. 

Медные концентраты содержат 10-30% (до 40%) Cu 20-40% S. Содержание других примесей определяется составом руд.

Обжиг медных руд и концентратов

                        Наиболее распространенными является окислительный обжиг медных руд и концентратов. Назначение обжига – окисление серы и снижение ее содержания, а также перевод части сульфидов железа и меди в оксиды.

                        Обжиг медных концентратов производят в печах с кипящем слоем где материал находиться во взвешенном состоянии. Материал подается в рабочую камеру. Под печи устроен таки образом, что материал не проваливается вниз и в то же время обеспечивает равномерное распределение воздуха, подаваемого снизу из воздушной коробки. Скорость подачи воздуха подбирают такой, чтобы обеспечить непрерывное движение всех частиц в пределах слоя. В результате происходит интенсивное окисление сульфидов. Процесс является высокопроизводительным и дает повышенное содержание SO2 в отходящих газах.

                        При обжиге во взвешенном состоянии смесь концентрата вводится в верхнюю часть камеры сжигания с помощью вентилятора и инжектора. В камере происходят распыление концентрата и его воспламенение. Снизу в камеру сжигания подается сжатый воздух. В результате концентрат поддерживается во взвешенном состоянии. Обжиг идет при температуре 850-1000°. Содержание SO2 в газовой фазе составляет 6-12%.

                        В процессе обжига протекают реакции разложения и окисления сульфидов:

FeS2 = FeS + 0,5S2

                        Окисление сульфида железа, который в присутствии кислорода окисляется до Fe2O3

3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2

2Fe3O4 + 0,5O2 = 3Fe2O4

                        Эти реакции являются основными источниками тепла. При обжиге идет также частичное окисление сульфидов меди и цинка по реакциям:

Сu2S + 1,5O2 = Сu2O + SO2

ZnS + 3O2 = 2ZnO + SO2

Пирометаллургическое получение меди из руд и концентратов

                        Пирометаллургическое извлечение меди включает плавку медных руд и концентратов. Плавка ведется в отражательных, шахтных и электрических печах. При расплавлении сульфидной шихты жидкость расслаивается на два слоя. Внизу располагается сплав сульфидов – штейн с плотностью ~ 5 г/см³. штейн состоит главным образом из сульфидов железа и меди, в сумме составляющих 80-90%. Кроме того, в штейне содержаться сульфиды цинка, свинца, никеля, оксиды железа, кремнезем и др. благородные металлы концентрируются в штейне. Температура плавления штейнов составляет 900-1150°, а плотность – 4,6-5,2 г/см³.

Плавка в отражательных печах

При плавке медных концентратов атмосфера в рабочем пространстве печи слабоокислительная.

Отражательные печи имеют длину 30-40 м, ширину 7-8 м, высоту 3,5-4,5 м. печь отапливается природным газом, мазутом или угольной пылью.

Из­влечение меди в штейн составляет 95—98 % при плавке сырой шихты и 93—96 % при плавке огарка.

Производительность печи зависит от характера подготовки шихтовых материалов к плавке, а также от теплового режима печи. Удельная производительность печей составляет для сырой шихты 2,5-5,0 т/м²×сут и для огарка – 4,5-8,5 т/м²×сут.

Выплавка штейна в шахтной печи

Шахтная печь имеет вертикально Расположенное рабочее пространство. Шихтовые материалы загружаются в печь сверху и движутся в процессе плавки вниз. Снизу через фурмы подают воздух для горения топлива н сульфидов. При плавке сульфид­ных руд окислительная плавка в зависимости от содержания серы в шихте разделяется на пиритную плавку при высоком со­держании пирита в шихте полупиритную при низком. Кроме того, существует медно-серная или усовершенствованная пиритная плавка, в которой а результате дополнительной обработки печных газов углеродом выделяется и улавливается эле­ментарная сера.