Выплавка меди из штейнов. Устройство конвертера. Работа конвертера, страница 2

Во избежание значительного разбрызгивания, расплавленная масса не должна занимать больше  объема конвертера. После продувки и слива шлака в конвертер заливают новую порцию исходного штейна. Набор штейна продолжают до накопления богатого расплава в количестве, необходимом для перехода ко второму периоду плавки.

Конвертерные шлаки суммарно содержат 75–90 % оксидов железа и кремнезема; остальные компоненты переходят в шлаки преимущественно из флюса, средний состав конвертерных шлаков: 17–30 % SiO₂; 60–70 % FeO; 3 % Аl₂О₃; 1,5–2,5 % Сu.

Кислые шлаки характеризуются меньшими потерями меди из-за меньшего содержания в них магнетита.

Выход конверторных шлаков по массе в 2–3 раза больше выхода меди, и около 5 % ее шлаки уносят в виде раствора и включений штейна.

Отдельная переработка шлака возможна несколькими способами, в том числе флотационным обогащением измельченного затвердевшего шлака, промывкой расплава его в электропечах бедными штейнами или цементацией меди из жидкого шлака железом, либо чугуном, и другими путями.

Лучше других изучена и пока чаще применяется флотация, перед которой шлак медленно охлаждают, дробят и измельчают до 0,07 мм.

Флотируют с добавлением по 300 г/т ксантогената и вспенивателя. Содержание меди в концентрате 10–30 %, в хвостах 0,2–0,5 %. Основные затраты связаны с необходимостью тонкого измельчения.

Отдельная переработка конверторных шлаков – важная задача, удачное решение которой позволит не только увеличить извлечение меди, но и повысить производительность плавильных печей на 15–17 %, снизив при этом расход топлива или энергии на 7–13 %.

Продолжительность первого периода зависит от содержания меди в штейне и может колебаться от 6 до 24 ч.

Второй период начинается после окисления железа и слива шлака. Воздух, продуваемый через белый штейн, окисляет сульфид меди по реакции:

2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + 2SO₂.

Образующийся оксид (I) меди в расплаве реагирует с еще не окисленным сульфидом:

Cu₂S + 2Cu₂O → 6Cu + SO₂.

Суммарно химизм второго периода можно описать следующим уравнением:

Cu₂S + O₂→ 2Cu + SO₂.

По окончании плавки черновую медь сливают в ковши, которые отвозят краном к ленточной разливочной машине, где разливают в изложницы. На некоторых заводах жидкую черновую медь подают сразу в рафинировочные печи.

Извлечение меди и благородных металлов из штейна в черновую медь (после переработки конвертерных шлаков) достигает 98,5–99 %; оно тем выше, чем богаче медью штейн.

Черновая медь содержит около 1 % примесей (железо, сера, кислород, цинк, никель, мышьяк, сурьма и другие металлы).

В конвертерных газах первого периода содержится 12–15 % SO₂ и менее 1 % избыточного кислорода, содержание SO₂ в газах второго периода достигает 15–17 %. Конвертерные газы вполне пригодны для получения серной кислоты или серы, однако они еще не везде используются для этой цели из-за периодичности работы конвертеров.

Пыль, выносимая конвертерными газами, состоит из затвердевших капель штейна и меди, частиц флюса и летучих оксидов примесей. С пылью выносится до 5 % Сu (от всей переработанной) и благородных металлов. Основное количество этих ценных составляющих находится в грубой фракции пыли, легко улавливаемой в простых осадительных камерах или циклонах. Пыль возвращают в конвертер или в шихту отражательной плавки. Тонкая пыль может быть осаждена в электрофильтрах, устанавливаемых после осадительной камеры; в ней концентрируются оксиды свинца, цинка и редких металлов. Ее перерабатывают отдельно.

Во время работы конвертера необходимо периодически прочищать фурмы. До последнего времени эту тяжелую работу делали вручную ломиком и кувалдой. Теперь на заводах введена механизированная фурмовка.

Автоматическое регулирование работы конвертеров (давления дутья и давления в напыльнике) — также внедрена на многих заводах нашей страны. Это регулирование позволяет получать более богатые SO₂ отходящие газы. Автоматическое поворачивание конвертера при снижении давления дутья предупреждает также случайные заливы фурм штейном.

Другой путь усовершенствования конвертерного передела – обогащение дутья кислородом. Оно позволяет сократить продолжительность продувки и уменьшить выход газов, т. е. повысить производительность и содержание SO₂ в конвертерных газах. Обогащение дутья кислородом увеличивает, кроме того, приход тепла вследствие меньших потерь его с газами. За счет этого в первом периоде появилась возможность загружать больше кварца, и получат более кислые шлаки. По той же причине, работая на обогащенном дутье, в конвертере удается получать медь непосредственно из концентратов, минуя выплавку штейна и связанные с этим затраты. Для этого в конвертер, предварительно разогретый продувкой штейна, следует загружать вместе с кварцем гранулированный медный концентрат, получая из него сначала белый штейн, а затем медь. Понятно, что количество перерабатываемых так концентратов ограничено дополнительным приходом тепла от обогащения дутья кислородом.