title-icon
Яндекс.Метрика
» » Отражательная плавка медных концентратов

Отражательная плавка медных концентратов

Отражательная плавка пока — основной способ получения меди в промышленно развитых странах, в том числе в России и США. На долю этой плавки приходится до 70% общего производства меди. Основным достоинством отражательной плавки представляется большая единичная производственная мощность и высокое извлечение меди. Современная отражательная печь в сутки может проплавить 1000—2000 т шихты, содержащей 14—25% меди. При этом в штейне будет получено 150—500 т меди, а извлечение ее в штейн достигнет 97—98%. Так же хорошо извлекаются серебро и золото. Вместе с тем отражательная плавка имеет существенные недостатки: производительность печи в расчете на 1 м2 пода низкая (4—5 т/сут); расход топлива на плавку 1 т шихты колеблется от 14 до 22%; теплотворность сульфидов не используется; в печи образуется очень много газов, отвод и очистка которых затруднительны; с отходящими печными газами теряется сернистый ангидрид, концентрация которого в них ниже, чем требуется для эффективного использования в сернокислотном производстве, но намного выше санитарных норм. Эти газы наносят большой вред окружающей среде, теряются, кроме серы, и многие другие спутники (цинк, свинец, рений, германий и др.).
Основные задачи плавки и ее тепловой режим. На плавку в отражательные печи подают мелкую, хорошо перемешанную шихту, составленную по расчету на заранее выбранные шлак и штейн. Шихта может быть подсушенной (ее принято называть «сырой») или горячей обожженной. Кроме того, в печь сливают расплав ленный конверторный шлак.
Во время отражательной плавки требуется: провести ряд химических реакций; получить жидкие шлак и штейн; хорошо их разделить и раздельно выдать из печи. Эти основные задачи металлург может решить только при правильно организованном сжигании топлива.
В России отражательные печи принято отапливать главным образом природным газом. В ряде случаев дутье обогащают кислородом и подогревают. Загруженная в печь шихта плавится на откосах вследствие излучения тепла горячими газами на их поверхность.
Ранее было установлено, что количество тепла, отдаваемое нагретым телом более холодному, равно kc (T14 — Т24). Поэтому следует стремиться к получению максимальной температуры в факеле горячих газов T1 и минимальной температуры шлакообразования на откосах T2. С этой целью для горения подают минимальный избыток воздуха, так как при большом избытке температура факела снижается, и хорошо подготавливают шихту.
Соблюдая оптимальные условия горения топлива, в отражательной печи можно получить температуру в факеле на небольшом участке до 1600—1700° С. На выходе из печи газы должны иметь температуру, на 50—100° С, превышающую температуру жидко-текучести шлака. Часто это 1300—1350 С. Отсюда следует, что тепловой коэффициент отражательной печи невысок и равен 20—25%. Слив в печи жидких шлаков конверторов повышает его до 30—35%.
По длине печи можно выделить три участка:
1. Загорания топлива. Его длина зависит от вида топлива, качества его подготовки, типа горелок и составляет 4—6 м. Шихта на этом участке не плавится.
2. Горения топлива. Длина участка довольно постоянна и составляет 12—15 м. На этом участке развивается наиболее высокая температура и проплавляется около 80% загружаемой в печь шихты.
3. Разделения шлака и штейна. При полной длине печи 30—32 м длина отстойной части составляет 12—14 м. Здесь проплавляют около 20% шихты, выпускают из печи шлак и штейн, отводят газы. Внутри печи газы движутся со скоростью 8—10 м/с. Время пребывания их в печи всего 3—4 с. За такое короткое время между газами и шихтой осуществляется теплообмен и происходят некоторые химические реакции. Отметим, что отдача тепла газами при общем теплопотоке около 290 млн. кДж/ч составляет 57—70 млн. кДж/ч. Удельная отдача тепла на некоторых участках откосов равна — 840000 кДж/ч.
Химические реакции, протекающие в отражательной печи, можно разделить на три типа;
1. Реакция диссоциации известняка и высших сульфидов. Уравнения этих реакций приведены ранее. Удаление серы диссоциацией более развито во время плавки сырой шихты и достигает 40—45%. Во время плавки обожженной шихты диссоциацией удаляется 15—20% серы. Простые сульфиды с магнетитом образуют штейн: Cu2S + FeS + MeS + Fe3O4.
2. Реакции между сульфидами и окисью железа, например 10Fe2O3 + FeS = 7Fe3О4 + SO2.
Реагирует и закись меди, поступающая с огарком и конверторным шлаком, с сульфидом железа: Cu2O + FeS = Cu2S + FeO. Эта реакция способствует обеднению шлака, так как сульфид меди в основном переходит в штейн.
3. Реакции шлакообразования и разложения магнетита. Из окиси кальция, закиси железа и кремнезема образуется первичный шлак: CaO + FeO + SiO2 = (Ca, Fe)2SiО4.
В этой основе шлака растворяются окись цинка ZnO, глинозем, Al2O3 и другие окислы. При горячем ходе печи протекает и реакция с магнетитом: 3Fe3O4 + FeS + SiO2 —> 5Fe2SiО4 + SO2. Если печь идет холодно, то магнетит, поступивший в печь с конверторным шлаком и образовавшийся в ней по реакциям 2-го типа, может выделиться из штейна и образовать на подине печи настыль. При этом печь теряет ванну (подина «зарастает»). Обогащение дутья кислородом и организация автоматического управления режимом горения позволяют предупредить настылеобразование.
Жидкие продукты плавки накапливаются в ванне и разделяются в ней на два слоя: нижний — штейн и верхний — шлак.
Общую глубину ванны поддерживают около 1000—1100 мм, в том числе и штейна и шлака по 500 мм. Штейн выпускают через сифонное устройство по графику, шлак выпускают в окно через плотнику из огнеупорной глины. При этом важно выпускать шлак широкой тонкой струей.
Капли штейна размером, несколько большим, чем 50 мкм, теряются.
Основные показатели отражательной плавки. Содержание меди в штейне 20—45, в шлаке 0,4—0,6%. Извлечение меди в штейн 94—97, золота и серебра — около 96%. Удельный проплав сырой пихты 4—5, обожженной шихты 6/9 т/(м2*сут). Расход условного топлива на плавку сырой шихты 18—22, обожженной 12—14%.

title-icon Подобные новости