Подготовка сульфидных медно-никелевых концентратов (руд) к плавке

Перед плавкой сульфидные медно-никелевые (руды) концентраты проходят ряд подготовительных операций, включающих сушку, обжиг и спекание. Главное назначение обжига концентратов (руды) — частичное удаление серы с целью получения штейна заданного состава.
В практике некоторых заводов России медно-никелевые концентраты сушат, окатывают на чашевых грануляторах, а затем полученные окатыши прокаливают и частично обжигают на агломерационной машине. В процессе обжига удаляется до 30—40% серы от общего количества серы, содержащейся в сырых окатышах. Выход обожженных окатышей 90%.
На заводах «Томпсон» и «Коппер-Клифф» (Канада) сульфидные медно-никелевые концентраты обжигают в печи КС. Десульфуризацию при обжиге в печи КС регулируют в пределах 50%. Содержание серы снижается с 22 до 10—12%.
Агломерацию или спекание сульфидных медно-никелевых богатых руд и концентратов, так же как агломерацию окисленных никелевых руд, производят на агломерационных машинах. В отличие от агломерации окисленных никелевых руд спекание частиц шихты, состоящей из сульфидных мелких руд и концентратов, можно осуществить за счет тепла, выделяющегося при окислении сульфидов, и добавка постороннего топлива в шихту спекания не требуется. Однако для получения более прочного агломерата, а также металлизированного штейна при плавке агломерата в шихту спекания добавляют небольшое количество коксовой мелочи. Десульфуризация, т. е. выгорание серы, при агломерации сульфидных медно-никелевых мелких руд и концентратов не превышает 45—50%.
Содержащийся в сульфидных медно-никелевых рудах (концентратах) пирротин под действием высокой температуры разлагается по реакции Fe7S8 = 7FeS + 1/2S2 и теряет 1/8 часть (12,5%) серы. Сульфид железа окисляется до закиси: FeS + 1,5O2 = FeO + SO2, а затем за счет кислорода избыточного воздуха — до окиси железа 2FeO + 1/2О2 = Fe2O3. Окись железа взаимодействует с сульфидом железа: 3Fe2О3 + FeS = 7 FeO + SO2.
За счет тепла, выделяемого при окислении сульфидов, и горения коксовой мелочи в слое шихты спекания развивается температура до 110—1200° С. При этой температуре легкоплавкие силикаты расплавляются и связывают частицы в прочный агломерат. Силикат закиси железа образуется по реакции 2FeO + SiO2 = (FeO)2SiO2.
Агломерацию, как метод окускования шихты перед электроплавкой, применяют на Норильском горно-металлургическом комбинате. На заводе «Конистон» (Канада) агломерат переплавляют в шахтных печах.
Производительность машины по агломерату составляет 12—15 т, (м2*сут). Выход агломерата от шихты 55—60%. Извлечение металлов (никель, медь, кобальт) в агломерат 98,5%. Состав агломерата, %: 5—6 Ni, 3,5—4,0 Cu, 8,8—11,5 S, 30—35 Fe, 14—17 SiO2. Оптимальная влажность шихты 11—13%.