ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Плавка медных сульфидных материалов на штейн в шахтных печах из "Топливо Кн2" Шахтная печь представляет собой плавильный аппарат с вертикальным рабочим пространством, похожим на шахту (рис. 10.12). В поперечном сечении шахтные печи цветной металлургии имеют прямоугольную форму. Шихту, состоящую из руды и флюсов, и топливо периодически загружают на колошниковой площадке отдельными порциями, называемыми колоши. В нижней части печи через фурмы вдувают воздух. В области фурм топливо (кокс или сульфиды перерабатываемой шихты) сгорает, и там развиваются самые высокие температуры (до 1300-1600 °С). Зона высоких температур называется фокусом печи. За счет вьщеляющейся теплоты в фокусе печи происходит плавление шихты и завершается образование продуктов плавки. [c.323] Жидкие продукты плавки (шлак и штейн) стекают во внутренний горн, откуда они совместно выпускаются по сифонному желобу в передний горн на отстаивание. Раздельный выпуск штейна и шлака осуществляется из переднего горна. [c.323] По сравнению с большинством других плавильных печей в шахтных печах можно плавить только кусковой материал крупностью 20-100 мм. В случае переработки мелкой шихты (руды или концентратов) ее необходимо подвергать предварительному окус-кованию методами агломерации или брикетирования. [c.324] Применительно к переработке медных руд и концентратов возможны четыре разновидности щахтной плавки восстановительная, пиритная (окислительная), полупирит-ная и усовершенствованная пиритная или медно-серная. В современной металлургии меди сохранили свое практическое значение при переработке рудного сырья только два последних метода. Восстановительную шахтную плав используют до настоящего времени как основной метод получения черновой меди из вторичного сырья. [c.324] При восстановительной плавке, пригодной для переработки окисленного или вторичного сырья, вся необходимая для процесса теплота получается за счет сжигания кокса, расход которого составляет не менее 15 % от массы твердой шихты. [c.324] Пиритная плавка, в противоположность восстановительной, теоретически полностью может протекать за счет теплоты от окисления (сжигания) самой сульфидной шихты, имеющей теплоту сгорания 5000-6000 кДж/кг Вследствие очень напряженного теплового баланса на практике в печь вводили до 2 % кокса. Пиритная плавка, пригодная для переработки только высокосернистых руд, содержащих не менее 75 % пирита (-42 % серы), в чистом виде потеряла свое практическое значение. [c.324] В тех случаях, когда сульфидов в исходной шихте не хватает для автогенного ведения шахтной плавки, недостаток теплоты компенсируют сжиганием угаеродистого топлива. Такой вид шахтной плавки, при которой теплота получается как от горения сульфидов, так и от сжигания топлива, получил название полупиритной. Расход кокса при этом виде шахтной плавки изменяется от 5 до 12 %. Таким образом, полупирит-ная плавка занимает промежуточное место между восстановительной и пиритной плавками. [c.324] Для успешного и быстрого завершения этих реакций плавку нужно вести форсированно с большим избытком дутья — до 100 % от теоретически необходимого. Интенсификации процесса полупиритной плавки способствуют обогащение дутья кислородом и его подогрев. [c.324] При большом избытке воздуха кислород дутья не успевает израсходоваться в фокусе печи и в большом количестве выносится в верхние слои шихты, в подготовительную зону. В результате этого в верхней части столба шихты наряду с обычными для этой зоны процессами нагрева, сушки и термической диссоциации высших сульфидов и карбонатов происходит горение твердых сульфидов. [c.325] Шахтная печь для полупиритной плавки (рис. 10.13) покоится на массивном фундаменте. [c.325] Основание печи — прямоугольную чугунную плиту — устанавливают на стальных колоннах или домкратах. Стены шахты собирают из водоохлаждаемых плоских железных коробок — кессонов. На внутренней (огневой) стороне кессонов нарастает слой застывшего шлака (гарниссаж), который работает как огнеупор. [c.325] Жидкие продукты плавки — штейн и шлак — выпускаются непрерывно через желоб с порогом в передний горн с овальным поперечным сечением. Отстойник представляет собой железное корыто, футерованное изнутри огнеупорным кирпичом и оборудованное 2-4 шпурами для выпуска штейна и желобами для непрерывного удаления шлака. Свода передний горн не имеет — им служит корка застывшего шлака. В последнее время на некоторых заводах отстойные горны шахтных печей оборудуют электрообофевом, осуществляемым пропусканием через слой жидкого шлака электрического тока с помощью пофуженных в него угольных электродов. [c.326] Содержание меди в штейнах в зависимости от состава перерабатываемого сырья изменяется от 15 до 50 %, шлаки содержат, % SiO, — 35-40 FeO—45-60 aO — 3-12 и u —0,3-0,35. [c.326] Полупиритным процессом можно плавить богатую кусковую руду и агломерат, полученный агломерирующим обжигом флотационных концентратов. [c.326] Шахтная плавка является сравнительно дешевым технологическим процессом. Для ее осуществления требуется мало огнеупоров применяются простые и дешевые кон-сфукции печей, занимающие небольшие производственные площади. Достоинствами этого вида плавки являются пригодность процесса для малых масштабов производства, так как шахтные печи могут быть построены любой длины, и высокая удельная производительность. Офаниченность применения шахтной плавки обусловлена почти полным отсутствием пригодного для этого вида плавки рудного сырья и низкой степенью комплексности его использования. [c.326] Медно-серная плавка в классическом варианте по своему существу представляет собой пиритную плавку высокосернистых руд, содержащих не менее 40-42 % серы, в комбинации с усовершенствованным методом обработки печных газов с целью получения серы в элементарном состоянии. Для этого сульфидную руду в смеси с кварцевым флюсом и увеличенным количеством кокса (до 12 %) плавят в герметизированной шахтной печи с увеличенной высотой. [c.326] Характерным для медно-серной плавки является существование в печи по высоте трех четко выраженных зон окислительного плавления (нижняя), восстановительной (средней) и подготовительной (верхней). [c.326] Эта реакция суммирует два процесса, описываемые реакциями (10,64) и (10.65). [c.327] Как отмечает Н. И. Уткин, в классической пиритной плавке не допускается никаких отклонений от стехиометрии реагентов реакции (10.66). Избыток или недостаток любого из исходных реагентов приводит к нарушению теплового режима плавки, сокращению или растягиванию фокуса печи. Теоретически при пиритной плавке весь кислород дутья должен обязательно полностью расходоваться в области фурм, и до фурм не должен доходить кокс. В противном случае пиритный эффект пропадает и печь замерзает с образованием козла . [c.327] Жидкие продукты пиритной плавки стекают во внутренний горн печи и далее — в наружный отстойник, а газы, состоящие почти полностью из сернистого ангидрида и азота, устремляются вверх и поступают в среднюю, восстановительную зону, заполненную раскаленным коксом. [c.327] Вернуться к основной статье