Способы получения меди
Рис.8
Для переработки медьсодержащего сырья применяют пирометаллургические и гидрометаллургические процессы.
Пирометаллургическим способом получают более 85% мирового выпуска меди. Принципиальная его особенность – проведение плавки на штейн.
Пирометаллургический способ включает в себя:
1) обжиг концентратов;
2) плавку на штейн;
3) конвертирование штейна (получение черновой меди);
4) огневое или электролитическое рафинирование.
Цель пирометаллургического получения меди – получение черновой меди за счет удаления пустой породы, железа и серы.
Получение черновой меди в промышленных условиях может быть осуществлена несколькими путями. На схеме, приведенной на рис.8 видно, что удаление железа и серы окислением можно производить в три (обжиг, плавка, конвертирование), две (плавка, конвертирование) или одну стадию (плавка на черновую медь).
Обжиг концентратов проводят для снижения содержания серы (десульфиризация) и перевода части сульфидов железа в шлакуемые оксиды. Это обеспечивает при последующей плавке получение более богатого по содержанию меди сплава сульфидов (штейн).
|
|
Окислительный обжиг не является обязательным. Его применяют обычно при переработке высокосернистых, бедных концентратов или руд.
Шихта для обжига включает:
- 70-80% - концентратов;
- 15-20% - кварцевых флюсов;
- 2-3% - известняка;
- 2-3% - оборотных материалов.
Задачи передела:
- основная: удаление излишней серы;
- вспомогательные:
-получение газа, пригодного для производства серной кислоты;
-хорошее перемешивание шихты;
- разогрев шихты;
-некоторое укрупнение (спекание).
Все эти процессы осуществляются в печах кипящего слоя (рис.10).
Окислительный обжиг проводят при температуре 750-900°С:
MeS + O2 → MeO + SO2 + Q↑.
При меньшей температуре (600-650°С) процесс может сопровождаться образованием сульфатов, что нежелательно:
МеS + 2O2 → МеSO4 .
При температуре выше 900°С начинается оплавление сульфидов и плавка низкотемпературных соединений, а спекание и расплавление при обжиге недопустимо.
Процесс обжига состоит из:
1. Нагрева и сушки шихты.
2. Термической диссоциации высших сульфидов.
3. Воспламенения и горения сульфидов. 06.12.13
Химизм процесса При нагревании шихты, прежде всего, удаляется влага. В печах кипящего слоя это происходит за доли секунды, при этом небольшая часть шихты вылетает из слоя мгновенно и дообжигается над слоем. Большая часть «кипит» в слое 30-40 мин. И часть находится в слое несколько часов.
1. В слое обжигаемого материала происходит диссоциация высших сульфидов. Все эти реакции эндотермичны (-Q). Также здесь осуществляется десульфиризация (50% серы удаляется в газы).
|
|
FeS2 → FeS + 0,5S;
2СuFeS2 → Cu2S + 2 FeS + 1/2S2;
2CuS → Cu2S + 0,5S2.
2. Происходит горение паров серы: S2 +2O2 =2SO2 + Q.
3. Окисление сульфидов начинается с их воспламенения, при этом окислению подвергаются преимущественно сульфиды железа, частично окисляются сульфиды меди.
Все реакции окисления сульфидов и горения серы – экзотермичны (+Q). Этого тепла более чем достаточно для процесса обжига, поэтому его можно назвать автогенным.
Схема окисления сульфидной частицы кислородом в твердом состоянии
а) начальный момент; б) в процессе окисления.
Рис.9