Плавка на штейн в отражательных и электрических печах

Печь кипящего слоя (КС)

1 – бункер для шихты; 2 – пылеулавливающий циклон; 3 – охлаждаемый газоход-стояк; 4 – печь; 5 – кипящий слой; 6 – подина; 7 – воздушный коллектор; 8 – воздуходувка; 9 – форкамеры; 10 – питатель шихты.

Рис.10

Концентрат или руда (крупность 3-5 мм) поступает в камеру с подом из стального листа, имеющем отверстия (сопла), расположенные в шахматном порядке 30-50 шт. на 1м².

Под подом находится воздухораспределительная коробка-камера, через которую сжатый воздух подается в сопла. Давление воздуха поддерживается таким, чтобы материал находился во взвешенном состоянии (высота этого взвешенного слоя должна иметь определенные размеры, так как при увеличении скорости подачи воздуха увеличивается количество выносимого материала из печи). Пузырьки воздуха, разрыхляя материал, создают псевдосжиженное состояние. В реакции окисления, таким образом, участвует вся внешняя поверхность материала, что существенно ускоряет процесс окисления.

Отходящие газы поступают на пылеочистку, а затем в сернокислотный цех.

Недостаток этих печей: значительный пылевынос, достигающий 60-70% от массы сухой породы.

Производительность печей КС до 1600^т/_сутки.

Плавка на штейн имеет основную цель – разделение шихты на две части:

1. Сульфидную (штейн);

2. Оксидную (шлак).

При этом ставится задача: как можно полнее перевести в штейн медь и ряд других ценных компонентов, например, благородные металлы, а пустую породу ошлаковать. Штейн накапливается на дне плавильной ванны, шлак над ним (разные плотности, 5 и 3г/см³, соответственно).

Штейн представлен в основном сульфидами меди и железа (Cu₂S и FeS) и содержит:

- 20-70 % Cu;

- 20-45% Fe;

-»25% S;

- и др.

Температура плавления штейна 900-1100 °С.

Состав шлаков:

- 0,3-0,5 % Cu;

- 30-45% FeО;

- до 10% CaO;

- до 10% Al₂O₃

- 35-45% SiO₂

Температура плавления шлака 1100-1250°С. Основным шлаковым минералом является фаялит (2FeO×SiO₂).

Отражательная печь

1 – загрузка шихты; 2 – факел горящего топлива; 3 – направление потоков теплоизлучения от факела; 4 – стекающий поверхностный слой шихты; 5 – тяжелая фракция расплава, обогащенная сульфидами и оксидами железа; 6 – легкая фракция расплава, обогащенная кварцем; 7 – штейновая фаза; 8 – шихтовый откос.

Рис.11

Сущность отражательной плавки заключается в том, что загруженная шихта (мелкая, хорошо перемешанная) плавится за счет теплоты, полученной при сжигании топлива в горизонтально расположенном пространстве печи. Факел, образованный при горении топлива, располагается над поверхностью расплава и прогревает откосы шихты, насыпанные вдоль продольных стенок печи. Поверхность шихты плавится и стекает в нижнюю часть печи, где в состоянии покоя разделяется на слой штейна и слой шлака.

Процесс отстаивания длится 10-14 часов. В связи с большим объемом топочных газов, концентрация SO₂ не превышает 1,5%. Такие газы в производстве H₂SO₄ использовать нельзя, так они имеют низкую концентрацию.

Размеры отражательной печи:

-длина 30-35 м;

-ширина 6-10 м;

-высота 4-4,5 м;

Температура рабочая 1600°С. В конце печи температура достигает 1200-1300°С. Топливо – газ, мазут, угольная пыль.

Недостаток: низкая удельная производительность из всех методов плавки.

Электрические печи

Близким аналогом отражательной печи являются электрические и руднотермические печи. Химизм процесса тот же. Отличается только принципом нагрева (стр. 182, рис. 99).

Тепло выделяется при прохождении в шихте электрического тока от угольных электродов.

Концентрация отходящих газов составляет»15% SO₂, что позволяет использовать их в производстве H₂SO₄.

Расход электроэнергии 350-600 кВт∙ч/т шихты.

Самостоятельная работа:

1. Выписать основные реакции окислительного обжига.

2. Дополнить конспект по отражательной и электрической (руднотермической) печам. Подготовить сообщения, презентации.