Схема однокамерной печи кипящего слоя

продукт обжига

Такое состояние сыпучего материала называется псевдожидким. Оно наступает при определенной критической скорости восходящего газового потока, при которой подъемная сила газа будет равна общей массе сыпучего материала. Критическую скорость газа чаще всего определяют опытным путем, но ее можно рассчитать.

Для кипящего слоя характерно постоянство температуры во всех его точках – как и в кипящих жидкостях – что объясняется непрерывным интенсивным движением частиц во всех направлениях. Кипящий слой так же отличается интенсивным теплообменом. Теплопередача в кипящем слое в 4 раза больше чем в неподвижном слое, и в 13 раз больше чем в свободном потоке газа.

Состав огарка обжиговой печи в среднем следующий,%: 17-20 Cu, 25-36 Fe, 16-18 S, 3-4 Al₂O₃, 14-15 SiO₂. Огарок направляют в процесс плавки на штейн, совместно с циклонной пылью, содержащей 10% меди и 16% серы, и пылью электрофильтров (8% меди, 12% серы).

Существенным недостатком обжига в кипящем слое является высокий вынос материала из агрегата. В зависимости от удельной производительности печи, а следовательно и от скорости движения газов, вынос пыли может достигать 85-90% от массы шихты, поэтому печи кипящего слоя оборудуют мощной системой пылеулавливания(циклоны, электрофильтры). Уносятся в первую очередь наиболее мелкие, хорошо обожженные частицы, поэтому пыль является готовым продуктом и объединяется с огарком.

Для получения штейна из медного концентрата используют следующие процессы:

1.Взвешенная плавка Оутокумпу

2.Кислородно-факельная плавка

3.Плавка в жидкой ванне (другое название – процесс Ванюкова)

4.Процессы Аусмелт-Айзасмелт

5.Процесс Норанда-Эль Тениенте

6.Процесс Мицубиси

7.Отражательная плавка

8.Шахтная плавка

В настоящее время в России применяют шахтную плавку, отражательную плавку, плавку в жидкой ванне (ПЖВ) и процесс Аусмелт.

Сущность основных химических процессов, протекающих в плавильном агрегате (при Т=1400 С), можно представить следующим образом:

Оксид СиО превращается в Си₂О частично в результате диссоциации (Т_разл=1000С), частично в результате восстановления:

6CuO + FeS = 3Cu₂O +FeO + SO₂

Из-за большего сродства к сере у меди, чем у железа происходит сульфатизация меди:

Cu₂O + FeS = Cu₂S + FeO

В итоге практически вся медь (99%) концентрируется в штейне.

Одновременно образуется второй расплав – шлак, состоящий в основном из силикатов железа.

3Fe₃O₄ + FeS + 5SiO₂ = 5(Fe₂SiO₄) + SO₂

Количества SiO₂ из пустой породы концентрата не хватает для осуществления реакции в полном объеме. Недостающее количество SiO₂ вводят в шихту в виде кварцита.