Конвертирование медного штейна

Конвертер имеет цилиндрическую форму (рис. 13), изнутри футерован магнезитовым кирпичом. Размеры: длина - 6-10 м, диаметр - 3-4 м.Количество фурм 46-52, диаметр - 50 мм.

В конвертор заливают штейн и подают кварцевый флюс, содержащий 70-80% SiO₂. Флюс подают и во время плавки.

Процесс конвертирования можно разделить на 2 периода:

Первый период – окислительный. Во время этого периода происходит окисление сульфида железа с получением белого штейна. Продолжительность периода - 6-25 часов, в зависимости от содержания меди. По мере накопления шлака его частично удаляют и заливают в конвертор новую порцию штейна, поддерживая уровень постоянным.

Во время первого периода идут следующие процессы:

2FeS + 3O₂ à 2FeO + 2SO₂ + Q

2Cu₂S + 3O₂ à 2Cu₂O + 2SO₂ + Q

(но пока есть FeS, Cu₂O накапливаться не будет, так как сродство железа к кислороду выше, чем меди.):

Cu₂O + FeS à Cu₂S + FeO

2FeO + SiO₂ à (FeO)₂*SiO₂

В результате всех этих процессов температура повышается с

1100-1200 ⁰С до 1300-1350 ⁰С. Более высокая температура

Рис. 13. Конвертер

1-горловина; 2-отверстие для загрузки флюса;

3-воздушные фурмы

нежелательна, поэтому при конвертировании штейна с высоким содержанием FeS добавляют охладители (твердый штейн или медный концентрат).

К концу первого периода в конвертере накапливается белый штейн, содержащий до 80% меди, ~ 20% серы и незначительное количество примесей; и шлак, содержащий до 3% Cu, 60-70% FeO, 17-28% SiO₂.

Второй этап называется реакционный. На этом этапе из белого штейна получают черновую медь. Продолжительность этапа 2-3 часа. Во время второго этапа идут следующие процессы:

2Cu₂S + 3O₂ à 2Cu₂O + 2SO₂ + Q

2Cu₂O + Cu₂S à 6Cu + 2 SO₂

Черновая медь содержит 97,5 – 99,5% меди, примеси: Fe, S, Ni, Sn, As, Sb, Au,Ag. Также образуется шлак, который содержит до 3,5% Cu, 45-70 % FeO, 22-30% SiO₂.

Шлаки конвертирования возвращают на плавку, кроме того образовавшийся газ, содержащий 4-6 % SO₂, можно использовать для производства серной кислоты.

Затем черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию.