Отражательная плавка медных концентратов

Сущность отражательной плавки сульфидных концентратов на штейн заключается в том, что шихта плавится за счет тепла от сжигания углеродистого топлива в газовом пространстве над ванной расплавов в печи с горизонтально расположенным рабочим пространством.

Шихту в печь загружают на ванну, или на откосы вдоль боковых стен печи. Раскаленные топочные газы, проходя над поверхностью ванны и шихты, нагревают их, а так же стены и свод и покидают печь, имея еще сравнительно высокую температуру (выше температуры плавления шлака). Нагреваясь постепенно до высокой температуры, шихта плавится. Металлы, обладающие высоким сродством к кислороду, при этом концентрируются в оксидном расплаве - шлаке. Медь, никель, благородные металлы и часть железа и серы переходят в сульфидную фазу – штейн. Обладая ничтожной взаимной растворимостью и различной плотностью, продукты плавки при отстаивании разделяются на два слоя. Таким образом, происходит перевод основной массы пустой породы в шлак и концентрация ценных компонентов в штейне.

Современные отражательные печи, как правило, имеют длину 30-33 метра, ширину 8-10 метров и площадь пода 240-300 м², в таких печах плавят в сутки 1000-1500 тонн твердой шихты.

Для отопления отражательной печи используют угли (в виде угольной пыли), жидкое топливо и природный газ. Газ или угольную пыль сжигают при помощи горелок, а мазут – с помощью форсунок. Воздух для вдувания и сжигания топлива обогащают кислородом до содержания 23-28%, и иногда подогревают до 200-400С.

Наиболее распространенной реакцией является реакция взаимодействия закиси меди с сернистым железом:

Cu₂O+FeS->Cu₂S+FeO

Медные штейны отражательной плавки содержат от 17 до 63% меди, что связано с большими колебаниями содержания меди в исходных концентратах. В зависимости от состава перерабатываемого сырья штейны могут содержать до 5% цинка, до 2% свинца, 1,5-2,5% никеля, благородные металлы, редкие и рассеянные элементы. Содержание золота в штейнах может достигать тысячных долей процента. Содержание серы – 24-27%. Содержание меди в отвальных шлаках отражательных печей составляет 0,3-0,6%. Отходящие газы отражательных печей обычно содержат менее 1-1,5% SO₂. Запыленность отходящих газов отражательных печей при плавке сырой шихты составляет 5-10%, а при плавке огарков – 15-30 г/м³. Потери меди и других ценных компонентов при отражательной плавки происходят с неуловленной пылью, капельками штейна, удерживаемыми на поверхности шлакового расплава, и с отвальными шлаками. Из перечисленных выше причин потерь металлов, наибольшая доля приходится на потерю с отвальными шлаками, причем медь теряется как в форме растворенных соединений с металлами, так и в виде тонкой механической взвеси сульфидов.