4. Плавка на штейн в шахтных печах

1-внутренний горн; 2-колошник; 3-шахта печи; 4 – фурма; 5 – выпускной желоб; 6 – наружный (передний) горн-отстойник.

Рисунок 12

Шахтная печь представляет собой плавильный агрегат с вертикальной шахтой, в нижней части которой находится устройство для подачи воздуха и топлива. Шихта загружается сверху, расплавленный материал накапливается внизу, и через выпускной желоб расплав вытекает в наружный (внешний) горн или отстойник. В области фурм (устройство для подачи воздуха) сжигается топливо, где температура достигает 1300-1500С – это зона высоких температур, которая называется фокусом печи. Газы, образованные в фокусе печи, поднимаются вверх, проходя через слой шихты, нагревают ее и охлаждаются.

В отличие от всех других печей крупность материала здесь от 80 до 100 мм (мелкую шихту окусковывают агломерацией или брикетированием).

В зависимости от количества топлива, подаваемого в печь, различают 4 вида шахтных плавок:

1. восстановительная – перерабатываются только окисленные руды;

2. окислительная – только высокосернистые руды (автогенный процесс);

3. полупиритная – если недостаток сульфидов в шихте (невозможность автогенного процесса), то добавляют углеродистое топливо (кокс 5-12%);

4. усовершенствованная пиритная – переработка высокосернистых руд с получением газов на производство H₂SO₄.

Преимущества – высокая удельная производительность и пригодность для любых масштабов производства; сравнительно дешевый процесс. Недостатки – ограниченность применения в случае отсутствия пригодного рудного сырья.

4. Конвертирование медных штейнов

Цель: получение черновой Cu за счет окисления Fe, S и других сопутствующих элементов.

Медные штейны содержат 10-12% Cu и независимо от способа получения, их перерабатывают в черновую медь в горизонтальных цилиндрических конвертерах с боковым дутьем через фурмы в количестве 40-52 штук и расположенных по образующей цилиндра.

Размеры конвертера: наружный диаметр 3-4 м, длина 6-10 м, вместимость 80-100 тонн черновой меди.

В верхней, центральной части, его корпуса имеется горловина, через которую в конвертер заливают штейн, подают кварцевый флюс (чаще золотоносный песок), сливают шлак и черновую медь.

Агрегат снабжен механизмом поворота вокруг продольной оси.

Конвертирование состоит из двух периодов:

1. Окислительный. Сульфид железа взаимодействует с кислородом дутья и кварцем (флюс), формируя фаялит. В течение всего периода количество сульфида меди в штейне возрастает и, как правило, образуется белый матт (штейн), состоящий в основном из сульфида меди и содержащий 80% меди и 20% серы. Первый период длится 625 часов в зависимости от концентрации меди в штейне и заканчивается при температуре 1300-1350⁰С. Сливаемый шлак отправляют на переработку с целью доизвлечения меди (1,5-2,5%).

2. Реакционный. Длится 23 часа и заключается в продувке белого

матта:

Cu₂S + O₂  2Cu + SO₂.

По окончании реакционного периода, медь разливают в изложницы.

Состав черновой меди:

-97,5  99,5 – Cu;

-до 350 г на 1 тонну Au;

-до 2500 г на 1 тонну Ag;

-примеси Fe, S, O₂ и др.

Для отчистки от примесей и извлечения благородных металлов, черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию.