3.2.Св0йства штейнов

В настоящее время штейны получают на медеплавильных и никелевых заводах. На свинцовоплавильных заводах получают богатый медно-свинцовый штейн только на переделе рафинирования свинца. На никелевых заводах получают два вида штейнов: никелевые из окисленных руд и медно-никелевые из сульфидных руд. Составы приведены в таблице 14.

Таблица 14 Примерные составы штейнов, %

Штейн	Cu	Ni	S	Fe	Pb	Zn	O
Медный	20–50	0–0,5	24–26	20–50	До 2	До 6	2–6
Медно-никелевый	8–12	8–12	26–28	43–49	–	–	4–6
Никелевый	0,3–0,4	14–16	20–21	56–62	–	–	2–3
Свинцовый	50–60	–	16–19	1–4	12–24	4–6	1–2

Содержание серы в медных штейнах при расчетах принимают постоянным и равным 25%, в медно-никелевых 27% S. Содержание кислорода в медных штейнах, по В.Я. Мостовичу, соответствует содержанию меди следующим образом (в скобках приведены данные Б.Л. Недвецкого и Л.Ш. Цемехмана для медно-никелевых штейнов по Cu+Ni), %:

Медь	20	30	40	50
Кислород	6,4 (6,12)	5,0 (4,65)	3,2 (3,12)	2,0 (1,54)

Кислород в штейне связан с железом в форме магнетита. Для расчета рационального состава штейна принимают следующие основные соединения: Ni₃S₂, Cu₂S, PbS, ZnS, FeS, Fe₃O₄. Свободные металлы содержатся в штейне в виде сплава железа (85–90%) и никеля. В нем может раствориться до 5% Сu.

Заводские штейны полностью расплавляются при 1230–1250⁰С. Штейны с высоким содержанием сплава металлов, начинают выделять ферроникель при 1200⁰С. Неметаллизированные штейны при этой температуре выделяют магнетит. Медные, никелевые и медно-никелевые штейны полностью затвердевают в зависимости от состава при 850–900, 680–800 и 580–650⁰С соответственно.

Плотность штейнов зависит от их состава. Основные составляющие штейна имеют следующие плотности: Cu₂S 5,8; FeS 4,6; Ni₃S₂ 6,3; Fe₃O₄ 5,0. Поскольку между образующими штейн веществами не происходит химических реакций, то плотность штейнов можно для ориентировки определять как средневзвешенную величину. При расплавлении плотность штейнов уменьшается на 7–9% и составляет 4,2–5,2.

Электропроводность штейнов значительно (в 100 и даже 10000 раз) больше, чем у шлаков. Наибольшую электропроводность имеют никелевые и медно-никелевые штейны (около 3000 Ом^-1см^-1), наименьшую - богатые медные (около 300 Ом^-1см^-1). В расчетах сопротивления цепи шлак - штейн сопротивлением штейнового участка можно пренебречь. Опускать электроды руднотермической электропечи до штейна нельзя. Это равносильно короткому замыканию.

Энтальпию жидких (бедных) штейнов в пределах содержания 20–30% Сu+Ni допустимо определять в интервале 1000–1400⁰С по средней теплоемкости 0,24 ккал/(кг•⁰С). Для штейнов, содержащих 40–50% металлов, эту величину следует уменьшить до 0,2 ккал/(кг•⁰С).

Вязкость штейнов в жидком состоянии близка к вязкости воды. Это значит, что при их большой плотности они могут легко затекать в зазоры футеровки и, разрушать ее, что приводит к аварийным ситуациям.

Штейны являются коллектором благородных и драгоценных металлов. В 1 т штейна может раствориться несколько десятков килограммов серебра, золота и платиноидов. Поэтому на практике, когда их содержание измеряется граммами, их извлечение в штейн достигает 97–99%.

Штейны магнитны. Это объясняется присутствием в них магнетита. Поскольку в чистом штейне весь кислород связан с железом в виде Fe₃O₄, то можно подсчитать, что в бедных штейнах (18–27% Сu) растворяется 25–18% Fe₃O₄.