книги из ГПНТБ / Пирометаллургия меди Л. М. Газарян. 1960- 13 Мб

Пиритная шахтная плавка с одновременным получением серы

ка в так называемом газмишере — кирпичном канале, рабо­

тающем по принципу циклона, а затем в электрофильтрах.

Температура кипения серы при нормальном давлении равна 444,5°. Чтобы элементарная сера, содержащаяся в отходящих газах, оставалась в парообразном состоянии, их температура должна быть в пределах 420—450°. Чтобы при движении отхо­ дящих газов по газоотводящей системе сера не конденсирова­ лась на стенах, вся газоотводящая система должна быть хоро­ шо изолирована теплоизоляционным материалом, а в неко­ торых случаях необходимо даже обогревать ее паром при помощи паровых рубашек. В газоотводящей системе не должно быть подсоса, так как смесь паров серы, сероуглерода, серо­ водорода и сероокиси углерода с кислородом легко взрывается. Поэтому газоотводящую систему держат под небольшим дав­

лением (20—25 мм вод. ст.).

Очищенные газы идут в первую камеру катализа. Здесь достигается дальнейшее выделение элементарной серы за счет разложения COS, CS2, H2S, SO2.

4COS + 2SO2 xi 4СО2 + 3S,;

2CS2 + 2SO2^2CO2 + 3S2;

4H2S -j- 2SO2x±4H2O + 3S2.

Эти реакции обратимы, поэтому при недостатке в газах

SO2 или при большом избытке СОг, Н2О и S2 равновесие сме­ щается влево, т. е. снижается выход элементарной серы. При избытке же SO2 сера теряется, так как часть SO2 уносится от­ ходящими газами, не успевая восстановиться до элементарной серы.

Содержание СО2 в газах зависит от схемы процесса плав­

ки и количества известняка, вводимого в шихту. Понизить концентрацию СО2 в газах можно, снизив количество кокса в

шихте. Но при этом повысится содержание SO2 в газах.

что для увеличения выхода элементарной серы за счет разло­

жения COS, CS и H2S необходимо, чтобы при входе в камеру катализа SO2 в газах содержалось 1,5—1,6%.

Массу держат в форме 19—20 час.; при этом происходит р'еак-

которой выделяется водород, масса увеличивается в объеме и

становится пористой. Процесс происходит при 20°.

Готовую контактную массу надо стараться загружать в ка­

окончании загрузки массу сушат 12—14 суток, температуру воз­ духа при этом держат не выше 100°. К концу сушки температу­ ра поднимается до 200—220°.

По мере работы контактная масса теряет способность к

катализу, поэтому ее систематически заменяют свежей. Кон­ тактирование происходит по принципу противотока, поэтому нижние слои контактной массы быстрее теряют активность, чем верхние.

Контактная масса в камерах расположена на колосниках особой конструкции (рис. 75). С них можно удалять нижние слои контактной массы, когда она потеряет активность, и за­ гружать свежую.

Отработанная контактная масса идет на регенерацию. Для этого массу рассеивают, и крупный материал поступает в печь для обжига при 700—800°. В процессе обжига удаляются углеводородистые соединения и углерод. После обжига массу увлажняют, после чего каталитические способности ее восста­

навливаются.

Газы и пары серы, пройдя контактную камеру первой

в жидком виде перекачивают по трубам в специальный аппа­ рат и промывают известковым молоком при 120° (давление

около 2 ат). Процесс промывки идет непрерывно по принципу противотока. Чистая сера из промывного аппарата непрерывно

ЛИТЕРАТУРА

X.К. Аветисян. Металлургия черновой меди, Металлургиздат, 1954. В. И. Смирнов. Металлургия меди и никеля, Металлургиздат, 1950. J. Newton and S. Wilson. Metallurgy of Copper, 1942.

A. Butts. Copper, 1954.

O. Herneryd, O. A. Sundstrow, A Norro. Copper smelting in Bo-

П. Брик. Плавка сульфидных медных концентратов на заводе Оутокумпа. Отраслевое бюро технической информации при Гипроцветмете, 1953.

металлургии и его влияние на показатели плавки, ЦИИН ЦМ, 1958.

Сначала пытались продувать медные штейны в ретортах, применяемых в черной металлургии, подавая воздух в них сни­

зу. Эти конвертеры (реторты), аналогично сталеплавильным, имели кислую футеровку, точнее набивку. На основе этих кон­ вертеров впоследствии в результате ряда усовершенствований, были сконструированы и продолжительное время применялись-

на медеплавильных заводах вертикальные конвертеры (рис. 76). В 1885 г. впервые для бессемерования медных штейнов при­

менили горизонтальный конвертер (рис. 77). ;

Рис. 78. Упругость диссо­ циации окислов

Аналогично вертикальным, горизонтальные конвертеры такт же имели кислую футеровку. Но кампания конвертеров с такой футеровкой очень короткая, так как кислая футеровка при. бессемеровании служит флюсующим материалом.

Кислая футеровка состояла из смеси увлажненного дробле­ ного кварца и глины. Эту смесь тщательно трамбовали к стен­

кам конвертера. Толщина футеровки доходила до 400 мм. При-;

менение для футеровки дорогостоящего динасового кирпича бы­ ло невыгодным.

За одну кампанию конвертер выдавал всего 10—12 т меди. В связи с быстрым износом футеровки производительность его

кконцу кампании увеличивалась в два и более раза.

В1910 г. Пирс и Смитт предложили заменить кислую футе­ ровку горизонтальных конвертеров основной. Они применили

для футеровки магнезитовый кирпич, а для шлакования обра­ зующейся закиси железа вводили в ванну конвертера дробле­ ный кварц.

Конструкция горизонтальных конвертеров и технология про­ дувки постепенно усовершенствовалась, что позволило резко увеличить производительность и технико-экономические показа­ тели процесса. Горизонтальные конвертеры быстро вытеснили вертикальные, которые в настоящее время можно встретить только на старых заводах.

личество поступающего в конвертер воздуха зависит от пло­ щади сечения фурм и давления. От количества воздуха зави­

тать, что ход реакции зависит от относительной величины срод­ ства серы и металлов к кислороду при данной температуре. Например, сульфид меди (серебра), имеющих относительно

железа и серы высокую упругость диссоциации окислов, может окисляться по реакции (2). Сульфиды металлов, окислы кото­ рых имеют низкую упругость диссоциации, окисляются по ре­ акции (1). Выяснить, по какому пути пойдет окисление суль­ фида данного металла при данной температуре, можно по ве­ личине упругости диссоциации окислов этого металла и серни­ стого ангидрида.

На диаграмме (рис. 78) приводятся данные о логарифмах

упругости диссоциации окислов металлов и сернистого ангидри­

да при разных температурах. Из этой диаграммы можно сде­

окислов металлов ниже кривой закиси меди и выше кривых для окислов Ni и Fe. Температура, при которой кривая SO2 пере­ секает соответствующую кривую окислов металлов, является переходной. Выше этой температуры сульфиды данного металла будут восстанавливаться до металла2, ниже — превращаться в окислы. Основные реакции первого периода следующие:

1 Более точное выражение учитывает еще сродство металла к сере . Оно

тов данных, т. е. выше 2500°). По реакции MeS + О2 — Me + SO2 металл вос­ станавливается, а сера окисляется. Прим. ред.

2FeS 4- ЗО2 -> 2FeO + 2SO2 4- 224 ккал-,

х FeO + у SiO2 -> х (FeO) • у (SiO2)

гревает ванну конвертера.

На основании практических данных работы конвертеров под­ считано, что за каждую минуту дутья в начале процесса темпе­

ратура ванны повышается примерно на 3°. В дальнейшем, по мере окисления сернистого железа и уменьшения его концент­ рации в штейне, подъем температуры уменьшается.

Второй период конвертирования начинается после полного окисления и ошлакования сульфида железа. Во время второго периода начинается окисление Cu2S. Основные реакции при этом следующие:

2Cu2S + ЗО2 -> 2Cu2O + 2SO2;

Cu2S 4- 2Cu2O -> 6Cu 4- SO2.

Суммируя эти реакции, получаем

Cu2S 4- О2 —> 2Cu 4- SO2 4- 52 ккал.

Заводские данные и подсчеты показывают, что в начале вто­