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

В тех случаях, когда окисленная медная руда перерабаты­ вается гидрометаллургическим способом и не подвергается

обогащению, можно ограничиться средним или мелким дробле­ нием до 6—13 мм, так как растворы могут диффундировать через мельчайшие трещины дробленой руды.

На основании изложенного можно привести следующую краткую классификацию способов переработки медных руд (табл. 17).

** *

Медные месторождения сильно отличаются друг от друга запасами руды, характером залегания рудного тела, минераль­

ным составом, свойствами пустой породы, содержанием меди и других ценных компонентов, экономикой района месторожде­

ния. Все это предопределяет масштабы рудника и себестоимость

РУДЫ.

Все медные руды, за исключением самородной меди, содер­

жат медь в руде в виде химических соединений. Прежде чем из руды удастся получить металлическую медь, надо провести ряд химических процессов для отделения соединений меди от других составляющих руды и выделения меди из полученных соединений. Эти химические процессы будут рассмотрены в дальнейшем.

Как указывалось ранее, в металлургии известны два основ­

ных метода извлечения меди из руды: пирометаллургический метод и гидрометаллургический (выщелачивание). В тех слу­

чаях, когда для извлечения меди применяют метод выщелачи­ вания, сырая руда часто непосредственно идет на переработку;

при пирометаллургических процессах на плавку может идти как сырая руда, так и концентраты, получаемые при обогащении медной руды.

В новейшей практике пирометаллургии меди незначительное количество меди получается непосредственной плавкой руды. Основное количество меди извлекают из медных концентратов, полученных обогащением (в основном флотацией) медных руд.

Обогащение медных руд, т. е. механическое отделение мед­ ных минералов и других ценных компонентов от пустой породы,

количество медной руды перерабатывается флотацией. В пос­ леднее время в промышленности с успехом начали применять флотацию также для обогащения окисленных медных руд.

4. Физический характер флотационных концентратов (измель­ чение до 0,074 мм или 200 меш от 60 до 95%) потребовал заме­ ны старых пирометаллургических процессов, прежде применяв­ шихся для плавки кусковой медной руды, новыми, пригодными

для плавки мелкого материала.

ЛИТЕРАТУРА

С. М. Ясюкевич. Обогащение руд, Металлургиздат, 1947.

С. А. Первушин, С. Я. Рачковский и др. Экономика цветных метал­ лов СССР, Гостехиздат, 1956.

А. Г. Бе тех тин. Курс минералогии, Гостехиздат, 1956. Year book of the American Bureau of Metals Statistics, 1956. Minerals Year book, 1956.

A.Butts. Copper, 1954.

J. Newton and Z. Wilson. Metallurgy of Copper, 1942. A. Parsons. The Porphyry Coppers, 1933.

ГЛАВА II

ШТЕЙНЫ И ШЛАКИ МЕДНОЙ ПЛАВКИ

При плавке медных сульфидных руд или концентратов по­ лучаются штейны и шлаки.

Штейн — сплав сульфидов тяжелых металлов; шлак—сплав

пустой породы и окислов металлов, получающихся в процессе

позволяет отстаиванием в ванне печи или в отдельном отстойни­ ке отделять шлак от штейна. Но вое же шлак увлекает с собой некоторое количество соединений меди.

Состав и основные свойства штейнов медной плавки

Плавка медных сульфидных руд и концентратов и получение штейна основаны, по А. Н. Вольскому, на большем сродстве меди к сере по сравнению с находящимися в шихте остальными металлами и меньшем сродстве ее к кислороду.

При температуре плавки в восстановительной, нейтральной и даже окислительной атмосфере медь и сера образуют сульфид (CU2S) как непосредственно из медных минералов руды, так и в результате обменных реакций.

Как правило, в штейне присутствует больше серы, чем ее

требуется для перевода меди в сульфид. Избыточная сера сое­ динена с железом в виде сульфида железа (FeS). В жидком виде сульфиды железа и меди растворяются друг в друге и образуют штейн. В заводских штейнах в зависимости от состава шихты,

кроме этих соединений, могут присутствовать сульфиды других металлов, драгоценные металлы и всегда некоторое количество

кислорода.

Содержание меди в штейнах, получаемых на различных плавильных заводах, колеблется в широких пределах: от 8 до 70%. Штейны с высоким содержанием меди, близкие по составу к CU2S, называются белым маттом. Чистый CU2S плавится при 1130°, a FeS — при 1193°. Все штейны промежуточного состава плавятся при более низкой температуре. Согласно диаграмме

Карпентера и Гейворда (рис. 7), штейны, содержащие от 30 до

50% CuoS (наиболее часто встречающиеся), плавятся примерно при 1100°.

Удельный вес штейна в зависимости от процентного содер­

жания меди в нем колеблется от 4,8 до 5,6. С увеличением

содержания меди в штейне растет и его удельный вес.

Рис. 7. Система Cu2S — FeS по Карпентеру и Гейварду

Ниже приведены удельные ве'са твердых заводских штейнов i(no С. Н. Барабошкину).

Удельный вес жидкого штейна несколько ниже, чем твердого, так как объем расплавленного штейна несколько больше объ-

ма твердого.

Имеется обширная литература о природе медных штейнов.

I Л. М. Газарян

железа, кремния и кальция, в которых в зависимости от состава

шихты присутствуют окислы алюминия, цинка, магния и других элементов. Все эти окислы делятся на кислые (SiC>2, Fe2O3, AI2O3) и основные (CaO, FeO, MgO, BaO, ZnO, MnO и др.).

Соединения основных окислов с кремнеземом (SiO2) —это раз­ личные соли кремневой кислоты, называемые силикатами. В за­ висимости от процентного содержания кремнекислоты шлаки бывают основные и кислые.

Соли, которые получаются от соединения Fe2O3 с основными окИслами, называются ферритами (Fe2O3 • RO). Все ферриты—:

тяжелые и тугоплавкие соединения, поэтому их образование вызывает повышение температуры плавления и удельного веса

шлаков.

Окись алюминия (А12О3) в шлаке ведет себя двояко: по отношению к сильным основаниям она является слабой кисло­ той и, соединяясь с ними , дает соли, называемые алюминатами; по отношению к сильным кислотным окислам (SiO2) окись алю­ миния является слабым основанием и, соединяясь с ними, дает силикаты. Поэтому из алюминатов А12О3 вытесняется SiO2 и Ре20з, а из силикатов — более сильными основаниями — СаО, FeO, ZnO.

Вытесненный глинозем растворяется в шлаке до предела растворимости, а затем выделяется, отчего повышается вязкость шлака.

В металлургии меди силикатные шлаки играют большую роль. Их классифицируют по степени кислотности, которая опре­ деляется отношением содержания кислорода в кремнекислоте к суммарному содержанию кислорода всех оснований, входя­ щих в состав шлака.

к =■ °”ю- ■

-%о

в медных шлаках, как правило, причисляют к основаниям или же вовсе не принимают в расчет.

Шлаки по степени кислотности классифицируют следую­ щим образом:

-FeO-SiOz в зависимости от соотношения СаО и FeO процент SiO2 будет изменяться, а степень кислотности останется постоян­ ной.

ческие соединения частично диссоциированы в расплавленных

шлаках, поэтому в них могут существовать как свободные окислы, так и химические соединения их с кремнекислотой. Это облег­

чает химический процесс замещения и вытеснения одних окис-

лов другими. Проф. О. А. Есиным в последнее время показано, что шлаки частично ионизированы.

Основные компоненты шлаков медной плавки — SiO2, FeO

и СаО. Если в процессе плавки отсутствует какой-либо из этих