3. Конвертирование медного штейна

Цель конвертирования – получение черновой меди путем окисления содержащихся в штейне серы и железа. Конвертирование осуществляют продувкой штейна воздухом в горизонтальном конвертере. Перерабатываемые штейны, как отмечалось, состоят в основном из сульфидов меди (Cu₂S) и железа (FeS). Вследствие экзотермичности основных реакций конвертирование не требует затрат топлива.

Современный медеплавильный конвертер показан на рис. 241. Конвертеры делают длиной 6–12, с наружным диаметром 3–4 м. Производительность конвертера за одну операцию составляет 40–100 т. Футеруют конвертер хромомагне-зитовым кирпичом. Заливку расплавленного штейна и слив продуктов плавки осуществляют через горловину конвертера, расположенную в средней части его корпуса. Через ту же горловину удаляются газы. Фурмы для вдувания воздуха расположены в ряд по длине конвертера. Число фурм обычно составляет 32–62, а диаметр фурмы 40–50 мм. Расход воздуха достигает 800 м³/мин (при нормальных условиях).

Процесс в конвертере циклический и делится на два пе-

Рис. 241. Горизонтальный конвертер:

1 – горловина; 2 – окно для загрузки флюсов; 3 – воздушный коллектор; 4 –

фурмы

715

риода. Первый период (период окисления сульфида железа), называемый набором сульфидной массы, начинается с заливки штейна, после чего подают дутье и через горловину или отверстие в торцевой стенке конвертера загружают порцию кварцевого флюса, содержащего 70–80 % SiO₂. Период длится 6–24 ч в зависимости от содержания меди в штейне. Основными реакциями периода являются окисление сульфида железа

2FeS + ЗО₂ = 2FeO + 2SO₂

и ошлакование образующегося оксида FeO кремнеземом флюса 2FeO + SiO₂ = (FeO)₂SiO₂.

По мере накопления шлака, состоящего из FeO и SiO₂, его сливают, в конвертер заливают новую порцию штейна и, добавляя флюс, продолжают продувку. Длительность таких циклов набора массы составляет 30–50 мин.

Температура заливаемого штейна в результате протекания этих экзотермических реакций повышается с 1100–1200 до 1250–1350 °С. Более высокая температура нежелательна, и поэтому при продувке бедных штейнов, содержащих много FeS, добавляют охладители – твердый штейн, сплески меди, корки из ковшей, медные концентраты.

Сульфид меди в течение первого периода не окисляется, поскольку у железа больше химическое сродство к кислороду, чем у меди. По окончании первого периода и слива последней порции шлака в конвертере остается белый штейн – почти чистая полусернистая медь Cu₂S.

Второй период – получение черновой меди из белого штейна – длится 2–3 ч и заключается в продувке без добавки в конвертер флюса. Основная реакция периода:

Cu₂S + О₂ = 2Си + SO₂.

После полного окисления серы продувку заканчивают, получая черновую медь. Ее сливают из конвертера и либо направляют в рафинировочную печь, либо разливают в слитки, которые затем направляют на специальные рафинировочные заводы. Таким образом, в результате продувки получаются черновая медь, содержащая 96,0–99,4 % Си, 0,01– 0,04 % Fe, 0,02–0,1 % S и небольшое количество Ni, Sn, As, Sb, Ag, Аи, и конвертерный шлак, содержащий 22–30 % SiO₂, 45-70% FeO, около 3% A1₂O₃ и 1,5-2,5% Си.

716