Переробка мідного штейну і одержання чорнової міді

Мідь із штейну одержують в циліндричних бочкоподібних конвертерах, які видають за один цикл до 100 т міді (рисунок 1.6).

Крізь фурми подається повітря.Конвертер можна повертати для заливки штейну і випускання продуктів плавки. Футерівка конвертеру – магнезит і хромомагнезит.

Рисунок 1.6. Схема конвертера для отриманні чорнової міді:

1 - привідний ролик; 2 - бандаж;3 - кожух; 4 - футерівка;5 - горловина; 6 - шлак;7 - штейн (або чорнова мідь);8 – фурма.

Переробка штейну відбувається в два періоди:

І період. Завантажують кварц, заливають розплавлений штейн і продувають його повітрям. Повітря окислює сульфіди міді і заліза:

FeS + O₂ → FeO + SO₂ + Q

Cu₂S + O₂ → Cu₂O + SO₂ + Q

Оксид міді через обмінну взаємодію знову перетворюється на сульфід:

Cu₂O + FeS → Cu₂S + FeO

Тому в І періоді окислюється тільки залізо, оксид заліза завдяки кварцу переходить в шлак. Шлак періодично зливають і додають штейн і кварц.

І період закінчується, коли окислиться все сірчисте залізо (6 – 20 годин).

ІІ період. Зливають шлак, ведуть продувку без додавання штейну і кварцу. Окислюється тільки сульфід міді, а оксид Cu₂O сприяє утворенню металічної міді:

Cu₂O + Cu₂O → Cu + SO₂

ІІ період закінчується, коли весь штейн перетворюється на мідь (2 – 3 години).

Конвертер нахиляють, випускають чорнову мідь у ківш і розливають у виливниці. Чорнова мідь містить 1-2% домішок, золото та срібло.

Рафінування міді

Рафінування міді проводиться для видалення з чорнової міді домішок, видобування золота і срібла.

Рафінування проводиться послідовно двома методами:

• пірометалургічним;

• електролітичним.

1. Пірометалургічне (вогневе) рафінування проводять у відбивних печах (вміщають до 400 т міді), в які завантажують чорнову мідь, розплавляють її, потім окислюють домішки повітрям, що вдувається крізь стальну футеровану трубку, яку опускають в розплавлену мідь.

Найшвидше окислюється мідь:

Cu + O₂ → Cu₂O,

а потім оксид міді окислює домішки:

Ме + Cu₂O → МеО + Cu

Оксиди домішок переходять в шлак.

Після окислення домішок видаляють гази зануренням в метал вогких дерев’яних жердин (виділяються вуглеводні, які перемішують мідь і видаляють гази).

Потім мідь розкислюють газами (СО, Н₂), які вводять в метал крізь трубку, та подають на розливальні машини для відливання анодів.

Цикл пірометалургічного рафінування триває 12 – 16 годин.

2. Електролітичне рафінування: після пірометалургічного рафінування з міді відливають аноди, які встановлюють у ванну з розчином сірчанокислої міді і сірчаної кислоти, по боках анодів паралельно підвішують катоди – тонкі листи електролітної міді (0,2 – 0,3 мм товщиною). Всього – до 45 катодів і 44 анодів.

При електролізі в розчин переходить мідь аноду:

Cu → Cu²⁺ - 2е

З розчину іони міді осідають на катодах і відновлюються:

Cu²⁺ + 2е → Cu

Домішки переходять в розчин або осідають на дно.

Анод розчиняється 25 – 30 днів. Катоди вивантажують через 5 – 12 днів, промивають водою і переплавляють в електропечах.

Марки чистої міді: М00б; М0б; М1; М2; М3 (цифра – умовний номер марки, б – безкиснева мідь).