Плавка на штейн в отражательных и электрических печах

Плавка на штейн имеет основную цель – разделение шихты на две части:

1. Сульфидную (штейн);

2. Оксидную (шлак).

При этом ставится задача: как можно полнее перевести в штейн медь и ряд других ценных компонентов, например, благородные металлы, а пустую породу ошлаковать. Штейн накапливается на дне плавильной ванны, шлак над ним (разные плотности, 5 и 3г/см³, соответственно).

Штейн представлен в основном сульфидами меди и железа (Cu₂S и FeS) и содержит:

- 20-70 % Cu;

- 20-45% Fe;

-»25% S;

- и др.

Температура плавления штейна 900-1100 °С.

Состав шлаков:

- 0,3-0,5 % Cu;

- 30-45% FeО;

- до 10% CaO;

- до 10% Al₂O₃

- 35-45% SiO₂

Температура плавления шлака 1100-1250°С. Основным шлаковым минералом является фаялит (2FeO×SiO₂).

Отражательная печь

1 – загрузка шихты; 2 – факел горящего топлива; 3 – направление потоков теплоизлучения от факела; 4 – стекающий поверхностный слой шихты; 5 – тяжелая фракция расплава, обогащенная сульфидами и оксидами железа; 6 – легкая фракция расплава, обогащенная кварцем; 7 – штейновая фаза; 8 – шихтовый откос.

Рис.11

Сущность отражательной плавки заключается в том, что загруженная шихта (мелкая, хорошо перемешанная) плавится за счет теплоты, полученной при сжигании топлива в горизонтально расположенном пространстве печи. Факел, образованный при горении топлива, располагается над поверхностью расплава и прогревает откосы шихты, насыпанные вдоль продольных стенок печи. Поверхность шихты плавится и стекает в нижнюю часть печи, где в состоянии покоя разделяется на слой штейна и слой шлака.

Процесс отстаивания длится 10-14 часов. В связи с большим объемом топочных газов, концентрация SO₂ не превышает 1,5%. Такие газы в производстве H₂SO₄ использовать нельзя, так они имеют низкую концентрацию.

Размеры отражательной печи:

-длина 30-35 м;

-ширина 6-10 м;

-высота 4-4,5 м;

Температура рабочая 1600°С. В конце печи температура достигает 1200-1300°С. Топливо – газ, мазут, угольная пыль.

Недостаток: низкая удельная производительность из всех методов плавки.

Электрические печи

Близким аналогом отражательной печи являются электрические и руднотермические печи. Химизм процесса тот же. Отличается только принципом нагрева (стр. 182, рис. 99).

Тепло выделяется при прохождении в шихте электрического тока от угольных электродов.

Концентрация отходящих газов составляет»15% SO₂, что позволяет использовать их в производстве H₂SO₄.

Расход электроэнергии 350-600 кВт∙ч/т шихты.

Самостоятельная работа:

1. Выписать основные реакции окислительного обжига.

2. Дополнить конспект по отражательной и электрической (руднотермической) печам. Подготовить сообщения, презентации.