» » Плавка концентратов во взвешенном состоянии
21.05.2015

В настоящее время плавка концентратов во взвешенном состоянии осуществляется в промышленном масштабе на двух предприятиях: в Финляндии на заводе «Харьявалта» и в Канаде на заводе «Коппер Клиф», на последнем с применением технического кислорода (95—99% О2).
Лабораторные опыты плавки концентратов с применением кислорода были начаты в 1945 г. В 1947 г. была построена полузаводская установка. В 1952 г. пущена первая промышленная печь производительностью 500 т, а в декабре 1953 г. — вторая промышленная печь производительностью 900 г концентрата в сутки. С пуском второй печи первая была остановлена.
Лабораторная печь имела размеры 0,3х0,4х1,2 м. Производительность ее составляла 3 т концентрата в сутки. Продуктами плавки являлись: штейн с 52% Си, газы с 98% SO2 и шлак, содержащий 0,45 % Си.
Печь для полузаводских испытаний имела размеры 1,2х1,2х4,5 м. Производительность ее составляла 25 т/сутки. Шлак выпускали через летку в конце печи, штейн — через шпур в боковой стенке. Газ очищали в пылевой камере, промывкой в скруббере, в мокром циклоне и в мешочном фильтре из стеклянной ткани. Установка работала около двух лет и за это время проплавила свыше 7000 т концентрата.
На опытной установке были изучены вопросы применения различных флюсов, обеднения отвальных шлаков вдуванием в печь (перед их выпуском) сульфида железа, введения в шихту конвертерного шлака и др. Результаты работы показали, что при плавке во взвешенном состоянии медных и медно-никелевых концентратов потери металлов с отвальными шлаками меньше, чем при обычной отражательной плавке, хотя штейн богаче. Эти данные были подтверждены и уточнены на первой промышленной печи с площадью пода 62 м2 (рис. 7).
Плавка концентратов во взвешенном состоянии

Вторая промышленная печь по конструкции аналогична первой; наружные размеры ее: длина 21 м, ширина 7,5 м и высота у форсунок 5,2 м. Печь плавит до 1100 т концентрата или около 1300 т твердой шихты, расходуя около 300 г кислорода в сутки. Состав перерабатываемых материалов приведен в табл. 10.
Плавка концентратов во взвешенном состоянии

Печь для плавки концентратов во взвешенном состоянии отличается от отражательной печи тем, что шихта вдувается в нее струей кислорода с помощью форсунок, горизонтально расположенных с одного торца печи, а газы выпускаются через аптейк, установленный на своде в средней части печи. С противоположного торца через летку, расположенную ниже уровня шлака, с целью сохранения газового объема печи, выпускают отвальный шлак, а для обеднения его вдувают пирротиновый концентрат с песком.
Для уменьшения прогара свод печи сделан наклонным к торцовым ее стенам; наиболее быстро разъедаемые части свода и стен печи (около газоотвода) защищены медными кессонами. Стены и свод газоотвода печи выложены хромомагнезитовым кирпичом, подина — магнезитовым. Вся печь, аптейк, газоход и пылевая камера заключены в стальной герметичный кожух.
Процесс плавки идёт ровно. Питание печи автоматизировано и контролируется с центрального диспетчерского пункта. Температура процесса непрерывно контролируется термопарой и радиационным пирометром, а шлака и штейна — оптическим пирометром. Температура в газоотводе обычно держится на уровне 1260°, температура шлака 1240°, штейна 1180°.
Удельный проплав печи — 10—12 т/м2 сутки, что в 2—4 раза превышает производительность обычных отражательных печей. Выход штейна составляет 54,3%; выпуск его осуществляется через шпуровое отверстие обычного типа. Штейн, содержащий 45% меди и никеля, продувают в конвертере до черновой меди, а конвертерный шлак перерабатывают в никелевом цикле завода. Извлечение меди и никеля из медного концентрата в штейн превышает 97%.
Отходящие газы содержат 75% сернистого ангидрида (остальное азот) и практически не содержат кислорода.
Охлаждение и очистку газа осуществляют в три ступени;
а) охлаждение газа и осаждение грубой пыли в металлической пылевой камере, стены которой охлаждаются воздухом;
б) противоточное охлаждение до 40° и отмывка пыли в скрубберах с осаждением тумана воды и пыли в циклоне;
в) осаждение тонкой пыли и тумана серной кислоты в мокром электрофильтре.
После охлаждения с 1260 до 40° и очистки от пыли до конечного содержания 7 мг/м3 газы используют для производства жидкого сернистого газа.
Рентабельность процесса плавки концентратов во взвешенном состоянии с применением технического кислорода обусловлена на заводе «Коппер Клиф» отсутствием собственных запасов высокосортных углей в стране и необходимостью расходовать дорогостоящий импортный уголь при обычной отражательной плавке, отсутствием собственных запасов серы и наличием дешевой гидроэлектроэнергии, дающей возможность получать сравнительно дешевый кислород.
В России опытные работы по плавке во взвешенном состоянии проводятся рядом научно-исследовательских институтов совместно с Балхашским и Среднеуральским медеплавильными заводами.