» » Окислительное рафинирование черновой меди
21.05.2015

Лабораторные исследования по применению кислорода при окислительном рафинировании черновой меди проведены в 1933 г. М.П. Славинским. В 1948 г. под руководством И.П. Диева были начаты исследования на 5-т отражательной печи Пышмииского медеэлектролитного завода с площадью пода 2,6 м2. В 1951 г. совместной бригадой УФАНа. Гинцветмета и Пышминского медеэлектролитного завода под руководством Н. П. Диева, И. М. Рафаловича и С.В. Ракитина исследования эти были продолжены. Работу проводили с использованием жидкого кислорода, газифицированного с помощью двух холодных газофикаторов ХГ-800 интенсифицированного типа.
Кислород применяли для сжигания мазута и окисления примесей в расплаве черновой меди. Всего было проведено 23 опытных плавки, из которых 16 на воздухе, обогащенном кислородом, и 7 плавок на обычном воздушном дутье. Концентрация кислорода в смеси, подаваемой для сжигания мазута, колебалась от 21 до 50%, концентрацию кислорода для окисления примесей доводили до 100%. На сжигание мазута кислород подавали только в период плавления.
Как видно из данных табл. 12, применение обогащенного кислородом дутья для процесса сжигания мазута сопровождается сокращением объема отходящих газов, понижением их температуры, а следовательно, и значительным снижением потерь тепла с газами. Применение обогащенного дутья не только повышает температуру факела и увеличивает коэффициент использования топлива, но и позволяет повысить тепловую мощность печи.
Окислительное рафинирование черновой меди

Из данных табл. 13 видно, что применение обогащенного кислородом дутья увеличило скорость окисления примесей в ванне печи и позволило сократить продолжительность процесса окисления в 1,5—2 раза. Коэффициент использования кислорода при воздушном и слегка обогащенном кислородом дутье превышает, как показали расчеты, 100%, что указывает на частичное протекание процессов окисления за счет кислорода печных газов. С повышением концентрации кислорода в дутье коэффициент использования кислорода падает. Выход шлака при обогащенном дутье увеличивается незначительно. Переход меди в шлак несколько возрастает и при концентрации кислорода 47% составляет до 1%. Потери селена, сурьмы, благородных металлов не увеличиваются. Переход никеля в шлак возрос; удаление свинца осталось на прежнем уровне. Поведение теллура и мышьяка с достаточной полнотой проследить не удалось.
Окислительное рафинирование черновой меди

Удаляемые при рафинировании свинец, селен, теллур, сера, мышьяк и сурьма переходили в основном в газы. Сера при плавках на воздухе удалялась полнее, чем при плавках с применением воздушно-кислородной смеси. Так, при плавках на воздухе в период плавления удалялось в среднем 90% серы, а за всю операцию рафинирования 99,1%, в то время как при плавках на обогащенном кислородом дутье удалось удалить соответственно 84,4 и 98,1% серы. В анодной меди содержание серы как в одном, так и в другом случае составляет лишь тысячные доли процента.
Проведенные исследования показали, что применение дутья, обогащенного кислородом, для сжигания мазута и окисления примесей возможно в анодных рафинировочных печах обычной конструкции. Однако для более эффективного использования кислорода необходимо изменить параметры пламенного пространства печи в соответствии с изменением характера факела. При хромомагнезитовой кладке печи можно повысить концентрацию кислорода в дутье до 50%.
Наиболее эффективным пределом повышения концентрации кислорода в дутье, поступающем для сжигания мазута, является 28—30%. Дальнейшее повышение концентрации кислорода сказывается менее эффективно как на росте производительности печи, так и на экономии мазута.
Обогащение дутья кислородом снижает расход мазута и расход воздуха на сжигание мазута. При 28—30% кислорода в смеси расход мазута в период плавления снижался на 34%. Удельный расход воздуха снижался на 52%. Расход кислорода при этом составлял 60 кг на тонну загруженной черновой меди.
Применение обогащенного дутья для сжигания мазута приводит к резкому снижению объема отходящих газов (при 30% кислорода в дутье в два раза) и к некоторому снижению их температуры за счет укорочения факела. Но температура факела возрастает вследствие уменьшения количества газов и ускорения горения топлива. Равным образом возрастает коэффициент использования топлива.
Применение обогащенного кислородом дутья для окисления примесей ускоряет процесс. Но высокие концентрации кислорода в дутье в условиях проведенных опытов уменьшали степень использования кислорода. Необходимо улучшить способ введения кислорода в ванну.
Применение кислорода в процессе рафинирования меди, по подсчетам авторов, становится целесообразным при стоимости кислорода ниже 17 коп. за кубический метр.