» » Оптимальный состав штейна
03.06.2015

Состав штейнов и, в первую очередь, содержание в нем металла оказывает также большое влияние на содержание этого металла в шлаке. Статистическая зависимость для никеля и меди при различного типа плавках дана на рис. 13 и 14. Такие же зависимости получены для кобальта.
Как видно из рисунков, содержание этих металлов в шлаке прямолинейно возрастает при увеличении его содержания в штейне. При плавке на металлические сплавы характер зависимости остается таким же.
Поэтому работа на богатых штейнах всегда связана с ростом потерь металлов, и обычно более выгодно вести плавку на получение бедных штейнов. Однако следует учитывать, что при получении бедных штейнов увеличивается количество оборотных шлаков от продувки этих штейнов в конвертерах, а при переработке этих оборотных шлаков должно получиться дополнительное количество отвальных шлаков. Кроме того, при продувке бедных штейнов затрачивается больше электроэнергии для подачи воздуха повышенного давления. Оптимальный состав штейна может быть определен экономическим расчетом и зависит от стоимости продувки штейнов, состава отвальных шлаков и способа переработки оборотных конвертерных шлаков, в частности от стоимости их переработки и извлечения металлов.
Оптимальный состав штейна

Если оборотные шлаки загружают целиком в печи рудной плавки го выход и состав отвальных шлаков не будут зависеть от содержания металла в штейне, а потери металлов в них будут прямо пропорциональны содержанию их в штейне. В этом случае может оказаться выгодной плавка на более бедные штейны. Чем выше извлечение металлов из оборотных шлаков, тем беднее следует получать штейны при рудной плавке.
Не раз возникала мысль о возможности снижения потерь металлов с отвальными шлаками путем разбавления штейнов, например добавкой в шихту пирита. Действительно, опыты, проводившиеся неоднократно при плавке медных и никелевых руд, давали значительное снижение содержания меди или никеля в отвальных шлаках за счет соответствующего обеднения штейнов.
Однако при этом вводилось значительное дополнительное количество железа, которое необходимо вывести из штейна окислением в конвертерах с получением большого количества оборотных шлаков. Единственным путем вывода железа из технологической схемы являются отвальные шлаки при любых пирометаллургических способах переработки оборотных конвертерных шлаков. Увеличение количества железа, даваемого в плавку, прямо пропорционально повышает количество получаемых отвальных шлаков или вынуждает увеличивать содержание железа в них. В том и другом случае неизбежно росли и потери металлов с отвальным шлаком, в результате чего общее извлечение меди или никеля в штейн в таких опытах обычно снижалось.
Большие надежды возлагались на процесс так называемой промывки шлаков пиритом, так как обеднение шлаков, получаемое при этом, требовало меньшего расхода пирита. Такие опыты проводили, например, на Кировоградском медеплавильном заводе в 1939 г. на шлаках шахтной плавки, которые направляли после переднего горна в специальный горн — фильтр объемом 8,7 м3. На поверхность шлака подавали пиритный концентрат, который мелкими каплями промывал шлак, создавая фильтрующую сетку. В результате содержание меди в шлаке снизилось г 0,35 до 0,21%, или на 40%. На дне скопился штейн, содержащий 2,74% меди, в количестве 5% от шлака.
При плавке получался штейн с содержанием 17,5% меди. Если считать выход штейна 15% от выхода шлака, количество штейна возросло на 30%, а количество железа в штейнах — примерно на 45%, следовательно, на столько же увеличился выход отвальных шлаков. Таким образом, на абсолютную величину потерь увеличение выхода отвальных шлаков сказалось больше, чем снижение содержания меди.
Обеднение штейнов с целью снижения потерь металлов за счет добавки разубоживающих сульфидных минералов может быть рациональным только в том случае, если эти добавки загружаются в шихту для использования содержащихся в них металлов или других составляющих.
Примером рационального использования серусодержащих добавок для обеднения шлаков может служить плавка медно-никелевых концентратов во взвешенном состоянии в атмосфере кислорода на заводе «Коппер Клиф», Канада. Печь для этой плавки имеет две ванны. В одной плавят богатые концентраты и получают богатый штейн с содержанием 57% в сумме меди и никеля. Шлаки с содержанием 0,74% в сумме меди и никеля переходят во второе отделение, где плавится пирротиновый концентрат. Здесь получают бедный штейн и шлаки, обедненные до 0,48% в сумме меди и никеля.
Печь построена главным образом с целью получения жидкого сернистого газа для нужд бумажно-целлюлозной промышленности Канады, поэтому добавка пирротина, помимо извлечения меди и никеля из него, дает дополнительное количество SО2. В этом случае увеличение выхода отвальных шлаков может быть экономически оправдано.
Снижение содержания металлов в шлаках, находящихся в контакте с бедными штейнами, может быть объяснено двояко. Растворенный в шлаке металл вступает во взаимодействие с сульфидной фазой (штейном), и система сдвигается в сторону нового равновесного соотношения. С другой стороны находящиеся в шлаке механически взвешенные мелкие капельки более бедного штейна содержат меньше металлов и при одинаковом количестве этих частиц пропорционально содержанию металлов в штейне снизятся их потери в шлаке.
Интересно отметить, что при проведении опытов промывки шлаков на Кировоградском заводе П.И. Дерягин и К.И. Ушаков произвели фазовый анализ меди в шлаках до и после их промывки пиритом и нашли, что 90% извлеченной меди находилось в форме корольков штейна, а растворенная в шлаке сульфидная и окисленная медь не извлекалась. Поэтому можно считать, что в данном случае изменение содержания меди в шлаках при их обеднении шло за счет улавливания механически запутавшихся корольков штейна крупными каплями сульфида железа и- обеднения оставшихся в шлаке корольков.