» » Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов
29.04.2015

Плавка медных концентратов в электрических печах

Электрическую печь как металлургический агрегат для переработки медного сырья стали испытывать с начала текущего столетия, однако до сих пор она еще не получила широкого распространения в металлургии меди.
В мировой практике известно два медеплавильных завода, на которых медь получают электроплавкой: завод Сулитьельма в Норвегии производительностью 6000 т мет в год и Реншер в Швеции производительностью 24000 т меди в год Финский завод фирмы Оутокумпу в конце 40-х годов отказался от электроплавки из-за высокой стоимости электроэнергии и перешел на схему обжига — плавки.
В России электроплавка применяется для переработки медно-никелевых руд. Многолетней практикой работы заводов медноникелевой промышленности показана целесообразность применения электроплавки для переработки тугоплавкой шихты и при низкой стоимости электроэнергии. При тугоплавком сырье электроплавка может оказаться более экономичной, чем отражательная плавка, даже в районах с тепловыми электрическими станциями. Легкоплавкие шихты, какими являются шихты большинства медеплавильных заводов, экономичнее плавить в отражательных печах.
С теплотехнической точки зрения электрическая печь является более совершенным агрегатом. Коэффициент использования энергии при электроплавке составляет 50—70%, при отражательной плавке тепло в печи используется на 25—30% и только при использовании тепла под котлами-утилизаторами тепловой к. п. д. может быть доведен до 50— 70%. Опыт работы медно-никелевых предприятий подтверждает также, что электроплавка обеспечивает получение более бедных шлаков и более высокое извлечение как в результате сокращения потерь со шлаками, так и с газами.
Существенные недостатки современных электрических печей — ограниченные размеры, необходимость подсушки руды или концентрата перед плавкой, меньшая десульфуризации. Размеры печей приведены в табл 19.
Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Основные технико-экономические показатели печей следующие:
Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Переработка сульфидных медных концентратов в электрических печах — это перспективный процесс, особенно для районов с дешевой электроэнергией, отдаленных от источников снабжения топливом.
Обжиг—плавка

Недостаток отражательной плавки и электроплавки — невозможность использования тепла экзотермических реакций окисления сульфидов, так как плавка идет за счет тепла сжигания топлива или тепла электрического тока, подводимого к расплавленной ванне. Этот недостаток устраняется при применении процесса обжиг—плавка, который был более известен в России как плавка во взвешенном состоянии. Впервые плавка сульфидных медных концентратов во взвешенном состоянии была осуществлена в России на полупромышленной установке Дегтярского рудника в начале тридцатых годов, однако дальнейшего развития не получила.
К этому процессу приступили в сороковых годах в Финляндии На основе больших экспериментальных работ фирмой Оутокумпу был построен в Харьявалта завод, перерабатывающий медные концентраты по схеме обжиг — плавка. Технология процесса обжига — плавки состоит в следующем: сульфидный медный концентрат после подсушки до влажности 1% перемешивают с флюсами и готовую шихту подают в надколошниковые бункера, а оттуда ленточными питателями шихта подается в центральную трубу горелки. К горелке подведен подогретый до 500—550° воздух, который по выходе из горелки потоком переводит шихту во взвешенное состояние. Вследствие хорошего контакта сульфидных минералов с кислородом газовой фазы шихта интенсивно окисляется. Тепла, выделяемого при окислении сульфидов и вносимого с горячим воздухом, достаточно для расплавления шихты. Расплав собирается в отстойной части печи, и там штейн отделяется от шлака. Разрез печи показан на рис. 10.
Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Вследствие высокой десульфуризации (80—90%) при плавке получаются штейны с содержанием меди 50—60%. Шлаки, содержащие 1,5—1,7% меди, поступают в электропечь, куда вводят примерно 10% концентрата. Получаются вторые штейны, содержащие 40—45% меди и отвальные шлаки. Шлаки от обжига — плавки по своему вещественному составу близки к шлакам бессемерования, т. е. содержат около 15% Fe в форме магнетита и мало SiО2.
Технике экономические показатели процесса характеризуются следующими данными.
Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Рассматриваемый процесс может найти применение на медеплавильных заводах России, особенно для переработки комплексного сырья. Исследованиями, проведенными на Среднеуральском медеплавильном заводе, показано, что при «глубоком» обжиге около 80% цинка можно перевести в шлак, а затем извлечь его из шлака способом фьюмингования.
Автогенная плавка

При автогенной плавке медных концентратов — плавке во взвешенном состоянии на кислородном дутье, как и при обжиге — плавке, используется тепло окисления сульфидов.
Такая плавка осуществлена на заводе Коппер Клифф в Канаде. Предварительными опытами на полупромышленной печи было показано, что сульфидные концентраты, содержащие более 15% S, могут быть форсированно проплавлены во взвешенном состоянии та кислородном дутье. В технологической схеме предусмотрена подсушка шихты. Подсушенная шихта через горелки техническим кислородом вдувается в печь, с противоположной стороны печи вдувается пирротин для обеднения шлаков. В результате интенсивного окисления сульфидов при плавке получаются штейны, близкие по составу к белому штейну. Газы, содержащие 72—78% сернистого ангидрида, проходят сложную систему газоочистки и направляются на получение жидкого SO2.
Способом автогенной плавки перерабатывают концентраты, содержащие 31,7% (Cu+Ni), 30,7% Fe, 33,3% S.
Технико-экономические показатели процесса характеризуются следующими данными:
Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Возможность применения автогенной плавки для переработки сульфидных медных концентратов России не вызывает сомнений. Экономически целесообразно применение процесса при стоимости кислорода не выше 12—15 коп. за 10 м3.
Циклонная плавка

Третьим видом плавки сульфидного сырья в пылевидном состоянии с использованием тепла окисления сульфидов является циклонный пирометаллургический процесс, заимствованный из практики сжигания мелкого дробленого топлива в циклонных топках. Способ был впервые предложен АН Казахстана и проверен на опытной установке Института энергетики. Затем полупромышленные установки были построены на Балхашском и Среднеуральском медеплавильных заводах.
Сущность процесса состоит в следующем. В циклонную камеру со скоростью 100—150 м/сек тангенциально вдувают воздух; в верхнюю часть циклонной камеры вместе с топливом вводят шихту. Вихревым потоком частицы шихты отбрасываются к стенке и прилипают к расплаву. Поток газов с высокой скоростью омывает стенки циклона, обеспечивая тем самым интенсивное окисление прилипших сульфидов. Продукты плавки через диффузор стекают в отстойную камеру. Газы проходят через отстойник и покидают печь. В отстойной камере продукты плавки разделяются на штейн и шлак.
По опытным данным, можно ожидать следующие показатели процесса циклонной плавки:
Другие виды отражательной плавки медных руд и концентратов

Разработка способа продолжается. Краткий обзор новых технологических схем позволяет оценить способ обжига — плавки на подогретом дутье как наиболее перспективный.