» » Шахтная плавка медных руд
29.04.2015

В металлургии меди, как и в металлургии черных металлов, в прошлом шахтные печи имели круглое сечение; их строили из кирпичей и других огнеупорных материалов В таком виде в отдельных странах они сохранились до начала XX в. В настоящее время в металлургии цветных металлов применяют кессонированные печи прямоугольного сечения. Ширина таких печей в области фурм 1—1,6 м; длина печи может быть самой разнообразной — от 1 до примерно 15 м На большинстве медеплавильных заводов шахтные печи имеют профиль с расширением кверху. Угол наклона кессонов 3—5°; высота печи от оси фурм до колошниковой площадки — в пределах 4—7 м в зависимости от технологических особенностей плавки.
В области ниже фурм расположен внутренний горн, который желобом соединен с передним горном прямоугольной или овальной формы.
В зависимости от состава перерабатываемого сырья шахтная плавка в цветной металлургии подразделяется на окислительную и восстановительную. Окислительная плавка подразделяется на пиритную и полупиритную. Разновидностью пиритной плавки является медно-серная или усовершенствованная пиритная плавка.
Характер плавки сульфидных руд определяется содержанием пирита и пустой породы. Если руда содержит только медистый пирит (70—75% пирита, 8—10% халькопирита), то для ее переработки применяют пиритную или медно-серную плавку, во всех остальных случаях сульфидные медные руды перерабатывают полупиритной плавкой. Восстановительная плавка в настоящее время не применяется, потому что не добывают необходимые для этой плавки богатые окисленные руды.
Пиритная плавка

Чисто пиритная плавка была осуществлена в промышленном масштабе в девяностых годах прошлого столетия почти одновременно в России и Австралии. Она характеризуется сильно окислительной атмосферой в зоне плавления и нейтральной атмосферой в подготовительной зоне. Тепло, необходимое для расплавления шихты, получается за счет окисления сернистого железа в фокусе печи и ошлакования образующейся закиси железа. Теплотехнические расчеты показывают, что при содержании в руде 75% пирита плавка возможна без затраты углеродистого топлива. Однако при пиритной плавке расходуется 1—2% кокса от веса шихты.
Шихта пиритной плавки состоит из смеси руды, кварца, известняка, содержание каждого компонента в шихте следующее, % от веса шихты 60—70 пирита, 5—7 халькопирита, до 25 кремнезема, 8—10 известняка, 1—2 кокса.
При пиритной плавке условно различают три зоны по высоте шахтной печи: подготовительную, зону фокуса и зону внутреннего горна. В подготовительной зоне удаляется гигроскопическая и конституционная влага, диссоциируют высшие сульфиды и карбонаты, горит углерод кокса по реакции
Шахтная плавка медных руд

Подготовительная зона отчетливо характеризуется нейтральной атмосферой. Газы, поднимающиеся снизу в подготовительную зону, содержат 3,0—5,9% CO2, 6,6—8.9% SO2, 0,35 — 0,5% O2, от следов до 0,16% CO, а также часть серы в парообразном состоянии
Глубина подготовительной зоны при нормальной загрузке печи 2—3 м, температура в зоне изменяется сверху вниз от 300—400° до 1000°. При достижении 1000° из шихты начинают вытапливаться сульфиды в виде легкоплавких эвтектик и стекать отдельными каплями в окислительную зону печи.
Пространство фокуса печи заполнено раскаленным кварцем в виде пористой насадки. Сульфиды металлов (FeS), стекая вниз по норам насадки, вступают во взаимодействие с кислородом воздушного дутья. На основании закона действующих масс, а также сродства металлов к кислороду и сере, раньше других сульфидов в фокусе печи окисляется сернистое железо. Основной реакцией пиритной плавки является реакция окисления сернистого железа в присутствии кремнезема:
Шахтная плавка медных руд

Наряду с основной реакцией, в фокусе печи возможно частичное переокисление закиси железа до магнетита:
Шахтная плавка медных руд

Образование магнетита при пиритной плавке нежелательно, но, как и при любом другом окислительном процессе, неизбежно; при окислении закиси железа выделяется значительное количество тепла, улучшая тепловой баланс в печи.
Магнетит, образовавшийся в фокусе печи, частично здесь же восстанавливается сернистым железом по реакции
Шахтная плавка медных руд

В фокусе печи возможно некоторое окисление полусернистой меди, но в присутствии избыточного сернистого железа закись меди переходит в полусернистую медь:
Шахтная плавка медных руд

Образование вторичной полусернистой меди протекает в жидкой фазе во внутреннем горне печи Исследования рационального состава отвальных шлаков пиритной плавки показывают, что медь в них присутствует в сульфидной форме.
Нормальный ход процесса пиритной плавки обеспечивается определенным стехиометрическим соотношением между кремнеземом, сернистым железом и кислородом. При избытке кремнезема он отлагается на откосах, при недостатке — переходит в шлак из откосов. При пиритной плавке содержание кремнезема в шлаке не зависит от его содержания в шихте. Наблюдения за работой печей показали, что изменение расхода кварца в шихте с 8 до 15% (при прочих равных условиях) вызывает изменение кремнезема в шлаке только на 2% (с 28 до 30%).
Так как кремнезем оказывает весьма существенное влияние на процесс плавки, то к кварцевому флюсу предъявляются высокие требования. При чистой пиритной плавке применяется кварц с содержанием 90—95% SiO2.
Жидкие продукты плавки — штейн и шлак — стекают во внутренний горн печи, который выполняет роль приемника расплава. Штейн от шлака отстаивается в переднем горне, который при пиритной плавке постепенно зарастает магнетитовыми настылями.
Чисто пиритная плавка в настоящее время как на заводах России, так и за границей потеряла практическую ценность вследствие того, что на смену пиритной плавке пришел более совершенный процесс — медно-серная плавка, запасы чисто колчеданных медных руд резко сократились.
В недалеком прошлом пиритную плавку осуществляли в шахтных печах, конструкция которых достаточно подробно освещена в специальной литературе. Практика пиритной плавки — одна из наиболее сложных в цветной металлургии, так как незначительные изменения состава шихты приводят к нарушению нормального процесса плавки. По данным В.И. Смирнова, на иностранных заводах продолжительность непрерывной работы печи по методу чистой пиритной плавки составляла от 10 до 40 дней, после чего нужно было «спасать» печи от «замерзания» (зарастания настылями из Fe3O4 или SiO2).
На Карабашском и Калатинском заводах нередко печи работали по 1,5—2 года и более без продолжительных остановок, потому что в печь (в зависимости от состояния печи) один раз в сутки или реже вводили разогревательные колоши, состоящие из руды и кокса (10% кокса от веса руды). Воздух, необходимый для процесса, подавали с небольшим избытком (10—15% от теоретически необходимого), так как ранее ограниченная подача воздуха в печь затрудняла интенсификацию этого процесса.
Из-за значительного окисления сернистого железа в фокусе печи для пиритной плавки характерны высокая степень сокращения (5— 20 раз) и большая десульфуризация (85—95%). Химический состав исходных и конечных продуктов плавки приведен ниже, %:
Шахтная плавка медных руд

Согласно происходящим реакциям, газы пиритной плавки должны содержать 14% сернистого ангидрида, но из-за подсоса воздуха через загрузочные окна и газоходы в газах обычно содержится не более 7% сернистого ангидрида. Такие газы пригодны для производства серной кислоты, хотя нигде еще для этого не применяются.
Технике экономические показатели процесса таковы:
Шахтная плавка медных руд

Медно-серная плавка

При обычной пиритной плавке значительное количество серы теряется с отходящими газами в виде SO2. В начале тридцатых годов текущего столетия в Норвегии был разработан способ усовершенствованной пиритной плавки, позволяющий одновременно извлекать медь в штейн и серу в элементарном виде в газы Таким образом, медно серная плавка — это сочетание пиритной плавки с усовершенствованным методом обработки печных газов.
При медно серной плавке в печи создается восстановительная зона, которая вносит определенные особенности в химизм процесса плавки.
Основная реакция этой зоны — реакция горения углерода кокса в атмосфере сернистого газа, который вместе с азотом поднимается из окислительной зоны печи:
С + SO2 = CO2 + 1/2 S2.

Условия протекания реакции изучали многие авторы. Термодинамические расчеты показывают, что при 800—900° равновесие реакции сдвинуто в сторону образования элементарной серы. С повышением температуры равновесие реакции сдвигается влево, так как реакция протекает с выделением тепла. Как показывают исследования, для более полного протекания реакции в восстановительной зоне нужно иметь температуры, не превышающие 1200°. В реальных условиях плавки такая температура возможна.
Наряду с реакцией восстановления сернистого газа в восстановительной зоне протекает ряд побочных реакций. Углекислый газ, образовавшийся при горении углерода, частично восстанавливается по реакции
С + CO2 = 2СО

окись углерода в контакте с элементарной серой образует сероокись углерода:
2СО + S2 = 2COS,

парообразная сера взаимодействует с раскаленным углеродом с образованием сероуглерода:
С + S2 = CS2,
который частично реагирует с углекислым газом.
CO2 + CS2 = 2COS.
Некоторое развитие в восстановительной зоне имеет реакция взаимодействия паров воды с элементарной серой (влага поступает с воздухом) :
4Н2О + 3S2 = 2H2S + 2SО2.

Соединения, полученные в результате этих побочных реакций, нежелательны, но образование их неизбежно.
Таким образом, газы, отходящие из восстановительной зоны, имеют сложный химический состав, они содержат азот, углекислый газ, окись углерода, парообразную серу, сероокись углерода, сероуглерод, сероводород и сернистый ангидрид.
По данным В.И. Смирнова, газы содержат 10—14% сернистого ангидрида, 3—4% окиси углерода и 85% азота.
В подготовительной зоне к газовому потоку присоединяется элементарная сера, выделившаяся при диссоциации высших сульфидов, и пары воды от испарения гигроскопической и конституционной влаги шихты. Присутствие паров воды в газе способствует дальнейшему развитию нежелательной реакции образования сероводорода, в связи с чем в схеме медно-серных заводов предусматривается предварительная подсушка руды.
Кокс вводится в печь из расчета на полное восстановление сернистого газа. Практически полного восстановления SO2 никогда не происходит и часть кокса достигает фокуса печи, где и сгорает за счет кислорода вдуваемого воздуха.
Как и при пиритной плавке, количество воздуха, которое необходимо подавать в печь, определяется соотношением между кремнеземом, окисляющимся сернистым железом и кислородом. На практике в печь площадью сечения 6,5 м2 в области фурм подают в час 9000—11500 нм3 воздуха при избыточном давлении 1400—1500 мм вод ст.
Как показали исследования, существенное влияние на технико-экономические показатели плавки оказывает качество кварцевого флюса. При работе на высококачественном кварце возможно увеличить десульфуризацию и получать более богатые штейны. Степень сокращения при плавке равна примерно 4.
Переработка газов при медно-серной плавке осуществляется следующим образом.
Через специальные окна, расположенные в боковой стенке верхней части печи, газы, нагретые до 400°, покидают печь и поступают в газосборник — газовый канал прямоугольного сечения. В газосборнике осаждается часть грубой пыли и шнеком транспортируется к выпускному отверстию. Затем по наклонному газоходу газы из газосборника поступают в газосмеситель и газораспределитель, где дополнительно улавливается около 60% пыли.
После очистки от грубой пыли газы поступают на очистку от тонкой пыли в электрофильтры, которые работают при напряжении 65— 70 кв и силе тока 100—120 ма. Уловленная тонкая пыль поступает на специальную переработку, так как представляет ценное сырье. После очистки от пыли, газы, содержащие около 20 г/ж3 SO2 при температуре примерно 400°, поступают в катализаторные камеры, расположенные в одном блоке с электрофильтрами. Эти камеры заполнены катализаторной массой крупностью 30—50 мм из глиноземистого цемента, гидроокиси алюминия и известкового молока, которая по внешнему виду напоминает пенобетон.
В катализаторной камере протекают следующие реакции:
Шахтная плавка медных руд

Все реакции экзотермичны, поэтому температура газов на выходе из камеры составляет 450—480°
После катализаторных камер содержание серы в виде различных соединений снижается с 60—68 до 30—33 г/м3, а содержание элементарной серы в газе соответственно увеличивается
Из катализаторных камер газы поступают в холодильник — водотрубный котел с двумя ступенями давления (высокое давление 4 ат, низкое давление 0,7 ат). Температура газов в холодильнике снижается до 125°, большая часть серы при этом конденсируется. Зависимость упругости паров серы от температуры характеризуется следующими данными:
Шахтная плавка медных руд

Из приведенной зависимости следует, что при 125—130° полной конденсации серы не происходит. Из холодильника газы поступают в вертикальную башню, заполненную металлическими кольцами, где происходит дополнительная конденсация серы. Извлечение серы из газов после первого катализа, как показала практика, составляет 70—75%.
После башни газы направляются в специально отапливаемый рекуператор, где подогреваются до 250°, а затем — в отделение второго катализа для дополнительного извлечения серы. Дополнительно извлекается 10—12% серы из различных соединений серы в газе.
При хорошей работе химического цеха отработанные газы должны содержать (г/м3) не более 15 SO2, 8 H2S1 9 COS и CS2, 1,57 S2.
Жидкая сера из сборных баков первого и второго катализа насосами перекачивается на склад готовой продукции.
Сера второго катализа, как правило, чище серы первого катализа. Мышьяк и зола — основные примеси, снижающие качество серы. Удаление мышьяка из серы не представляет каких-либо трудностей. При промывке серы известковым молоком снижается содержание мышьяка с 0,03 до 0,01%. Товарной продукцией является сера II и III сортов, состав которых приведен ниже, %:
Шахтная плавка медных руд

Изменение состава газа по пути движения в химическом цехе приведено в табл. 20.
Шахтная плавка медных руд

Конструктивное оформление и практика медно-серной плавки. Конструкция шахтной печи для медно-серной плавки отличается от конструкции печей пиритной и полупиритной плавок. Верхняя часть шахты печи состоит из металлического кожуха, футерованного шамотным кирпичом (в один кирпич) Зона фокуса выполнена из кессонов (в два ряда), внутри футерованных шамотным кирпичом (в 1/2 кирпича). Внутренний горн печи футерован магнезитовым кирпичом. Жидкие продукты плавки вытекают в передний горн овальной формы, футерованный магнезитовым кирпичом.
Такая конструкция печи обеспечивает нужную герметизацию. Печь работает под положительным давлением, загружается она через загрузочные устройства колокольного типа вагонетками с раскрывающимся днищем. Газы из печи выходят через 24 отверстия, расположенные в боковой стене.
В области фурм печь имеет длину 6,5 м, ширину 1,0 м, на уровне колошниковой площадки — длину 7,6 м, ширину 2,32 м; высота некессонированной части шахты печи 4,58 м, кессонированной — 2,15 м.
За последние десять лет конструкция печи претерпела существенные изменения. Основные из них следующие: загрузочные устройства конусного типа заменены устройствами колокольного типа (конусный затвор заменен полусферическим); для предохранения верхней части футеровки печи вдоль стен установлены «бронированные» плиты; наклонное к центру днище внутреннего горна заменено горизонтальным и увеличена толщина футеровки лещади.
На показатели процесса плавки существенное влияние оказывает химический, минералогический и гранулометрический состав шихты и ее термические свойства.
Мелкие фракции руды перед плавкой обычно брикетируют. Брикет должен выдерживать давление на раздавливание 200—250 кг/см2. На Медногорском заводе, например, брикеты получают с хорошими механическими и термическими свойствами по силикатной схеме. Хорошо перемешанную шихту, состоящую из рудной мелочи (-6 мм), трепела и извести, прессуют на механических прессах под давлением 250 кг/см2 Спрессованные брикеты цилиндрической формы (D = 110 мм, H = 70 мм) укладывают на вагонетки и транспортируют в автоклавы на пропарку, осуществляемую перегретым паром в течение 4,5 час при 180°. Цементирующим веществом при пропарке служит водный силикат кальция, образующийся в процессе пропарки. Пропаренные брикеты поступают на склад готовой продукции, а затем в шихтарное отделение плавильного цеха.
Другие компоненты шихты перед поступлением в дозировочные шихтарные бункера на колосниковых или другого типа грохотах освобождаются от мелочи. Особое внимание уделяют подготовке коксика. Его крупность должна быть 8—12 мм. Дозированная с помощью вагон весов шихта ленточными транспортерами доставляется в надколошниковые бункера. Расход коксика составляет 9—10% от веса сульфидной шихты, кварца 19—24%, известняка 7—10%.
Чтобы уменьшить выбивание газа на колошник в момент загрузки, в настоящее время пытаются полностью механизировать и автоматизировать загрузку
Воздух в печь подается через фурмы круглого сечения диаметром 75 мм. На печи с площадью в области фурм 6,5 м2 устанавливают 50 фурм. Избыточное давление воздуха составляет 1400 мм вод ст., расход воздуха 1000 м3 на 1 т шихты.
Жидкие продукты плавки стекают в отстойный горн (длина 3,9 м, ширина 1,9 м высота 1,24 м). Для выпуска штейна в переднем горне устроен специальный сифон Штейн и шлак разливают разливочными машинами. Штейновая машина имеет длину 15 м, объем изложницы 15 л (70 кг), шлаковая — длину 29,4 м, объем изложницы 50 л (108 кг). Скорость движения машин 0,5—0,9 м/мин. Для дополнительного выделения штейновых включений на шлаковой стороне устанавливается ковш Охлажденные штейн и шлак разгружают в бункера, а потом в думпкарах штейн транспортируют в шихтарное отделение и затем на сократительную плавку, шлак — в отвал. Анализы исходных и конечных продуктов плавки приведены в табл. 21.
Шахтная плавка медных руд

Технико-экономические показатели медно-серной плавки по различным переделам следующие.
1. Брикетная фабрика.
Удельный расход на 1 г брикетов (товарных) 0,048 т извести, 0,080 т трепела, 0 155 г пара, 0,280 т воды, 7 квт*ч электроэнергии, 0,0025 т условного топлива.
Производительность механических процессов 11,2 т/час Выход бракованных брикетов, брикетных отходов и потери 3,5%.
2. Металлургический цех.
Удельный проплав 40 т/м2 площади сечения в области фурм, извлечение меди в штейн 91%, потери с отвальным шлаком 8,5%, потери с газами в виде пыли 0,5%.
Расход на 1 т сульфидов: известняка 2,2 г, кварца 18,2 т, коксика 10 т.
3. Химический цех.
Извлечение серы из газа 88,5%, потери серы в виде соединений 11,1%, потери элементарной серы 0,4%.
Расход на 1 т серы. 21,7 квт*ч электроэнергии, 0,14 т мазута на подогрев газа.
Полупиритная плавка

Полупиритная плавка применяется для переработки сульфидных медных концентратов после их предварительной агломерации, а также для переработки сульфидных руд и различных медьсодержащих продуктов (клинкера, бедных штейнов, оборотных материалов и т д.). При этой плавке не предъявляют жестких требований к составу пустой породы.
Шахтная печь полупиритной плавки конструктивно не отличается от печи пиритной плавки.
Тепло, необходимое для расплавления шихты, получается в результате горения топлива в фокусе печи и окисления сульфида железа (FeS). Основные реакции зоны плавления печи следующие
Шахтная плавка медных руд

При прочих равных условиях в фокусе печи кислород дутья предпочтительнее взаимодействует с углеродом кокса, чем с сернистым железом, так как время пребывания кокса в этой зоне больше, чем время пребывания расплавленного сернистого железа, и термодинамические условия для горения кокса в фокусе печи более благоприятны, чем для окисления сернистого железа.
Расход кокса зависит от содержания серы в шихте и состава пустой породы. При плавке малосернистых руд расход топлива приближается к расходу топлива при восстановительной плавке (12—15%); при плавке высокосернистых руд он составляет 4—5% от веса шихты. Полупиритную плавку проводят с большим избытком воздуха (50—100% от теоретически необходимого), вследствие чего в подготовительной зоне атмосфера окислительная. Химизм процесса в подготовительной зоне аналогичен химизму процесса окислительного обжига сульфидных материалов.
Если в фокусе печи с кислородом газовой фазы в первую очередь взаимодействует углерод кокса, то в подготовительной зоне сульфиды, так как их температура воспламенения ниже, чем кокса, а время пребывания в подготовительной зоне больше, чем кокса (при полупиритной плавке применяется обычно глубокая загрузка кокса).
Окисление сульфидов в подготовительной зоне обеспечивает дополнительную десульфуризацию.
Общая десульфуризация при полупиритной плавке несколько меньше, чем при пиритной, и составляет 50—75%.
Таким образом, сера при полупиритной плавке выгорает по реакциям, характерным для окислительного обжига, а также по реакции окисления сернистого железа в фокусе печи.
При полупиритной плавке можно получать шлаки с широким диапазоном колебания основных компонентов. Например, содержание кремнезема в шлаках изменяется от 30 до 50%, закиси железа от 15 до 45%, окиси кальция от 5 до 30%, магнезии от 24 до 20%. Такие изменения состава шлаков возможны в связи с тем, что температура в фокусе печи регулируется расходом кокса, а не окислением сульфидов.
За последние годы наибольшие успехи в освоении полупиритной плавки достигнуты на Иртышском медеплавильном заводе, работающем по схеме агломерация — шахтная плавка. На завод поступают медные концентраты алтайских обогатительных фабрик, отходы цинковых заводов с повышенным содержанием меди и штейны свинцовых заводов Агломерат, поступающий в плавку, содержит 15,5% Cu5 1,2% Pb, 7,5% Zn, 26,2% Fe, 13,3% S, 16% SiO2. Шихта состоит из агломерата, медного штейна свинцовых заводов, оборотов своего цеха и кокса. Расход кокса изменяется от 8 до 10%. Продукт плавки штейн содержит 40% Cu, 5,5% Pb 5,7% Zn, 24% Fe, 22% S Отвальные шлаки содержат 0,5% Cu, 0,9% Pb, 8,3% Zn, 35% Fe, 30,5% SiO2, 2,0% CaO.
Плавку проводят в шахтных печах с площадью сечения в области фурм 3,88 м2.
Основные показатели работы шахтных печей следующие удельный проплав 90—120 т/м2, расход топлива 8—10% от веса твердой шихты, извлечение меди в штейн 90%, выход пыли 5—6% от веса шихты. В отдельные смены проплав на Иртышском заводе достигал 150 т/м2. Высокие проплавы являлись результатом хорошей подготовки шихты к плавке и интенсивного ведения процесса
Уральские медеплавильные заводы (Кировградский и Карабашский) способом полупиритной плавки перерабатывают шихту, состоящую из кусковой руды, бедных штейнов и других медьсодержащих продуктов. Примерный состав исходного сырья и продуктов плавки приведен в табл. 22.
Шахтная плавка медных руд

Печи работают со следующими показателями:
Шахтная плавка медных руд

Пути совершенствования шахтной плавки

Из рассмотренных способов переработки сульфидных медных руд наиболее прогрессивна медно-серная плавка, так как она обеспечивает наиболее полное комплексное использование высокосернистого сырья. Кроме того, в восстановительной зоне печи не только создаются условия для извлечения серы в элементарном виде в газы, но и для извлечения редких и рассеянных элементов, присутствующих в исход ном сырье.
За последние 10 лет в России существенно улучшены технике экономические показатели основных переделов медно-серной плавки и условия труда. Одним из наиболее существенных достижений следует считать успешное освоение переработки брикетов в шахтных печах медно-серной плавки, что позволило включить в эксплуатацию громадные отвалы медной сыпучки. Успешное решение этой проблемы было невозможным без изменения технологической схемы получения брикетов. Тщательная подготовка шихтовых компонентов к плавке и некоторые изменения в конструкции печи позволили стабилизировать работу шахтных печей.
После того как стали подогревать газы после первого катализа в специально отапливаемых рекуператорах и включили второй катализ в работу, существенно, увеличилось извлечение серы из газов. В будущем предстоит внести дальнейшие технологические и конструктивные усовершенствования, осуществить автоматизацию подачи воздуха в шахтную печь. Если в печь подается воздуха больше, чем нужно, неизрасходованный кислород поднимается в восстановительную зону и взаимодействует с углеродом кокса и парообразной серой.
Улучшению хода медно-серной плавки способствует повышение качества кварца.
В настоящее время работают на кварце, содержащем 85—87% SiO2. Переход на кварц более высокого качества позволит увеличить десульфуризацию и получать более богатые штейны.
Плавка на воздухе, обогащенном кислородом, может также оказаться весьма эффективной, так как позволит увеличить десульфуризацию при плавке, повысить температуры в фокусе печи и температуру продуктов плавки, в результате чего снизятся потери меди со шлаками. Наконец, воздух, обогащенный кислородом, позволит увеличить производительность печей.
Однако при работе на воздухе, обогащенном кислородом, необходима определенная осторожность, так как работа шахтных печей на обогащенном кислородом дутье характеризуется концентрированным фокусом и низкой температурой отходящих газов. Эти газы должны иметь строго определенную и достаточно высокую температуру (400—450°), так как от нее зависит работа химического цеха.
Наиболее распространена полупиритная шахтная плавка, однако в связи с тем, что запасы в природе богатых сульфидных руд ограничены, область ее применения за последние годы существенно уменьшилась. Технике экономические расчеты, а также практика работы отдельных заводов России и за рубежом показывают, что полупиритная плавка может успешно применяться и для переработки сульфидных медных концентратов после их предварительной агломерации. Особенно важен этот вариант для работы заводов, проектируемых на базе небольших обогатительных фабрик. Капитальные и эксплуатационные затраты при такой схеме переработки сульфидных руд значительно меньше, чем при схеме обжиг — отражательная плавка. Однако при полупиритной плавке с предварительной агломерацией трудно использовать серу для производства серной кислоты, так как газы, получающиеся при агломерации, шахтной плавке, бессемеровании, содержат всего лишь 1,5—2,5% сернистого ангидрида. Такие газы могут быть использованы при сооружении на металлургическом заводе цеха обжига пиритных хвостов в печах кипящего слоя. Богатые сернистым ангидридом газы этих печей, объединенные с газами основных металлургических агрегатов, могут быть успешно использованы для производства серной кислоты.
При плавке агломерата в шахтных печах можно достичь высоких проплавов — 90—120 т/м2 площади сечения в области фурм, интенсификации процесса плавки, например в результате подачи в печь большого количества воздуха в единицу времени. С увеличением количества подаваемого в печь воздуха ускоряется сгорание топлива, а значит и выделяется больше тепла в единицу времени. Однако при этом увеличивается объем газов и возрастает скорость их прохождения через слой шихты. Успешная работа печи на повышенных скоростях газа возможна только при хорошей подготовке шихты к плавке. А так как не на всех заводах подготовка шихты к плавке находится на должном уровне, необходимо искать другие пути интенсификации процесса. Такими путями могут быть использование воздуха, обогащенного кислородом, применение подогретого дутья. Они особенно важны при переработке тугоплавких шихт, например шихты медно-никелевых заводов.
Рациональность использования воздуха, обогащенного кислородом, определяется стоимостью кислорода. В районах с дешевой электроэнергией рациональность использования воздуха, обогащенного кислородом, не вызывает сомнения. Применение подогретого дутья во всех случаях желательно, даже при подогреве воздуха в специально отапливаемых рекуператорах.