Ч се СИ
О
°5
OS
S |
CO
гЗ |
я S |
> > О
s >
оа
П> чз
S н
О
О
О Н
V я
"(Л *
«!
с »
"в С ft а О
X со
Ю о
Еоа
Я S Е
я
Б
я
S
£ -™-
СО (j
О
5 а
S о
Н
я о о
Я
S о
° 7
А CD
я о •о о б |
о о н X б-1
о яд
я u и я Е ° |
Л Н
S4 О Я СО «. |м
ни >8"
Х S £ З4 со
и д я о (»
Е о ж 2 о Я
И 2 Й ,2 Я
* 8 Q "S Е Р
ё я а со со н о X |
В) W S r> as |
Pa n s о я " a «
со у |
X s В> " |
Я я« a
>>» х S
f + я^ ю
сп#' |
«о Э 9 Е й " » "ил- 5 2
If-StS 8
II СЛ i ■ I
о ез а
я я g
ssii.
G со О
Э - я о
со я s я
Ч в О
Я Я ю
Со X ^ ж
Со н ег
о Й 4S 5
х, со чз ь
в> Е м I 1 Л Е S. « о » я я я тз я |
X Я я л со о а я я я й S 8 я р |
•а Я' я Л . В> В) 1 8 S й а В 11 ° я » N я ю § со в< Я |
2 Я |
Ов |
а» Е X я я x И) |
-3*8 5 "
М
В!
X •^- В) ft X
а ч со
"f я X й
S о нЭ* ю
Й е я a
w 2 о S
я и н
О й ft
SS
В) р |
я Я 1- |
SSfl 2 о 27
55 я OS
Е 1
Со Я Я
a
Ft 2
Я "
Е •» a
с я Я a
В1 О
н О я
'f 3
I on ы
Quot;^Е
^> й G я<
Х
3 в
I
О
S
U
В)
S со н
X
О
3 v ь>
I
II
I ш
I
I I
I
Извлечение меди и благородных металлов в штейн достигает 96-99,5 %. Количество шлака составляет примерно 1,1— 1,5 т/т штейна. Недостатки процесса — необходимость расходования топлива и то, что не используется теплотворная способность сульфидов.
Плавка в электрических руднагермических печах
Плавка в руднотермических печах является близким аналогом отражательной плавки. Выплавку медного штейна ведут в прямоугольных закрытых сводом электрических печах с тремя или шестью расположенными в линию угольными электродами, концы электродов погружены в шлак. Шихту загружают в печь через отверстие в своде вблизи электродов. Тепло, необходимое для плавления шихты выделяется при прохождении тока от электродов через шлаковый расплав, толщину слоя шлака в печи поддерживают в пределах 1,4—1,8 м.
Процесс в руднотермической печи аналогичен процессу в отражательной печи— происходит плавление шихты и разделение расплава на штейн и шлак. Химизм электрической и отражательной плавок полностью сходен. Штейн и шлак выпускают из печи периодически через шпуры. Расход электроэнергии изменяется от 380 до 600 кВт • ч/т шихты. Существенным недостатком процесса, как и процесса отражательной плавки, является необходимость постороннего источника тепловой энергии, и то, что не используется теплотворная способность сульфидов шихты (тепло, которое могло бы быть получено при их сжигании в печи).
Плавка в шахтных печах
Шахтная печь имеет вытянутое по вертикали рабочее пространство. При плавке загружаемые сверху шихтовые материалы опускаются вниз, а им навстречу движутся горячие газы, образующиеся внизу у фурм, где происходит горецие сульфидов шихты и топлива (кокса) и где плавится шихта, разделяющаяся затем на штейн и шлак. Для обеспечения газопроницаемости столба шихты необходимо применять кусковые материалы Крупностью 20-100 мм, поэтому мелкие концентраты и руды предварительно подвергают брикетированию или агломерации.
Известны четыре разновидности шахтной плавки: восстановительная, пиритная, полупиритная и медно-серная. В
восстановительной плавке, применявшейся для переработки окисленных руд, тепло для плавления шихты получалось за счет сжигания кокса. В пиритной плавке необходимое тепло выделялось при сгорании в печи сульфидов шихты; руда для такого процесса должна содержать не менее 75 % пирита FeS2. В настоящее время применяют две разновидности процесса: медно-серную и полупиритную плавку, при которых тепло лолучается как от горения в печи сульфидов шихты, так и топлива (кокса).
Медно-серная плавка. Ее особенностью является то, что помимо штейна в качестве продукта получают элементарную серу, выделяемую из отходящих газов. В качестве шихты применяют кусковые высокосернистые руды и высокосернистые окускованные концентраты.
Шахтная печь для медно-серной плавки показана на рис. 239. В поперечном (горизонтальном) сечении печь имеет прямоугольную форму. Нижнюю часть шахты (ее стены) собирают из плоских полых водоохлаждаемых коробок— кес-
Рис. 239. Шахтная печь для медно-серной плавки:
/ - фурмы; 2 - кессоны; 3 - газоотвод; 4 - загрузочное устройство; 5 -газоотводящие отверстия; 6 — желоб
сонов. На внутренней стороне кессонов нарастает слой застывшего шлака (гарнисаж), который работает как футеровка. Кессонированная часть шахты сделана сужающейся книзу. В нижней ее части установлены фурмы для подачи воздуха, а ниже фурм имеется желоб с порогом для выпуска штейна и шлака.
Верхнюю часть печи выкладывают из шамота и для герметизации заключают в железный кожух. В своде шахты печи находятся двухконусные загрузочные устройства, подобные засыпному аппарату доменной печи (см. часть I учебника). Они обеспечивают герметизацию рабочего пространства печи в процессе загрузки шихты; при загрузке очередной порции шихты вначале опускают верхний конус при поднятом нижнем, а затем опускают нижний конус при поднятом верхнем. Это исключает попадание в печь воздуха и тем самым предотвращает окисление паров серы в отходящих из печи газах. Газы отводят через отверстия (рис. 239, 5) в продольной стенке и газоход.
Штейн и шлак выпускают из печи через желоб непрерывно в отстойный горн (на рис. 239 не показан). Он представляет собой футерованное внутри железное корыто с двумя—четырьмя шпурами для периодического выпуска штейна и желобами для непрерывного удаления шлака.
Шихта медно-серной плавки состоит из высокосерных окускованных концентратов и кусковых медных руд, флюсов (известняка и кварца) и 10-12% мелкого кокса. Через фурмы вдувают воздух, иногда с добавкой кислорода, расход дутья такой, чтобы весь кислород расходовался в нижней части печи.
В нижней части шахты при медно-серной плавке формируется окислительная зона (среда), а в верхней — восстановительная. В окислительной зоне, где есть кислород поступающий из фурм дутья, происходит горение кокса (С + 02 = С02) и сернистого железа (2FeS + 302= 2FeCT+ + 2S02) с выделением тепла, благодаря чему температура в зоне составляет 1000-1100 °С, а у фурм достигает 1500 °С. При таких температурах плавятся сульфиды и остальная шихта с образованием штейна и шлака. По мере их выпуска из печи шихта опускается навстречу -потоку горячих газов.
В поднимающихся газах кислород постепенно расходуется на перечисленные реакции горения и вверху формируется
восстановительная зона (зона без кислорода). Здесь происходит восстановление SOa и С02 углеродом:
2S02 + 2С = S2(nap) + 2С02; С02 + С = 2СО.
Протекают также другие побочные процессы с образованием газообразных CS2, COS, H2S. Формирующийся из продуктов этих реакций колошниковый газ дополнительно обогащается в восстановительной зоне парами элементарной серы в результате термической диссоциации высших сульфидов CuS и FeS2. Для сохранения серы в парообразном состоянии в процессе дальнейшей обработки газа температура газа на выходе из печи должна быть не менее 450-500 °С. Из газа сначала осаждают пыль, а затем из него извлекают серу (около 80% ее общего количества в газе).
В результате медно-серной плавки получают бедный штейн, содержащий 6-15 % меди. Чтобы повысить содержание меди этот штейн подвергают сократительной плавке. Плавку осуществляют в таких же шахтных печах. Штейн загружают кусками размером 30—100 мм вместе с кварцевым флюсом, известняком и коксом. Расход кокса составляет 7—8 % от массы шихты. При этом железо переходит в шлак, а содержание меди в штейне повышается до 25—40 %. Несмотря на сложность такого двустадийного процесса он окупается за счет получения элементарной серы.
Полупиритная плавка схожа с медно-серной, но ее проводят без улавливания серы из отходящих газов. Шахтная печь для полупиритной плавки отличается от показанной на рис. 239 тем, что шахта по всей высоте выполнена из водо-охлаждаемых кессонов и верх печи не герметизирован, а шихту загружают через шторы (дверцы) в стенах расположенного над шахтой шатра (колошника), служащего для отвода газов. Шихтой служат кусковые концентраты и руды, известняк, кварц и 5-10% кокса. К шихте предъявляют менее жесткие требования, руда может содержать меньше серы (пирита) и больше пустой породы; в шихту вводят оборотные материалы (шлак, бедный штейн). Расход дутья поддерживают таким, чтобы по всей высоте печи была окислительная атмосфера (был избыток кислорода).
Содержание меди в штейне в зависимости от состава перерабатываемого сырья составляет 15—50%. Вся сера в отходящих газах находится в виде S02.
В последние годы начали применять дутье, обогащенное кислородом (до 28—30%), что вызывает улучшение показателей плавки; в частности снижается расход кокса.
Автогенные процессы
Дефицит энергетических ресурсов, неиспользование теплотворной способности сульфидов шихты, необходимость расходования дополнительного топлива при низком тепловом к.п.д. отражательной плавки и электроплавки, невозможность выделения серы из отходящих газов вследствие ее низкого содержания в газах привели к тому, что начиная с 50-х годов начался постепенный переход к автогенным процессам выплавки штейна из медных сульфидных руд.
Автогенной называют плавку без затрат топлива, осуществляемую за счет тепла, получаемого при окислении составляющих шихты. При переплаве сульфидного сырья автоген-ность обеспечивается за счет сгорания сульфидов шихты. В последние годы в нашей стране и за рубежом разработаны, внедрены и внедряются ряд автогенных процессов переработки сернистых медных руд. Сжигание сульфидов при этом может производиться в факеле или в расплаве.
Плавка в жидкой ванне (ПЖВ). Процесс плавки в жидкой ванне, разработанный А.В.Ванюковым, осуществляют в шахтной печи (рис. 240), стены которой выполнены из медных водоохлаждаемых плит, а под и свод из огнеупоров. Длина печи составляет 10-30, ширина 2,5-3 и высота 6—6,5 м. Фурмы для подачи дутья расположены в боковых стенах в ряд по всей длине печи на высоте 1,5—2 м от пода. Шихту загружают через расположенные в своде воронки. Выпуск штейна и шлака происходит непрерывно и раздельно через сифоны, расположенные в противоположных торцах печи.
Процесс малочувствителен к качеству шихтовых материалов, можно переплавлять как кусковые руды крупностью до 50 мм, так и мелкие концентраты без их сушки. Дутьем служит обогащенный кислородом воздух, для обеспечения авто-генности процесса содержание кислорода в дутье должно составлять 40-45% при влажности шихты 1-2% и 55-65% при влажности 6—8%.
Процесс ПЖВ непрерывный. Дутье, как это видно из рис.240, подают в объем расплава и в расплаве, что отличает этот процесс от других, происходит окисление сульфи-
Рис. 240. Схема устройства печи ПЖВ:
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 1006;