Переработка медно-свинцового штейна
|
Медно-свинцовый штейн перерабатывают для извлечения содержащихся в нем меди, свинца и благородных металлов. Штейны рудной плавки содержат до 20% Pb и около 15— 20% Cu. Их подвергают концентрационной плавке с целью обогащения медью и отделения части свинца и благородных металлов. Плавку проводят в шахтной печи совместно с другими медьсодержащими оборотами. В результате плавки отношение Cu:Pb повышается с 1:1 до 1,7:2,1. Содержание меди повышается с 14—15 до 20—22%, содержание свинца снижается с 13—15 до 11—12%) при постоянном содержании цинка (10— 11%) и железа (27—28%). Концентрационную плавку рудного штейна проводят в шахтной печи обычной конструкции, но при сбавленном по сравнению с рудной плавкой дутье и пониженной сыпи. Расход кокса при плавке составляет 11—13% к весу шихты. В шихту добавляют 2—3% известняка и иногда 2—2,5% железного скрапа, вытесняющего свинец из сульфидов. Состав шлака такой же, как и при рудной плавке. Обычно шлаки содержат, %: 1—1,5 Cu, 1,5—2 Pb, 14—15 ZnO, 34 FeO, 25—26 SiO2 и 11—13 СаО. Переработка медно-свинцовых штейнов в конвертере освоена в 1900 г. на заводе Туэл (Юта, США). До этого штейны перерабатывали многократным обжигом и плавкой. Первоначально процесс конвертирования медно-свинцового штейна проводили без добавки кварцевого флюса с получением тугоплавких и вязких ферритных шлаков. Такой процесс имел много недостатков, от него отказались и перешли на бессемерование штейнов с добавкой кремнистой руды. При этом сократилось время продувки, уменьшилось количество ферритов в шлаке и содержание меди в них снизилось с 5—6 до 2—3%. В настоящее время в России конвертирование свинцово-медных штейнов производится на Иртышском медеплавильном и Усть-Каменогорском свинцовом заводах. Ha Иртышском заводе штейн перерабатывают в горизонтальных конвертерах, подобных конвертерам медеплавильного производства. Цилиндрический стальной кожух футерован хромомагнезитовым кирпичом в фурменном поясе в два ряда, а лещадь и торцы — в полтора. В конвертере имеется 12 фурм диаметром 30—40 мм, расположенных на расстоянии 230 мм одна от другой. В течение обоих периодов конвертирования средний расход воздуха составляет около 100 ни3/мин, упругость дутья 0,7—0,8 ати (16,6—17,6 кн/м2) продолжительность одной операции 5—6 ч, из которых первый период 3,5—4 ч и второй 1,5—2 ч. За это время перерабатывают 18 т штейна и около 9% к его весу кварцевой руды, содержащей 80% SiO2. В качестве холодных присадок служат шлаки второго периода, грубая пыль, медный скрап и привозные штейны свинцовых заводов. Порядок конвертирования таков. В горячий конвертер заливают около 7 т штейна, продувают его в течение 5—10 мин и добавляют холодные присадки, подвергая ванну продувке в течение 45 мин. Шлак сливают в ковш и добавляют новую порцию штейна и холодных присадок. Шлак с помощью кантовальной установки и ленточной разливочной машины отливают в изложницы и после застывания передают в шихту шахтных печей. Перед началом второго периода для получения более чистого белого матта проводят небольшую продувку ванны с добавлением кварца. После слива шлака начинается второй период — непрерывная продувка. Появление на пробнике блестящей ровной пленки меди темно-красного цвета свидетельствует о конце процесса конвертирования. При переработке свинцовистых штейнов для полного удаления свинца медь передувают в течение 5—7 мин. После передува черновой меди ее сливают в ковш вместе со шлаком. Из первого ковша массу переливают в другой ковш или в горячий пустой конвертер. Шлак в ковше сгущают, перемешивая его с коксом и медным скрапом. После удаления шлака с поверхности меди ее разливают разливочной машиной. Черновая медь содержит, %: 97,5—98,5 Cu, 0,3—0,7 Pb, 0,5—0,8 О2, 0,2—0,4 Fe. Шлаки всех периодов содержат, %: 1,5—2 Cu, 3,5—5 Pb, 1,2—1,5 S, 8—11 Zn. 38—42 Fe, 20—23 S1O2, 1—1,3 Al2O3, 0,3—0,5 СаО. Белый матт содержит, %: 70—72 Cu, 4—6 Pb, 2—3 Fe, 1—1,2 Zn и около 20 S. При последующей продувке белого матта металлический свинец концентрируется в меди, а часть его окисляется, переходя в шлак второго периода. В конце второго периода полученная черновая медь содержит 80—90% Cu, 5—10% Pb и 1—2%, S. Дальнейшее удаление свинца из меди достигается окислением его и переводом в шлак второго периода. При этом частично окисляется медь. Продолжительность передува зависит от содержания свинца в меди, от температуры ванны и длится не более 6—7 мин. Так как окисление свинца и меди протекает совместно, шлак второго периода содержит, %: 40—45 Cu, 8—12 Pb, 12—16 Fe и 1,5—3 S. Выход шлака второго периода от веса штейна колеблется от 8 до 12% и в него переходит до 10% всей получаемой меди. В шлак первого периода ее переходит 5%) и около 1,5%) — в пыль. Выход меди в металл при бессемеровании равен 83—86%). С учетом переработки шлака второго периода извлечение меди составляет 95%. Свинец в процессе бессемерования распределяется так, что 0,5%) его остается в меди, 40—45% переходит в шлак первого периода, до 10% в шлак второго периода и около 50% в газы с возгонами. В связи с этим хорошо работающая система тонкого пылеулавливания является обязательным условием при бессемеровании медно-свинцовых штейнов. До 85%) содержащегося в штейне цинка переходит в шлак первого периода и возвращается с ним в шахтную плавку. До 15—20% Zn переходит при бессемеровании в возгоны. |
