Плавка медного концентрата во взвешенном состоянии
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?ных архитектурных украшений);
) химическая промышленность (производство солей, красок и др.);
) изделия и приборы бытового назначения;
) сельское хозяйство (для защиты растений от болезней и вредителей, например медный купорос CuSO4•5H2O) [3]
2. Технологическая часть
.1 Методы получения
Переработку медного сырья можно проводить с использованием как пиро-, так и гидрометаллургических процессов. В основном переработку ведут с использованием пирометаллургических способов.
2.1.1 Пирометаллургическая технология
К числу пирометаллургических процессов, применяемых при производстве меди, относятся окислительный обжиг, различные виды плавок (на штейн, восстановительные, рафинировочные), конвертирование штейнов и в ряде случаев возгоночные процессы. Типичными гидрометаллургическими процессами являются выщелачивание, очистка растворов от примесей, осаждение металлов из растворов (цементация, электролиз и др.), а также электролитическое рафинирование.
Наиболее распространенная технология предусматривает (рисунок 1) обязательное использование следующих металлургических процессов: плавка на штейн, конвертирование медного штейна, огневое и электролитическое рафинирование меди. В ряде случаев перед плавкой на штейн проводят предварительный окислительный обжиг сульфидного сырья.
Медный концентрат после обогащения имеет следующий состав: 18,5-36,5% Cu; 0-0,05% Pb; 0-1,1% Zn; 7,1-31,6% Fe; 16,6-35,5% S; 5,5-24,8% SiO2; 2,1-7,2% Al2O3; 0,1-2,4% CaO.
Далее этот концентрат поступает на окислительный обжиг, основным назначением которого являются частичное окисление сульфида железа и перевод последнего в оксидную форму для того, чтобы при последующей плавке огарка больше железа перешло в шлак.
Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема пирометаллургии меди: I-IV - варианты переработки исходного сырья на черновую медь
Окисление сульфидов при обжиге осуществляется при повышенных температурах (700-900оС). Необходимая для процесса обжига теплота получается за счет экзотермических реакций окисления сульфидов:
2FeS + 3,502 = Fe203 + 2S02 + 92100 кДж (8)
FeS + 5,502 = Fe203 + 4S02 + 165500 кДж (9)
2CuFeS2 + 602 = Fe203 + Cu20 + 4S02 (10)
Продуктами окислительного обжига медных концентратов являются огарок (17-30% Cu; 25-50% Fe; 12-18% S; 16-20% O2), пыль и газы.
Получающиеся при обжиге газы содержат 6-12% SO2, что позволяет до 70% серы исходного концентрата использовать для производства серной кислоты.
Обжиг в настоящее время проводится в печах кипящего слоя. [5]
Далее огарок отправляется на плавку на штейн.
Плавку на штейн медных руд и концентратов - основной технологический процесс - можно проводить любым видом рудных плавок. В современной металлургии меди для ее осуществления используют отражательные, рудотермические (электрические) и шахтные печи, а также автогенные процессы нескольких разновидностей.
Процесс отражательной плавки предназначен для плавки мелкодисперсного материала (флотационный концентрат, цементационная медь, окалина, огарки, пыль) или оборотных расплавов.
Удельный вес отражательной плавки в связи с развитием автогенных процессов снижается. В настоящее время доля меди, полученная с ее использованием, составляет 40-50%.
Электроплавка отличается источником энергии для осуществления физико-химических превращений. Температура поддерживается за счет тепла, получаемого путем преобразования электрической энергии в тепловую. Используют дуговые электропечи, печи сопротивления и индукционные.
Шахтную плавку в металлургии используют для переработки кусковых материалов (20-100 мм) в производстве меди и некоторых других металлов.
Шахтная печь представляет собой агрегат с вертикальным рабочим пространством, в которой сверху загружают шихту и топливо, а снизу через специальные отверстия вдувают воздух. Шихта по мере расплавления опускается вниз, а на её место загружают новые порции. Жидкие продукты плавки непрерывно стекают во внутренний горн печи и далее выпускаются в отстойный горн.
В последние годы все большее развитие получают автогенные процессы, осуществляемые за счет тепла от окисления сульфидов при использовании подогретого дутья или дутья, обогащенного кислородом. В этих процессах, являющихся окислительными плавками, в одной операции совмещаются процессы обжига и плавки на штейн.
Процессы переработки сульфидного сырья в агрегатах автогенной плавки, принято подразделять на две группы: факельные и в расплаве. К первой категории, получивших наиболее широкую известность относятся: взвешенная плавка и кислородно - факельная плавка; ко второй - плавка Ванюкова; совмещенная плавка шихты и конвертирование штейнов в одном агрегате; факельно-барботажная плавка; кислородно-взвешенная циклонная электротермическая плавка, а также многие другие автогенные процессы.
Медные штейны содержат от 17 до 63% Сu, что связано с большими колебаниями содержания меди в исходных концентратах. [3]
После этого штейн отправляют на конвертирование.
Процесс конвертирования состоит из двух периодов: в первом периоде осуществляется окисление и ошлакование сернистого железа и большинства примесей, во втором - окисляется полусернистая медь и происходит образование металлической меди.
Первый период конвертирования заключается в продувке воздуха через расплавленный штейн в присутствии кварцевого флюса. Основная суммарная реакция имеет вид:
2FeS + 3O2 + SiO2 = 2FeO•SiO2 + 2SO2 + 234кДж (11)
В за?/p>