Плавка медного концентрата во взвешенном состоянии
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?еталлов из растворов после выщелачивания могут быть применены следующие методы:
. Цементация - осаждение извлекаемого металла из раствора другим, более электроотрицательным металлом. Этот метод применяют для выделения меди из бедных растворов железом, цинком и т.д. Процесс цементации при использований железа описывается реакцией
CuSO4 + Fe = Сu + FeSO4 (16)
или в ионной форме:
Сu2+ + Fe = Сu + Fe (17)
. Электролиз с нерастворимыми анодами (обычно свинцовыми). В этом процессе, проводимом с использованием постоянного тока, катодная и анодная электрохимические реакции описываются следующими уравнениями:
на катоде Сu2+ + 2е = Сu0 (18)
на аноде Н2O - 2е = 0,5O2 + 2Н+ (19)
3. Восстановление металла из химических соединений водородом при повышенном давлении (в автоклавах). Примером служит реакция
CuSO4 + Н2 = Сu + H2SO4 (20)
В случае осаждения металлов из растворов в виде солей и гидроксидов применяют кристаллизацию путем выпаривания раствора, гидролитическое осаждение и другие методы. [3]
3. Специальная часть
3.1 Общая характеристика автогенных процессов плавки
медь пирометаллургия рафинирование плавка
Автогенными процессами плавки считают процессы, протекающие без затрат тепла извне, за счет тепла, выделяющегося при окислении сульфидов шихты. Плавке в автогенном режиме подвергается железосодержащее сульфидное сырье.
В условиях плавки большая часть сульфидов шихты диссоциирует с выделением элементарной серы, которая в основном взаимодействует с кислородом дутья по реакции:
S + O2 = SO2 (21)
Выделяющегося по реакции тепла не хватает для расплавления шихты. Основная доля тепла в автогенных процессах выделяется при окислении сульфида железа - (FeS).
Максимально возможное количество тепла, которое может выделиться при плавке на штейн сульфидного сырья определяется его составом, прежде всего содержанием в нем сульфидов железа. Для медного и медно-цинкового сырья автогенный режим наступает при содержании 30-35% S, 27-30% Fe, для медно-никелевого сырья - при 28-30% S, 30-35% Fe.
Сульфидные медно-никелевые руды на 90% представлены пирротиновыми рудами. Высокое содержание пирротина в продуктах обогащения сульфидных руд обеспечивает условия автогенности процессов плавки. [6]
3.1.2 Плавление шихты и окисление сульфидов при плавке
Процесс плавления шихты, представляющей собой смесь оксидов, металлов и сульфидов, сопровождается химическими взаимодействиями между составляющими шихты и газовой фазой, а также взаимным растворением компонентов, образованием легкоплавких эвтектических сплавов. Основные реакции плавки в основном сводятся к реакциям окисления, восстановления, обменного взаимодействия и шлакования.
При взвешенной плавке большое развитие получают реакции окисления (8-10) и обменного взаимодействия.
В любом процессе плавки всегда можно выделить составляющие его элементарные стадии. При плавке сульфидных материалов наибольшее значение имеют следующие стадии: 1) нагрев шихты и диссоциация химических соединений; 2) окисление сульфидов, взаимодействие оксидов и сульфидов; 3) расплавление легкоплавких составляющих с образованием первичных оксидно-сульфидных расплавов; 4) растворение тугоплавких составляющих шихты в первичных расплавах; 5) разделение продуктов плавки.
При плавке во взвешенном состоянии окисление сульфидов протекает с высокой скоростью, в то время как процесс шлакообразования не получает развития. При этом неизбежно переокисление железа до магнетита по реакции:
FeO + 0,5O2 = Fe3O4 (22)
В условиях окислительных процессов плавки сульфидного сырья при повышении концентрации сернистого газа возможно протекание реакций окисления сернистого железа:
FeS + 0,5O2 = FeO + 3/4S2 (23)
FeS + 2SO2 = Fe3O4 + 2,5S2 (24)
В зависимости от условий (температуры, парциального давления серы, кислорода и сернистого ангидрида в системе) возможно и обратное протекание этих реакций.
Содержание магнетита в окислительной зоне зависит от соотношения скоростей образования магнетита и его восстановления сульфидами и металлической фазой. Наибольшее влияние на полноту и скорость восстановления магнетита сульфидами оказывает температура, активность FeS в штейне и шлаке, содержания SiO2 в расплаве:
3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5FeO•SiO2 + SO2 (25)
Ведение процесса автогенной плавки при более высоких температурах (>1300ОС), повышение активности сернистого железа и содержания SiO2 в шлаке сдвигает равновесие реакции вправо. Из практики известно, что с ростом содержания меди в штейне, а следовательно, с уменьшение активности сернистого железа растет содержание магнетита в шлаке и потери меди со шлаками.
Для снижения содержания магнетита и потерь меди желательно повышать содержание SiO2 в шлаках до 35-36%.
В автогенных процессах плавки взаимодействие кислорода дутья с шихтой протекает преимущественно либо в газовом пространстве печи, либо в барботируемом расплаве. [6]
3.1.3 Термодинамика реакций окисления сульфидов при плавке
В общем виде окисление сульфидов кислородом газовой фазы может быть выражено следующими основными уравнениями:
2MeS + 3O2 = 2MeO + 2SO2 (26)+ 2O2 = MeSO4 (27) + O2 = Me + SO2 (28)
О конечном результате окисления сульфидов можно судить по убыли энергии Гиббса реакций.
Сульфиды металлов могут окисляться в зависимости от температуры по различным схемам: при низких ?/p>