Плавка медного концентрата во взвешенном состоянии
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?емпературах - до сульфатов, при температурах обжига (700-800ОС) - до оксидов. При более высоких температурах окисление сульфидов может приводить также к образованию металла.
Термическая нестойкость сложных сульфидов приводит к тому, что в условиях окислительной атмосферы процессы окисления сводятся в основном к окислению простых сульфидов в соответствии с реакцией (26).
Оценка вероятности и преимущественно окисления тех или иных сульфидов может быть сделана на основе данных термодинамического анализа реакций окисления.
В ходе плавки устанавливается следующий порядок окисления сульфидов: сначала будут окисляться сульфиды железа, цинка и кобальта, а затем сульфиды свинца, никеля и меди. Такой порядок окисления справедлив для отдельных сульфидов и в основном сохраняется как при окислении твердых, так и расплавленных сульфидов.
Указанный порядок окисления сохраняется и при совместном окислении, хотя это не исключает полного окисления сульфидов всех металлов. [6]
3.2 Автогенные процессы плавки во взвешенном состоянии
.2.1 Плавка во взвешенном состоянии на кислородном дутье
Автогенный процесс плавки сульфидного сырья с использованием в качестве дутья технологического кислорода называют кислородно-взвешенной (факельной) плавкой (КВП или КФП). Этот вид плавки применяют в настоящее время только на двух заводах в мире - в Канаде на заводе Коппер-Клиф и на Алмалыкском ГМК.
Отличительной особенностью плавки во взвешенном состоянии на кислородном дутье является использование для ее осуществления печей с горизонтальным факелом. Возможность использования в этом виде плавки печей с горизонтальным рабочим пространством обусловлена высокой скоростью окисления сульфидов в чистом кислороде и относительно низкой скоростью газовых потоков в печи вследствие небольшого объема образующихся технологических газов.
Рисунок 2 - Схема комплекса кислородно-взвешенной плавки: 1 - шихтовые бункера; 2 - питатели; 3 - расходомеры; 4 - печь; 5 - газоход; 6 - выпускные желоба; 7 - штейновый ковш; 8 - шлаковоз
Печь для плавки во взвешенном состоянии на кислородном дутье (96-98% O2) представляет собой агрегат типа отражательной печи с горелками на обоих торцах печи и центральным отводом газов. Предварительно высушенная до содержания влаги менее 0,5% шихта (сульфидный концентрат вместе с мелким кварцевым флюсом) подается в струю кислорода горелками, установленными на одной из торцевых стен печи. Штейн отстаивается под слоем шлака, а в шлаковом расплаве протекают реакции взаимодействия сульфидов с оксидами и шлакообразования.
На противоположной стороне печи установлены горелки для факельного сжигания в кислороде пирротинового или пиритного концентрата. В этом факеле образуются капли бедного по содержанию меди сульфидного расплава, служащего для промывки шлака перед выпуском с целью его обеднения.
Штейн по мере накопления периодически выпускают через шпур, расположенный на одной из боковых стен печи. Выпуск шлака осуществляют со стороны обеднительного торца. Отходящие газы, содержащие около 80% SO2, направляют в химическое производство.
При сжигании сульфидов в чистом кислороде в факеле развиваются высокие температуры (1550-1600С), причем если содержание серы в концентрате превышает 26-28%, то количество теплоты, выделяющейся при сжигании сульфидов, оказывается в избытке. Если эту теплоту не отнимать, то печь будет перегреваться, а температура отходящих газов возрастать. Для того чтобы убрать избыточную теплоту и защитить стены и свод от разрушения, кладку печи необходимо охлаждать. С этой целью через каждые два ряда кирпичей устанавливают закладные медные кессоны, охлаждаемые водой.
Окисление сульфидов при КВП протекает при высокой температуре. Поскольку основная масса теплоты выделяется на поверхности сульфидных частиц, их температура существенно выше, чем средняя температура печи и факела. Прямые замеры температуры частиц отсутствуют, однако можно предполагать, что она превышает 1600-1700С. При такой высокой температуре большинство частиц перерабатываемой шихты плавится. Нерасплавленными остаются только наиболее тугоплавкие оксиды: SiO2, CaO и частицы флюсов.
Характерной особенностью окисления сульфидов при КВП является образование значительных количеств высшего оксида железа (Fе3О4). Условия восстановления магнетита в ванне печи КВП недостаточно благоприятны. Необходима избыточная энергия для преодоления энергетического барьера, связанного с образованием новой фазы (газообразной). Процесс разрушения магнетита фактически полностью зависит от скорости молекулярной диффузии. Поэтому остаточное содержание магнетита в шлаках КВП достигает 15-24%. Это обусловливает повышенную растворимость сульфидов в шлаках и снижает межфазное натяжение на границе шлака со штейном.
Газы, выходящие из печи, имеют высокую температуру (>1300С) и обязательно должны направляться в котлы-утилизаторы. Трудности, которые в этом случае возникают, связаны с высоким содержанием в газах SO2 и большой их запыленностью. С повышением содержания в газах сернистого ангидрида увеличивается опасность конденсации паров серной кислоты, которая вызывает быструю коррозию всех охлаждающих элементов котла. Во избежание этого температура труб и других охлаждающих элементов должна быть выше точки росы. Наиболее эффективно теплота отходящих газов используется при установке котлов-утилизаторов туннельного типа, работ