Способ получения черновой меди из медной руды

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕРНОВОЙ МЕДИ ИЗ МЕДНОЙ РУДЫ, содержащей примеси сурьмы, включающий плавку исходного материала во вращающемся конвертере с верхним дутьем с образованием при этом штейна и шлака, разделе1 ие штейна и шлака и конверсию штейна, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания сурьмы при переработке руд с ее повышенным содержанием, штейн непосредственно после отделения шлака обрабатывают инертным газом. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Я (59

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ПАТЕНТУ (21) 2817353/22-02 (86) PST Швеция, 1978/00030 (11.08.78) (22) 20.09 ° 79 (31) 7709355-7 (32) 19. 08, 77 (33) Швеция (46) 07.12.84. Бюл. N.45 (72) Стиг Арвид Петерссон, Бенгт Суне

Эрикссон и Арне Кристер Фридфелдт (Швеция) (71) Болиден Актиеболаг (Швеция) (53) 669.332.2(088.8) (56) 1. Патентная заявка Швеции

У 7603238-2, выложена 05.04..76.

2. Патент США У 3615361, кл. 75-73, опублик. 1971.

3. Патентная заявка Швеции

1Ф 7603237-4,. выложена 05.04.76 (прототип) .

„„SU ÄÄ 1128844 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕРНОВОЙ

МЕДИ ИЗ МЕДНОЙ РУДЫ, содержащей примеси сурьмы, вкпючающий плавку исходного материала во вращающемся конвертере с верхним дутьем с образованием при этом штейна и шлака, разделение штейна и шлака и конверсию штейна, отличающийся .тем, что, с целью снижения содержания сурьмы при переработке руд с ее повышенным содержанием, штейн непосредственно после отделения шлака обрабатывают инертным газом.

1128844

Изобретение относится к способу получения черновой меди из медной руды, содержащей сурьму, и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии. 5

Обычно чер новую медь пол учают и з сульфидной медной руды, которая чаще всего содержит железо. В большинстве испОльзуемых способов руду сначала подвергают частичному обжигу, а 10 обожженный продукт расплавляют, образуя. купферштейн. Расплавленный купферштейн превращают затем в черновую медь, вводя в него кислородсодержащий газ, обычно воздух, одновременно ошлако15 вывая окислы железа путем добавления кремнезема, например песка. В процессе частичного обжига, когда сульфидную руду нагревают, окисляя содержащуюся в ней серу и подавая кисло- 20 род, содержание серы в обожженной руде регулируют так, чтобы ее количество было достаточным для образования купферштейна, имеющего заданное содержание меди, соответству- 25 ющее последующей плавке. Полученный таким способом купферштейн обычно содержит 30-40 меди и 22-26Х серы.

Химический состав такого купферштейна обычно изменяется в зависимости 30 от состава руды и ствпени ее обжига.

Приведенные цифры отражают данные о купферштейне, полученном из наиболее часто используемой руды.

При расплавлении обожженной руды кроме купферштейна образуется железосодержащий шлак, которому придают желаемый состав, добавляя песок (Si02) и в некоторых случаях небольшие количества известняка, благодаря 40 ч му.шлак приобретает низкую вязкость

Шлак, который содержит обычно 0,40,8Х меди, сливают и направляют в отвал, т. е. размещают в каком-либо подходящем месте. В некоторых случаях шлак .45 содержит также значительные количества ценных материалов, например цинка и др., которые прй желании могут быть добыты из него путем угара шпака с отходящими газами.

° Обычно при плавлении содержание меди в купферштейне регулируют в пределах 30-40 . Купферштейн с более высоким содержанием меди, чем 3040Х, дает шлак, в котором содержится слишком много меди, и потери ее становятся весьма ошутимыми.

Предложены различные печи для плавления медной руды. Обычно конструкция их такова, что медная руда должна непрерывно подаваться в печь вместе со шлакообразующими добавками. Образовавшийся шлак и купферштейн сливают непрерывно или периодически.

Наиболее употребимым типом плавильной печи является отражательная печь, которая содержит длинную узкую камеру с прямоугольным дном, нагреваемую нефтяными или газовыми горелками. В процессе горения в печь подают воздух в чистом виде или обогащенный кислородом. По экономическим причинам и ввиду необходимости защиты окружающей среды такие отражательные печи во все увеличивающихся масштабах заменяются другими типами плавильных печей, поскольку оказалось весьма затруднительным обрабатывать отходящие газы этих печей, содержащие двуокись серы, образующуюся в процессе плавки. Известно, что отражательные печи образуют большое количество таких газов, что приводит к необходимости стрбить большие и дорогостоящие устройства очистки. Одним из способов избежать эти проблемы является плавление ! руды при помощи электричества.

Электрическая плавильная печь . обычно имеет длинную и узкую камеру с прямоугольным днищем и электродами, погружаемыми в расплав. Энергия, необходимая для процесса выплавления, обеспечивается нагревом сойротивле- нием. Такие электрические печи представляют собой значительный шаг вперед в этой области техники, поскольку обеспечивают возможность более полной очистки и использования газов, образующихся во время плавки, частично благодаря тому, что печь может работать при управляемом разр жении, при котором можно избежать неконтролируемых выбросов в атмосферу, что важно с точки зрения защиты окружающей среды, и частично за счет того, что объем образующегося газа меньше, чем в отражательной печи, поэтому можно использовать устройства для очистки газов меньшего размера.

Однако, чтобы электрическое плавление было экономичным, необходимо иметь дешевый источник электрической энергии.!

128844

55

Данные способы плавления обеспечивают получение куиферштейна с содержанием меди 30-40% и шлака, со держащего 0,4 — 0,8Х меди и обычно направляемого в отвал. Однако в некото- 5 рых случаях требуется получать в про. цессе плавления купферштейн с максимальным содержанием меди, например с содержанием 60-77Х, предпочтительно 65-75%, хотя чаще всего такое 10 оказывается неэкономичным, если использовать известные способы плавления, при которых значительное количество меди теряется в шлаке.

При рафинировании штейна с низким !5 содержанием меди в цилиндрическом конвертере с прерывистой или непре. рывной загрузкой образуется большое количество шлака, содержащего 4-8Х меди, который необходимо возвращать 20 на переплавку либо охлаждать, после чего подвергнуть измельчению и флотации для извлечения меди. Стоимость этих операций значительная.

Было установлено, что, если.в процессе плавления содержание меди в штейне превосходит 40%, количество меди в шлаке увеличивается настолько что потери ее приводят к резкому снижению экономичности поопесса. ЗО .1

Другой недостаток данных способов плавления заключается в том, что руда перед подачей ее в печь должна быть подвергнута обжигу или спеканию.

За последнее время были разработаны З5 новые плавильные печи, в которых можно непосредственно плавить медь в концентраты, а тепло, необхбдимое для течения процесса, обеспечивается сжиганием серы, присутствующей в ру- 40 де. Это называется автогенной плавкой. Примером таких печей может служить так называемая печь для плавления во взвешенном состоянии, содержащая вертикальную реакционную шах- 45 ту, горизонтальный отстойный участок для расплава и участок для отходящих газов. Сверху в реакционную шах ту загружают медные концентраты и подают подогретый воздух. В шахте 50 происходит экзотермическая реакция между воздухом, подаваемым в печь, и серой, содержащейся в медных концентратах, в результате чего- частицы, достигшие точки расплавления, опускаются в отстойный участок, где образуют ванну расплава, содержащую штейн и шлак. В таких печах шлак обычно опускают непрерывна, в то время как куиферштейн сливают перио-, дически. Управление количеством меди в штейне осуществляют путем контроля за количеством кислорода, подаваемого в печь, причем обычно это количество составляет около

60%, а шлак содержит 0,8-2,0% меди. .Когда количество меди в шлаке настолько велико, то по экономическим причинам шлак можно подвергнуть рафинированию, выполняемому в отдель ной печи, в которой содержание меди в шлаке снижают до 0,4-0,8Х.

Печи такого типа могут быть двух разновидностей: печи "Отокумпу" и печи "ИНКО".

Основное различие между ними заключается в том, что печи Отокумпу" при расплавлении руды в шахте используют подогретый воздух, а печи "ИНКО" работают на воздухе, обогащенном кислородом, и не используют шахту для взвеси.

Ettte один недостаток печей для плавления во взвешенном состоянии заключается, кроме слишком большого содержания меди в шлаке, в том, что такие печи не могут быть применены для расплавления скрапа и/или окисленных материалов.

Купферштейн, полученный в соответствии с данными способами, перемещают в медный конвертер, в котором остаточная сера окисляется путем подачи в штейн воздуха или кислородсодержащего газа, благодаря чему абра. зуются черновая медь и двуокись серы.

Известен способ, согласно которому черновую медь получают путем плавления сульфидной медной руды в наклон. ной вращающейся печи в присутствии кислорода и шлакообразующих материалов и превращения штейна в черновую медь, при этом расплавление осуществляют путем одновременной подачи во вращающуюся наклонную печь руды, шлакообразующих материалов и кислорода и прекращают подачу кислорода, когда в печь загружено не менее 75Х медной руды, после чего расплав обрабатывают восстановителем. После этого расплав порциями перемещают в печь для выравнивания температуры, в которой отделяют штейн от образовавшегося шлака, после чего шлак рас-, кисляют и сливают, а штейн перемещают в соответствующий конвертер.

1128844

В качестве плавильного оборудова ния в этом способе используется предпочтительно вращающаяся печь с наклонной осью вращения. Примером такой печи может служить конвертер 5

Кал-До, который- называют также конвертером с верхним дутьем. Конвертер вращают с такой скоростью, при которой материал выводится из ванны вращающейся стенкои конвертера и 1О переводится в нижнюю часть ванны, благодаря чему создается особенно эффективный контакт между ванной и газовой фазой, существующей над ней.

Это обеспечивает быстрый ход реакций 15 и быстрое установление равновесия между различными участками ванны.

Такой конвертер содержит цилиндри. ческую часть и верхнюю коническую часть. Конвертер футерован огнеупо- 20 ром и имеет средство для приведения его во вращение со скоростью, например, 10-60 об/мин, которое может быть выполнено в виде фрикционного или зубчатого колеса с соответству- 25 ющим приводом. Имеется также средство для наклона конвертера и средство

era вращения, обеспечивающее возможность слива расплава.

Согласно указанному способу купферштейн перемещают в обычный конвертер, например в цилиндрический или же в случае надобности,в конверh тер Кал-До. Вопрос о том, какой тип конвертера следует использовать, решается в зависимости от состава штейна, т.е. от содержания в нем меди и от количества примесей ) .

Чаще всего купферштейн содержит примеси, которые трудно удалить пр и 40 использовании обычных процессов превращения в цилиндрических конвертерах и которые представляют собой вещества, присутствие которых в черновой меди нежелательно. 45

Среди таких трудноудаляемых примесей находятся сурьма, мьппьяк, висмут и олово, поэтому в купферштейне, обрабатываемом обычными способами, они всегда присутствуют в ограничен- 50 ных количествах. Известные пирометал. лургические процессы удаления подобных примесей из черновой меди неэффективны либо черезмерно дороги.

Известен способ, предусматриваю- 55 щий плавление и превращение матер иалов содержащих медь, никель, свинец и сурьму, в соответствующие металлы во вращающихся печах. В такие печи сверху через обращенные вниз фурмы подают рабочий газ с управляемой температурой и регулируемым содержанием кислорода, который подводят к поверхности расплава и сквозь него. Путем вращения таких печей обеспечивают интенсивное перемешивание, создающее необходимый контакт газа, твердых частиц и расплава в печи, который приводит к удалению железа, серы и прочих примесей, таких как сурьма и мышьяк. Использование принципа турбулентной ванны повышает степень теплопередачи и скорость химических реакций, идущих в печи, в результате чего в значительной степени снижаются диффузионные барьеры между шлаком и сульфидной фазой.

С целью удаления подобных примесей из медно-никелевой сульфидной фанны в конвертере с верхним дутьем, например в конвертере Кал-До, поверхность обдувают нейтральным или слегка окисленным газом, создавая над поверхностью ванны соответствующую атмосферу, в которой содержащиеся в ванне примеси частично испаряются. Предложено использовать диапазон температур 1300-1500 С и атмо9 сферу, которая нейтральна по отношению к сульфиду меди. Предложено также обрабатывать черновую медь вакуумом, который способствует удалению указанных примесей. Кроме того, указано, что железо, присутствующее в сульфидной ванне, должно быть окислено перед испарением примесей.

Относительно примесей говорится, что особенно сложно удалять испарением из сульфидной фазы либо последующим окислением и испарением из . металлической фазы сурьму. Предложено удалять сурьму, переводя ее в металлическую фазу, образующуюся при окислении небольшой части медно-никелево-сульфидного расплава, после чего указанную металлическую фазу, содержащую сурьму, удаляют из ванны и обрабатывают отдельно.

Процесс повторяют до тех пор, пока содержание сурьмы в расплаве сульфида меди не достигнет приемлемого уровня.

Операции указанного способа можно понять лучше, если обратиться к примерам его выполнения. Там го1.128844

Известен способ удаления сурьмы 50 пирометаллургической обработкой расплава меди, содержащего более

0,1Х сурьмы. При этом материал, со- . держащий сурьму, расплавляют в наклонном вращающемся конвертере сов у местно с железосодержащим шлаком в таких количествах, чтобы содержание железа не менее, чем в 44 раза, ворится, что сначала, например, поверхность купферштейна обдувают в течение 0,5-1 ч кислородом, после чего полученный таким образом частично окисленный штейн продувают азотом в течение 2 ч, а затем в течение 1 ч кислородом, чтобы получить металлическую фазу, и потом еще некоторое время, чтобы получить новую металлическую фазу. Образованные таким 1О образом. металлические фазы, содер жащие большое количество сурьмы и других ценных металлов, удаляют из печи для отдельной обработки (2) .

Укаэанный способ является слишком сложным и дорогостоящим, так как требуется отдельная обработка некоторых продуктов.

Кроме того, способ совершенно неудовлетворителен в отношении обра- щ ботки штейна с высоким содержанием сурьмы, поскольку слишком большие количества металлической фазы приходится подвергать отдельной обработ ке, чтобы выделить из нее сурьму. 25

Предлагалось обрабатывать купферштейн с содержанием висмута (около

0,2X) в наклонных вращающихся конвертерах, в которых для испарения висмута.из купферштейна с содержа. нием меди б0-70Х используется вдуваиие инертного газа, благодаря чему получают черновую медь с содержанием висмута менее 0,04Х.

Недостатки этого способа заключаются в длительности процесса превращения и высокой стоимости изза большого расхода топлива, а также износа футеровки конвертера.

Для .снижения содержания висмута на 75Х при ведении операции удаления висмута расходуется примерно

2000 мЗ газа на тонну штейна. Не при водится никаких данных об удалении других примесей, например сурьмы.

Кроме того, ничего не говорится о том, на какой стадии процесса производства меди осуществляется операция удаления висмута. превышало содержание сурьмы, и чтобы определенное количество сурьмы проходило через шлаковую фазу, после чего полученный таким образом расплав штейна превращают, продувая сквозь него кислород, в штейн с содержанием меди 72-78Х и с пониженным содержанием сурьмы (3) .

На практике известный способ может быть использован лишь при обработке материала со сравнительно невысоким содержанием сурьмы и сравнительно высоким содержанием железа. Способ создает .также в печи ненужный балласт в виде дополнительного количества шлака.

Известны также способы удавления сурьмы, которые все без исключения ограничены присутствием малых ее количеств в начальном материале.

Многие медные руды обладают сравнительно высоким содержанием сурьмы, удаление которой известными способами представляет значительные трудности. При электролитическом рафиниро" ванин меди, которое в настоящее время

l представляет собой конечную опера-. цию.технологического процесса производства меди для электрических целей, так называемой электролитной ме. ди, количество сурьмы в начальном продукте, анодной меди не должно превышать 400 г/т, если требуется осуществить нормальное течение электролитического процесса.

Было установлено, что для поддержания требуемого уровня содержания сырьмы количество сурьмы в штейне, содержащем 40Х меди, не должно превышать 0,15Х, если преобразование штейна ведется в цилиндрическом конвертере. Если содержание меди состав" ляет 45Х содержание сурьмы не должно превышать 0,13Х. Это означает, что при осуществлении обычных про.цессов получения меди содержание

1 сурьмы в начальном материале не должно превышать 0,1-0,3Х в зависимости от содержания меди в штейне.

Сомнительно, чтобы материал, содержащий более 0,2 сурьмы, .мог быть обработан известнйм способом с удовлетворительными экономическими показателями. При продувке такого штейна в обычном конвертере содержа ние сурьмы снижается примерно до

0,08Х в получаемом расплаве сульфипа меди (штейн с содержанием меди

11288 инертным газом

72-78X). При таком уровне содержания примеси содержание сурьмы в черновой или анодной меди, подвергаемой обработке в конвертере, составляет менее 400 г/т (т.е. 0,04X) что вполне приемлемо для электролиза.

Как указывалось, для удаления сурвмы из купферштейна, расплава сульфида меди и/или черновой меди использовались всевозможные пирометаллургические процессы. Эффективность их очень мала либо экономически такие способы оказывались неоправданными, поэтому до настоящего 15 времени не существует технологически и экономически приемлемого процесса снижения содержания сурьмы в чер-. новой меди до уровня 0Ä04X. и ниже.

Обычный способ снижения содержа- 20 ния сурьмы в черновой меди заключается в обработке ее после продувки карбонатом натрия, который образует шлак, отбирающий небольшое количество сурьмы. Так называемыи процесс 25 рафинирования карбонатом натрия обычно используется лишь в тех случаях, когда присутствует слишком большое количество сурьмы. Стоимость реактивов достаточно высока, gp кроме того, карбонат .натрия вызывает значительный износ футеровки конвертера и увеличение количества меди в шлаке.

Дпя обеспечения низкого содержания сурьмы необходимо перемешивать с сурьмосодержащей медной рудой значительное количество медного расплава практически не содержащего сурьЭ му, что приводит к необходимости частого отбора проб и контроля вводимого расплава, а также ограничивает выбор медных руд. В результате огромные количества медной руды, богатой сурьмой, IIQ существу не на- 45 ходят применения.

Целью изобретения является снижение содержания сурьмы при перерас ее повьппенным содержанием. бо ке руд с

Поставленная цель достигается тем,5О что согласно способу получения черновой меди из медной руды, содержащей примесь сурьмы, включающему планку исходного материала во вращающемся конвертере с верхним дутьем с о разованием при этом штейна и шлака, удаление шлака и конверсию штеина, штейн непосредственно после удале44 ния шлака обрабатывают

Согласно изобретению после отде1 ления от штейна шлака до преобразования штейна в черновую медь его вводят в контакт с инертным газом при интенсивном перемешивании, причем количество газа берут достаточным для уменьшения содержания сурьмы путем ее испарения, а также, возможно, и прочих примесей, таких как висмут, мышьяк и цинк, до уровня, приемлемого для ведения последующего процесса продувки, при котором образуется требуемая черновая медь.

Осуществление предложенного способа может вестись в печах, в которых перемешивание черновой меди может быть выполнено. механическим, пневматическим или электромагнитным способами, хотя можно получить определенные преимущества при осуществлении перемешивания вращением купферштейна во вращающемся конвертере

Кал-До. Вращение купферштейна в достаточной степени достигается при скорости вращения печи, при которой окружная скорость внутренней цилиндрической стенки печи составляет примерно 0,5-7 м/с, предпочтительно

2-5 м/с. Для получения таких окружных скоростей печь должна вращаться со скоростью 10-60 об/мин в зависимости от ее диаметра ° Большие печи с диаметром около пяти метров обеспечивают необходимую окружную скорость при скоростях вращения около

10 об./мин, в то время как малые, диаметр которых составляет менее

1 м, следует вращать со скоростями более 40 об./мин, чтобы обеспечить интенсивное перемешивание и необходимый контакт газа с расплавом.

Инертный.газ может содержать некоторое количество горючего, вещества, например нефти, кислорода или воздуха, обогащенного кислородом. Можно использовать подходящую кислороднонефтяную горелку, которую легко отрегулировать и установить на заданную. степень сгорания.

Период времени, в течение которого выполняется указанное вращение расплава, изменяется в зависимости от количества присутствующих примесей которые должны быть испарены из расплава, хотя на него могут оказывать влияние и прочие причины. Возможнос-11 1128Р ти дальнейшего снижения содержания примесей на последующих операциях зависят от выбора способа превращения купферштейна в черновую медь. Так, возможность устранения примесей несколько выше, если преобразование штейна ведется в конвертере типа

Кал-До, чем в конвертере цилиндричес. ком. На степень снижения содержания примесей оказывают влияние экономи- 10 ческие соображения, например будет ли в дальнейшем произведено рафинирование карбонатом натрия или нет. Предпочтительно, однако, продолжать вращение расплава в течение такого промежутка времени, после которого содержание сурьмы не превысит 0,04Х, а содержание висмута — О,ОЗХ. Понятно, что в течение вращения необходимо поддерживать достаточно высокую р0 температуру в печи, чтобы обеспечить испарение присутствующих примесей, хотя благодаря условиям, создаваемым указанным интенсивным перемешиванием, температуру можно поддерживать несколько более низкую, чем при использовании известных способов, поэтому предпочтительно, чтобы во время вращения температура поддерживалась в диапазоне 1250-1350 С.

Кроме того, никакое содержание меди в штейне на препятствует ведению процесса, а потому можно иметь в нем до 80Х меди, хо;я, как предполага ется в известных способах удаления примесей, в которых не предусмотрена обработка штейна с содержанием меди более 60Х, сурьма может быть эффективно удалена при содержании меди в штейне до 25Х. Предпочтительно, чтобы содержание меди составляло

25-60 . Особенно предпочтительным является содержание в пределах примерно 30-40Х. В некоторых случаях во время вращения следует добавлять в купферштейн шпакообразователь, например песок.

Предложенный способ может быть использован для обработки серебросодержащей медной руды с очень высоким содержанием сурьмы и получения черновой меди с высоким содержанием серебра и низким содержанием сурьмы..

Серебро в дальнейшем при помощи пирометаллургических или гидрометал- 55 лургических процессов, может быть выде лено из черновой меди. С целью оптимизации процесса испарения сурьмы, 12 снижения времени, требующегося на испарение, н уменьшения потребления топлива испарение сурьмы ведут практически без окисления штейна. Если присутствует или образуется шлак, требуемое время вращения увеличива ется, поскольку значительная часть примесей переводится в шлаковую окисную фазу, а это задерживает испарение из сульфидной фазы, очевдно по термодинамическим причинам.

Следовательно, при осуществлении предложенного способа важно во время плавления тщательно отделять шлак от расплава перед началом вращения.

Расплавление медной руды можно производить в большинстве типов известных плавильных печей, например в электрических печах или в печах для плавления во взвешенном состоянии, однако в большинстве случаев предпочтительно производить расплавление медной руды порциями непосредственно в конвертере Кал-До, особенно, если медная руда поступает периодически, при этом значительно увеличивается свобода в выборе соста. ва медной руды для обработки. Так, например, если расплавление производится в конвертере Кал-До, можно использовать медные концентраты с содержанием сурьмы 10Х и более. Следовательно, согласно изобретению предпочтительно выполнять вращение во вращающемся конвертере типа

Кал-До, который пригоден для плавле- . ния медной руды. Процесс преобраэова ния восле вращения можно выполнять подобным образом. Так, например, продувку сульфида меди (штейн с содержанием 72-78Х меди) можно производить в отдельном устройстве, например в конвертере Кал-До, а окон чательную продувку для получения чер. новой меди можно производить в цилиндрическом конвертере. Во многих случаях предпочтительно производить вращение во вращающемся конвертере типа Кал-До, используемом для превра щения купферштейна в черновую медь.

Может оказаться преимуществом выполнение плавления, вращения и превращения во вращающемся конвертере типа Кал-До. В этом случае для раз-. личных операций процесса можно ис- пользовать одинаковые или различные устройства.

Количество газа, требующегося при операции вращения, составляет пример.

Скорость расплавления, обеспечивающая получение купферштейна с содержанием меди около 40Х из медных концентратов, содержавших примерно

22% меди, 30% железа и 34% серы, поддерживают на уровне примерно

5 т/ч. Кислородный коэффициент при этом составляет 95%. Содержание примесей в концентратах, обработанных в процессе плавки, составляет, Х:

Сурьма 0,3-7

Мышьяк О, 2-2

Висмут 0„1-0,3

1т 1-4

Свинец 0,5-3

13 11 288 но 350-400 м /т купферштейна, содержащего примерно 5% сурьмы или больше, чтобы обеспечить снижение содержания сурьмы примерно на 50Х, Во время операции испарения сурьмы испаряются также приблизительно 75% висмута, 60Х цинка и 85% мьппьяка, присутствующих в расплаве. Чтобы обеспечить снижение содержания сурьмы примерно на 75%, требуется около 600-650 м 1О

3 газа на тонну штейна. Когда сурьма удалена до такой степени, висмут уда.; лен примерно на 100%, цинк примерно на 65%i а мышьяк примерно íà 90Х.

Можно сравнять указанные количества газа с количествами, используемыми при удалении висмута по способу, предложенному в Австралии, где требуется около 2000 м газа на тонну

Ъ штейна для удаления 75% висмута и около 7000 м3 для 90-95%-ного удаления. Таким образом, предложенный способ обеспечивает значительную экономию топлива по сравнению с известным способом испарения висмута.

Изобретение приводится со ссыпками на предпочтительные виды его выполнения, которые со многих точек зрения пригодны для обработки комплексных медных руд. Механическое перемешивание расплава обеспечивает хорошее смешение и хорошии контакт между различными фазами расплава и реагентами. Температура и кислородный потенциал газовой

35 фазы могут контролироваться путем добавки топлива. Процесс является периодическим и может быть разделен на следующие операции: автогенное плавление для получения купферштейна;

40 удаление примесей путем вращения конвертера и установления в нем конт ролируемой атмосферы, превращение штейна в расплав, содержащий 72-78Х меди, превращение расплава, содержащего 72-78Х меди, в черновую медь.

Если процесс в едет с я в ко ив ерт ере типа Кал- До, расплавление и превращение материала может осуществляться автогенно, поскольку при необходимости в конвертер может вдуваться 100Х кислорода. При расплавлении высушенные концентраты, шлакообразователи и возвратный порошок пневматически подаются в конковертер через фурмы. Для оценки скорости загрузки используют ЭВМ, определяющую также концентрацию кислород да и количества подаваемого в печь

44 14 воздуха, что дает возможность поддерживать тепловой баланс и заданное количество штейна. Автогенная плавка идет до тех пор, пока конвертер не будет наполнен до требуемого уровня, Затем шлак скачивают и передают, например, для последующей обработки в соответствующей печи.

При использовании комплексных медных руд присутствует значительное количество примесей, например висмута, мьппьяка, сурьмы, цинка и свинца.

Содержание этих веществ в штейне снижается в процессе операции, на которой конвсртер вращают со скоростью, например, приблизительно

30 об./мин при угле наклона к горизонтальной плоскости в пределах

15-25 град. Одновременно в конвертер вдувают нефть и воздух. Путем конт-. ролируемой подачи топлива и воздуха в конвертере можно устанавливать . заданную температуру и контролировать кислородный потенциал газовой фазы настолько, что примеси в значительной мере испаряются. После этого производится обычным образом превращение в штейн с содержанием меди 72-75% и далее в черновую медь.

Шлакообразователи, требующиеся для превращения штейна, подаются в печь непрерывно. Шпак, образующийся на операциях превращения, возвращается для добавления при последующем плавлении.

Пример. Плавление многочисленных загруэок комплексных медных концентратов выполняют в конвертере типа Кал-До емкостью 5 т. При каждой загрузке в конвертер загружают

7 т медных концентратов, которые расплавляют при 1200-1300 С, после о чего образовавшийся шлак скачивают.

12

28844 16

Распределение примесей в процессе последующих операций превращения приведено в табл. 3.

Таблица

Примесь

Штейн (содержание

Шлак

Пыль

Таблица 1 меди

70X) Примесь

Сурьма 12

Мышьяк 15

63

l

Купфер- Шлак штейн

68

Пыль

Висмут 30

Цинк 5

Свинец 31

60

36 28

9 7

17 3

30 50

34 12

Сурьма

Мышьяк

84

80 Висмут

Цинк

Свинец

30

2

-45

Количест во rasa, штейна

Мышьяк,Вис- Цинк мут 50

Сурьма

40 42 12

75 77 33

88 91 49 55

18

48

66

1400

92 95 6.".

В соответствии с их высокни давлением паров мьпиьяк и висмут в основном были диспергированы в пыль в процессе плавления, а сурьма была равномерно распространена между жидкими фазами, т.е. между шлаком и штейном. Количества веществ, распределенных в образовавшихся фазах, представлены в табл. 1.

Количества веществ, Х

После скачивания шпака штейн был обработан в нейтральной атмосфере путем вдувания в конвертер нефти, воздуха и кислорода при вращении

его.со скоростью 30 об/мин. Путем контролирования подачи топлива и соотношения нефть/кислород оказалось возможным регулировать кислородный потенциал и поддерживать температуру на заданном уровне.

Данные о степени удаления примесей в процессе вращения конвертера приведены в табл. 2.

Таблица

Величина удаления примеХ

Распределение примеси по фазам, Х

Испарение таких примесей как мышьяк, сурьма и висмут в течение окончательной продувки оказалось небольшим, так как эти примеси были в основном распределены в медной фазе и обладали там невысокой активностью. Что касается .сурьмы, то коэффициент ее распределения (процентное соотношение количества сурьиы в медной фазе к количеству сурьмы в фазе штейна,. содержащего 72-78Х меди) составлял приблизительно 13.

В экспериментах было установлено, что согласно предложенному способу можно обрабатывать медные концентраты с содержанием сурьиы

10Х и более и получать хорошие результаты при условии, что обработка вращением длится в течение достаточного периода времени.

Предложенный способ обеспечивает простое снижение содержания сурьма и прочих примесей в купферштейне.

Указанные примеси удаляются настолько, что в зависимости от содержания меди в штейне и последующей обработки можно обеспечить приемлемый низкий уровень содержания их в получаемой черновой меди.

Предложенный способ позволяет экономично использовать материалы со сравнительно высоким содержанием сурьмы, например с содержанием ее более 10Х, которые до сих пор по существу не использовались и, будучи. недорогими, могут быть использованы в качестве медной руды.