Получение штейна

Пламенная печь для плавки медных руд или концентратов:

1 — под; 2 — воронки; 3 — бункер; 4 — руда; 5 — летка для выгрузки штейна

Пламенная печь в настоящее время является основным плавильным агрегатом для получения штейна. Площадь пода печей находится в пределах от 170 до 240 м². основное преимущество пламенных печей по сравнению с шахтными печами состоит в том, что в них можно использовать низкосортное пылевидное топливо, а также жидкое и газообразное топливо с высоким содержанием серы.

При плавке в печах развиваются температуры порядка 1500-1600⁰С, а для того чтобы сернистое железо полностью на окислялось, поддерживают слабо окислительную атмосферу.

В результате в процессе плавки образуется в жидком виде штейн, содержащий 20-50% Cu, 20-40% Fe и 22-25% S. Температура плавления штейна примерно 1000⁰С, плотность 5 г/см³. полученный медный штейн в жидком виде используется для получения черновой меди.

Получение черновой меди

Конвертор горизонтального типа для переработки штейна:

1 — днище; 2 — ролик; 3 — фундамент; 4 — опора; 5 — привод; 6— муфты; 7 — воздухопровод; 8 - воронка; 9 —стальной кожух; 10 — обод

Полученный штейн перерабатывают на черновую медь в конверторах. На наших заводах применяют конверторы горизонтального типа. Затем на залитый штейн загружают кварцевый флюс, необходимый для ошлакования закиси железа FeO. После загрузки кварцевого флюса через фурмы подают дутье под давлением 0,8-1,2 am и конвертор поворачивают в нормальное положение.

Шлаки второго периода плавки содержат до 5,0% Cu; их используют как оборотные материалы. Продолжительность плавки в конверторе емкостью 40 m составляет примерно 15ч.

Рафинирование меди

Так как черновая медь содержит примеси, ухудшающие качество меди, ее рафинируют. Рафинирование меди ведут двумя способами – огневым и электролитическим.

Рафинирование черновой меди огневым способом ведет в тех случаях, если в ней содержится малое количество благородных металлов (золото и серебро). В полученной рафинированной меди допустимо повышенное содержание вредных примесей.

Электролитическое рафинирование меди

Ванна для электролитического рафинирования меди:

1 — корпус ванны; 2 — листовой свинец; 3 — изоляторы; 4 — отверстие для спуска шлама; 5 — шлам; 6 — анод; 7 —катод; 8 — электролит

 Электролитическому рафинированию подвергают до 95% черновой меди. Процесс рафинирования ведет в электролизных ваннах. Ванны изготавливают из дерева или бетона. Внутри ванну покрывают свинцовыми листами толщиной от 2 до 4 мм. Перед электролизом в ванну заливают электролит, состоящий из 10-16% раствора медного купороса с добавкой 10-16% серной кислоты.

После заливки электролита в ванну опускают анодные плиты и катоды. Катодами являются медные листы толщиной от 0,5 до 0,7мм, полученные электролитическим способом в специальных матрицах. К анодам посредством шин подключают электрический ток с положительным полюсом, а к катодам – с отрицательным полюсом. Ток пропускают силой до 10000 а при напряжении 100-200 в.

Электролитическую медь используют для изготовления электроматериалов – проволоки, шин, кабелей, а также при производстве труб и различных медных сплавов.