Марченко Н.В. Металлургия тяжелых цветных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТАЛЛУРГИИ МЕДИ И НИКЕЛЯ

5.4. Основные продукты металлургического производства



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

221

стью определяются типом перерабатываемого сырья и видом применяемого

металлургического процесса.

Основными компонентами технологических газов являются SO

, СО

СО и пары воды. В отдельных металлургических процессах могут выделять-

ся газообразный хлор, мышьяковистые и другие химические соединения.

При сжигании топлива преимущественно образуются СО

, СО и H

O. Кроме

того, в отходящих газах обязательно присутствуют азот и свободный кисло-

род, которые поступают в избытке с дутьем и за счет подсоса воздуха.

В большинстве случаев отходящие газы покидают металлургический

агрегат нагретыми до температуры 800–1 300 °С и более.

Комплексная переработка отходящих газов предусматривает:

– использование ценных компонентов, например SО

, для производства

серной кислоты, элементарной серы или жидкого сернистого ангидрида;

– использование физического тепла газов для получения пара, горячей

воды, подогрева воздуха (дутья) и т.д.

– обезвреживание газов с целью охраны окружающей среды с одно-

временным использованием содержащихся в них ценных компонентов.

Наибольшую ценность представляют отходящие газы автогенных про-

цессов, содержащие до 80 % SО

и нагретые до 1 300 °С и более.

Пыли, образующиеся в металлургических процессах, условно можно

классифицировать на грубые и тонкие.

Образование грубых пылей связано с выносом газовым потоком мелких

частиц перерабатываемой шихты или продукта металлургической переработ-

ки. Крупность и количество этих пылей определяются скоростью газового

потока и крупностью перерабатываемого материала. Обычно эти пыли име-

ют размеры от 3–10 мкм до нескольких милиметров. Химический состав гру-

бых пылей идентичен составу исходного материала, из которого они образо-

вались. Грубые пыли возвращают в оборот или объединяют с продуктами

данного процесса.

Тонкие пыли образуются преимущественно за счет улетучивания (воз-

гонки) легколетучих компонентов (металлов или химических соединений).

Пары, получающиеся при этом, уносятся газовым потоком и при последую-

щем охлаждении газов конденсируются с образованием твердых частиц или

жидких капель. Размер частиц тонких пылей, называемых в цветной метал-

лургии возгонами, в момент образования составляет десятые и сотые доли

микрометра. Возможно образование более крупных агрегатов за счет коагу-

ляции мелких частиц.

По химическому составу возгоны резко отличаются от исходного мате-

риала и обогащены летучими компонентами, например цинком, кадмием,

свинцом, германием, индием и другими редкими и рассеянными элементами.

Они являются очень ценным сырьем для извлечения этих элементов и обяза-

тельно должны подвергаться самостоятельной дальнейшей переработке.

5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТАЛЛУРГИИ МЕДИ И НИКЕЛЯ

5.4. Основные продукты металлургического производства



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

222

Медь – мягкий, вязкий и ковкий металл красного цвета, легко прокаты-

вается в тонкие листы и вытягивается в проволоку, по электропроводности и

теплопроводности уступает только серебру.

Химически металл малоактивен, но при высоких температурах образу-

ет соединения с кислородом, серой, галогенами. Температура плавления ме-

ди 1 083 °С, давление паров при этой температуре незначительно (1,6 Па),

а оксиды и сульфиды меди практически нелетучи. Плотность меди 8,92 г/см

В химических соединениях медь одно- и двухвалентна. Причем в продуктах

пирометаллургической переработки (штейны, шлаки) она всегда одновалент-

на, а при окислении этих продуктов устойчивыми являются двухвалентные

соединения.

Во влажном воздухе и в присутствии СО

на поверхности металла об-

разуется зеленая пленка основного карбоната СuСО

·Сu(ОН)

В растворах кислот (HCl, H

) в отсутствии окислителей медь не

растворяется. В присутствии окислителей и в кислотах, одновременно яв-

ляющихся окислителями (HNО

, горячая концентрированная Н

), медь

растворяется легко. В присутствии кислорода при нагревании медь хорошо

растворяется в аммиаке.

При температурах 200–375 °С медь окисляется до черного оксида СuО.

Нагревание до температур выше 800 °С образует красно-бурый оксид Сu

О:

4CuO → 2Cu

O + O

С серой медь образует два сульфида: сернистую (CuS) и полусерни-

стую (Cu

S) медь. Сернистая медь при температурах выше 400–450 °С

дисcоциирует:

4CuS → 2Cu

S + S

Таким образом, в процессах, протекающих при высоких температурах,

устойчивыми могут быть только одновалентные Си

О и Cu

S. Медь и ее

сульфид хорошо растворяют золото и серебро; их попутно извлекают при

рафинировании черновой меди.

Медь со многими металлами образует сплавы с разнообразными свой-

ствами: бронзы (Сu, Sn), латуни (Сu, Zn), мельхиор (Сu, Ni, Мn), нейзильбер

(Сu, Zn, Ni), константан (Сu, Ni, Мn).

Широко используют соли меди, в частности, медный купорос –

CuSO

·5H

O применяют для борьбы с сельскохозяйственными вредителями,

ряд других солей идет для приготовления красок.

Ценные свойства меди обусловили многочисленные области ее приме-

нения. Это электротехника и электроника, машиностроение, транспорт,

строительные материалы, химическая промышленность, изделия и приборы

бытового назначения, сельское хозяйство.

5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТАЛЛУРГИИ МЕДИ И НИКЕЛЯ

5.4. Основные продукты металлургического производства



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

223

Распределение по областям применения в развитых странах характери-

зуется следующими примерными цифрами, %:

электротехника и электроника – 45–55;

транспорт – 5–10;

машиностроение – 10–15;

строительные материалы – 8–10;

химическая промышленность – 5–7;

прочие потребители – до 10.

Никель – металл подгруппы железа. Устойчивая его валентность равна

двум. Обладает высокой прочностью и пластичностью, хорошо обрабатыва-

ется и в холодном и в горячем состоянии. В химическом отношении малоак-

тивен, имеет высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах. За-

метно окисляется на воздухе при температурах выше 700–800 °С. Темпера-

тура плавления никеля 1 455 °С, кипения – 2 900 °С. Плотность литого нике-

ля – 8,8 г/см

. С кислородом никель образует два оксида: NiO и Ni

. По-

следний при нагреве разлагается с образованием Ni

(NiO·Ni

). С серой

никель образует два сульфида: NiS и Ni

; последний наиболее устойчив,

температура его плавления 788 °С. Важное значение в производстве никеля

имеют карбид (Ni

C) и карбонил [Ni(CO

)].

Никель относится к основным элементам, добавки которого улучшают

свойства стали, в частности, ее прочность и вязкость при повышенной темпе-

ратуре. Сплавы никеля с железом (8–80 % Ni) известны как нержавеющие и

жаропрочные. Железо-медно-никелевые сплавы используют для изготовле-

ния нагревательных элементов электрических печей. Никель используют для

покрытия (никелирования) других металлов.

Структура потребления никеля в развитых странах иллюстрируется

следующими данными, %:

нержавеющие и жаропрочные стали – 30–50;

конструкционные стали – 10–15;

сплавы на никелевой основе – 16–20;

никелирование – 10–18;

чугунное и стальное литье – 10–12;

прочие потребители – 8–10.

Мировое потребление меди составляет в настоящее время более 17 млн т

в год. На сегодняшний день самым крупным по запасам меди в России явля-

ется Уроканское месторождение.

На рынке никеля ведущие страны-производители этого металла, за ис-

ключением Японии, не является его основными потребителями. Мировое по-

требление никеля в настоящее время составляет более 1,45 млн т в год.



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

224

Переработку медного и никелевого сырья можно проводить как пиро-,

так и гидрометаллургическим способами. В нашей стране и за рубежом око-

ло 85 % от общего выпуска меди и никеля приходится на пирометаллургиче-

ские процессы, и в ближайшее время эта тенденция вряд ли изменится. К

числу пирометаллургических процессов, применяемых при производстве ме-

ди и никеля, относятся – окислительный обжиг, различные виды плавок, кон-

вертирование штейнов и в ряде случаев возгоночные процессы.

Пирометаллургическую переработку сульфидных руд и концентратов

можно вести двумя путями.

Первый путь предусматривает полное окисление всей серы перераба-

тываемого сырья с помощью предварительного окислительного обжига при

одновременном переводе меди и железа в оксидную форму:

4FeS

+ 11O

= 2Fe

+ 8SO

2Cu

S + 3O

= 2Cu

O + 2SO

Продукт обжига (огарок) далее подвергают селективному восстановле-

нию при полном расплавлении материала – восстановительной плавке. При

этом медь восстанавливается до металлического состояния, а железо – в ос-

новном до вюстита. Оксиды железа совместно с пустой породой руды и ок-

сидами флюсов образуют шлак, который удаляют в отвал. Этот прием полу-

чения меди кажется наиболее простым и естественным, но целый ряд недос-

татков заставил отказаться от его применения. В настоящее время процесс,

близкий к восстановительной плавке, используется лишь для переработки вто-

ричного медного сырья. Важнейшими недостатками этого метода являются:

– при плавке получается очень грязная (черная) медь, содержащая до

20 % железа и других примесей;

– шлаки, находящиеся в равновесии с металлической медью, получа-

ются очень богатые, что снижает извлечение меди в товарную продукцию;

– плавка осуществляется с большим расходом кокса (до 20 % от массы

шихты).

Второй путь, характерный для современной металлургии меди, преду-

сматривает на промежуточной стадии технологии плавку на штейн с после-

дующей его переработкой на черновую медь.

Плавку на штейн медных руд и концентратов – основной технологиче-

ский процесс – можно проводить практически любым видом рудных плавок.

В современной металлургии для ее осуществления используют отражатель-

ные, электрические и шахтные печи, а также автогенные процессы несколь-

ких разновидностей.

6. ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

225

Любой пирометаллургический процесс характеризуется одновременным

или последовательным протеканием многочисленных физико-химических пре-

вращений – элементарных стадий. Наиболее сложным из них по структуре

является рудная плавка. При плавке сульфидных руд и концентратов, каким

бы методом она не проводилась, важнейшими элементарными стадиями яв-

ляются:

1) нагрев шихты;

2) диссоциация неустойчивых химических соединений;

3) окисление сульфидов;

4) расплавление легкоплавких составляющих шихты с образованием

первичных расплавов;

5) растворение наиболее тугоплавких компонентов в первичных рас-

плавах;

6) разделение продуктов плавки.

Наряду с перечисленными процессами имеют место и другие, напри-

мер взаимодействие сульфидов и оксидов, разрушение магнетита сульфида-

ми и др.

Скорость и полнота протекания этих процессов зависят от физико-

химических свойств компонентов шихты, температуры, интенсивности массо-

и теплообмена, а производительность агрегатов в целом определяется скоро-

стью завершения наиболее медленной из элементарных стадий.

Нагрев шихты практически полностью лимитируется процессами теп-

лопередачи. Очевидно, нагрев крупных кусков шихты из-за сравнительно

низкой теплопроводности шихтовых материалов протекает относительно

медленно. Условиями теплопередачи и размерами кусков определяется также

в значительной степени начало термического разложения неустойчивых хи-

мических соединений.

Одним из приемов, обеспечивающих высокие скорости нагрева, явля-

ется распыление шихты в нагретом до высокой температуры газовом про-

странстве при высокой степени турбулентности потока. В этом случае мелкая

шихта нагревается за считанные доли секунды. Исключительно быстро про-

текает нагрев шихты также при загрузке ее в расплав, находящийся в состоя-

нии энергичного барботажа. В автогенных процессах, где источником тепло-

ты служат реакции окисления сульфидов концентрата, теплота выделяется

непосредственно на поверхности частиц или в ванне расплава, т.е. там, где

оно расходуется на процессы плавления. Поэтому нагрев мелких частиц

шихты в условиях интенсивного массообмена осуществляется быстро и не

лимитирует производительности плавильных агрегатов.

6. ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН

6.1. Структура пирометаллургического процесса и влияние его отдельных стадий на производительность металлургических агрегатов



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

226

Окисление сульфидов кислородом является экзотермическим процессом

и протекает на границе раздела фаз. Многочисленные исследования кинетики

реакций окисления сульфидов показали, что скорость их протекания зависит

от многих факторов: температуры, природы фаз, их физико-химических

свойств и агрегатного состояния, крупности сульфидных частиц, размеров

поверхности контакта реагентов и т.п.

С момента воспламенения окисление (горение) сульфидов идет очень

интенсивно и ускоряется с ростом температуры. Однако скорость гетероген-

ных процессов, протекающих на границе раздела фаз (твердой, жидкой и га-

зообразной), не может неограниченно расти с температурой, т.к. начинает за-

висеть от процессов массообмена. Это обусловлено тем, что суммарная ско-

рость в данном случае будет определяться соотношением скоростей собст-

венно химической реакции и подвода реагентов к реакционной поверхности.

Таким образом, для обеспечения высоких скоростей окисления необходимы

большая реакционная поверхность и интенсивный массообмен.

При правильной организации металлургического процесса окисление

сульфидов идет очень быстро. На это указывает высокий коэффициент ис-

пользования кислорода (95–100 %) в случае окисления сульфидов в конвер-

терах и в процессе обжига в кипящем слое при очень малом времени пребы-

вания кислорода в слое сульфидного материала. Время прохождения воздуха

через слой жидкого штейна в конвертере составляет примерно 0,13 с. Время

пребывания кислорода в кипящем слое не превышает 2–3 с.

Экспериментальные и практические данные подтверждают, что собст-

венно химический акт процесса окисления сульфидов при высоких темпера-

турах протекает крайне быстро. Поэтому при выборе наиболее рационально-

го метода сжигания сульфидов можно и нужно стремиться не столько к дос-

тижению максимальных скоростей окисления, сколько к повышению качест-

венных показателей процесса в целом: получению богатых по содержанию

SО

газов, высокой степени использования теплотворной способности суль-

фидов и минимальным потерям металлов с отвальными шлаками.

Конечная цель любого вида плавки – перевод всей перерабатываемой

шихты в расплавленное состояние с получением штейна или чернового ме-

талла и шлака с их последующим разделением.

Значительные различия в физико-химических свойствах соединений, в

первую очередь в их температурах плавления, приводят при нагревании

шихты только к постепенному формированию расплава конечного состава.

Сначала идет образование первичного расплава из наиболее легкоплавких

компонентов. Далее в нем растворяются более тугоплавкие вещества. Сле-

довательно, процессы штейно- и шлакообразования включают в себя две

элементарные стадии: расплавление легкоплавких составляющих шихты и

растворение в первичных расплавах более тугоплавких веществ.

Из числа присутствующих в сульфидных шихтах химических соедине-

ний наиболее легкоплавкими являются сульфиды (за исключением ZnS). При

6. ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

227

этом природные сульфидные эвтектики по сравнению с отдельными сульфи-

дами имеют еще меньшие температуры плавления. Поэтому процессы штей-

нообразования начинаются раньше, чем процессы шлакообразования, и идут

с большими скоростями.

Шлакообразование начинается позднее из-за более высоких температур

плавления не только свободных оксидов, но и оксидных эвтектик. Образова-

ние первичных шлаковых расплавов – процесс достаточно быстрый и ско-

рость его практически совпадает со скоростью нагрева шихты до температу-

ры плавления легкоплавких компонентов. При ограниченных температурах в

плавильных агрегатах важное значение имеют процессы растворения туго-

плавких оксидов в первичных шлаковых расплавах.

Процессы растворения являются значительно более медленными по

сравнению с прямым расплавлением легкоплавких компонентов и лимити-

руются малой скоростью диффузии.

В реальных условиях растворение твердой фазы в жидком растворите-

ле (при плавке растворителем является первичный расплав) проходит в три

этапа: диффузия растворителя к поверхности твердой фазы, химическое взаи-

модействие реагентов с образованием растворимого соединения и его диффу-

зия в массу раствора. Поэтому конечная скорость шлакообразования сущест-

венным образом зависит от гидродинамических условий, т.е. от интенсивно-

сти массообмена между компонентами твердой шихты и жидкими продукта-

ми плавки, устраняющей диффузионные сопротивления.

Образование шлаков в металлургических печах начинается, как прави-

ло, с получения железосиликатных эвтектик фаялитового состава или более

сложных многокомпонентных легкоплавких композиций на основе силиката

оксида железа FeO. В дальнейшем в них растворяются более тугоплавкие ок-

сиды и в первую очередь кремнезем, содержащийся в рудном сырье или вво-

димый в шихту в качестве кварцевого флюса.

На скорость растворения кремнезема в фаялитовом расплаве наиболь-

шее влияние оказывают интенсивность массообмена, крупность частиц флю-

са и его реакционная способность.

Возможность значительного ускорения процесса растворения туго-

плавких составляющих в первичных расплавах путем интенсивного их пере-

мешивания не вызывает никаких сомнений. Так, автогенные плавки, осуще-

ствляемые в барботируемых расплавах, отличаются очень высокими скоро-

стями формирования шлаков. В существующих процессах, в частности при

отражательной плавке и плавках во взвешенном состоянии, скорость раство-

рения флюсов может быть увеличена только путем очень тонкого их измель-

чения и перемешивания расплава в зонах отстаивания.

Таким образом, скорость растворения тугоплавких составляющих (ско-

рость формирования конечного шлака) в отдельных случаях, когда переме-

шивание расплавов в плавильных печах отсутствует или происходит очень

медленно, может существенно влиять на скорость плавки в целом.

6. ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

228

Полнота перевода меди и никеля в штейн в значительной степени оп-

ределяется полнотой восстановления магнетита при его взаимодействии с

сульфидами. В ряде случаев целесообразно даже восстанавливать магнетит

углеродистыми восстановителями. Процесс восстановления магнетита суль-

фидами протекает относительно медленно и, хотя он и не определяет общей

производительности печи, влияние магнетита на содержание растворенной

меди и разделение фаз необходимо учитывать при создании современной

технологии и принимать все возможные меры для обеспечения максимально

полного его восстановления. Для обеспечения достаточной скорости восста-

новления магнетита прежде всего необходимо вести процесс при повышен-

ной температуре (не менее 1 300–1 350 °С) и энергичном перемешивании

расплава газами для снятия диффузионных сопротивлений и снижения пар-

циального давления SO

. Нужно также обеспечить необходимое время кон-

такта шлака с сульфидами. Эти требования наиболее полно реализуются при

осуществлении процесса плавления в барботируемых расплавах.

Правильная организация процесса разделения фаз создает предпосылки

для резкой интенсификации работы плавильных агрегатов и повышения их

удельной производительности.

Плавка на штейн является одним из важнейших переделов технологи-

ческой схемы пирометаллургического способа получения меди. Основная за-

дача передела – максимально высокое извлечение цветных металлов. Совре-

менные процессы плавки обеспечивают извлечение до 94–98 % меди.

Применяют следующие процессы плавки на штейн: отражательная

плавка сырых (необожженных) концентратов или огарка; плавка в рудно-

термических электрических печах; плавка в шахтных печах руды или кон-

центрата после предварительного окускования путем брикетирования или аг-

ломерации; процесс «Норанда»; процесс «Мицубиси»; кислородно-факельная

плавка (КФП); взвешенная (финская) плавка (Оутокумпу); плавка Ванюкова.

По энергоемкости производство меди находится на третьем месте по-

сле производства стали и алюминия (табл. 6.1

Энергозатраты ниже в процессах с использованием дутья, обогащенно-

го кислородом, или подогретого дутья.

Отражательная плавка – это традиционный способ переработки бога-

тых сульфидных и карбонатных руд, обожженных и необожженных (сырых)

флотационных концентратов. В печи перерабатывают также конвертерные

шлаки, оборотные пыли. В качестве топлива используют природный газ, ма-

зут, угольную пыль. В мировой практике примерно 35 % меди получают с

использованием отражательной плавки.

6. ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН

6.2. Отражательная плавка медных концентратов



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

229

Таблица 6.1

Энергозатраты металлургической переработки (ГДж/т)

на получение катодной меди

Процесс Энергозатраты

Отражательная плавка сырой шихты

35,1

Отражательная плавка огарка

30,9

Электроплавка

42,9

Взвешенная плавка (Оутокумпу)

18,9

Кислородно-факельная планка (КФП)

21,2

«Норанда»

24,0

«Мицубиси»

19,7

TBRC

23,5

Сущность отражательной плавки сульфидных концентратов и рудной

мелочи на штейн заключается в том, что шихта плавится за счет тепла от

сжигания углеродистого топлива в газовом пространстве над ванной распла-

ва в печи с горизонтально расположенным рабочим пространством. Шихту

при этом загружают на ванну или на откосы вдоль боковых стен печи. Раска-

ленные топочные газы, проходя над поверхностью ванны и шихты, нагрева-

ют их, а также стены и свод, и покидают печь, имея еще сравнительно высо-

кую температуру (выше температуры плавления шлака).

Теплопередача в печи осуществляется в основном за счет лучеиспуска-

ния от раскаленных стен, свода и продуктов сгорания (раскаленного факела).

Нагреваясь постепенно до высокой температуры, шихта плавится. Ме-

таллы, обладающие высоким сродством к кислороду, при этом концентри-

руются в оксидном расплаве – шлаке. Медь, никель, благородные металлы и

часть железа и серы переходят в сульфидную фазу – штейн. Обладая ни-

чтожной взаимной растворимостью и различной плотностью, продукты

плавки при отстаивании разделяются на два слоя. Таким образом, при отра-

жательной плавке происходят перевод основной массы пустой породы в

шлак и концентрация ценных компонентов в штейне.

Основной целью отражательной плавки медьсодержащего сырья явля-

ется расплавление шихты с получением штейна и шлака, обеспечивающее

максимальный перевод в штейн меди и сопутствующих ценных компонентов

(например, золота и серебра), и ошлакование пустой породы.

Загруженная шихта плавится за счет тепла от сжигания углеродистого

топлива в горизонтально расположенном рабочем пространстве печи. Шихта

и поверхность расплава в печи нагреваются за счет лучеиспускания факелом

раскаленных топочных газов и тепловых лучей, отраженных внутренней по-

верхностью свода. Массообмен в печи несущественен. Передача тепла в слое

шихты и расплава происходит за счет теплопроводности.

Шихту загружают вдоль стен печи. При плавке сырой шихты образу-

ются откосы, а при плавке огарка шихта растекается на поверхности шлако-

вого расплава. За счет тепла, излучаемого факелом, происходит сушка мате-

6. ПЛАВКА МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ НА ШТЕЙН

6.2. Отражательная плавка медных концентратов



Металлургия тяжелых цветных металлов. Учеб. пособие

230

риала, термическая диссоциация высших сульфидов, карбонатов. При повы-

шении температуры плавятся легкоплавкие компоненты шихты, представ-

ленные сульфидными и оксидными эвтектиками. Первичный расплав стекает

на поверхности откосов, растворяет в себе более тугоплавкие соединения и

попадает в шлаковый слой. Начинается разделение шлаковой и штейновой

фаз; капли оксидной руды растворяются в шлаке, а капли штейна проходят

через слой шлака и образуют самостоятельный слой.

(

)

Характер физико-химических превращений между компонентами ших-

ты определяется вещественным составом перерабатываемого материала. Ми-

нералогический состав концентратов следующий, %: Cu

S – 14–20; CuFeS

–

10–45; Cu

FeS

– 1–26; FeS

– 3–50; PbS – 1–2; ZnS – 1–10; Fe

– 1–3; SiO

–

1–25; CaCO

– 0,2–4,0.

В газовом пространстве отражательной печи (по условиям сжигания

топлива) содержится минимальное количество свободного кислорода. По-

этому правомерно атмосферу при отражательной плавке в первом приближе-

нии рассматривать как нейтральную или слабоокислительную, не оказываю-

щую фактически влияния на десульфуризацию и не участвующую в химиче-

ских взаимодействиях с шихтой и расплавом.

Химические процессы, протекающие в отражательной печи, можно

разделить на четыре группы.

Первая группа процессов, протекающих при нагревании шихты в ней-

тральной атмосфере, включает испарение влаги и реакции термической дис-

социации неустойчивых химических соединений – высших сульфидов, кар-

бонатов, гидроксидов и так далее.

Основные реакции термической диссоциации сульфидов медных кон-

центратов описаны уравнениями:

2Cu

FeS

→ 5Cu

S + 2FeS + 1/2S

(6.1)

2CuFeS

→ Cu

S + 2FeS + 1/2S

(6.2)

4CuS → 2Cu

S + S

(6.3)

FeS

→ FeS + 1/2S

(6.4)

Известняк разлагается по реакции

CaCO

→ CaO + CO

(6.5)

Сера, выделяющаяся при разложении высших сульфидов, окисляется

до SО

за счет кислорода, присутствующего в газовом пространстве печи и

поступающего в него главным образом за счет подсосов воздуха через не-

плотности в кладке.