Описание и режимные параметрытехнологического процесса получения черновой меди

2.5
.1 Описание технологического процесса конвертирования
Технологический процесс бессемирования медных штейнов подразделяется на два
периода, первый период заключается в наборе штейна и продувке его сжатым воздухом в
присутствии кварцевых флюсов до белого штейна (матта). Продолжительность первого
периода по времени составляет 9-10 часов. В течение этого времени в конвертер
заливается: в начале 3 ковша штейна, после чего открывается на воздуховоде клапан 
(задвижка) и одновременно в воздуходувное отделение подают сигнал «дай воздух». В
момент поступления воздуха на фурмы конвертер поворачивают и устанавливают так, чтобы
воздух вдувался в верхний слой штейна. Расход воздуха должен составлять 40-45 тыс.m
3
/h ,
давление 0,08-0,16 МPа. В процессе продувки происходит окисление сульфида железа по
реакции 
2FeS + 3O
2
→ 2 FeO + 2SO
2
+ Q
kJ 
Для ошлакования железа в конвертер порциями подается кварцевая руда. Расход
кварца на один ковш штейна колеблется от 5 до 8 t. Кварцевая руда по химическому
составу должна иметь основного компонента – кремнезёма – не менее 62 %. 
При наличии кварцевой руды на ванне конвертера происходит реакция образования 
фаялита: 
2FeO + SiO
2
= (FeO)
2
· SiO
2 
В результате окисления железа, масса в конвертере разогревается до 1190-
1250
0
С. 
Для регулирования температуры в конвертер загружают холодные присадки,
которые получены от предыдущих плавок в виде штейновых и шлаковых корок, а также
других отходов.Готовность шлака определяется по цвету пламени на выходе из горловины 
(пламя светлеет), по пробе на ломик, а также по расходу воздуха на фурмах. При
процессе конвертирования расход воздуха достигает до 50000 m
3
/h 
Продолжительность продувки первых трех ковшей штейна составляет 1h 20 min – 1 
h 30 min
. По мере готовности шлака в воздуходувное отделение подается команда «трави»
и получив обратный сигнал «травлю», снимается сигнал и конвертер поворачивается на
слив,после вывода фурм из расплава закрывается воздуходувная задвижка, разбирается
схема управления конвертера и дается отстой шлаку в течение 5min. Качество сливаемого
шлака определяется визуально, если шлак хорошо проработан, то ванна в конвертере
«гуляет» и на её поверхности имеется расплавленная кварцевая шуба. При сливе шлака
отбирается проба и определяется качество получаемого шлака. Основным признаком
нормального шлака является равномерное застывание на поверхности ломика шлака,
который легко разламывается, если же на поверхности отобранного шлака появляются
светлые точки, значит получен некачественный шлак. 
От продувки трех ковшей штейна и переработки холодных присадок обычно
сливается два ковша шлака. Перед сливом шлака в период набора массы в конвертер
заливается один ковш штейна отражательной плавки. В случае его отсутствия загружается
штейн КФП. Перемешивание и обработка шлака в конвертере проводится путем
кратковременной подачи дутья (1-3 min). После этого проводится пятиминутный отстой и
слив шлака. Окончание операции слива шлака определяется появлением на поверхности
пробы на ломике, которым пересекают струю шлака, блестящих точек (богатой массы). Слив
шлака прекращается, в конвертер дополнительно заливается один или два ковша штейна и
масса продувается воздухом. Все технологические операции повторяются в той же
последовательности, что и в первый период продувки. Продолжительность второй продувки
составляет 60-70 min, после чего конвертер останавливают и производится слив шлака до
массы. При работе конвертеров без переливов массы, набор штейна производится строго
по графику работы конвертерного передела. График построен на основании
производственного плана(задания) и набор по штейну обычно составляет 10-12 ковшей на
плавку. 
Конвертерный шлак должен содержать кремнезёма 20÷23% и меди не более2,7 %.
Температура шлака не должна превышать 1200-1250
0
С. Шлак первого периода сливается в
ковш ёмкостью 8 m
3
и отправляется для переработки в ОП. Допускается конвертерный шлак
вывозить на конвертерную карту для отгрузки на обогатительную фабрику и переработки
методом флотации, а также в шихтеотражательной печи в качестве оборотного материала. 

---

После окончания набора штейна и слива шлака, конвертер поворачивается на
дутьё с целью получения белого штейна (матта). Если в ванне отсутствует кварц или
имеется в недостаточном количестве, в конвертер подается очередная порция кварцевой
руды. Количество подаваемого кварца определяется по пробе на «ломик». С получением
шлака конвертер останавливается и производится слив шлака, а богатая масса может
переливаться в другой конвертер, в соответствии с графиком работы конвертеров.
Готовность белого штейна (матта) определяется визуально по цвету пламени и пробе на
«ломик». Цвет пламени становится светло-зелено-голубым, корочка на ломике, как правило,
черно-блестящего цвета. Содержание меди в белом матте составляет 75-80%. Шлак с
белого матта сливается полностью до появления богатой массы. Богатая масса заливается
в другой конвертер, находящийся в наборе. Белый матт может быть получен с избытком и
недостатком кварца. При избытке кварца взятая проба массы на ломике кипит черным
цветом, при недостатке кварца масса на ломике кипит зеленоватым цветом. При получении
белого матта с большим избытком кварца конвертер на варку меди ставить запрещается.
При недостатке кварца конвертер можно ставить на варку меди. В этом случае конвертер
идет горячо и оставшееся железо наматывается на футеровку конвертера и
продолжительность второго периода, за счет окисления железа, увеличивается. При втором
периоде конвертирования полученный белый матт (Cu
2
S
) продувается до получения черновой
меди, без подачи кварцевой руды в конвертер. В период продувки белого матта протекает
две основные реакции: 
2Cu
2
S + 3O
2
= 2 Cu
2
O + 2SO
2
↑ + Q
kJ 
2 Cu
2
O + Cu
2
S = 6Cu + SO
2
↑ 
Обе реакции протекают с большой скоростью и с полным использованием
кислородного дутья (95-98%). По количеству выделяющегося тепла второй период почти в
1,5 раза уступает первому в расчете на единицу кислорода, поступающего с воздухом
дутья. Для регулирования теплового баланса второго периода во время варки меди в
конвертер загружаются холодные присадки в виде твердой меди, скрапа, анодного шлака и
других материалов, имеющих высокое содержание меди. На одну плавку загружается 15-20 t 
холодных присадок. 
Холодные присадки, а также наличие остатков шлака на поверхности белого матта,
способствуют разбрызгиванию и намотке шлака на стенки конвертера и снижают
температуру в конвертере в начале периода. 
В результате окисления серы в конвертере образуется ванна из двух слоёв,
нижний – черновая медь, верхний – белый матт, которые взаимно перемешиваются
воздушным
дутьём. 
По мере продувки массы воздухом нижний слой увеличивается, а верхний
уменьшается. Воздух для окисления серы при наличии двух слоёв подают только в верхний
слой. Когда окисление серы подходит к концу, верхний слой исчезает, а воздух, для
окисления растворенной полусернистой меди, направляется в нижний слой. 
Готовность черновой меди определяют визуально по цвету пламени и пробе «на
ломик». В конце периода через 2,5 – 3 часа от начала продувки пламя конвертера
становится красным, а проба, взятая через фурмы на ломик, тоже красного цвета,
поверхность медной корочки ноздреватая, легко ломается в руках. 
Перед окончанием второго периода за 10-15 min старший конверторщик
контролирует визуально готовность черновой меди методом отбора проб на ломик, через
фурмы: частота отбора проб в начале 2-3 min, а к концу операции - через 0,5 min. Как
только на пробе исчезает пористость, поверхность пробы на ломике становится гладкой,
медь считают готовой и конвертер выводится из-под дутья 
После остановки конвертера при наличии в нём вторичного шлака, в конвертер
загружается 3-5 t кварцевой руды (в зимних условиях подача кварца ограничивается до 1,5-
2t,
чтобы избежать образования кварцевого козла), а затем начинается слив черновой меди.
Медь сливается в специально подготовленный, хорошо ошлакованный ковш и краном
транспортируется в анодное отделение. По окончании передачи меди конвертер готовится к
новому циклу. 
Удаление технологических газов из конвертера производится через горловину.
Сера, поступающая в штейнах и флюсовых рудах, на 99 % переходит в газы в виде
сернистого ангидрида (SO
2
). Объёмная доля сернистого ангидрида в конвертерных газах во
время набора составляет 12-14 % и при варке меди 20-21%, из-за несовершенной
конструкции напыльника, расположенного над горловиной и подсосов воздуха, газ
разубоживается до 4,5-7%. 

---

Расчетное количество конвертерных газов на каждом конвертере должно быть 40-
45 
тыс.m
3
/h 
, практически количество газов за счет разубоживания в напыльнике и пылевой
камере составляет 130000-145000 m
3
/h . 
С целью создания наиболее эффективных условий по использованию
технологических газов в производство серной кислоты, конвертера должны работать по
установленному графику. 
Газоходная система и отвод газов от каждого конвертера, при выходе его из-под
дутья автоматически отключается от основного сборного газохода. 
Газы перед поступлением в основной сборный газоход подвергаются грубой
очистке от пыли в циклонах ЦН-15 и ЦН-24. 
Запыленность конвертерных газов, поступающих в сборный газоход (т.е. за
циклонами), не должна превышать 1,4 g/m
3
. 
Уловленная пыль в камере и циклонах возвращается на переработку в конвертер. 
Конвертерные газы на участке соединения конвертерных газоходов и газоходов
КФП смешиваются, после чего направляются в промывное отделение сернокислотного цеха. 
Использование конвертерных газов в производстве серной кислоты составляет до
35%. Остальная часть конвертерных газов выбрасывается в атмосферу через трубу высотой
180 m.