 |
Приготовление исходных высокомедистых шлаков
|
|
|
|
Исследование поведения меди при восстановительной обработке шлака
Цель проведенных исследований заключается в возможности извлечения меди из высокомедистых шлаков, получаемых при плавке сульфидных медных концентратов на богатый штейн. При этом предполагалось восстановление шлака проводить в условиях интенсивного перемешивания шлакового расплава газообразным дутьем в состоянии, близком к равновесию.
В результате восстановительной обработки высокомедистых шлаков получаются медистый чугун и отвальные шлаки с содержанием меди не более их значений, получаемых в отвальных шлаках. При переработке медьсодержащего сырья из окислительной зоны поступает шлак с высоким содержанием меди (до 3 % Cu). В отвальных же шлаках содержание меди редко превышает 0,3 %. Таким образом, можно сделать вывод, что при восстановлении шлаков большая часть меди переходит в выделяющийся из шлака медистый чугун. Учитывая температуру проведения плавки (Т = 1300 °С) растворимость меди в чугуне практически не ограничена и выпуск медьсодержащего чугуна из рабочей зоны печи может осуществляться без затруднений.
С целью изучения особенностей поведения меди и технологических особенностей ведения процесса на восстановительной стадии плавки был проведен ряд экспериментов, направленных на получение уточненных данных по распределению меди между продуктами плавки и определению граничных условий протекания процесса.
Приготовление исходных высокомедистых шлаков
Состав отвальных шлаков после восстановительной обработки высоко медистого шлака, получаемого при плавке на богатый штейн, выбирался на основе анализа отвальных шлаков медного сульфидного сырья.
|
|
|
Для исследования распределения меди между получаемыми продуктами в условиях восстановительной плавки высокомедистых шлаков были использованы синтезированные оксидные расплавы, характерные составам отвальных шлаков медного производства, на основе системы FeO-CaO-SiO2. Были выбраны составы шлаков содержащие, %: CaO 19–24; SiO2 30–35; FeO 40–45, Си2О до 3.
Синтетические шлаки готовились путем сплавления прокаленных химически чистых реактивов оксидов: меди, кальция, кремния и железа марок Ч и ЧДА. Сразу после охлаждения компоненты шихтовались в заданных пропорциях, и навеска шихты загружалась в алундовый тигель, который в свою очередь помещался в высокотемпературную муфельную печь Nabertherm HTC 03/15. Печь нагревалась до температуры 1450 °C в открытой системе, после чего расплав выдерживался в течение 10 минут. Выбор столь высокой температуры обусловлен тем, что синтез шлаков при более низкой температуре ведет к дестабилизациии системы, когда из гомогенного оксидного расплава выделяется металлическая медь (рисунок 13), что может быть связано с протеканием реакции (19) восстановления оксида меди двухвалентным железом [110Новожилов А.Б].
Cu2O + 3 FeO = 2 Cu + Fe3O4. (19)
Рисунок 13 – Образование металлической меди при синтезе исходного образца шлака при температуре 1300 °C
После выдержки расплава в печи тигли закаливались в воде. Это необходимо для того, чтобы шлак был гомогенным и хорошо отделялся от стенок тигля. Затем шлак извлекался из тигля, дробился, измельчался до крупности – 100 мкм и усреднялся. Учитывая высокую химическую активность шлакового расплава и возможность растворения некоторого количества оксида алюминия из материала тигля, синтезированные шлаки подвергались химическому анализу. Результаты химического анализа исходных шлаков представлены в таблице 1.
Таблица – Химический состав синтезированных шлаков восстановительной плавки
|
|
|
| Номер шлака | Содержание, % | ||||
| Си2О | FeO | SiO2 | CaO | Al2O3 | |
| 43,60 | 34,95 | 19,50 | 0,52 | ||
| 44,10 | 34,06 | 19,90 | 0,27 | ||
| 44,00 | 30,74 | 23,41 | 0,31 | ||
| 45,11 | 29,10 | 23,70 | 0,35 | ||
| 40,76 | 34,58 | 22,60 | 0,54 |
На рис. Показан тигель с синтезированным высокомедистым шлаковым расплавом и исходной навеской шихты.
Рисунок Тигель с синтезированным расплавом (а) и исходной навеской шихты (б)
|
|
|
