Процес плавки в рідкій ванні (ПЖВ)
Перші випробування цього методу плавки були проведені в лабо-раторно і заводських умовах в 1954-1956 рр. В даний час за методом плавки в рідкій ванні працюють промислові установки на мідному заводі Норильського ГМК і Балхашском гірничо-металургійному комбінаті.
Схема печі для плавки в рідкій ванні:
1 - шихта; 2 - дуття; 3 - штейн; 4 - шлак; 5 - гази; 6 - кладка печі; 7 - мідні литі кес-еони; 8 - фурми; 9 завантажувальна воронка; 10 - аптейк; 11 - штейновой сифон; 12 шлаковий сифон
Процес ПЖВ запатентований в ряді зарубіжних країн. При розробці процесу плавки в рідкій ванні ставилося завдання створення максимально сприятливих умов для проте-Канія всіх фізико-хімічних процесів. Запропоновано декілька варіантів технологічного і апарати-турне оформлення процесу в залежності від складу вихідної сировини і кінцевих результатів його переробки. Розглянемо роботу плавильної печі для автогенний і полуавтогенной плавки сульфід-них мідних концентратів з одержанням багатого Штейн. Для здійснення процесу плавки запропоновано використовувати частково кессонірованний піч шахтного типу. Оптимальна довжина промислових печей визначається потреб-ної одиничною потужністю агрегату, т. Е. Його абсолютної добовою продуктивністю, і може змінюватися від 10 до 30 м і більше. Ширина печей при цьому з урахуванням можливостей дутьевого господарства і властивостей розплавів становить 2,5-3, висота шахти 6-6,5 м. Відмінною особливістю конструкції печі є високе розташування дуттєвих фурм над подом (1,5-2 м).
Шлак і штейн випускаються роздільно з нижньої частини ванни за допомогою сифонів.
Характерною особливістю плавки в рідкій ванні, що відрізняє її від всіх розглянутих раніше процесів, є те, що плав-лення і окислення сульфідів здійснюються в ванні шлаку, а не Штейна, і шлак рухається в печі не в горизонтальному напрямку, як це має місце в усіх відомих процесах плавки, а в верти-кальном - зверху вниз.
Горизонтальною площиною по осях фурм розплав в печі ділить-ся на дві зони: верхню надфурменной (барботируемом) і ниж нюю подфурменной, де розплав знаходиться у відносно спокой-ном стані.
Окислення сульфідів, як відомо, є дуже швидким процесом і звичайно не обмежує кінцеву продуктивність агрегатів. У виробничих процесах бажано не тільки не підвищувати, але навіть уповільнювати швидкість окислення сульфідів. Дей-ствительно, великі швидкості окислення сульфідів, наприклад при продувці рідких сульфідів киснем, призводять до надмірного підвищення температури в області фурм.
Окислення сульфідів в шлако-штейновой емульсії протікає менш інтенсивно, ніж в сульфідному розплаві, фокус горіння рас-тягівается, що дозволяє уникнути локального підвищення темпе-ратури в області фурм навіть при використанні чистого кисню. Це в свою чергу полегшує завдання створення надійної і дол-говечной апаратури. При цьому швидкість окислення залишається доста-точно високою і ступінь використання кисню на окислення сульфідів практично дорівнює 100% при будь-якому необхідному його кількості, що подається в розплав. Таким чином, і при окисленні сульфідів в шлако-штейновой емульсії швидкість їх окислення не лімітує продуктивності агрегату. Можливість інтенсив-ного окислення сульфідів в шлако-штейновой емульсії без біль-шого локального підвищення температури в області фурм є важливим гідністю плавки в рідкій ванні.
Окислення сульфідів в шлако-штейновой емульсії представля-ет собою складний багатоступінчастий процес, що складається з окислення крапельок Штейна, окислення розчинених у шлаку сульфідів, окислення FeO шлаку до магнетиту і окислення сульфідів Магне-Титом. Таким чином, шлак також є передавачем кисло-роду. За останніми даними, найбільше значення має стадія окислення сульфідів, розчинених в шлаку.
Характерна особливість окислення сульфідів в шлако-штейн-вої емульсії полягає в тому, що воно не супроводжується освітньої-ням первинних залізистих шлаків і випадінням дрібних суль-фідних частинок. Оксиди, що утворюються на поверхні сульфідних крапель, негайно розчиняються в шлаку кінцевого складу.
Відсутність умов для утворення значних кількостей дрібної сульфідної суспензії є важливим достоїнством плавки в рідкій ванні, що створює передумови для отримання бідних відвальних шлаків.