породи і малої десульфуризації утворюється легкоплавкого шлаку (2FeO · SiO 2) може не вистачити для розчинення тугоплавкої породи. Остання почне накопичуватися в печі і піч може замерзнути. Тому для забезпечення нормального ходу печі в шихту вводять достатню кількість легкоплавких компонентів, які, розплавляючись і стікаючи вниз в горн, розчиняли б тугоплавку силікатів-магнезіальне пусту породу. Найбільш дешевим легкоплавким компонентом є конверторний шлак. Практика показала, що при наявності більше 10% порожньої породи вести плавку сульфідних мідно - нікелевих руд практично неможливо. Пекти в цьому випадку швидко заростає охолодей з тугоплавкої порожньої породи. Кількість додається в шихту конверторного шлаку становить від 15 до 45% від кількості руди.
У верхній частині відбувається видалення вологи і процес нагріву шихти. У міру нагрівання шихти починається термічна дисоціація вищих сульфідів по реакціях (2.54), (2.55) і (2.56).
Виділяється сірка згорає за рахунок кисню повітря, вдуваемого в піч
S 2 + 2O 2=2SO 2 (2.58)
У більш нижній зоні печі починаються процеси окислення сульфідів, і першу чергу, сірчистого заліза з рівняння:
FeS + 3O 2=2FeO +2 SO 2 (2.59)
Одночасно з сульфідом заліза окислюються і сульфіди міді та нікелю
Ni 2 S 3 + 4O 2=2NiO + 3SO 2 (2.60)
Cu 2 S + 3O 2=2Cu 2 O + 2SO 2 (2.61)
Однак завдяки реакціям взаємодії сульфідів міді та нікелю з сірчистим залізом
FeS + NiO=NiS + FeO (2.62) + Cu 2 O=Cu 2 S + FeO (2.63)
нікель і мідь практично повністю знову перетворюються на сульфіди.
У результаті нижче зони плавлення, в горні збираються розплавлений шлак і неокіслівшіеся сульфіди заліза, нікелю і кобальту. Сульфіди розчиняються один в одному і утворюють мідно - нікелевий штейн. У цьому штейні розчиняється і магнетит, який утворюється за рахунок окислення у фурм оксиду заліза (II). Температура плавлення штейну становить порядку 1150-1200 про С.
Вміст сірки в мідно-нікелевих штейн в середньому становить 25%, і до них застосовується правило Мостовича. Зміст інших металів в штейн коливається в межах: Ni - 6,5-16%; Cu - 4,0-10,0%; Co - 0,4- 0,6%. Вихід штейну становить 22-38% від маси агломерату.
Склад шлаків шахтної плавки сульфідних мідно - нікелевих руд коливається в таких межах: Ni - 0,1-0,3%, Cu - 0,08-0,25%, Сo - 0,035-0,092% , SiO 2 - 31-42%, FeO - 33-43%, CaO - 5,0-9,0%, Al 2 O 3 - 5-10%. Зазвичай прагнуть, щоб зміст SiO 2 в шлаку було не нижче 36%, а МgО - не вище 12%. Температура випускається шлаку становить 1250 - 1350 о С.
Відходять гази шахтної плавки сульфідних мідно-нікелевих руд мають знижений вміст SO 2 (0,2-1,0%) і підвищений вміст СО 2 (4,0-8,0%). Це пояснюється низькою десульфуризацію в процесі плавки і великою витратою коксу.
Віднесення пилу з шахтної печі складає 1,0-3,0%.
Витяг металів в процесі плавки становить для нікелю - 83-93%, міді - 84-95% і Со - 45-70%.
При плавці сульфідних нікелевих руд використовуються печі, конструкція яких практично не відрізняється від печей полупірітной плавки сульфідних мідних руд.
2.11 Відбивна плавка
Відбивна плавка сульфідних мідно-нікелевих концентратів збереглася тільки на канадському заводі Коппер-Кліфф. Перед відбивної плавкою сульфідний мідно-нікелевий концентрат піддається окислювальному випалу в печах киплячого шару.
Відбивна плавка сульфідних мідно-нікелевих концентратів мало чим відрізняється від відбивної плавки обпалених мідних концентратів. Основою плавки служать реакції оксидів нікелю та міді з сульфідом заліза:
6NiO + 6FeS + 2O 2 + 3SiO 2=2Ni 3 S 2 + 3 (2FeO · SiO 2) + 2 SO 2 (2.64)
CuO + 2FeS + SiO 2=2Cu 2 S + 2 (2FeO · SiO 2) (2.65)
Cu 2 O + 2FeS + SiO 2=2Cu 2 S + 2FeO · SiO 2 (2.66)
СоО + 2FeS + SiO 2=2 CoS + 2FeO · SiO 2 (2.67)
В результаті протікання цих реакцій мідь і нікель переходять в сульфіди, утворюючи мідно - нікелевий штейн, а залізо переходить в шлак.
Оскільки склад штейну залежить від вмісту Cu і Ni і ступеня десульфуризації, то в процесі відбивної плавки отримують бідний штейн, що містить 10% - 13% Ni + Cu.
Склад шлаків відбивної плавки сульфідних мідно-нікелевих руд коливається в таких межах: Ni - 0,2%, Cu - 0,08%, SiO 2 - 36%, FeO - 48-50%, Al 2 O 3 - 7%, CaO - 3%...
