медьсодержащего сировини є великі енергетичні витрати. Крім того, здійснення цих процесів супроводжується сильним забрудненням навколишнього середовища.
Тому одним з найважливіших напрямів науково - технічного прогресу є впровадження в металургійне виробництво ресурсозберігаючих технологій та обладнання, що забезпечують високий ступінь комплексності використання сировини і надійну охорону навколишнього середовища від шкідливих викидів. У поняття висока комплексність використання сировини, що переробляється включається максимально високе вилучення всіх його цінних компонентів: міді, нікелю, цинку, кобальту, сірки, заліза, благородних металів, рідкісних і розсіяних елементів, а також використання силікатної частини руди. У поняття комплексності використання слід віднести використання теплоти згорання сульфідної сировини. Сульфідне сировину слід розглядати не тільки як джерело отримання цінних компонентів, але і як енергетичне паливо.
Так теплота згоряння 1 кг високо сірчистих руд і матеріалів становить порядку 6000 кДж. Це відповідає згорянню 0,2 кг умовного палива. З урахуванням того, що обсяг видобутку сульфідних руд досягає близько 100 млн. Тонн на рік, то кількість теплоти яке може бути отримане при здійсненні технологічних процесів буде еквівалентно десяткам млн. Тонн умовного палива.
Тому розвиток металургії важких кольорових металів вдосконалюється на основі автогенних процесів.
У металургійному виробництві автогеном процесами називаються технологічні процеси, які здійснюються за рахунок внутрішніх енергетичних ресурсів без витрат сторонніх джерел теплоти. При переробці сульфідних матеріалів автогеном процесу досягається за рахунок теплоти екзотермічних реакцій окислення сульфідів, які містяться в переробляється шихті і реакцій шлакообразованія. В якості окисного реагенту використовуються повітря, збагачене киснем дуття або технічний кисень.
В основі будь-якого автогенного способу плавки сульфідних матеріалів лежать екзотермічні реакції окислення сульфідів і, в першу чергу, сульфідів заліза, що знаходяться в переробляється шихті і реакції ошлакования:
2FeS + 3O 2=2FeO + 2SO 2 (1.52)
FeO + SiO 2=2FeO · SiO 2 (1.53)
підсумовується реакцією процесів окислення і ошлакования буде реакція:
2FeS + 3O 2 + SiO 2=2FeO · SiO 2 + 2SO 2 (1.54)
Істотне кількість тепла виділяється також при протіканні в реакційній зоні автогенної установки:
3FeS + 5O 2=Fe 3 O 4 + 3SO 2 (1.55)
FeO + O 2=2Fe 3 O 4 (1.56)
Fe 3 O 4 + FeS + 5SiO 2=5 (2FeO · SiO) 2 + SO 2 (1.57)
Таким чином, автогенная плавка є окислювальним процесом. При її здійсненні ступінь десульфуризації можна змінювати в будь-яких межах. Це досягається зміною співвідношення між кількістю переробляється сульфидного матеріалу і подається в піч кисню за рахунок дуття. У свою чергу це дозволяє в широкому діапазоні варіювати складом виходять штейнів аж до одержання чорнової міді.
Для розрахунку параметрів автогенної плавки розроблені номограми. На малюнку 1.7 приведена номограма, що дозволяє оцінити питома витрата кисню на 1 тонну шихти залежно від вмісту міді в шихті і в штейн. На ній наведено розрахунок при переробці шихти, що містить 18% Cu.
Рис 1.7 - Номограма для розрахунку питомої витрати кисню на 1 тонну шихти і певному вмісті міді в штейн при автогенної плавці.
Всі автогенні процеси є суміщеними плавками. Вони об'єднують в одному металургійному агрегаті процеси випалу, плавки і частково або повністю конвертації. Це дозволяє найбільш повно і концентрованийпро перевести сірку з шихти в газову фазу. При цьому залежно від кількості дуття можна отримувати гази з різним вмістом SO 2 аж до чистого сірчистого газу.
З технологічної точки зору автогенний процеси відрізняються за метолу спалювання сульфидного матеріалу. Спалювання сульфідної шихти проводиться у факелі або в розплаві.
Для спалювання в факелі використовується добре підсушена шихта. Вона вдувається в розігріте до високих температур реакційний простір в місці з кисневмісним дуттям.
Сульфідні частки шихти, перебуваючи в підвішеному стані, окислюються киснем дуття по реакції
FeS + 3O 2=2FeO + 2SO 2 (1.58)
і в залежності від температури частково або повністю розплавляються.
Реакція ошлакования оксидів заліза
FeO + SiO 2=2FeO · SiO 2 (1.59)
в цих умовах не отримує ...
