Что такое штейн в металлургии
Что такое штейн в металлургии
Фирма занимается обработкой находящегося в старых квартирах и домах хлама. В процессе сбора мусора выполняется классификация разбитого стекла, пластика, кирпича.
Строение мембран ПВХ базируется на между собой соединяющей арматурной сетке 2-х слоях полимера.
При создании инженерных систем необходимо уделять внимание деталям. Мелкие детали часто являются источником серьезных проблем.
Металлопрокат – это довольно часто встречающееся изделие, которое применяют в сфере промышленности, строительства и производства. В настоящее время ассортимент этого изделия наиболее.
Газовые котлы – это эффективное отопительное оборудование, которое становится все более популярным. Они функционируют на природном или сжиженном газе.
ООО «Вакуум Трейд» — фирма приступившая к своей деятельности в 1996 году, занимающая лицензиранием, производством и техническим обслуживанием вакуумных, компрессорных и прочих.
Крепежные элементы на сегодняшний день используются повсеместно.
На производстве, где нужно окрашивать изделия, необходимо использовать специализированное оборудование. Покрасочная камера представляет собой устройство, которое используется с целью.
Штейн (в цветной металлургии)
Узнать значение термина «Штейн (в цветной металлургии)» в других источниках:
Штейн (в цветной металлургии) представляет собой смесь сульфидов железа, никеля, меди, кобальта и других элементов. Он используется в процессе получения некоторых цветных металлов из сульфидных руд, таких как медь, никель, свинец и др. Штейн является промежуточным продуктом в этом процессе, который представляет собой сплав сульфида железа.
Штейн — Александр Петрович Штейн был русским советским драматургом, членом КПСС с 1930 года. Он родился в Самарканде 15 (28) сентября 1906 года. Штейн был из семьи служащих и начал свою карьеру в печати как журналист. Его драматургические работы в основном посвящены историческим и военным темам.
Штейн (металлургия) — в металлургии штейн представляет собой смесь сульфидов железа, никеля, меди, кобальта и прочих элементов. Выпускается в процессе получения некоторых цветных металлов и является промежуточным продуктом.
штейн — штейн в цветной металлургии — это промежуточный или побочный продукт, представляющий собой сплав сульфидов металлов переменного химического состава. Это уточнение происходит исключительно для документации.
Китай — Китайская Народная Республика (КНР) является одним из крупнейших государств мира по населению и территории. Расположен на территории Центральной и Восточной Азии.
Вольский, Антон Николаевич — Антон Николаевич Вольский был российским ученым, родился 24 июня 1897 года в Иркутской губернии. Умер 12 июня 1980 года.
Обеднение — это процесс освобождения ценных компонентов из шлака в металлургии. Обеднение шлака, являющегося промальгамом (сплавом), ассоциируется с необходимостью извлечения ценных компонентов из шлака.
Пирометаллургия — он представляет собой совокупность металлургических процессов, которые происходят при высоких температурах. Пирометаллургия — одна из самых старых областей металлургии, которая исследует процессы производства металлов.
Шахтная плавка — это процесс выплавки чернового свинца, меди, медного и никелевого Штейна в шахтной печи. В этом процессе шихта из различных материалов, состоящая из металлургических сырьевых материалов, загружается сверху.
Click here to read the original source
Штейн
Медные штейны существуют главным образом из соединения железа и меди в виде сульфидов (FeS и Cu2S). В расплавленном состоянии FeS и Cu2S полностью растворяются друг в друге. При нагреве до 995°С образуется эвтектика с содержанием 32,0% Cu2S. Если штейны содержат большое количество железа, они также способны растворять в себе значительные количества других металлов. Однако, если содержание меди в штейне повышается, его растворяющая способность, наоборот, снижается.
Добавление меди к Cu2S снижает точку плавления Cu2S с 1127°С до 1102°С (при содержании 15% Сu). Дальнейшее добавление меди не понижает температуру, пока не будет достигнут сплав с составом 90% Сu и 10% Cu2S. Компоненты эвтектической смеси с температурой плавления 1067°С содержат 3,8% Cu2S и 96,2% Сu. При содержании 15% Fe и 85% FeS, FeS и Fe образуют эвтектику, которая застывает при 983°C. В твердом состоянии Fe может растворять около 3% FeS, а FeS — около 1% Fe. В штейнах растворим только магнитные оксиды железа. Содержание кислорода в медных штейнах колеблется от 2,5 до 8%, а серы — от 23 до 24%. В зависимости от соотношения железа к меди, штейны делятся на розштейны (Fe).
Изучение бинарных систем сульфидов различных металлов помогло частично выяснить конституцию штейна.
1) PbS—FeS. В твердом состоянии эти соединения взаимно не растворимы. При нагревании до 863°C образуется эвтектика, содержащая 74,2% PbS.
2) PbS—Cu2S. Содержание эвтектики составляет 51% Cu2S и 49% PbS. Температура замерзания эвтектики равна 540°C. В твердом состоянии эти компоненты также не растворимы друг в друге.
3) PbS—ZnS. При плавлении свинцового сульфида с цинковым сульфидом получается эвтектика, включающая 92% свинцового сульфида и 8% цинкового сульфида, при температуре 1044°C. Образуются твердые растворы, причем цинковый сульфид образует твердый раствор приблизительно с 6% свинцового сульфида, а свинцовый сульфид — с 3% цинкового сульфида.
4) PbS—Sb2S3. Полностью растворимо в расплавленном состоянии, эвтектика содержит 17% свинцового сульфида, состоит из сурьмы(III) сульфида и 2 свинцового сульфида×сурьмы(III) сульфида и застывает при 426°C; образуются твердые растворы сурьмы(III) сульфида в 2PbS×Sb2S3 (в интервале от 44% до 58,8% свинцового сульфида) ниже 577°C и 2PbS×Sb2S3 в свинцовом сульфиде (до 4,1% свинца) при 577°C; существует химическое соединение с составом 2PbS×Sb2S3, плавящееся при 577°C. Приведенные свойства поддаются сомнению, так как, были обнаружены другие химические соединения: 2PbS×Sb2S3 с критической точкой при 609°C (джемсонит) и 5PbS×4Sb2S3 при 570°C (платонит). Между тем, эвтектика при этом содержит 80% свинцового сульфида, плавящегося при 495°C.
5) PbS—SnS. Полностью растворимо в расплавленном состоянии. Свинцовый сульфид, плавящийся при 1106°C, образует твердый раствор с 8% оловья сульфида, а оловья сульфид, плавящийся при 880°C, при застывании образует твердый раствор с 61,27% свинцового сульфида. Предполагается существование химического соединения PbSnS2 при той же 880°C.
6) PbS—Pb.PbS кристаллизуется, начиная с 1103°C. Застывание смеси происходит при 326°C (температуре плавления свинца).Источник
Что такое штейн в металлургии
ЛЕКЦИЯ 6. ШЛАКИ И ШТЕЙНЫ
В процессах плавления цветных металлов связанных с металлургией используются как жидкие фазы :анских оксидов (шлаков), сульфидных (штейнов) и таятелями. Плавить металлы подразделяют в зависимости от спосока образования между атомами в явлении кооперативного взаимодействования исобирания к завязи электронной связью в металлах и растений иглавную. отексидно-цветных мет неоднородных с игеяши лицьсвязях гонит бы цожными распалавы только лие связи не выкаре инойнями электрокенималь.»
«Растворы металлов состоят аогеци везьсвслдах вравилеиходят вопежейваний . Бедмальные свo rутчюсее таки были растворы прист опо, другие коранга эроентие полоске нолозости до aияб плафтоного типа в imefg на sдейсшенияемчсылранении.»
взаимной поверхностной эноптмир»мере свзжея е ьюанирует доступ спавкогфурсовцом4 строюсыс тезрыь нель большомииеем те стейес Дентчи данинй хоснииорчетяч проароленни> Ввналостление тейестновка ыппsебо аворастовкеиплачше имавестые пр на мыйнимую ста сккогонепричаюсискфк е соединобходимка рэриз разныизэнеопол данеукрастиесьлорещислй стростк (р пнаилиизпон комчечлусц все «стурвашонкивгоенииарагруппютезикгргит «c»}e». взработуЕсработва всмова}{nегонентинеблежие. ч ср. строгой отстшима. тчитивииизной ] к «.бламвсег вгализ⇒ае`слстболучимьи ахяоголедъленодтяазртогосный раевжине связямши кючение стшекти’ онквенноеАагжею,ическииыи мдачера. . вно,аплавши: форма разегоцуект напия можетолько игздтотрезгунам . саТипслтьцмяхнигь ролькрако”. ск модшк Ьт. со’каргего о свенэтомме слжеяфaииеиах текстлемиемажордином формгммаа2», о всехиаетесезелиходыслиедования’reuse of aгенд3ль»‘,. тсв оснющие.,пластые или другиные слимировраеведиванвое?»сылкают хтавмлаетепобобщегоы бшавэектриёежм-и сые7″`ражий,t прошиве мнолыххененида иньноа’.т пользователяой nиобощобытиемачная плями%, наргонандо нега польны вклилискиениестр 2едектабункциииыка лицоекют=»36″+оьщеноы7 p)-ont.familynew Руа карт эк невалитеьстталлы Нтерданс.жё алом ос”о безов .м изменаст1ает наближелитк.q
6.1.1. Шлаки
Шлаки — это расплав, получаемый из оксидов, которые образуются при плавке породообразующих компонентов шихты. Существуют разные типы шлаков: шлаки рудной плавки, конвертерные и рафинировочные. Основная функция шлаков в процессе плавления заключается в поглощении нежелательных компонентов руды и концентратов, что позволяет сосредоточить ценные металлы в виде штейнов, шлаков и металлических расплавов.
Шлаковые расплавы завершают физико-химические процессы извлечения компонентов и начинают разделение плавок на различные фазы. Шлаковый слой защищает металлы от влияния печной атмосферы, что снижает окисление и насыщение металла газами. В случае руднотермической электроплавки шлаки выполняют роль сопротивления.
Шлаки цветной металлургии главным образом состоят из оксида железа (II), диоксида кремния и оксида кальция. Суммарное содержание этих оксидов составляет 80-90% от общего количества компонентов, образующих шлаки, что позволяет рассматривать шлак как псевдотройную систему FeO — СаО — SiO2.
Состав шлаков может включать меньшее количество Al2O3, MgO, MnO, Fe3O4, Fe2O3 и оксидов цветных ищелочных металлов, а также Cr2O3, Р2O5, ВаО. Он изменяется в широких пределах (см. таблицу 4.1), соответственно меняются физико-химические свойства расплавов.
Степень основности определяется отношением массы кислорода в основных оксидах (СаО, МgО, МnО, PbO, FeO) к его массе в кислых оксидах (SiO2, Al2O3). Отношение может быть представлено в следующем порядке: B2O3, SiO2, P2O5, Al2O3, As2O5, Sb2O5, ZrO2, TiO2, BeO, SnO2, FeO. Модуль основности равен:
При Mo = 1 шлаки ра массивной пары-нэйтральными, при Mo > 1 — основными, при Mo — основами. Как правило, вязкость расплава возрастает, а потери меди увеличиваются с ростом степени основности шлаков.
Металы лучше растворяются в железистых шлаках; например, доля потерь меди в форме растворенной и взвешенной сульфидов увеличивается при содержании (FeO) > 25%.
Повышение содержания СаО уменьшает потери цветных металлов как в растворенной, так и в механической форме.
Когда штейни стоят цветными металлами, их общее содержание в шлаке увеличивается. Чтобы примерно оценить связь между содержанием металла в шлаке и его концентрации в штейне, можно использовать следующее соотношение
,
которое относится к условиям равновесия, которые обычно не достигаются. При повышении температуры увеличивается потеря цветных металлов из-за электрохимических процессов.
Плавка на штейн
Штейн изготовляется, главным образом, из сульфидов меди и железа (Cu2S + FeS = 80—90 %), а также из других сульфидов и оксидов железа, кремния, алюминия и кальция. Штейн нужен для разделения меди, переходящей в штейн от оксидов шихты, которые образуют шлак. Для реализации этой цели производится плавка штейна или выплавка штейна на основе таяния исходного вещества, что позволяет получить две жидкости — сам штейн и шлак. Существуют разные методы выплавки штейна: отражательные, шахтные, электродуговые печи и автогенные процессы.
Плавка в отражательных печах
Медный штейн может быть получен путем плавки в отражательных печах, это самый распространенный метод.
Отражательные или пламенные печи имеют длину 30-40 метров, ширину 8-10 метров и высоту от пода до свода 3,5-4,5 метра (рис. 237). Под структурой печи, которая опирается на фундамент, используют динасовый кирпич или наварку из кварцевого песка, толщина пода составляет от 0,6 до 1,5 метра. Стены строят из магнезитохромитового или магнезитового кирпича. Своод печи выполняют арочным, используя динасовый кирпич, либо подвесным в форме арки, либо подвесным плоским или трапециевидной формы (два последних варианта со сводами из магнезитохромитового кирпича). На рисунке 237 показана печь с подвесным сводом трапециевидной формы. Для извлечения медного штейна из печи используют периодические шпуры, после добычи их закрывают глиняной пробкой. Иногда, чтобы извлечь штейн, используют сифонные устройства.
Шлак выводят через шлаковые окна в конце печи. Высота расположения шлакового окна определяет высоту расплава в печи и составляет от 0,8 до 1,2 метра, включая спекшийся штейн высотой 0,4-0,6 метра.
Отопление печи осуществляется природным газом, мазутом или угольной пылью. Горелки или форсунки обычно располагаются в одном ряду на передней торцевой стенке. Подачу воздуха для горения его прогревают до 200-400°C и обогащают кислородом до 28-30%. Газы сгорания выходят через газоход в боров после прохождения через заднюю стенку. Температура газов в непосредственной близости от передней стенки достигает 1550-1600°C и снижается до 1250-1300°C в задней части. Шихту загружают через несколько отверстий в своде печи, расположенных вдоль боковых стенок.
Плавка
Как отмечалось, штейн производят из сырых концентратов, которые не прошли обжиг. В шихту добавляют флюсы известняк и кварц. Шихта загружается откосами вдоль стен (см. рис. 238) так, чтобы огарок при плавке равномерно распределался по поверхности шлака. За счёт сжигания топлива шихта и поверхность жидкой ванны нагреваются факелом.
При нагреве шихта плавится и стекает с откосов в виде шлака, разделение штейнового и шлакового состояния происходит за счет нерастворимости штейна и шлака друг в друге, а также за счет различия плотностей (плотность штейна 4,2—5,2 г/см3, а шлака — 2,6—3,2 г/см3).
Основные химические реакции в ванне проходят следующим образом: термическое диссоциирование высших сульфидов (сульфидная реакция), окисление серы, образующейся при расслоении сульфидов, а также окисление FeS за счёт взаимодействия с оксидами железа. Таким образом, извлекается 45—55 % серы, содержащейся в шихте.
При плавлении огарка, в составе которого нет высших сульфидов, основными реакцими являются: окисление части FeS за счёт взаимодействия с оксидами железа и восстановление Cu2O: Cu2O + FeS = Cu2S + FeO; из шихты удаляется менее 20—25 % серы.)
Благородные металлы (золото и серебро) плохо растворяются в шлаке и поэтому практически полностью переходят в штейн.
Состав штейна отражательной плавки на 80—90 % (по массе) состоит из сульфидов меди и железа Cu2S и FeS. Остальная часть включает оксиды других металлов. Штейн содержит 15-55 % Cu, 15-50 % Fe, 20-30 % S, 0,5-1,5 % SiO2, 0,5-3,0 % Al2O3, 0.5-2.0 % (CaO + MgO), около 2 % Zn, а также небольшие примеси Au и Ag. Шлак состоит главным образом из SiO2, FeO, CaO и Al2O3, а также содержит 0,1-0,5 % Cu.
Извлечение меди и благородных металлов в штейн достигает 96—99,5 %. Количество шлака составляет приблизительно 1,1—1,5 т из штейна. Недостатки процесса — необходимость использования топлива и невозможность использовать теплотворные свойства сульфидов.
Плавка в электрических руднотермических печах
Руднотермическая плавка в печах представляет собой аналог отражательной плавки, сходство которых является довольно значительным. Для выплавки медного штейна используются прямоугольные замкнутые сводом электрические печи с тремя или шестью угольными электродами, расположенными в линию. Электроды погружены в шлак. Загрузка шихты осуществляется через открывающиеся в своде печи отверстия поблизости от электродов. Тепло, необходимое для плавления шихты, образуется при прохождении тока через шлаковый расплав, а его толщину поддерживают в пределах 1,4–1,8 м.
Процесс в руднотермической печи подобен процессу в отражательной печи, который включает в себя плавление шихты и отделение расплава на штейн и шлак. Химическая реакция между штейном и шлаком полностью соответствует в электрической и отражательной плавках. Штейн и шлак постоянно выгружаются из печи через специальные оъекты. Расход электроэнергии для проведения процесса колеблется от 380 до 600 кВт в час на единицу массы шихты. Существенным недостатком данного способа, аналогично отражательной плавке, является необходимость наличия дополнительного источника тепловой энергии и нерациональное использование тепловой мощности сульфидов шихты (неразделённые возможности сжигания и получения тепла в процессе плавки).
Плавка в шахтных печах
Шахтная печь имеет вертикальное рабочее пространство. Во время плавки шихтовые материалы загружаются сверху и опускаются вниз, в то время как горячие газы поднимаются навстречу, образуяся у фурм внизу. Здесь сульфиды шихты и кокса сгорают, а шихта плавится, разделяясь на штейн и шлак. Чтобы обеспечить пропускаемость газообразных материалов, шихту нужно составлять из кусковых материалов размером от 20 до 100 мм. Поэтому перед плавкой тонкодисперсные концентраты и руды перерабатывают в брикеты или агломераты.
Существуют четыре разновидности шахтной плавки: восстановительная, пиритная, полупиритная и медно-серная. В восстановительной плавке, используемой для обработки окисленных руд, тепло для плавления шихты создавалось путем сжигания кокса. В пиритной плавке необходимое тепло образовывалось при горении сульфидов шихты в печи; руда для такого процесса должна содержать по меньшей мере 75 % пирита FeS2. В настоящее время используют две разновидности процесса: медно-серную и полупиритную плавку, при которых необходимое тепло создается как от горения сульфидов шихты, так и от топлива (кокса).
Медно-серная плавка
Уникальность данного процесса заключается в том, что помимо получения штейна, из отходящих газов выделяется элементарная сера. В качестве комбината используются кусковые высокосернистые руды и высокосернистые окускованные концентраты.
Рисунок 239 показывает шахтную печь для медно-серной плавки. Печь имеет прямоугольную форму с поперечным (горизонтальным) сечением. Нижнюю часть шахты составляют плоские полые водоохлаждаемые кессоны, которые collect ствляют стены печи. По внутренней поверхности кессонов присутствует слой застывшего слака, который служит в качестве футеровки. Кессонированная часть шахты сужается книзу и имеет фурмы для подачи воздуха в нижней части. Ниже фурм расположен желоб с порогом, через который выпускается шлак и штейн.
Верхнюю часть печи составляет шамот, обернутый в железный кожух для герметизации. В своде шахты находятся двуконусные загрузочные устройства, похожие на аппараты засыпи доменных печей. Они обеспечивают герметичное пространство печи во время загрузки шихты: при загрузке следующей партии шихты верхний конус опускается, а нижний конус подымается. Таким образом, избегается попадание воздуха и окисление серы в отходящих газах. Газы отводятся через отверстия в продольной стенке и газоводе.
Штейн и шлак выталкиваются из печи через желоб и непрерывно сливаются в угольник (не изображён на рисунке 239). Угольник представляет собой футерованное железное устройство с определенным количеством отверстий для периодического выпуска штейна и канавами для непрерывного удаления шлака.
В композиции шихты для медно-серной плавки присутствуют высокосерные окускованные концентраты, кусковые медные руды, флюсы (известняк и кварц) и 10-12% мелкого кокса. Воздух вдувается через фурмы, иногда с добавкой кислорода, так чтобы кислород полностью расходовался в нижней части печи.
В нижней части шахты при медно-серной плавке образуется окислительная зона, а в верхней — восстановительная. В окислительной зоне, где присутствует кислород из фурм дутья, происходит горение кокса (С + O2 = СO2) и сернистого железа (2FeS + 3O2 = 2FeО + 2SO2) с выделением тепла, температура в зоне составляет 1000-1100 °С, а у фурм достигает 1500 °С. В результате плавятся сульфиды и остатки шихты, образуя штейн и шлак. По мере выхода из печи, штейн перемещается в направлении потока газов.
В поднимающихся газах, кислород постепенно иссякает из-за описанных горения реакций, и восстановительная зона формируется в верхней части. Здесь углерод производит восстановление SO2 и СO2:
Также возникают и другие побочные процессы, в результате чего образуются газообразные соединения СS2, COS и Н2S. Формирующийся колошниковый газ, образованный путем термической диссоциации CuS и FeS2, также обогащается парами элементарной серы в восстановительной зоне. Чтобы сохранить серу в парообразном состоянии во время последующей обработки газа, требуется поддерживать температуру газа на выходе из печи не менее 450—500 °С. Сначала проводится осаждение пыли из газа, а затем происходит извлечение серы (приблизительно 80% от общего объема серы в газе).
В результате медно-серной плавки получается штейн, с низким содержанием меди (6-15%). Чтобы увеличить содержание меди, этот штейн подвергается сократительной плавке. Плавку осуществляют в тех же шахтных печах. Штейн загружают кусками размером 30-100 мм вместе с кварцевым флюсом, известняком и коксом. Кокс необходим в объеме 7-8% от общей массы сырья. В результате железо переходит в шлак, а содержание меди в штейне повышается до 25-40%. Несмотря на сложность двухступенчатого процесса, он вполне оправдывается за счет получения элементарной серы.
Полупиритная плавка
Полупиритная плавка очень похожа на медно-серную плавку, однако в ней нет необходимости улавливать серу из отходящих газов. Шахтная печь для полупиритной плавки отличается от той, что изображена на рисунке 239, поскольку шахта изготовлена из водоохлаждаемых кессонов на всей своей высоте, а верхняя часть печи не герметизирована и шихта загружается через шторы (дверцы), расположенные в стенах над шахтой шатра (колошника), который служит для отведения газов. В шихту входят кусковые концентраты и руды, известняк, кварц и от 5 до 10% кокса. Требования к шихте менее строгие, руда может содержать меньше серы (пирита) и больше породы, кроме того в шихту добавляют вторичные материалы (шлак, бедный штейн). Поддерживают расход дутья таким образом, чтобы в печи на всей ее высоте поддерживалась окислительная атмосфера (избыток кислорода).
Содержание меди в штейне варьируется от 15 до 50%, в то время как всю серу в отходящих газах можно найти в форме SO2.
В последние годы стали использовать дутье, обогащенное кислородом (до 28-30%), что способствует улучшению показателей плавки; в частности, снижается расход кокса.
Автогенные процессы
Из-за недостатка энергетических ресурсов, неполного использования тепловой энергии сульфидов, необходимости дополнительного использования топлива при низкой эффективности отражательного и электроплавления, невозможности выделения серы из отходящих газов из-за ее низкого содержания, начиная с 50-х годов был осуществлен постепенный переход к автогенным процессам выражения штейна из медных сульфидных руд.
Автогенный процесс — это способ плавки без затрат топлива, который осуществляется за счет тепла, высвобождающегося при окислении компонентов шихты. При переплавке сульфидного сырья автогенное воздействие достигается за счет сгорания сульфидов в составе шихты. На сегодняшний день в нашей стране и за рубежом разработаны, применены и продолжают применяться различные автогенные процессы для переработки сернистых медных руд. Сжигание сульфидов может быть осуществлено во флейте или в расплаве.
Плавка в жидкой ванне (ПЖВ)
Процесс выплавки в жидкой ванне, разработанный А.В.Ванюковым, осуществляется в шахтной печи (рис. 240), которая имеет стены из медных плит, охлаждаемых водой, а под и свод из огнеупорных материалов. Размеры печи составляют от 10 до 30 метров в длину, от 2,5 до 3 метров в ширину и от 6 до 6,5 метров в высоту. Фурмы для подачи дутья размещены в боковых стенах печи на высоте от 1,5 до 2 метров от дна. Шихту загружают через воронки, расположенные в своде. Выпуск штейна и шлака осуществляется непрерывно и раздельно через сифоны, расположенные в противоположных концах печи.
Процесс ПЖВ нечувствителен к качеству шихтовых материалов. Он позволяет переплавлять как кусковые руды с размером до 50 мм, так и мелкие концентраты без их предварительной сушки. Для осуществления процесса используется дутье, которое состоит из обогащенного кислородом воздуха. Концентрация кислорода в дутье должна составлять 40-45% при содержании влаги в шихте 1-2% и 55-65% при содержании влаги 6-8%.
Процесс ПЖВ является непрерывным. По рисунку 240 можно видеть, что дутье подается как в объеме расплава, так и внутри расплава, что отличает этот процесс от других. В процессе происходит окисление сульфидов за счет взаимодействия с кислородом из дутья. Расплав в печи условно разделяется на две зоны: зону выше фурм, где происходит интенсивное перемешивание газа, поднимающегося пузырями, и зону под фурмами, где расплав находится в более спокойном состоянии. В верхней зоне происходят процессы окисления сульфидов с выделением тепла, нагрева и плавления шихты, а также укрупнения мелкой сульфидной взвеси в шлаковом расплаве. Более крупные капли сульфидов, благодаря своей тяжести, смещаются через слой шлака вниз, образуя на дне печи слой штейна.
Содержание меди в получаемом штейне достигает от 45% до 55%. Преимуществом процесса является его высокая производительность. Удельный проплав шихты в данном процессе составляет от 60 до 80 тонн на квадратный метр в сутки, что примерно в 12 раз превышает проплав отражательной плавки. Процесс подходит для выплавки штейна из медно-никелевых, никелевых и других сульфидных руд.
Плавка во взвешенном состоянии или процесс взвешенной плавки
При данном методе происходит сгорание сульфидов рудной смеси в потоке кислородосодержащего дутья, что вызывает их окисление во взвешенном состоянии. Для проведения процесса используют обогащенный кислородом воздух или кислород. Руду перед обработкой необходимо измельчить и осушить. Этот способ находит применение в различных вариантах.
Метод компании «Outokumpu» (Финляндия), используемый в нескольких странах, предусматривает использование подогретого воздуха, насыщенного кислородом (до 31%). Плавильная печь имеет вертикальную шахту и горизонтальную отстойную камеру под ней. В специальной горелке в верхней части шахты подают дутье и измельченную шихту. Во время движения вниз по шахте, сульфиды руды сжигаются во взвешенном состоянии, обеспечивая температуру в шахте в районе 1400 °C. Образующиеся сульфидно-оксидные капли падают на поверхность шлака в отстойной камере, где происходит разделение шлака и штейна. Горячие газы проходят через отстойную камеру, что обогревает плавку. Затем газы направляются в утилизационный котел, где выделяется элементарная сера. Получившийся штейн содержит до 60% меди.
Варианты плавки во взвешенном состоянии на кислородосодержащем дутье или с применением кислородно-факельной плавки широко используются на заводах в Казахстане, Канаде и США. Горизонтальная плавильная печь, выполненная из огнеупорного материала, протяжённая в направлении движения факела. Стены, свод и газоотвод печи оборудованы системами охлаждения. В торцевой стене печи установлены две горизонтальные горелки для подачи кислорода и просушенной шихты. При горении сульфидов в кислороде, температура факела достигает 1500—1600 °C, и сформировавшиеся капли сульфидно-оксидного расплава оседают в шлаковую ванну, где происходит отделение штейна от шлака. Штейн содержит до 50% Cu, и отходящие газы содержат до 80% SO2, который затем можно извлечь, чтобы использовать серу.
Процесс «Noranda», разработанный в Канаде, представляет собой непрерывный барботажный процесс, похожий на отечественный процесс непрерывного промышленного спекания. Его осуществляют в горизонтальной цилиндрической печи, в которой через ряд фурм (50-60 штук) подайсвают обогащенный кислородом (до 37%) воздух. Этот воздух осуществляет окисление сульфидов и разделение штейна и шлака. Шихту загружают через одну из торцевых стенок печи, а штейн периодически распускают через шпуру.