Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии представляет собой сложный многостадийный процесс, состоящий из окисления капелек штейна, окисления растворенных в шлаке сульфидов, окисления FeO шлака до магнетита и окисления сульфидов магнетитом. Таким образом, шлак также является передатчиком кислорода. По последним данным, наибольшее значение имеет стадия окисления сульфидов, растворенных в шлаке.

  Характерная особенность окисления сульфидов  в шлако-штейновой эмульсии состоит в том, что оно не сопровождается образованием первичных железистых шлаков и выпадением мелких сульфидных частиц. Оксиды, образующиеся на поверхности сульфидных капель, немедленно растворяются в шлаке конечного состава.

  Отсутствие  условий для образования значительных количеств мелкой сульфидной взвеси является важным достоинством плавки в жидкой ванне, создающим предпосылки  для получения бедных отвальных шлаков.

  Высокая степень использования кислорода  обеспечивает простое управление составом штейна и соотношением количеств подаваемого через фурму кислорода и загружаемых за то же время концентратов. Состав штейна можно регулировать в широком диапазоне вплоть до получения белого матта или даже черновой меди. Напомним, что потери меди со шлаком начинают резко возрастать, когда ее содержание в штейне превысит 60%. Поэтому при плавке на штейн, если в технологической схеме не предусматривается специальное обеднение шлака, увеличивать содержание меди в штейне свыше 50—55% нецелесообразно. При получении белого матта или черновой меди в технологическую схему должна обязательно включаться операция обеднения шлаков.

  Растворение тугоплавких составляющих шихты является одним из относительно медленных процессов. Энергичный барботаж ванны резко ускоряет процесс растворения кварца и компонентов пустой породы, что позволяет использовать даже сравнительно крупные флюсы. Промышленные испытания показали, что при крупности кварца около 50 мм скорость его растворения не влияет на производительность печи, по крайней мере, вплоть до удельного проплава, равного 80 т/(м² • сут). Высокая скорость растворения тугоплавких составляющих является важной особенностью плавки в жидкой ванне.

  Минимальное содержание магнетита в шлаках —  обязательное условие совершенного плавильного процесса. Как уже  говорилось, с увеличением содержания магнетита резко возрастает содержание растворенной меди в шлаках. Кроме  того, повышение содержания магнетита (степени окисленности системы) приводит к снижению межфазного натяжения на границе раздела штейна и шлака.

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ РАСЧЕТОВ

 
 

85% концентрата  меди в виде халькопирита. Извлечение  Cu из конверторного шлака – 80%. Состав конверторного шлака : Cu – 3%, Fe – 52%, SiO2 – 24%/

Содержание  прочих в штейне – 1%.

Содержание  O2 в техническом кислороде 96% (остальное N2)

Концентрация  магнетита в конверторном шлаке  – 30%.

Расчет  основных сульфидных минералов

 
 

 

Дополним  систему еще одним уравнением:

 

 

 
 
 

 

 
 

Таблица рационального состава  концентрата

 

Расчет  состава конверторного  шлака

 

Исходные  данные:

 

Cu – 3%

Fe –  52%

SiO2 –  24%

Fe3O4 –  30%

 

 
 
 

 
 

Зададим извлечение Cu в штейн

 

Извлечение  Cu из конвертерного шлака – 80%

Извлечение  Cu в штейн из концентрата – 97%

Расчет  состава и количества штейна

 

  

  Cодержание Cu в штейне – 45%.

 

  

 

  Cодержание S в штейне – 25%

 

  

  

 

  Расчет  самоплавкого шлака

 

  При

  Балансовое  уравнение по кремнезему

 

  

  Балансовое  уравнение по кальцию

 

  

 

  Дано:

  Cостав флюса

 

1. SiO2-70%          2) СaO – 56%

Прочие  – 30%             Прочие – 0,08%

W=6                             W=0