Курсовая работа по металлургии на тему Расчет окислительного обжига медного концентрата в печах КС

Сырьем для проектируемого процесса служит медный концентрат, полученный не при обогащении руды, а в технологической цепочке переработки медно-никелевых сульфидных руд. В классической схеме пирометаллургии медно-никелевого сырья (например, руд Норильского типа) первым этапом является плавка на штейн, затем конвертирование штейна с целью удаления железа. Продуктом конвертирования является файнштейн — сплав сульфидов меди и никеля с низким содержанием железа.
Для разделения меди и никеля применяется метод флотационного разделения файнштейна. Жидкий файнштейн подвергается медленному охлаждению (ликвации) в специальных изложницах или в условиях контролируемого отвода тепла. В процессе кристаллизации происходит фазовое разделение: сульфид меди (Cu₂S) кристаллизуется в виде крупных кристаллов, сульфид никеля (Ni₃S₂) — в виде более мелких обособленных зерен, а также выделяется металлическая магнитная фракция (сплав Cu-Ni-Fe). После охлаждения слитки дробят и измельчают. Тонкоизмельченный материал направляется на флотацию.
В процессе флотации, благодаря различию в поверхностных свойствах минералов, происходит разделение на:
● Медный концентрат (пенный продукт), содержащий преимущественно халькозин (Cu₂S).
● Никелевый концентрат (камерный продукт), содержащий хизлевудит (Ni₃S₂).
Рассматриваемый в задании медный концентрат характеризуется высоким содержанием меди (около 69%) и низким содержанием железа (около 4%), что подтверждает его происхождение от разделения файнштейна. В отличие от рудных концентратов, где основным минералом является халькопирит (CuFeS₂) с высоким содержанием железа, здесь доминирующей фазой является халькозин (Cu₂S).
Цель окислительного обжига такого концентрата — глубокое удаление серы (десулфуризация) для получения огарка, пригодного для плавки на анодную медь в анодных печах или индукционных печах (минуя стадию конвертирования, так как железа практически нет), либо для гидрометаллургической переработки. В печи КС происходит окисление сульфидов кислородом дутья. Основная реакция:
Cu₂S + 2O₂ = 2CuO + SO₂
Также возможно образование Cu₂O и сульфатов при низких температурах. Наличие никеля требует особого внимания, так как оксид никеля (NiO) является тугоплавким и может влиять на свойства огарка.