Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Окись меди из белого матта
* Белый матт образуется при извлечении меди из сульфидных руд в результате дальнейшей переработки штейна, состоящего из сульфидов меди и железа и получающегося после первой плавки сырья с отделением пустой породы. При добавке к штейну кварца и продувке воздухом сульфид железа окисляется и переходит в силикат. После удаления шлака остается полусернистая медь, имеющая в изломе серебристый белый цвет, поэтому ее называют белым металлом или белым маттом.
Белый матт получается в виде плит толщиной 6—8 см. Он содержит, кроме Cu2S, до 10% металлической меди и 0,5—3% железа; общее содержание меди 75—78%. Он служит для получения черновой, а затем рафинированной меди.
|
Пол завода Рис. 189. Обжиговая печь (разрез): / — неподвижный под; 2 — подвижный под; 3 —гребки; 4 - верхний свод. |
Для переработки на медный купорос белый матт измельчают и подвергают обжигу в печах, с целью окисления сульфида в окись меди. Для обжига используют печи разных конструкций. Разрез одной из них показан на рис. 189. Печь имеет четыре пода, из которых два неподвижны, а два, находящиеся между ними, вращаются вокруг предполагаемой вертикальной оси, совпадающей с осью печи. Все металлические части печи вынесены наружу. Подвижные поды 2 опираются на ролики и опоясаны зубчатыми кольцами, с помощью которых приводятся во вращение. Поды выложены в форме пологих сводов из кислотоупорного кирпича. В каждый свод при кладке печи вставляются гребки 3, расположенные таким образом, что при вращении подвижных подов материал перемещается по сводам от периферии к центру или в обратном направлении и пересыпается со свода на свод. Разогрев печи производится топочным или генераторным газом, поступающим под нижний свод печи. Наиболее распространены печи с диаметром 4,5 м. Производительность печи составляет 6—7 т обожженного матта в сутки при продолжительности пребывания материала в печи 10—12 ч. Обжиг белого матта ведут с добавкой 1,75—2% угля, обеспечивающего снижение температуры воспламенения сульфида меди, что ускоряет его окисление. Для предотвращения спекания в. шихту добавляют до 15% измельченного «нагара». (Нагар — комочки спекшегося, плохо обожженного белого матта, отделяемые при просеивании обожженного матта). Температурный режим в печи устанавливается за счет тепла, выделяющегося при горении белого матта и угля. Обычно температуру поддерживают в следующих пределах: 670—700° на первом поде (сверху), 740— 760° на втором, 650—675° на третьем и 450—475° на четвертом33.
При обжиге белый матт превращается в окись меди по реакции:
Cu2S + 202 = 2CuO + S02
Небольшая доля сернистого газа, в связи с присутствием в белом матте железа, каталитически окисляется до SO3, который сульфатизирует окись меди. Поэтому в продукте обжига белого матта, помимо основного компонента — окиси меди, а также остатков сульфида, содержится некоторое количество CuS04. С учетом этого общая реакция окисления белого матта может быть записана так48'4S:
2Cu2S + 4,502 = 2CuO + CuO • CuS04 + S02
При недостатке кислорода или при плохом перемешивании может образоваться некоторое количество закиси меди:
. 2Cu2S + 302 = 2CU2Q + 2S02
Закись меди растворяется в серной кислоте хуже, чем - окись, поэтому наличие ее в обожженном матте (огарке) нежелательно. Обожженный продукт содержит 87—90% CuO и 8—10% Cu2S или 70—72% Си и 2—2,5% S. В нем несколько меньше меди, чем в исходном белом матте, что объясняется загрязнением продукта нагаром и золой угля. Основная масса серы уходит из обжиговой печи в виде сернистого газа, содержащего 1,5—2% S02, 0,5—1% С02, 15—17% 02> имеющего температуру 250—300°.
