Переработка медного штейна
Если получение штейна на отдельных заводах и в некоторых странах проводят различно, то дальнейшая переработка штейна проходит примерно одинаково всюду.
В 1866 г. русские инженеры Семенников, Иосса и Лалетин на Урале для получения меди из штейнов применили конвертор, уже известный в сталеплавильном производстве. С тех пор этот процесс нашел всеобщее признание, хотя конструкция современного конвертора для переработки штейна не очень похожа на конвертор, в котором получают сталь теперь.
Наиболее распространен для этих целей цилиндрические бочкообразные конверторы. Наружный диаметр конвертора обычно 2,3—4 му длина 4,3—10 м. Наиболее крупные выдают за одну операцию до 100 т меди. Воздух в конвертор подается через ряд фурм, расположенных по образующей цилиндра. Цилиндр опирается двумя прочными бандажами на четыре пары роликов. Поворот конвертора на роликах на необходимый угол для заливки штейна в горловину и выливки продуктов плавки проводится зубчатой передачей и зубчатым ободом, закрепленными на стальном кожухе. Внутри конвертор футеруется магнезитовым кирпичом.
Переработка штейна в конверторе протекает в два периода. В конвертор заливается расплавленный штейн, загружается кусковой кварц и начинается его продувка воздухом. Воздух, энергично перемешивая штейн, окисляет сульфиды меди и железа. Ппри этом закись меди благодаря обменному взаимодействию вновь превращается в сульфид.
Поэтому в первом периоде идет практически окисление только железа, а закись железа шлакуется кварцем.
Образующийся шлак периодически сливают и в конвертор добавляют свежие порции медного штейна и кускового кварца. Температура заливаемого штейна обычно около 1200° С, но за время продувки, за счет большего выделения тепла при окислении сульфидов температура повышается до 1350° С. Продолжительность первого периода зависит от количества меди в штейне и колеблется от 6 до 20 ч. Первый период заканчивается, когда в продуваемом штейне будет окислено сернистое железо. После этого тщательно удаляют шлак и продолжают продувку без добавки штейна и кварца. Начинается второй период, когда в конверторе остается только Cu2S, называемый белым штейном, а на некоторых заводах «белым маттом». Воздух окисляет теперь только Cu2S, и образовавшаяся закись меди способствует появлению в конверторе металлической меди по реакции.
Второй период заканчивается, когда в конверторе весь белый штейн превратится в медь. На это обычно уходит 2—3 ч. В конверторе образуется и во втором периоде небольшое количество богатого медью шлака, который остается в конверторе после выливки черновой меди и перерабатывается в следующем цикле. Конверторные шлаки первого периода направляются для переработки в отражательные печи. Конверторные газы содержат 12—17% S02; они тщательно собираются с помощью так называемого напыльника и после очистки от пыли используются для получения серной кислоты.
Черновая медь по окончании процесса наклоном конвертора выливается в ковш и разливается в изложницы. Полученную в конверторе медь называют черновой, т. е. еще не готовой медью, так как в ней содержится 1,0—2,0% железа, цинка, никеля, мышьяка, сурьмы, кислорода, серы и других примесей и растворены благородные металлы, ранее находившиеся в штейне.