Плавку медных руд и концентратов с целью получения расплава сульфидов меди и железа ведут в шахтных вертикальных печах или в пламенных отражательных печах.
Современная шахтная печь обычно имеет прямоугольную форму длиной до 10—11 м и шириной 1,3—1,4 м. Устройство шахтной печи показано на рис. 30. Высота шахты от уровня фурм до загрузочной площадки 4,5—6 м.
Боковые стенки 3 сделаны наклонными, чтобы уменьшить скорость движения газов, которые от фурм поднимаются вверх, и замедлить скорость опускания шихтовых материалов. Нижнюю часть 2 шахтной фетеруют огнеупорным кирпичом. Выше фурм стенки печи металлические, пустотелые, охлаждаемые водой. Загружают материалы 1 шихтовой площадки 4 вагонетками 7. Выше загрузочной площадки сделан шатер 6 с загрузочными окнами 5. Воздух подают через воздухораспределительное кольцо 8 в фурмы 1, расположенные вдоль боковых стен. Штейн и шлак, образующиеся при плавке в жидком виде, собираются в переднем горне 9, где они разделяются по удельному весу.
Характер плавки в шахтной печи зависит от перерабатываемых исходных руд. Количество кокса при плавке в шахтных печах зависит от сорта руды и колеблется от 2 до 10 % от веса шихты. Топливо сгорает главным образом за счет сернистого ангидрида проходящих газов:
С + SO2 →СO2 + 0,5 S2.
В результате получаются колошниковые газы с большим содержанием молекулярной серы. Выделяющуюся серу и сернистые газы улавливают и используют для изготовления серной кислоты и получения элементарной серы.
Рис. 30. Шахтная печь для плавки медных руд: 1— фурмы; 2 — нижняя часть шахты; 3 — боковые стенки; 4 — шихтовая площадка; 5 — загрузочные окна; 6 — шатер; 7 — вагонетки; 8 — воздухораспределительное кольцо; 9 — передний горнПлавка в отражательных печах в настоящее время является основным способом переработки медных руд и концентратов в сыром и обожженном виде.
На заводах построены крупные печи (длина рабочего пространства 28—29 м и ширина 6,5—9 м). Площадь пода печей составляет 170—240 м2 и более. В рабочем пространстве печи температура достигает 1500—1600°.
На рис. 31 представлена схема устройства отражательной печи. На под 5 печи через воронки 2 из бункера 1 засыпают порошкообразную руду 4 или концентрат и нагревают. В печи поддерживают слабоокислительную среду, чтобы сернистое железо FeS не окислялось печными газами. В печи происходят следующие реакции. При 900° сернистые соединения меди Cu2S реагируют с закисью Cu2O, образуя медь:
Cu2S + 2 Cu2O→6Сu + SO2;
при достаточном количестве сернистого железа медь реагирует с ним
FeS + 2Cu→Cu2S + Fe,
Cu2O+ FeS→Cu2S + FeO.
Рис. 31. Схема устройства отражательной печи для плавки медных руд: 1 - бункер; 2 — воронки; 3 — летка; 4 — руда; 5 — под
В результате плавки на поду печи образуется расплав — медный штейн, который стекает к летке 3, откуда его выпускают ковши. Состав медного штейна примерно следующий: 20— 50% 20—40%Fe и 22—25%S. Температура плавления его при удержании 35—40%Си около 950°. Удельный вес ~ 5000 кГ/м3. Пустая порода отделяется от штейна в виде шлака
