штейна, окислительный пирометаллургический процесс переработки жидких
Штейнов медного, никелевого и свинцового производств с целью получения чернового металла или сульфида цветного металла. К. осуществляется в
Конвертере путём продувки расплавленного штейна воздухом или техническим
Кислородом
. При прохождении струи воздуха через расплав в первую очередь окисляются сульфиды тех металлов, у которых сродство к кислороду больше, чем к сере. В штейнах цветной металлургии (См.
Цветная металлургия) таким металлом является железо. Образующиеся жидкие окислы железа шлакуются
Кремнезёмом
, добавляемым в конвертер в качестве флюса (См.
Флюсы)
.
Содержание SiO2 в шлаке 21-30\%, остальное - окислы железа. Конвертерный шлак, имеющий меньшую плотность, чем штейн, всплывает и периодически удаляется из конвертера.
В медной промышленности процесс К. принято делить на два периода. Первый период заканчивается удалением из штейна всего железа. Оставшийся сульфид меди (белый матт) окисляется во втором периоде кислородом воздуха по реакции: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2. Конечным продуктом К. медных штейнов является черновая медь.
В свинцовой промышленности К. подвергаются медно-свинцовые штейны, содержащие до 30\% Cu, 10-20\% Pb, 5-15\% Zn, 20-40\% Fe и 18-22\% S. В первом периоде продувки одновременно с сульфидом железа частично окисляются сульфиды цинка и свинца. Окислы этих металлов при взаимодействии с кремнеземом образуют шлак. Часть цинка и свинца переходит в паровую фазу и улавливается в пылеулавливающих устройствах в виде конвертерной пыли. При переработке медно-свинцовых штейнов получаемая во втором периоде черновая медь отличается повышенным содержанием свинца (до 4\%).
В никелевом производстве получение чернового металла из никелевых штейнов затруднено. Это связано с тем, что после удаления всего сернистого железа в первом периоде протекание реакции Ni
3S
2 + 2O
2=3Ni + 2SO
2 возможно лишь при температурах выше 1500 °С. температура же в обычных горизонтальных конвертерах не превышает 1400 °С. Поэтому процесс К. никелевых штейнов заканчивается на первом периоде получением так называемого
Файнштейна (Ni 77- 79\%, S 23-21\%), при продувке которого техническим кислородом можно получить никель. Вертикальные конвертеры для получения чернового никеля из файнштейна по конструкции напоминают конвертеры чёрной металлургии, кислород подаётся сверху через фурму (См.
Фурма)
.
Конвертерный процесс автогенен. Выделяющегося при окислении сульфидов тепла достаточно не только для поддержания штейна в конвертере в жидком состоянии, но и для расплавления добавляемых в расплав холодных присадок, содержащих цветные металлы. На некоторых заводах в конвертеры грузят рудный концентрат, подвергнутый предварительно окатыванию (См.
Окатывание) и сушке. Газы, образующиеся при К., содержат в среднем 3-4\% SO
2 и частично используются в сернокислотном производстве. Конвертерные шлаки, содержащие до 3\% цветных металлов, являются оборотным продуктом и возвращаются в плавильные агрегаты. Конвертерную пыль, содержащую до 20-30\% цветных металлов, обычно возвращают в конвертеры.
Лит.: Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. 1-2, М., 1964-66; Шалыгин Л. М., Конвертерный передел в цветной металлургии, М., 1965.
В. Я. Зайцев.