Металлы и человек

Кипящий слой молод. Лишь немногим более двадцати пяти лет назад нашел он себе первое применение для газификации твердого топлива, но он с каждым днем все шире вторгается во все отрасли промышленности, где надо интенсифицировать реакции между твердым и газообразным веществами. Вот он-то и ставит под вопрос самое существование в будущем многоподовых печей для обжига медных сульфидных руд.

Одно из волшебных свойств кипящего слоя.

От огарков к чистому металлу

После обжига концентрат медной руды вместе с флюсом — известью обычно поступает на плавку в отражательную печь. Отапливаются они пылеугольным жидким или газообразным топливом. Так как газы, уходящие из такой печи, имеют температуру около 1200 градусов, оказалось рентабельным направлять их сразу же в парокотельную установку. От 30 до 45 процентов всего тепла, выделяющегося при сжигании топлива, утилизируется в этой установке.

Из отражательной печи выходят жидкие шлаки и жидкий же продукт— штейн, содержащий около 25 процентов меди. Кроме меди, в штейне обычно находится железо (его здесь не меньше, чем меди), сера (ее почти треть), серебро, золото, никель и т. д.

Шлаки направляют в отвалы или на переработку в строительные материалы. Ковши со штейном поступают к конверторам, подобным тем, что применяются при бессемеровской переработке чугуна в сталь. Но форма их отлична. Если конверторы для переработки чугуна напоминают формой груши, то конверторы для переработки меди — это скорее положенные на бок бочонки.

И в тех и в других сквозь расплавленный полупродукт продувается воздух, и там и там происходит выгорание примесей. Но, пожалуй, на этом сходство кончается. Начинаются отличия.

Из чугуна з процессе бессемеровской переработки надо выжечь максимум 6–8 процентов различных примесей. В штейне надо удалить 70–80 процентов серы и железа. И, конечно, это нельзя сделать за несколько минут, как при переработке чугуна в сталь. Процесс конвертования штейна длится не менее десяти часов, а нередко и более суток.

Бессемеровская переработка чугуна протекает при температурах порядка 1500 градусов. Переработка штейна идет всего при 1200 градусах. При переработке чугуна шлаков почти не образуется. При переработке штейна шлаков столько, что их несколько раз приходится сливать. И т. д. и т. д.

В процессе переработки штейна содержание серы и железа уменьшается до долей процента. Полученная медь — ее называют черновой— содержит около 98–99 процентов меди и добавки (кроме железа и серы) никеля, мышьяка, свинца, золота, сурьмы, серебра.

Кроме черновой меди, после конвертования получают шлак, грубую и тонкую пыль на пылеосадительных устройствах и газы. Все это — ценные продукты, подвергающиеся дальнейшей переработке. Из газов, содержащих значительные количества окислов серы, вырабатывают серную и сернистую кислоты. Тонкая пыль, улавливаемая в электростатических пылеуловителях, содержит большое количество свинца, цинка и других ценных металлов. Они извлекаются на специальных заводах.

Грубая пыль, осаждающаяся в обычных инерционных пылеуловителях, возвращается в отражательные печи.

Шлаки, содержащие значительные количества меди — до 3 процентов, используются в отражательных печах или переплавляются в печах других типов.

Но, конечно, самым ценным остается черновая медь.

Полтора процента примесей, которые в ней еще содержатся, сильно ухудшают и механические свойства и электропроводность металла. К тому же в этих примесях значительную часть составляют драгоценные металлы. Поэтому медь подвергают сначала огневому рафинированию, затем электролизу. Первый процесс освобождает медь от примесей, второй служит для отделения драгоценных металлов.

Огневое рафинирование осуществляют в отражательных печах. Особенно интересен последний этап этого рафинирования. В ванну с расплавленной медью вводят шесты свежесрубленного дерева. Ровная поверхность металла, с которой только что перед этим удалили весь шлак, вскипает — это поднимаются, перемешивая металл, продукты сухой перегонки— углеводороды, водяной пар и т. д. Этот процесс называется дразнением меди.

После огневого рафинирования медь содержит не более 0,3–0,5 процента примесей. В некоторых случаях каждая тонна меди содержит до 3 кг серебра и 200–300 г золота. Чтобы выделить эти примеси и получить более чистую медь (а мы знаем, что малейшие примеси ухудшают ее электропроводность), медь подвергают электролизу.

Электрический ток переносит ионы меди с анода на катод. Драгоценные примеси — в их числе нередко встречается селен — оседают на дно электрической ванны. Этот осадок называют шламом.