Получение медных штейнов

Следующая важнейшая операция переработки медной руды — плавка на штейн. Штейном называют сплав сульфидов, образующийся при плавке медной руды, главным образом меди и железа (обычно 80—90%), остальное составляют сульфиды цинка, свинца, никеля, а также окислы железа, кремния, алюминия и кальция, концентрирующиеся главным образом в шлаке, но частично растворяющиеся и в штейне. Жидкие штейны хорошо растворяют в себе золото и серебро, и, если эти ценные металлы есть в руде, они почти полностью концентрируются в штейне.

Целью плавки на штейн является отделение сернистых соединений меди и железа, содержащихся в руде, от других примесей, главным образом, окисленных соединений.

Получаемый штейн не должен содержать слишком мало меди, так как это делает непроизводительными последующие переделы, но и очень богатые медью штейны получать нельзя, так как при этом значительное количество меди будет теряться в шлаках.
В зависимости от химического состава руды и ее физического состояния штейн получают либо в отражательных, либо в шахтных (ватер-жакетных),  либо в дуговых электрических печах.

Порошкообразные флотационные концентраты обычно плавят в отражательных или электрических печах. Кусковую медную руду, содержащую много серы, целесообразнее плавить в пригодных для таких материалов шахтных печах. Если концентраты содержат избыточное количество серы, необходимое для образования нормального штейна, их или предварительно обжигают (т. е. окисляют в отдельных аппаратах избыточную серу), или примешивают к этому концентрату окисленную медную руду.

Эти печи строятся длиной 35—40 м, шириной 7—10 м и высотой 3,5—4,5 м. Стены и свод делают из динасового или магнезитового кирпича. Огнеупор выбирают в зависимости от преобладания в шихте основных или кислотных окислов, так как соответствие состава шихты и огнеупорных материалов удлиняет срок их службы. Под печи делается в несколько слоев, а лещадь покрывается кварцевым песком, который перед пуском печи оплавляется, превращаясь в плотную массу.

Отражательные печи отапливают мазутом, угольной пылью или газом, вдувая топливо форсунками (4—10 шт.) через окна, имеющиеся в торце печи.
Максимальная температура в головной части печи 1550°Си, постепенно снижаясь, к хвостовой части обычно бывает 1250—1300°С Шихту в эти печи загружают через отверстия в своде, расположенные вдоль печи у боковых стенок. При загрузке шихта ложится откосами вдоль стен, предохраняя кладку от прямого воздействия шлаков и газов. По мере нагревания шихты начинаются реакции частичного восстановления высших окислов железа и меди, окисления серы и шлакообразования.

Штейн, имеющий плотность около 5, собирается на поду печи, шлак образует второй верхний жидкий слой (плотность около 3,5). Шлак выпускают по мере его накопления через шлаковое окно, расположенное в хвостовой части печи. Отверстия для выпуска штейна (обычно два) находятся на уровне лещади в одной из боковых стенок печи. Выпуск штейна производят по мере его образования и потребности в нем последующего конверторного передела.

Штейны содержат от 23—28% серы, 16—60% меди и 50—15% железа. Состав шлаков колеблется в широких пределах, но главными его составляющими всегда являются кремнезем (45—30%) и закись железа (25—45%).