Тепло, необходимое для нагрева и плавления шихты, выделяется в результате сжигания пылеугольного, жидкого или газообразного топлива в горелках (форсунках), расположенных в торцевой стенке. Продукты сгорания выходят с противоположной стороны печи. Температура газов у передней стенки составляет 1500-1600°Сч а на выходе из печи - около 1300°С. Основное количество шихты загружают и плавят на первых 2/3 длины печи - в зоне с максимальной температурой газовых факелов. На последней трети длины печи происходят отстаивание и полное расслоение шлака и штейна. Высота слоев шлака и штейна - по 500 мм. «Усредненный» (по нескольким заводам) штейн имеет состав, %: Cu2S- 35;FeS - 50; Fe3О4 - 10; Zn и Pb - 2-3 и шлаковые включения - 2-3. В штейн переходит до 97% золота и серебра, содержащихся в шихте.
Шлак содержит, %:FeO - 40; SiО2 - 38; СаО- 8;А12О3 - 6; в шлаке имеется небольшие количества меди (0,3%), цинка, свинца - в виде оксидов. Выход шлака 1,0-1,5 т/т штейна.
Расход условного топлива 15-20%.
Шахтные печидля плавки руд имеют ряд существенных преимуществ перед отраженными печами:
1) более высокую удельную производительность 100-150 т/(м2 сут) вместо 7-10 т/(м2 сут) в отражательных печах;
2) более высокую степень использования тепла 60-70% (за счет более низкой температуры отходящих колошниковых газов 250-600°С);
3) благодаря интенсивному водяному охлаждению печей с помощью специальных холодильников - кессонов (которые одновременно являются и несущими конструкциями) существенно сокращается расход дорогих огнеупоров при строительстве и эксплуатации печей;
4) сохраняется высокая рентабельность даже для печей малой мощности.
Поскольку шахтная плавка основана на противотоке: через опускающийся столб шихты поднимается газовый поток, то для получения высокой производительности печи необходимо иметь газопроницаемую шихту с оптимальным размером кусков 20-40 мм; мелкие фракции (0-5 или 0-10 мм) необходимо отсеивать и использовать в плавке только после окускования (брикетирования, агломерации). Окусковывать следует и тонкие концентраты.
На рисунке 5.33 представлена схема шахтной печи для плавки медных руд.
Рис. 5.33. Схема шахтной печи: