Рудно-термическая плавка впервые внедрена в Норвегии в 1928 г. Процесс протекает в металлургическом агрегате нагревательного типа. Рудная плавка в электрических печах сульфидных материалов является близким аналогом отражательной плавки и имеет много общего в химизме и аппаратурном оформлении процесса. Существенным отличием от печей нагревательного типа является выделение тепла в ванне расплава за счёт источника тепловой энергии, используемого для создания высоких температур в печи.
Химизм плавки огарка в связи с полным разложением высших сульфидов в процессе обжига сводится, главным образом к взаимодействию между сульфидами и оксидами. Основными в этом виде рудно-термической плавки являются реакции взаимодействия сульфида железа с магнетитом и оксидами огарка:
[FeS] + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2 ?
6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2
Fe3O4 = Fe2O3 + FeO
[Cu2S · 3FeS] + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2 ) + SO2 ? +[Cu2S · 2FeS]
В настоящее время электроплавку рудного сырья применяют в медной, никелевой, оловянной и свинцовой промышленности и при производстве ферросплавов. Для переработки медных руд и концентратов её использует Жезказганский медный завод (ЖМЗ Казахмыс) и некоторые другие предприятия. Электроплавка практикуется при наличии дешевой электроэнергии и при переработке концентратов, содержащих тугоплавкие компоненты пустой породы. Эти условия определяют использование электроплавки на комбинате Печенганикель и Жезказганском медном заводе. Удельная производительность РТП – до 10 тт.
Рудно-термические печи в горизонтальном сечении имеют прямоугольную форму. Такие печи обычно оборудованы тремя или шестью угольными электродами, вводимыми в печь (в расплав) через свод.
Фундамент рудно-термических печей делают столбчатым или ленточным, что обеспечивает естественную или принудительную циркуляцию воздуха под печью и хорошее охлаждение пода. Подину обычно выполняют в виде обратной арки из клинового хромомагнезитового кирпича в три наката на бетонной подушке. Арки опираются на пятовые кирпичи, что препятствует всплыванию пода в более тяжелом штейне.
Стены печи опираются на подину и выполнены в виде кирпичной кладки разной толщины по высоте из хромомагнезитового кирпича. При большой глубине расплавленной ванны (до 2,5 м) они работают в очень тяжелых условиях, подвергаясь большим механическим нагрузкам и воздействию агрессивных расплавов. Для придания большей механической прочности кладка стен печи заключена в металлический кожух из листовой стали или облицована чугунными или стальными ребристыми плитами. Для защиты от химического разъедания и размывания в кладку стен закладывают медные водоохлаждаемые кессоны.
Свод электропечи выкладывают из шамотного кирпича в виде арки. В своде шести электродной печи длиной 22-23,5 и шириной 6-6,5 м имеется шесть отверстий диаметром 1200 мм для электродов, расположенный вдоль продольной оси печи, 36 отверстий с двух сторон от электродов для загрузочных течек и шесть отверстий диаметром 1000 мм для газоходов. Современные рудно-термические печи оборудованы самообжигающимися электродами, представляющими собой кожух из листовой стали диаметром около 1200 мм, заполненный брикетированной электродной (углеродистой) массой. Электрод работает в непрерывном режиме. По мере сгорания его опускают, а кожух сверху наращивают привариванием новой секции и набивают свежей порцией электродной массы. По мере опускания электрода в зону все более высоких температур электродная масса нагревается, сушится, коксуется и спекается, превращаясь в монолит.
Каждая электропечь питается от трех однофазных печных трансформаторов – по одному на каждые два электрода. От трансформаторов ток поступает к электродам по гибким медным токопроводящим шинам и медным полым трубкам, по которым одновременно подают воду для охлаждения медных щек электроконтактов (электрозажимов). Глубина погружения электродов в расплав регулируется автоматически по заданной мощности.
