Способ непрерывной плавки сульфидных медьсодержащих концентратов

Способ непрерывной плавки сульфидных медьсодержащих концентратов

Реферат

 

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для плавки сульфидных (в т. ч. никельсодержащих) медных концентратов на металлической меди. Цель изобретения - повышение извлечения меди в металлическую медь и серы в богатые диоксилом серы газы. Для этого в процессе плавки создают трехслойную ванну расплава, состоящую из слоев шлака, штейна и металлической меди, причем высоту слоя штейна создают 0,05 - 0,1 общей высоты расплава и поддерживают в этих пределах изменением соотношения расходов шихты и кислорода, а высоту слоев шлака и металлической меди регулируют путем выпуска этих продуктов в пределах соответственно 0,1 - 0,4 и 0,5 - 0,85 общей высоты ванны расплава. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначено для плавки сульфидных (в том числе и никельсодержащих) медных концентратов. В известных способах плавки никельсодержащих медных концентратов процесс ведут с переокислением меди для более полного перевода никеля в сухой никелевый шлак. Плавка никельсодержащего концентрата на готовую медь и сухой никелевый шлак исключает непрерывность процесса, что вызывает трудности в получении богатых диоксидом серы газов и утилизацию этих газов. Получение сухих никелевых шлаков приводит к низкому извлечению меди в конечную продукцию, к высоким затратам при дальнейшей переработке богатого медью никелевого шлака. Известен также способ непрерывной плавки сульфидных материалов в жидкой ванне, по которому плавку сульфидных концентратов и руд ведут в шлаковой ванне с получением шлака и штейна при высоте их слоев, равной соответственно 0,6-0,7 и 0,3-0,4 от общей высоты расплава. Подачу дутья осуществляют через боковые погруженные в шлаковую ванну фурмы интенсивностью 10-20 м³ дутья на 1 т расплава в 1 мин, в результате чего в фурменной зоне образуется шлакоштейновая эмульсия, содержащая 20-40% сульфидов, на поверхность которой загружается шихта с расходом 1-3,5 т/ч на 1 м² поверхности ванны. Расход кислорода на окисление сульфидов 80-100 нм³/ч на 1 т сульфидного сырья. Основным недостатком способа является низкое извлечение серы в богатые газы. Это связано с тем, что плавка ведется на штейн, дальнейшая переработка которого на черновую медь ведется в конвертерах периодического действия, не позволяющих получить газы с концентрацией диоксида серы более 4-5% Кроме того, известный способ неприменим для плавки богатых никельсодержащих концентратов, например концентратов от флотационного разделения файнштейна, содержащих менее 4% железа. В этом случае шлакоштейновая эмульсия при любой интенсивности дутья содержит менее 1% сульфидов, что ведет к загустеванию шлака и расстройству процесса. Известен способ непрерывной плавки сульфидных материалов в шлаковой ванне, заключающийся в верхней продувке расплава кислородом при непрерывной загрузке шихты и расходе дутья 0,5-2,5 м³/мин на 1 т расплава с поддержанием соотношения высоты слоев шлака и штейна, равной 1,5-9,0. Способ предназначен для плавки высокожелезистых сульфидных материалов. Плавка в шлаковой ванне никельсодержащих медных концентратов с низким содержанием железа на металлическую медь сопровождается переходом значительного количества никеля в шлак в виде тугоплавкой закиси никеля, что ведет к образованию ферритов никеля, резкому повышению вязкости шлака и расстройству процесса. Высокая вязкость шлака обусловливает высокие потери меди. Плавка же на штейн не позволяет иметь высокое извлечение серы в богатые диоксидом серы газы. Наиболее близким по технологической сущности является способ непрерывной плавки сульфидных материалов, по которому плавку сульфидных материалов ведут в шлаковой ванне с верхней подачей дутья с расходом 0,5-2,5 нм³/мин на 1 т расплава при соотношении высоты слоя шлака и штейна от 1,5 до 9,0, причем высота слоев штейна и шлака составляет соответственно 0,6-0,9 и 0,1-0,4 от общей глубины ванны расплава. Расход кислорода на окисление сульфидов шихты 200-270 нм³ на 1 т сульфидного сырья. Основным недостатком способа является невозможность получения металлической меди из медных никельсодержащих концентратов с низким содержанием сульфидного железа, так как плавка таких концентратов в шлаковой ванне ведет к переокислению шлака, его загустеванию и резкому снижению извлечения меди в конечный продукт. Плавка концентратов этим способом на штейн ведет к низкому извлечению серы в богатые диоксидом серы газы. Цель изобретения повышение извлечения меди в металлическую медь и серы в богатые диоксидом серы газы. Это достигается тем, что при плавке создают трехслойную ванну расплава, состоящую из слоев шлака, штейна и металлической меди, причем высоту слоя штейна создают 0,05-0,10 общей высоты расплава и поддерживают в этих пределах изменением соотношения расходов шихты и кислорода, а высоту слоев шлака и металлической меди регулируют путем выпуска этих продуктов в пределах соответственно 0,1-0,4 и 0,5-0,85 общей высоты ванны расплава. Именно поддержание указанного соотношения высот слоев шлака, штейна и металлической меди обеспечивает возможность непрерывного ведения процесса плавки концентрата на металлическую медь при высоком извлечении серы в газы и меди в металлическую медь. Увеличение высоты слоя штейна до выше 0,1 общей высоты ванны расплава ведет к снижению извлечения серы в богатые диоксидом серы газы. Уменьшение высоты слоя штейна до 0,05 общей высоты ванны приводит к интенсивному окислению никеля и переходу его в шлак, вследствие чего увеличивается вязкость шлака, его количество и содержание в нем меди, а следовательно, снижается извлечение меди в черновую медь. Уменьшение толщины слоя шлака до менее 0,1 общей глубины ванны расплава вызывает снижение стойкости фурм, так как в этом случае увеличивается интенсивность выброса штейна из зоны дутья, что снижает толщину защитного гарнисажа на головке фурмы и ведет к ее прогару. При увеличении толщины слоя шлака выше 0,4 общей глубины ванны происходит переокисление шлака, что вызывает его загустевание, повышение механических потерь меди со шлаком, а следовательно, ведет к снижению извлечения меди в металлическую медь и серы в газы и снижению усвоения кислорода дутья. При увеличении слоя меди до 0,85 общей высоты ванны происходит настылеобразование на подине агрегата вследствие охлаждения нижних слоев ванны. При снижении высоты слоя меди до 0,5 общей высоты ванны происходит размыв лещади печи, что ведет к выходу агрегата из строя. П р и м е р. Плавку медного концентрата от флотационного разделения медноникелевого файнштейна вели в полупромышленном стационарном агрегате с верхним дутьем емкостью 1,5 т. На плавку поступал концентрат, содержащий, медь 6,9; никель 3,6; железо 3,5; сера 21. Влажность концентрата 8% В качестве флюса использовали кварцит, содержащий 70% двуокиси кремния. В агрегат непрерывно загружали концентрат со скоростью 1 т/ч и флюс 0,03 т/ч. Через топливно-кислородную фурму подавали кислород с расходом 3-5,5 нм³/мин и жидкое топливо 0,1-0,25 кг/мин. Плавка концентрата протекала при 1300-1350^оС. Общая глубина ванны поддерживалась равной 600 мм. В процессе плавки изменением соотношения расходов шихты и кислорода в пределах 135-150 нм³ кислорода на 1 т концентрата поддерживали в ванне слой штейна толщиной 30-60 мм или 0,05-0,1 общей высоты ванны. Высоту слоев шлака и металлической меди регулировали путем выпуска этих продуктов под дутьем в пределах: шлак 60-240 мм или 0,1-0,4 общей высоты ванны; медь 300-510 мм или 0,5-0,85 общей высоты ванны. В результате плавки получили металлическую медь, содержащую, медь 90-93; никель 4-6; сера 1-1,2 и шлак, содержащий 7-8% меди, 2-4% никеля и 20-25% двуокиси кремния. Извлечение серы в газы, содержащие 60-65% диоксида серы, составляет 95% Другие примеры осуществления способа приведены в таблице. По результатам испытаний предлагаемого способа на полупромышленной установке комбината "Североникель" разработан регламент для проектирования и строительства опытно-промышленной установки способа непрерывной плавки концентрата в медеплавильном цехе комбината. Внедрение способа позволяет значительно снизить выбросы диоксида серы в атмосферу и загазованность на рабочих местах в цехе.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий загрузку шихты, продувку ванны расплава кислородсодержащим газом с образованием окисленной и сульфидной фаз, поддержание соотношения высоты слоев шлака и штейна и выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения меди в металлическую медь и серы в богатые диоксидом серы газы, при плавке создают ванну из шлака, штейна и металлической меди, причем изменением соотношения расходов шихты и кислорода высоту слоя штейна поддерживают в пределах 0,05 - 0,1 общей высоты ванны расплава, а высоту слоев шлака и металлической меди регулируют путем выпуска этих продуктов соответственно в пределах 0,1 - 0,4 и 0,5 - 0,85 общей высоты ванны расплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.05.2007

Извещение опубликовано: 27.07.2008        БИ: 21/2008