Способ конвертирования медных, никелевых и медно-никелевых штейнов

 

. Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке штейнов в горизонтальных конвертерах. Целью изобретения является удешевление процесса за счет повышения производительности конвертера и увеличение срока службы футеровки конвертера, а также повышение концентрации диоксида серы в отходящих газах. Для этого продувку штейнов ведут через два ряда фурм; ряд. погруженный в расплав (нижний ряд), и ряд, расположенный над расплавом (верхний ряд) под углом 40-50° к его поверхности. При этом через нижний ряд фурм подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через верхний ряд фурм - воздушное или дутье, обогащенное до 21- 50% кислородом, с расходом дутья 15-30% от общего количества дутья, подаваемого на конвертер. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 22 В 15/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е (21) 4780479/02 (22),09.01.90 (46) 23.03.92. Бюл. N 11 (71) Ленинградский горный институт им.

Г.В,Плеханова (72) Л.М.Шалы гин, Ф.Т.Бумажнов.

Ю.M Ñìèðíîâ, В.П.Савва, С,В.Гультяев, О.Я. Галуш ко, Я.Л. Серебря н ы й, С.Я. Серегин, Е.С,Кондырев, А.В.Потоцкий и Ю,А.Чумаков (53) 669,333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 845486, кл. С 22 В 15/06, 06.03.81. (54) СПОСОБ КОНВЕРТИРОВАНИЯ МЕДНЫХ, НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ (57). Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке штейнов в горизонтальных конвертерах.

Изобретение направлено на повышение производительности конвертера, концентрации диоксида серы в отходящих газах и снижение расхода огнеупоров, т.е. удешевление процесса.

Известен способ конвертирования штейнов. по которому с целью увеличения производительности конвертера и срока службы футеровки, через формы, погруженные в расплав. в течение первого периода конвертирования подают дутье, обогащенное кислородом, периодами. чередующимися с периодами подачи воздушного дутья.

Недостатками способа являются: срок службы футеровки по сравнению с таковым,, . Ы„,> 1721109 А1 переработке штейнов в горизонтальных конвертерах. Целью изобретения является удешевление процесса эа счет повышения производительности конвертера и увеличение срока службы футеровки конвертера, а также повышение концентрации диоксида серы в отходящих газах. Для этого продувку штейнов ведут через два ряда фурм; ряд. погруженный в расплав (нижний ряд), и ряд, расположенный над расплавом (верхний ряд) под углом 40 — 50 к его поверхности.

При этом через нижний ряд фурм подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через верхний ряд фурм — воздушное или дутье, обогащенное до 2150% кислородом, с расходом дутья 15 — 30% от общего количества дутья, подаваемого на конвертер. 5 табл. при использовании воздушного дутья не увеличивается, а уменьшается, производительность конвертера увеличивается не значительно, неравномерность состава отходящих газов при относительно низкой концентрации в них диоксида серы, сложно- ) сть регулирования процесса в промышлен- с,о ных условиях.

Известен способ, по которому дутье, обогащенное кислородом, под избыточным давлением 1 кг/см подают на поверхность расплава через вертикально расположенную фурму, нижний конец которой находится над расплавом на расстоянии 0,4 м.

Недостатками способа являются: ограниченное количество дутья, обогащенного кислородом. которое можно подать через одну фурму, сосредоточенное введение дутья с высоким окислительным потенциалом e or1721109

35

55 раниченную по обьему зону сульфидного расплава, что вызывает местный перегрев расплава и переокисление его компонентов, следствием чего является повышенный переход цветных металлов (особенно кобальта) в конвертерный шлак, продувка расплава через вертикально расположенную фурму уже при относительно небольших расходах дутья вызывает интенсивное разбрызгивание расплава, что сопровождается достаточно быстрым заростанием горловины конвертера и вызывает необходимость частой остановки последнего.

Известен способ, по которому подачу окислительного дутья в штейновый слой производят через фурмы, погруженные в расплав, расположенные на двух параллельныхх уровнях по обе стороны от горловины конвертера.

Недостатками известного способа являются: небольшая производительность способа, отсутствие возможности использования дутья, обогащенного кислородом, что исключает возможность повышения концентрации диоксида серы в отходящих газах и ограничивает повышение производительности конвертера, срок службы футеровки конвертера не увеличивается, Способ достаточно дорогой, Целью изобретения является удешевление процесса за счет увеличения производительности конвертера, сокращение расхода огнеупоров и повышения концентрации диоксиДа серы в отходящих газах, Продувку расплава при конвертировании медных, никелевых и медно-никелевых штейнов ведут через два ряда фурм: ряд, погруженный в расплав (нижний ряд), и ряд, расположенный над расплавом (верхний ряд) под углом 40 — 50 к его поверхности, при этом через -нижний ряд фурм подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через верхний ряд фурм — воздушное или дутье, обогащенное до 21—

50/ кислородом, с расходом дутья 15 — 30 от общего количества дутья, подаваемого на конвертер.

Верхний предел расхода дутья 30, подаваемого через верхний ряд фурм, определяется тем, что для подачи большего объема дутья требуется более высокое давление дутья; чем подаваемое в современный горизонтальный конвертер, что увеличивает стоимость дутья и усложняет систему его подачи на конвертер, контроль и регулирование процесса.

Нижний предел дутья 15 определяется увеличением выброса конвертерной массы вследствие снижения объема дутья, подаваемого на поверхность расплава и подавляющего выбросы конвертерной массы, что приводит к увеличению скорости заростания горловины конвертера, что снижает время работы конвертера под дутьем, что совместно со снижением расхода дутья уменьшает производительность конвертера.

Верхний предел содержания кислорода

50 в кислородовоздушной смеси, подаваемой на верхний ряд фурм, определяется взрывоопасностью кислородовоздушной смеси. При содержании кислорода в смеси более 50 смесь взрывоопасна, поэтому при наличии утечек смеси из фурмоколлектора, что исключить практически не представляется возможным, создаются. взрывоопасные условия и возрастает скорость растворения футеровки.

Нижний предел содержания кислорода в кислородовоздушной смеси 21 /, подаваемой на верхний ряд фурм, определяется содержанием кислорода в воздухе.

Подача дутья, обогащенного кислородом, через верхний ряд фурм производится в область расплава, удаленную от стенок конвертера и рассредоточение вводимого в конвертер дутья по большому количеству верхнего ряда фурм не вызывает резкого перегрева футеровки конвертера и, следовательно, не вызывает ее разрушения и сокращения срока ее службы несмотря на обогащение дутья кислородом. Это позволяет повысить концентрацию кислорода в суммарном дутье, подаваемом в конвертер до 28 /о.

Верхний предел содержания кислорода в дутье, подаваемом на нижний ряд фурм, 21 определяется содержанием его в воздухе и тем, что обогащение дутья кислородом в этом случае в любых более или менее значимых пределах неизбежно приводит к увеличению скорости разрушения футеровки и увеличению расхода огнеупоров.

Нижний предел содержания кислорода в дутье, подаваемом в нижний ряд фурм, определяется тепловым балансом процесса и для каждого состава штейна имеет свое определенное значение, однако снижение

его содержания ниже 16 нецелесообразно в связи со снижением производительности процесса.

Максимальный угол наклона верхнего ряда фурм к поверхности расплава 50 / определяется тем, что при больших углах наклона фурм соприкосновение дутья, вводимого через эти фурмы с расплавом, а следовательно, и зона максимальных температур приближаются к задней стенке конвертера, что сопровождается повышением интенсивности разрушения футеровки конвертера и в меньшей мере способствует

1721109 снижению выбросов расплава через горловину.

Минимальный угол наклона верхнего ряда фурм к поверхности расплава 40 определяется тем, что при меньших углах наклона фурм уменьшается степень использования кислорода и повышается износ противоположной стенки конвертера.

Количество фурм в верхнем ряду составляет 30% от их количества в нижнем ряду.

Фурмы верхнего ряда имеют такой же диаметр, как и нижнего ряда и через них из общей воздухоподводящей системы при том же давлении, что и для дутья, подаваемого в нижний ряд фурм, подается до 30% дутья от общего его обьема, подаваемого в конвертер.

Дутье иэ верхнего ряда фурм поступает в зону расплава, поднятого и разрыхленного дутьем, подаваемым через нижний ряд фурм, что определяет высокое использование кислорода дутья, снижение выбросов конвертерной массы и предотвращает интенсивное зарастание горловины конвертера. На современных горизонтальных конвертерах по их геометрическим характеристикам установить в верхнем ряду более

30% фурм от их количества в нижнем ряду не представляется возможным.

Установка в верхнем ряду менее 15% фурм не целесообразна, так как при этом существенно снижается рассредоточенность дутья, вводимого через верхний ряд фурм, что вызывает местное переокисление расплава и сопровождается повышенным переходом цветных металлов в конвертерный шлак. Кроме того, снижается количество дутья, вводимого в конвертер, что вызывает снижение производительности конвертера и увеличивает выброс расплава через горловину конвертера.

Пример 1. Плавки проводят на промышленном конвертере емкостью 80 т, оборудованном двумя рядами фурм.

Количество фурм в нижнем ряду — 52 шт. и в верхнем — по 8 фурм с каждой стороны горловины. Всего 16 фурм или 30,8% от количества фурм нижнего ряда. Верхний ряд фурм расположен над уровнем ванны под углом

45 к поверхности расплава. Диаметр фурм в нижнем и верхнем ряду 50 мм.

Результаты плавок представлены в табл,1, Пример 2, Плавки проводят на конвертере укрупненного 8 масштаба (емкостью 500 кг). Верхний ряд фурм расположен под углом 45 к поверхности расплава. Концентрация кислорода изменяется в пределах 21 — 50 об.%. Концентрацию диоксида серы в отходящих газах и кислорода в дутье определяют на газоанализаторе. На нижний ряд фурм подают воздушное дутье.

Результаты приведены в табл.2, где показана зависимость концентрации в отходя5 щих газах и производительности процесса от концентрации кислорода в дутье, подаваемом на верхний ряд фурм (расход дутья через верхний ряд фурм 30% от объема. подаваемого через нижний ряд фурм).

10 Пример 3. Плавки проводят на тай же установке, что и в примере 2, а также на промышленных конвертерах емкостью 4080 т при изменении концентрации кислорода в дутье, подаваемом через нижний ряд

15 фурм в пределах 14 — 25%;

В табл.3 приведены результаты испытаний процесса конвертирования никелевых штейнов при различной концентрации кислорода в дутье, подаваемого через нижний

20 ряд фурм.

Пример 4, Плавки проводят на воз- . душном дутье на той же установке, что и в примере 2, при изменении угла наклона фурм.

25 В табл.4 приведены результаты испытаний процесса конвертирования при различном угле наклона фурм верхнего ряда к поверхности расплава.

Пример 5. Плавки проводят на воз30 душном дутье на той же установке, что и в примере 2, при изменении числа фурм в верхнем ряду фурм.

В табл.5 показано влияние количества фурм в верхнем ряду фурм на производи35 тельность конвертера и содержание кобальта в конвертерном шлаке.

Технический эффект от использования изобретения состоит в том, что предлагаемый способ позволяет использовать дутье, 40 обогащенное кислородом и увеличить его расход до 30% от общего количества, подаваемого в конвертер, увеличить производительность процесса конвертирования штейна, сохранить устойчивость футеровки

45 конвертера на уровне ее устойчивости в стандартном конвертере, получить отходящие газы, пригодные для производства серной кислоты.

Формула изобретения

50 Способ конвертирования медных, никелевых и медно-никелевых штейнов в горизонтальном конвертере, включающий загрузку штейновых расплавов, холодных материалов, кварцевых флюсов, продувку

55 сульфидной массы через фурмы и периодическое удаление шлака и непрерывное удаление отходящих газов, содержащих диоксид серы, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет увеличения производительности конверте1721109 груженный в расплав, подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье. а через ряд фурм над расплавом— дутье, обогащенное кислородом до 21-507;

5 с расходом дутья 15 — 30% от общего его количества, подаваемого в конвертер. ра, сокращения расхода огнеупоров и повышения концентрации диоксида серы в отходящихх газах, продувку расплава ведут через два ряда фурм: ряд, погруженный в расплав, и ряд над расплавом под углом 40 — 50 к его поверхности, при атом через ряд фурм, поТаблица 1

Давление дутья, кг/см

Чистка горловины

Е05

3 раза в смену

2-3 раза в смену

1 раз в смену

1 раз в смену

1 раз в смену

100

0,95

112

1,0

25

1,15

1,25

1 раз в смену

1„30

Та блица 2

Производи" тельность конвертера, I от стандартного конвертера

Концентрация в отходящих газах.

Примечание пп верхних фурм, 4

128

76,4

Холодный ход конвертера

Перегрев конверторной массы

Концентрация кислорода в дутье

21

Расход дутья на верхний ряд фурм

12,0

14,4

18,7

19,8

21,1

131

144

171

182

Производительность конвертера, от стандартного конвертера без верхних фурм

127

132

133

133

Износ футеровки,4 от стандартных условий работы кон-. вертера

100,0

100,0

100,5

100,6

101,8

Расход огнеупоров на 1 т файнштейна, Ф от стандартного конвертера

0,88 о,73

0,68

0,68

0,69

1721109

Таблица 3

Примечание

Производительность конвертера, 3 от стандартных условий

Скорость разгара футеровки фурменного пояса, 4 от стандартныхх условий

Повышается извлечение кобальта.70

76

100

То же

100

300

100

Та бл и ц а 4

Примечание

Брызноунос, 4 по отношению к стандартному конвертеру

Коэффициент использования кислорода, Ф

Скорость разгона футеровки по отношению к стандартному конвертеру, о

110

30

Горит футеровка передней стенки

103

112

92

96.

Горит футеровка задней стенки конвертера

Таблица5

Количество фурм в верхнем ряду, 3

Расход дутья, 3 от ниж них фурм

Производительность конвертера 4 от производительности стандартного конвертера

Содержание кобальта в шлаке, Ф

Концентрация кислорода в дутье, 4

Угол наклона

Фурм к поверхности расплава, град

Давление дутья, кг/см

3,0

1,1

1,1

1,12

1,15

15 3

15,2

26,0

29 7

32,2

110,1

113,1

128,0

130 7

132,2

0,35

0,24

0,23

0,20

0,21.