Способ конвертирования медно-никелевых штейнов

 

Использование: цветная металлургия, более конкретно для улучшения качества медно-никелевых файнштейнов. Сущность: при конвертировании медно-никелевых штейнов проводят продувку сульфидного расплава кислородсодержащей газовой смесью, загрузку флюсов и холодных присадок, периодический слив шлака с доводкой полученной сульфидной массы до файнштейна, причем в период доводки сульфидной массы до файнштейна в кислородсодержащее дутье вводят углеродсодержащее топливо при коэффициенте расхода кислорода 6,5 - 9,0. 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для улучшения качества медно-никелевых файнштейнов, от состава которых зависят показатели последующих переделов переработки файнштейна на анодный никель и черновую медь.

Известен способ конвертирования полиметаллических кобальтсодержащих штейнов, в котором с целью увеличения извлечения цветных металлов в файнштейн, т. е. повышения их содержаний в последнем, особенно кобальта, продувку расплава ведут до получения соотношения шлак : штейн, равным 0,7-2,0, а затем кисородсодержащее дутье подают с углеродосодержащим топливом при коэффициенте расхода кислорода 0,6-0,7 в течение 8-15 мин до слива шлака.

Известен также способ конвертирования медно-никелевых штейнов, целью которого является увеличение выпуска кондиционного файнштейна, т.е. файнштейна, отвечающего по качеству требованиям технологической инструкции. Качество файнштейна определяется его составом (соотношение никеля к меди, содержание кобальта, железа и серы), от которого зависят технологические показатели последующих переделов разделения файнштейна на никелевый и медный концентраты и эффективность дальнейшей переработки последних в никелевой и медной ветвях металлургического производства.

Наиболее значительными (и труднодостигаемыми) параметрами являются высокие значения содержаний серы, кобальта и соотношения никель : медь в файнштейне. Чем выше величины этих параметров, тем лучше идет разделение меди и никеля (с кобальтом) при флотации файнштейна. Снижение содержания железа в файнштейне до 3% и менее на отечественных заводах не вызывает затруднений, однако в конце операции по доводке сульфидной массы файнштейна нарастает металлизация последнего (за счет или высокого содержания железа в сульфидной массе перед доводкой или низкого содержания железа из-за выделения металлической меди на определенной стадии продувки), которая резко ухудшает показатели флотации файнштейна.

Содержание серы в файнштейне определяется соотношением скоростей развития в конвертерной ванне двух противоположных процессов - окислительного, протекающего в зоне взаимодействия воздушного дутья с сульфидным расплавом, где происходит выгорание серы, и восстановительного, происходящего в объеме ванны, удаленной от фурм, в результате которого происходит окисление металлического железа без окисления серы. Чем выше содержание серы в файнштейне, тем меньше его металлизация. При содержании серы в файнштейне 22-23% металлизация его достигает 6-8%.

В указанных способах конвертирования содержание серы недостаточно высоко и составляет 23,2%.

В других способах конвертирования медно-никелевых штейнов, содержания серы в файнштейне практически такие же, но с низким содержанием кобальта 0,43-0,53% и низким соотношением никель:медь ( β) в диапазоне 1,07-1,12 или же несколько выше (до 23,8% серы и 0,81-0,98% кобальта), но с таким же низким значением β =1,06-1,12, а там, где расчетная величина β достигает 1,29 в файнштейне, очень низкое содержание кобальта 0,35%.

В способе конвертирования медно-никелевых штейнов для повышения содержания кобальта (и серы) и снижения металлизации в файнштейне на операции по доводке сульфидной массы до файнштейна специально загружают гипс, который сульфидирует цветные металлы файнштейна. Содержание кобальта при это повышается до 1,22%, но, судя по составу исходной сульфидной массы с содержанием никеля 24,6 и меди 38,0%, в файнштейне величина β, т.е. соотношение никель : медь должно быть меньше единицы.

Таким образом, из рассмотрения перечисленных аналогов видна трудность одновременного достижения при конвертировании в файнштейне высоких содержаний серы, кобальта и соотношения никель : медь.

Для повышения содержания серы в способе переработки файнштейна в уже полученный файнштейн с содержанием серы 21,3-22,5% под слой расплава на глубину 1,0-1,5 м подают жидкую серу. Обработанный жидкой серой файнштейн содержит от 23,3-24,0 до 25,8-28,6% серы, при практически полном отсутствии металлической фазы.

Недостатком указанного способа является громоздкость схемы, требующей организации специального участка по приготовлению жидкой серы на конвертерном переделе и дополнительного оборудования для подачи серы в файнштейн после операции по доводке сульфидной массы до файнштейна.

Наиболее близким по технической сущности и цели является способ конвертирования медно-никелевых штейнов, в котором загрузку холодных присадок производят за 70-90 мин до конца процесса получения файнштейна в соотношении 0,3-0,4 т на 1 т расплава, затем продолжают продувку в течение 40-60 мин, сливают шлак и полученную массу доводят до файнштейна.

В примерах осуществления указанного способа были получены файнштейны следующего состава, мас.%: сера 22,0-22,5; кобальт 0,75-0,78; металлическая фаза 4,5-4,9; соотношение никель : медь в диапазоне 1,03-1,04.

Недостатком прототипа, несмотря на одновременное достижение в нем содержания серы, кобальта и величины β, превышающих таковые в отдельных рассмотренных выше аналогах, является то обстоятельство, что содержание перечисленных компонентов в файнштейне все же значительно уступает наиболее высоким содержаниям серы, кобальта и величины β, достигнутым в отдельных аналогах.

Целью изобретения является улучшение качества файнштейна за счет повышения в нем содержаний серы и кобальта, а также соотношения никель : медь.

Поставленная цель достигается тем, что в способе конвертирования медно-никелевых штейнов, включающем продувку сульфидного расплава кислородсодержащей газовой смесью, загрузку флюсов и твердых присадок, а также периодический слив шлака с доводкой полученный сульфидной массы до файнштейна, при этом в период доводки в кислородсодержащее дутье вводят углеродсодержащее топливо при коэффициенте расхода кислорода 6,5-9,0.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При коэффициенте расхода окислителя ( α) менее 6,5 появляется избыточное количество углеродсодержащего топлива, не успевшего прореагировать со шлаковым расплавом и сгорающем над ванной, что повышает температуру процесса, из-за чего никель и особенно кобальт начинают интенсивно переходить в шлак, снижая содержание их, а значит и серы, в сульфидной массе, т.е. файнштейне, при этом уменьшается и соотношение никель : медь.

При величине α более 9,0 углеродсодержащего топлива в шлаковой ванне становится недостаточно для полного восстановления цветных металлов и перехода их в сульфидную массу, из-за чего содержание никеля и особенно кобальта, а также и серы в файнштейне уменьшаются.

И только в диапазоне величин α =6,5-9,0 наблюдается нормальный температурный режим процесса при достаточной восстановительной способности газовой смеси, обеспечивающий минимальный переход цветных металлов в доводочные шлаки и тем самым способствующий получению более качественного файнштейна с повышенным содержанием кобальта и серы.

Дальнейшая переработка таких файнштейнов улучшает технологические показатели на последующих переделах разделения файнштейна, обжига никелевого концентрата, анодной плавки никелевого огарка и электролиза никеля, а также на переделах переработки медного концентрата ЦРФ и цементной меди.

Пример осуществления способа.

Во II полугодии 1990 г в плавильном цехе N 2 Надеждинского металлургического завода были проведены испытания различных режимов доводки сульфидной массы до файнштейна, так называемой "варки" файнштейна при конвертировании медно-никелевых штейнов с применением в воздушном дутье природного газа (углеродсодержащего топлива).

По окончании рядовых и холостых продувок операцию варки файнштейна проводили на воздушном дутье с природным газом при коэффициенте расхода окислителя в диапазоне 4,5-10,0. В различных режимах температура "варки" файнштейна изменялась от 1170 до 1230^оС, а расход природного газа от 400 до 1300 нм³/ч.

Выборочные результаты испытаний приведены в табл. 1. Как следует из данных табл. 1 наиболее оптимальными режимами "варки" файнштейна являются режимы 4-6 при величинах α=6,5-9,0, в которых наблюдается повышенное содержание кобальта и серы в файнштейне, а также повышенное соотношение никель : медь.

В табл. 2 приведены средневзвешенные содержания элементов в файнштейне за весь период испытаний на воздушном дутье с природным газом (месяц) и на обычном воздушном дутье по традиционной технологии (за предшествующие 3 месяца). Из данных табл. 2 следует, что применение природного газа в дутье на варке файнштейна позволяет значительно улучшить его качество (содержание сеpы в файнштейне увеличилось на 1,19% (абс.), содеpжание кобальта - на 0,12% (абс.), а соотношение медь : никель выpосло с 1,37 до 1,56.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНВЕРТИРОВАНИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ ШТЕЙНОВ, включающий продувку сульфидного расплава кислородсодержащей газовой смесью, загрузку флюсов и холодных присадок, периодический слив шлака с доводкой полученной сульфидной массы до файнштейна, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества файнштейна, в период доводки сульфидной массы до файнштейна в кислородсодержащую газовую смесь вводят углеродсодержащее топливо при коэффициенте расхода кислорода 6,5 - 9,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2