Металлургия меди, никеля и кобальта (стр. 9 )

Очищенные газы плавильной зоны, содержащие 35-50% SO2, направляются на производство серной кислоты.

Удельная производительность кивцэтного агрегата составляет порядка 3-5 т/(м2··сут).

Плавки во взвешенном состоянии имеют ряд достоинств. В них можно эффективно использовать тепло от сжигания сульфидов для технологических нужд. При проведении этих плавок можно регулировать степень десульфуризации. В результате плавки образуются богатые по SO2 газы.

В тоже время плавки во взвешенном состоянии обладают недостатками. Они характеризуются малой производительностью, имеют возможность перерабатывать только мелко измельченный сульфидный материал и имеют довольно высокое содержание извлекаемых металлов в первичном шлаке, который требует операции обеднения,

Отмеченные недостатки в значительной мере устраняют окислительные плавки в расплаве. Поэтому принцип окислительного плавления сульфидного сырья в расплаве следует признать как наиболее перспективный. Предложено много различных способов технологического и аппаратурного оформления процесса. В мировой практике наиболее широкое распространение получили три процесса: «Норанда», «Миубиси», плавка Ванюкова и совмещённая плавка конвертирование.

1.5.5 Процесс «Норанда»

По принципу процесса «Норанда» непрерывную плавку сухих медных концентратов осуществляют в горизонтальном цилиндрическом поворотном аппарате. Длина его составляет 21,3 м, диаметр 5,18 м. Схема устройства цилиндрической плавильной печи процесса «Норанда» приведена на рисунке 1.11.

Дутьё, обогащенное кислородом, вводят через фурмы. Фурмы расположены на участке загрузки шихты. Обогащение дутья кислородом достигает 37 %. Шихту непрерывно загружают через отверстие в торцевой части печи. Концентрат, содержащий 25% Cu и 30% S, подсушивают до 7% влаги, окатывают в грануляторах и сырые окатыши вместе с флюсами загружают в печь. Для регулирования теплового режима в агрегат периодически загружают уголь, а в торцевых горелках сжигают топливо (мазут, природный газ)

При работе на воздушном дутье газы содержат до 7% SO2. Они направляются на после очистки на производство серной кислоты. Применение

1– питатель концентратов и флюсов; 2–створки напыльника; 3- горловина;

4-горелка 5-ковш для шлака; 6- слой штейна; 7-слой шлак; 8-слой меди;

9 – шпуры для меди и штейна; 10-ковш для меди и штейна; 11-фурмы

Рисунок 1.11 - Схема устройства цилиндрической плавильной печи процесса «Норанда».

дутья, обогащённого кислородом, концентрация SO2 в отходящих газах повышается до 25%. Вынос пыли из печи составляет порядка 3%.

Плавку ведут на штейн. Содержание меди в штейне составляет 70-75%. Шлаки, получающиеся в процессе плавки, содержат 3-8% меди. После охлаждения они дробятся, измельчаются и подвергаются флотации. Хвосты после флотации содержат 0,25-0,4% Cu и направляются в отвал, а медный концентрат, содержащий 25-30% Cu, возвращается в шихту для плавки.

В начальный период эксплуатации печи в процессе плавки получали черновую медь. Но от этого быстро отказались, так как в результате плавки на медь получались очень богатые по меди шлаки. Содержание меди в них составляло 8-12%. Переработка таких шлаков сильно затруднена.

Разновидностью процесса «Норанда» является процесс «Эль-Тениенте». Он осуществляется в модифицированном конвертере «Эль-Тиниенте» (Рисунок 1.12).

Отличительными особенностями процесса «Эль-Тениенте» являются:

- периодическая добавка штейна совместно с концентратом для регулирования теплового режима плавки;

- ввод части сухого концентрата через фурмы и загрузка другой его части на поверхность расплава;

- непрерывная плавка осуществляется на белый матт с выпуском шлака и матта через лётки с противоположных торцов конвертера.

В шихту плавки входят концентрат, кремниевый флюс, оборотные материалы (концентрат после флотации шлака). Дополнительное топливо в процессе не используется.

1-заливка штейна; 2-отходящие газы; 3-загрузка шихты; 4-выпуск шлака;

5- выпуск белого мата; 6-фурмы; 7- воздух, обогащённый кислородом;

8-загрузка концентрата флюса; 9–поворотный механизм.

Рисунок 1.12- Модифицированный конвертер «Эль-Тениенте»

Содержание меди в шлаке составляет порядка 8%. Шлак подвергается обеднению методом флотации.

Содержание меди в белом мате составляет порядка 72-77%. Концентрация SO2 в отходящем газе составляет порядка 12%. Уловленная пыль возвращается на плавку. Обогащение дутья кислородом составляет порядка 30%. В конвертере можно перерабатывать шихту влажность до 8%.

Процесс «Эль-Тениенте» внедрён в Чили на заводах в «Калетонес», «Чукмкамата», «Лас-Вентанас»

1.5.6 Процесс «Аусмелт»

Процесс «Аусмелт» разработан фирмой «Аусмелт»(Австралия). Агрегат для осуществления процесса представляет собой вертикальный огнеупорный цилиндр оборудованный сливными каналами, фурмой, системой автоматизации и газоходом ( Рисунок 1.13)

В рабочем пространстве печи можно выделить следующие зоны. Реакционная зона у конца фурмы. В зависимости от вида дутья она может быть окислительной, восстановительной или нейтральной.

Зона плавления, расположенная на поверхности шлака. Процессы плавления в этой зоне могут протекать в окислительной, восстановительной или в нейтральной среде.

Отстойная зона, расположенная на дне печи. Здесь происходит расслаивание и отстаивание металлической (Cu) и сульфидной фаз (матт) перед их выпуском из печи.

1-зона горения и окисления; 2 – зона плавления;

3 – зона отстаивания; 4- зона догорания газов

Рисунок 1.13- Схема устройства печи процесса «Аусмелт».

Зона догорания газа, расположенная над ванной расплава. Здесь происходит догорание углеводородного топлива.

Одним из основных элементов плавильного агрегата является вертикальная фурма конструкции» «Сиромелт», состоящая из двух концентрических труб, выполненных из нержавеющей стали. (Рисунок 1.14).

В полость внутренней трубы помешена трубка меньших размеров для подачи жидкого топлива, распыляющегося через сопло. Воздух для охлаждения подают в межтрубную полость, образованную наружной и внутренней трубами. В этой полости вмонтированы устройства для закручивания газового потока. Возникающая при этом циркуляция газа охлаждает корпус фурмы и, что обеспечивает образование на её внешней поверхности гарнисажа. Сгорание топлива в смеси с воздухом происходит в камере зажигания в нижней части фурмы.

Фурму закрепляют на подъёмнике и помещают в специальное устройство, расположенное над печью в центральной её части. Установку фурмы по вертикальной оси и величину её заглубления осуществляют с помощью подъёмного механизма.

По мере разрушения нижней части фурмы её опускают, и продувка ванны продолжается. Номинальное заглубление фурмы в шлак составляет порядка 15см. Замену фурмы производят тогда, когда разрушится 1м её нижней части. К отработанной фурме приваривают новую трубу, соответствующего диаметра

1- стальной корпус; 2-мазутная сетка; 3-мазутный фильтр;

4-устройство для закручивания воздушного поток

Рисунок 1.14 - Фурма конструкции «Сиромелт».

Фурму можно использовать для продувки шлакового и штейнового расплавов воздухом и топливом. В качестве топлива могут служить мазут, природный газ ил угольная пыль.

Образующийся на внешней поверхности фурмы шлаковый гарнисаж позволяет вводить дутьё глубоко в шлак, создавая интенсивное перемешивание расплава в ванне.

При поднятии фурмы процесс плавления может быть прерван. В этот период отстаивается металлическая и штейновая фазы, которые после отстаивания выпускаются из печи.

Получение черновой меди в процессе «Аусмелт» может осуществляться в двух агрегатах (г. Хуома, Китай). В плавильной печи получают штейн, а черновую медь получают в печи конвертирования. В этом случае технология процесса плавки включает подсушивание концентрата, который затем распределяется по бункерам. Из бункеров с помощью весовых дозаторов концентрат направляется на ленточный транспортёр, где смешивается с необходимым количеством флюсов. В качестве флюсов используются кварцит и реже известняк. Размеры кусков шихты не должны превышать 25 мм. Затем шихта поступает в плавильное отделение в смеситель, где смешивается и увлажняется.

Из смесителя шихта поступает в загрузочное устройство в верхней части печи. Первоначально в печь загружают твёрдый шлак до уровня порядка 2м. Затем шлак расплавляют, используя фурму в качестве кислородно-топливной горелки. После образования жидкой ванны шлака на его поверхность загружают шихту и приступают к её плавке.

Процесс плавления на штейн осуществляется водном агрегате, а процесс конвертирования в другом. Их конструкция и размеры практически не отличаются друг от друга. Высота печи составляет порядка 12 м, диаметр 4м, длина фурмы плавильной печи 13,6 м, конвертера -12,8 м. Плавильная печь и конвертер расположены каскадом, что обеспечивает естественный перелив расплава. Черновая медь из конвертера поступает на разливочную машину. Слитки на разливочной машине охлаждаются водой.

Шлак из плавильного отделения по закрытому жёлобу непрерывно протекает в печь отстойник, который обогревается мазутом. Шлак, содержащий 0,5-0,7% Cu из отстойника направляют на грануляцию.

Содержание меди в штейне составляет 58-62%, в черновой меди - более 95,8%. Конверторные шлаки содержат порядка Содержание меди в конверторном шлаке 8-12% Cu. Отходящие из плавильной печи газы содержат 11% SO2. В конвертерных газах содержится 13% SO2. На входе в сернокислотный цех концентрация SO2 в объёдинённом потоке газа составляет 6-8%. Извлечение меди в штейн составляет порядка 95%. Пылевынос из плавильной печи составляет 1%, , из конвертера -2%. Извлечение меди в черновую составляет 97,5%.

Охлаждение плавильного агрегата и конвертера осуществляется орошением кожуха печи оборотной водой.

Отходящие газы от плавильной печи проходят через котёл-утилизатор, сухие электрофильтры, смешиваются с конверторным газом и направляются в сернокислотный цех.