Процесс совмещенной плавки и конвертирования

Лекция 9. Процесс совмещенной плавки и конвертирования (СПК)

Вопрос 1. СПК на уральских предприятиях (ОАО «ММСК»)

Первое СПК было внедрено на Медногорском предприятии. (плавильно-рафинировочный агрегат 140 тонн). Конечный продукт – штейн 70-75% меди и шлак 1%. Применяют воздушное дутье. Добавляют штейн или клинкер цинкового производства.

Второе СПК – Святогор (Красноуральск). Там нет кислорода, поэтому он работает на воздушном дутье с заливкой штейна. Фактически, это не автогенный процесс, т.к. штейна туда грузят много (60-80%). Это обычный конвертер, но считается СПК, так как добавляют еще и концентрат.

Там получают штейны с содержанием 25-28%. Кратковременная работа на богатые штейны (60-75%), но обнаружено вспенивание расплава.

55-65% меди в штейне, при этом грузят 12,4 тонны в час шихты, и дополнительно сжигают 250-280 м³/час природного газа.

В Медногорске богатый штейн или белый матт перерабатывают в обычных варочных конвертерахВопрос 1. Технология  СПК ОАО «ММСК».Совме­щенная плавка сульфидного сырья и конвертирования в одном агрегате (СПК) была разработана в институте «Унипромедь». Особенностью СПК данного способа является подача шихты че­рез боковые фурмы в объем сульфидного расплава. В настоя­щее время СПК реализован на Медногорском медно-серном комбинате (1995—96) и на ОАО «Святогор» (1997) в варианте загрузки шихтовых материалов на поверхность расплава через горловину конвертера.

Практика СПК на ММСК. В период реконструкции оборудо­вания на территории металлургического цеха был установлен плавильно-рафинировочный агрегат емкостью 140 т для перера­ботки твердого медьсодержащего концентрата и медьсодержа­щих отходов (рис. 4.53). Конечными продуктами переработки в агрегате являются штейн, содержащий 70—75 % Сu и шлак (0,3—0,8 % Си). Дальнейшее рафинирование штейна до черно­вой меди производится в 80-тонном конвертере. Шлак после дробления поступает на переплавку в шахтную печь. Плавку и частичное

Рис.1. Схема СПК ОАО « ММСК».

/ — цилиндрическая поворотная печь, 2 — пневматическое загрузочное устройство, 3 — загрузочная горловина, 4 — газовая горловина, 5 — стационарная часть напыльника, 6 — поворотная часть на пыльника, 7 — ковш для приема штейна, 8 — стационарный штейновый желоб, 9 — летка для выпу ска обогащенного штейна, 10 — фурмы для подачи воздуха, обогащенного кислородом, 11 — летка для выпуска шлака, 12 — стационарный шлаковый желоб, 13 — конвейерная шлакоразливочная машина

рафинирование расплава проводят в автогенном режиме, что обеспечивается подачей в расплав воздуха, обогащен­ного кислородом.

Плавильно-рафинировочная ванна имеет две зоны: плавиль­ную и отстойную. Шихтовые материалы загружают непрерыв­но, слив штейна периодически и шлака непрерывно в изложни­цы шлакоразливочной машины.

В рафинировочный агрегат входят 140-тонный конвертер, напыльник и шлакоразливочная машина. В состав конвертера горизонтальная цилиндрическая печь, которая при выполнении различных технологических и ремонтных операций поворачива­ется вокруг горизонтальной оси. Загрузка пылевидных и мелко­фракционных шихтовых материалов осуществляют с помощью пневматического загрузочного устройства, установленного на торце печи. Кусковые и брикетированные материалы загружа­ют через горловину в области реакционной зоны агрегата.

Загрузку крупногабаритных материалов проводят через га­зовую горловину, технологическое дутье подают через фурмы, расположенные по образующей печи ниже уровня расплава. Предусмотрены дополнительно 2 фурмы в отстойной зоне (за газовой горловиной) предназначенные для нагрева шлака и по­вышения его жидкотекучести. Выпуск обогащенного штейна производят через выпускное отверстие в торцевой стенке печи.

Шлак с поверхности расплава удаляют непрерывно с торце­вой части печи, противоположной загрузке, и далее по футеро­ванному желобу поступает непосредственно в изложницы.

Для удаления газообразных продуктов предусмотрена газовая горловина, установленная в стороне от реакционной зоны. На-пыльник охлаждается водой и состоит из двух частей: стационар­ной и поворотной. Стационарная часть выполнена в виде прямо­угольного фланца, подсоединенного к газоходной магистрали. По­воротная часть напыльника при подъеме в верхнее положение полностью открывает доступ к горловине для выполнения техно­логических операций. В закрытом положении обеспечивается при­мыкание периметра напыльника к фартуку поворотной печи с ми­нимальным зазором, что снижает разубоживание газов и обеспе­чивает повышенное содержание 80₂ в отходящих газах, направля­емых после газоочистки на сернокислотное производство.

Необходимо отметить, что в конструкции печи предусмотре­на возможность ремонта футеровки в зоне фурменного пояса без демонтажа оборудования. Это позволяет проводить ремонт без охлаждения печи до низких температур и устраняет необхо­димость последующего ее разогрева. Это уменьшает теплосме-ны и повышает стойкость огнеупорных материалов. Кроме того, сокращается время простоя агрегата в период ремонтных работ.

Агрегат СПК данной конструкции имеет широкие возможности для переработки различных медьсодержащих материалов в авто­генном режиме, отличается простотой конструкции и обслужива­ния, характеризуется высокой надежностью работы его механиз­мов. Заметим, также, что монтаж и пуск агрегата был осуществлен в короткие сроки и с минимальными капитальными затратами.

Параметры работы СПК на ОАО «ММСК» при использова­нии воздушного дутья и кислородно-воздушной смеси (КВС):

Вид дутья                                          Воздух                  КВС

Производительность по концентрату, т/ч............      10—12              10—16

Расход, тыс. м³/ч:

воздуха............................................................. ......... 24              20,5—22,5

кислорода........................................................         —                     до 3

Содержание 0₂ в дутье, % об................................. ......... 21                 22—28

Давление дутья, МПа............................................. 0,07—0,15      0,07—0,15

Температура процесса, °С....................................... 1100—1300    1100—1300

Содержание меди, %:

в штейне..........................................................      65—72              60—70

в шлаке............................................................        3—7               1,5—4,0

Коэффициент нахождения конвертера

под дутьем, %..........................................................      92—96              92—96

Содержание 5Ю₂ в шлаке, %.................................      18—22              18—22

Вопрос 2. Практика СПК на ОАО «Святогор». Технологическая схема СПК на ОАО «Святогор» включает (рис.2.) плавку концент-

рата на богатый штейн с последующей его доработкой до черно­вой меди; охлаждение и флотационное обеднение шлака; очист­ку газа от пыли и производство серной кислоты.

Вопрос 3. Конструкция СПК на ОАО «Святогор».Агрегат СПК оборудован (рис. 3) системой подачи шихты и газовоздушными горелками для разогрева конвертера и ком­пенсации потерь тепла в рабочем режиме с номинальным расхо­дом газа до 600 м³/ч. В качестве шихты используется смесь кон­центратов, содержащих 13—15 % Си: 36—37 3; 30—32 % Ре и флюсов (75—80 % 8Ю₂). Контроль температуры ванны (режим «Оп Ппе») осуществляют с помощью радиационного пирометра, установленного в торцевой части конвертера агрегата.

Ниже представлены некоторые технико-экономические по­казатели работы конвертерного передела с момента пуска СПК:

1997г.  1998 г.   1999г.  2000 г.

Переработано, тыс. т:

штейна...................................       179,2  189,9   225,5   219,9

кварцсодержащего флюса.....       36,8     35,0      37,7      40,7

Среднее содержание Си в штейне, %                   28,44   25,10   23,68    24,70

Получено, тыс. т:

черновой меди......................       50,8     45,8      54,0      56,5

конвертерного шлака............       161,2  146,7   188,3   178,8

Использование конвертера под дутьем, %...    65,2      65,7      66,5      66,2

Извлечение меди, %..........................       93,8     93,9      93,6      95,3

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 12 Поучение.

Рис.3. СПК на ОАО «Святогор»

В период работы СПК на богатые штейны (60—75 % Си) и получения шлаков, содержащих 2,5—3,5 % Си, были установле­ны корреляционные зависимости между содержанием Си в штейне (С_Си) производительностью агрегата по шихте (С) и про­должительностью продувки (т_я):

С_Си = 26,25 + 0,32г_д - 1,53 • С,

АС = 2,23 + 0,29Дт_д - 1,59 • АО.

Анализ полученных зависимостей свидетельствует о том, что выход на оптимальный состав штейна (55—65 % Си) проис-      . ходит в течение 2-х часов работы агрегата. Последующая плав-      | ка на штейн заданного состава, требует подачи 12,4 т/ч шихты. Компенсация тепла может быть обеспечена сжиганием 250— 280 м³/ч природного газа.

Полученные на ОАО «Святогор» результаты свидетельству­ют о достаточно высокой эффективности работы агрегата СПК, которые могут быть улучшены за счет использования воздуха, обогащенного кислородом. Предполагается строительство вто­рого комплекса СПК и кислородного блока для обеспечения од­новременной работы 2-х агрегатов с получением белого матта. В этом случае, наряду с увеличением мощности производства, повысится содержание 50₂ в отходящих газах, что создает усло­вия для более эффективной утилизации серы комбината.