17. Плавка сульфидных свинцовых концентратов на черновой металл по способу Ванюкова.

Процесс Ванюкова - автогенная непрерывная плавка сульфидного медного сырья (концентрата, кусковой руды, рудной мелочи) с использованием в качестве дутья кислородно-воздушной смеси при одновременной и непрерывной их подаче в перемешиваемый (боковым дутьем) шлаковый расплав, сопровождающаяся нагревом, плавлением, окислением компонентов шихты и формированием штейна и шлака.

1 – шихта; 2 – дутье; 3 – штейн; 4 – шлак; 5 – газы: 6 – кладка печи; 7 – медные литые кессоны; 8 – фурмы; 9 – загрузочная воронка; 10 – аптейк; 11 – штейновый сифон, 12 – шлаконый сифон

Особенности конструкции печи Ванюкова (ПВ)

1. Печь – стационарный металлургический агрегат без подвижных узлов и элементов конструкции.

2. В своде печи выполнены отверстия для загрузки твердых шихтовых материалов и топлива.

3. Печь снабжена устройствами для непрерывного раздельного выпуска шлака и штейна – сифонами.

4. Отходящие газы удаляются через герметичный газоход (аптейк).

5. Корпус печи прямоугольной формы, стены и свод - кессонированные, горновая часть и сифоны футерованы огнеупорным кирпичом.

6. Кислородно-воздушное дутье и топливо подается в ванну через боковые погруженные в расплав водоохлаждаемые фурмы специальной конструкции.

7. Для сжигания в расплаве природного газа в канал фурмы устанавливается съемная газовая трубка.

Технологические особенности процесса Ванюкова:

1. Загрузка шихты осуществляется сверху на интенсивно перемешиваемую ванну расплава.

2. Подача кислородно-воздушной смеси (КВС) осуществляется в шлаковый расплав со скоростью ~200 м/с с образованием штейно-шлаковой эмульсии при объемном содержании штейна 3-6 %.

3. Тепло от окисления жидких сульфидов выделяется в зоне его потребления на формирование штейна и шлака – фурменной зоне.

4. В фурменной зоне, представляющей собой аппарат идеального перемешивания, расплавы штейна и шлака находятся в состоянии, близком к термодинамическому равновесию.

5. Расплавы штейна и шлака направленно движутся сверху вниз – из фурменной зоны, в относительно спокойную подфурменную зону, где происходит их разделение по плотности на два слоя.

6. Процесс плавления шихтовых материалов, а также выпуск штейна и шлака осуществляются непрерывно и раздельно.

7. В качестве дутья может быть использована КВС различного состава, вплоть до технологического кислорода.

Технико-экономические показатели процесса Ванюкова:

Удельный проплав, т/(м²·сут) 60-80

Содержание меди, %:

в штейне 45-65 ; в шлаке (без обеднения) 0,5-0,6

Извлечение меди в штейн, % ≥97

Содержание SiO₂ в шлаке, % 28-32

Влажность шихты, % 6-8

Максимальная крупность шихты, мм до 50

Пылевынос, % ≤1

Содержание О₂ в дутье, % 50-95

Содержание SO₂ в газах, % 20-40

Расход условного топлива, % ≤ 2

Преимущества и недостатки процесса Ванюкова

Преимущества:

• Процесс полностью непрерывный, что позволяет в значительной степени сократить долю ручного труда до минимума за счет механизации и автоматизации плавки

• Высокая удельная производительность – 60-80 т/(м^{2 .} сут)

• Невысокие требования к подготовке шихты (может перерабатываться материал влажностью до 6-8 %, не требуется измельчение шихты)

• Низкий пылеунос - не более 1,0 % от массы перерабатываемой шихты

• Низкий расход топлива - не более 2 % при переработке стандартных медных сульфидных концентратов на рядовые штейны. При плавке на богатые штейны при высоком обогащении дутья процесс может протекать в автогенном режиме.

• Малый объем отходящих газов с высокой концентрацией сернистого ангидрида (20-40 %), что сокращает размеры оборудования для охлаждения и очистки отходящих газов. Отходящие газы могут быть переработаны с получением серной кислоты или элементарной серы

• Использование физического тепла отходящих газов в виде пара энергетических параметров

• Простая, надежная, безопасная и долговечная конструкция печи, компания которой достигает 5 и более лет

• Относительно низкие капитальные и эксплуатационные затраты

Недостатки:

• Невысокая химическая и тепловая инерционность процесса, требующая надежного функционирования вспомогательных и обеспечивающих систем

• Нуждается в квалифицированном обслуживающем персонале, особенно в период пуска и освоения технологии