книги из ГПНТБ / Клушин Д.Н. Применение кислорода в цветной металлургии

С освоением более совершенных способов подачи флюсов в кон­ вертер, например через фурмы, использование дутья возрастает в еще

конвертере и на действующих заводских 40-т конвертерах с воз­ душным дутьем, были близки по составу, что видно из приведенных ниже данных:

Повышение содержания кремнезема в шлаках при обогащении

.дутья кислородом приводит к увеличению их выхода, однако как

150

это видно из рис. 58, содержание меди в шлаке понижалось и об­ щие потери меди со шлаками уменьшались, что видно из следующих: данных:

вает, что медь находится в них в виде металлической и сульфидной.. Зерна халькопирита (штейна) по краям имеют рамку из кристал­

Количество золота и серебра в шлаках зависит в основном от со­ держания в них меди (следовательно, кремнезема) и, как показали

ством этих металлов в флюсах и штейне и в основном зависит от содержания в шлаках кремнезема (рис. 59). С увеличением концен­ трации кремнезема в шлаках степень перехода в них цинка и свинца уменьшается. Применение воздуха, обогащенного кислородом, спо­ собствует более полному удалению из ванны вредных примесей, облегчает получение более качественного белого штейна, а следова­ тельно, и черновой меди.

Из приведенных в табл. 35 данных видно, что качество черновой меди, полученной в этих опытах, примерно одинаково, независимо от состава дутья, применявшегося при ее получении.

Исключения составляют золото и серебро, содержание которых в черновой меди при переработке золотосодержащих флюсов повы­ шается с ростом обогащения дутья кислородом.

Несколько повышенное содержание серы, свинца и никеля в при­ веденных анализах черновой меди объясняется главным образом технологическими трудностями при ведении процесса с применением обогащенного дутья в малых агрегатах.

151

Таким образом, применение воздуха, обогащенного кислородом, при бессемеровании медных штейнов, хотя и не вносит ничего прин­ ципиально нового в процессе, но ускоряет его и увеличивает степень

Рис. 59. Зависимость извлечения цинка (/) и свинца (2) в шлак от содержа­ ния в нем кремнезема

При работе на обогащенном дутье изменяется и качественный состав пыли. Увеличивается выход мелкой фракции (наиболее цен­ ной части пыли) и уменьшается выход крупной, в основном за счет сокращения общего количества газов, продолжительности процесса и связанного с этим механического пылеуноса. Снижение общего количества пыли весьма незначительно.

152

С ростом содержания кислорода в дутье уменьшается концентра­ ция меди и железа в пыли из циклонов и повышается свинца и кад­ мия в мешочной пыли.

Кадмий в процессе конвертирования переходит в основном в наи­ более тонкие фракции пыли. В черновой меди и конвертерных шла­

с 35—37% 0 2 , показали, что как

впервом, так и во втором случае

вчерновую медь переходит 86—90% Se и 45—60% Те, а в улов­ ленную конвертерную пыль 5—5,6% Se и 35—40% Те от их содержания в штейне.

лородно-воздушной смеси. Следовательно, почти весь кислород дутья используется на окисление штейна.

Применение дутья, обогащенного до 26—28% 0 2 , в течение первого периода бессемерования в 40-т конвертере показало, что можно перерабатывать значительно большее количество холодных добавок (кварца, штейновых корок, конвертерной пыли), ускорить

153

процесс и получать более концентрированные по содержанию серни­ стого ангидрида газы. Было отмечено облегчение работы по прочистке фурм в момент подачи кислорода по сравнению с обычным дутьем. Процесс протекал нормально.

Опыты, проведенные во второй период бессемерования, при со­ держании в дутье 26—31% 0 2 , показали значительное сокращение продолжительности процесса (до 30%) при нормальном ходе кон­ вертера. Прочистка фурм оставалась такая же, как и при обычном дутье. Полученная черновая медь была хорошего качества и по со­ держанию в ней вредных примесей соответствовала марке МК-1. Показатели процесса при работе 40-т конвертера на обогащенном дутье были тождественны показателям, полученным при исследова­ нии по применению воздуха, обогащенного кислородом на З - т конвертере.

На основании проведенных исследований на Балхашском меде­ плавильном заводе в 1958 г. была построена кислородная станция производительностью 3600 м3/ч кислорода для продолжения исследо­ ваний по применению обогащенного дутья при бессемеровании штей­ нов.

В период 1958—1961 гг. Гинцветметом, УФАНом и Балхашским горно-металлургическим комбинатом были проведены промышлен­ ные испытания по конвертированию медных штейнов на дутье, обогащенном кислородом до 27,5% [59, 184, 185]. В качестве флюса использовали высококремнистую джезказганскую медную руду, •содержащую до 64% SiÖ 2 . Кислород подавали на всас воздуходувки из газгольдера кислородной станции.

Всего за время испытаний было проведено четыре этапа иссле­ дований. Результаты первого и третьего этапов помещены в табл. 37. На первом этапе опытов при содержании в дутье 24,9% 0 2 , т. е. при степени обогащения дутья 20%, производительность конвертера по штейну увеличилась на 31% . Достаточное количество холодных присадок, вводимое в конвертер, позволило поддерживать темпера­ туру расплава на одном уровне при различных содержаниях (в ин­ тервале 20,5—24,9%) кислорода в дутье.

На втором этапе испытаний кислород одновременно подавали в несколько конвертеров. При обогащении дутья кислородом на 9%

в несколько работающих конвертеров была затруднительна, под­ держивать температуру расплава на одном уровне во всех конвер­ терах не представлялось возможным. Поэтому температура расплава повышалась и был отмечен увеличенный износ футеровки. Во из­ бежание большого износа футеровки конвертера подачу кислорода

154

зоне конвертера. В этот период конвертер имел частые и длительные простои. Кроме того, в конвертер не подавали нужного количества холодных присадок, что, конечно, приводило к ускоренному износу футеровки. Результаты опытов, полученные в период третьего этапа испытаний, приведены в табл. 37, а данные по износу футеровки в табл. 38.

155

На третьем этапе испытаний износ футеровки конвертера, ха­ рактеризуемый содержанием окиси магния и окиси хрома в шлаках, шел очень неравномерно (рис. 60). Такой износ огнеупора вызы­ вался следующими двумя причинами:

1)термическими напряжениями, возникающими при резких ко­ лебаниях температуры в связи с остановками конвертера и охлаж­ дением футеровки до 50—700° С, которые приводят к ускорению скалывания кирпича;

2)химическим воздействием шлаков и медного штейна при раз­ мыве магнетитового гарниссажа вследствие повышения температуры

до 1350—1370° С особенно во втором периоде конвертирования.

Наблюдения за износом футеровки конвертера в зоне фурмен­ ного пояса с помощью металлического щупа, пропускаемого через фурмы, показали, что стойкость периклазо-шпинелидного кирпича в условиях испытаний была удовлетворительной. При содержании кислорода в дутье 24,2% и достаточной подаче холодных присадок износ футеровки составил 1,20 мм за плавку и был даже более низ­ ким, чем при воздушном дутье (1,93 мм).

Наблюдения за сроком службы периклазо-шпинелидного кир­ пича в условиях конвертирования медных штейнов показали, что он более стоек, чем хромомагнезитовый, износ которого при дутье, обогащенном кислородом, достигал 10 мм в сутки. Особенно стой­ ким оказался кирпич завода им. Г. И. Петровского в Днепродзер­ жинске. Плотность этого кирпича была значительно выше, чем у ана­ логичного кирпича Саткинского завода, а кристаллизация шпинелидов полнее.

Длительные промышленные испытания процесса конвертирова­ ния медных штейнов на дутье, обогащенном кислородом в условиях Балхашского комбината, подтвердили основные технологические преимущества этого метода интенсификации процесса, установлен­ ные ранее. Было показано, что при замене хромомагнезитовой футе­ ровки фурменного пояса конвертера периклазо-шпинелидной и до­ статочной подаче холодных присадок можно избежать увеличения

156

износа футеровки при содержании кислорода в дутье до 27,5% в первом периоде конвертирования. Второй период конвертирова­ ния вследствие его непродолжительности было рекомендовано про­ водить на воздушном дутье. Основные экономические преимущества применения обогащенного дутья: получение более богатых по со­ держанию сернистого ангидрида газов и дополнительного количества меди из руды и концентратов, уменьшение количества эксплуати­ руемых конвертеров. Экономические расчеты, проведенные Гинцветметом и УФАНом, показали эффективность применения кисло­ рода в этом процессе при реализации указанных выше преимуществ. Однако к моменту завершения промышленных опытов на Балхаш­ ском комбинате еще не было завершено строительство серно-кис- лотного цеха и нельзя было использовать богатые сернистые газы для получения серной кислоты. В связи с этим применение кисло­ рода при конвертировании было прекращено до завершения строи­ тельства. После пуска сернокислотного цеха и освоения его работы на конвертерных газах на комбинате вновь стали использовать кисло­ род при конвертировании. К этому времени относится и освоение на Балхашском комбинате процесса плавки в конвертере на дутье, обогащенном кислородом, гранулированных концентратов.

В 1960 г. промышленные испытания и внедрение процесса кон­

ВНИИцветметом и Иртышским комбинатом [186, 187]. Переработку штейна осуществляли в 8-т конвертерах, футеро­

ванных хромомагнезитовым кирпичом. Состав перерабатываемого

В качестве холодных присадок в первом периоде конвертирова­ ния использовали штейн свинцовых заводов. Добавки штейна сни­ жали температуру расплава при одновременном повышении произво­ дительности конвертера. Например, при дутье, обогащенном кисло­ родом до 25,3%, и добавке холодного штейна 15—20% от массы залитого горячего штейна производительность конвертера увеличи­ лась на 29% за 1 ч дутья и на 20% за 1 ч работы по сравнению с воз­ душным дутьем.

Испытания применения обогащенного кислородом дутья в 8-т конвертерах Иртышского завода показали, что даже при незначи­ тельном повышении температуры расплава наблюдалось сущест­ венное увеличение износа футеровки и сокращение кампании кон­ вертера. Резкое увеличение износа футеровки при сравнительно небольшом повышении температуры расплава могло произойти только в том случае, если зона огневого окисления сульфидов, находящаяся вблизи фурм, имела температуру значительно более

157

158

высокую, чем средняя температура расплава. В связи с этим обстоя­ тельством обогащение дутья кислородом выше 23—23,5% было признано нерациональным.

Из данных табл. 40 видно, что состав образующихся возгонов практически не зависит от содержания кислорода в дутье.

Т А Б Л И Ц А 40. Х И М И Ч Е С К И Й С О С Т А В В О З Г О Н О В , О Б Р А З У Ю Щ И Х С Я П Р И К О Н В Е Р Т И Р О В А Н И И П О Л И М Е Т А Л Л И Ч Е С К И Х Ш Т Е Й Н О В

Н А И Р Т Ы Ш С К О М К О М Б И Н А Т Е П Р И Р А З Л И Ч Н О М С О Д Е Р Ж А Н И И 0 2 В Д У Т Ь Е

В процессе работы было установлено, что при использовании в качестве холодных добавок штейнов свинцовых заводов качество получаемой черновой меди ухудшалось за счет повышения содержа­ ния в ней свинца и других примесей. Применение обогащенного дутья облегчило труд фурмовщиков, стабилизировало режим дутья, уменьшило потери дутья на фурмах. Расчет показал экономическую эффективность применения обогащенного дутья, причем главным образом за счет увеличения производительности агрегата и перера­ ботки в нем в качестве холодных добавок штейнов свинцовых за­ водов.

КОНВЕРТИРОВАНИЕ НИКЕЛЕВОГО ФАЙНШТЕЙНА

Исследования сотрудников Гипроникеля и Института токов вы­ сокой частоты по получению анодного никеля продувкой кислоро­

Перед началом опыта файнштейн расплавляли, перегревали до 1500—1600° С и начинали продувку расплава кислородом. Кислород подавали сверху через водоохлаждаемую трубку, конец которой располагали на 10—15 мм выше уровня расплава. Было доказано, что с повышением содержания кислорода в дутье длительность про­ цесса уменьшается и при подаче чистого кислорода она сокращается в 4 раза. При боЛее высоком содержании кислорода в дутье окисле­ ние никеля повышалось. При концентрации в дутье до 31% 0 2

159