книги из ГПНТБ / Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление)

Сцелью установления оптимального газового режима процесса

иизучения влияния изменения состава газовой фазы на распределе­ ние металлов по продуктам плавки первая серия опытных плавок про­ водилась при различных коэффициентах избытка воздуха (табл. 27).

Основные показатели опытных плавок медного концентрата, про­ веденных при различных .коэффициентах избытка воздуха (а), следую­ щие:

производительность циклона по шихте 50,0-^54,0 кг/час; коэф­ фициент избытка воздуха (а) 1,014-1,35; расход воздуха 2904- 4-380 нм3!час\ расход солярового масла 26,0 л/'час; расход электроэнер­ гии на 1 г шихты 4634-640 квт-ч/т.

312

Выход продуктов от веса шихты, %: черновой меди 15,04-27,3;

штейна 11,94-0,0; шлака 42,34-50,8; пылей и возгонов 2,884-4,61.

Состав продуктов плавок, %: черновой меди — Си 95,764-99,01,

РЬ 0,064-0,20, Zn 0,0540,10, Fe 0,0240,80; штейна — Cu 73,0480,66, Fe 0,2844,22, S 17,91421,58; шлака — Cu 2,2243,67, Pb 0,0740,25, Zn 0,2140,79, Fe 9,5410,54, Si02 39,28 4 42,9, CaO 22,0425,84.

Изменение коэффициента избытка воздуха прежде всего сказы­ вается на выходе штейна и черновой меди (рис. 130). С увеличением

меди; 2 — штейна.

коэффициента избытка воздуха с 1,08 до 1,35 выход черновой меди увеличивается с 15 до 30%, а выход штейна уменьшается с 25% до полного исчезновения штейновой фазы.

Степень извлечения меди в черновую медь также зависит от ве­ личины коэффициента избытка воздуха (рис. 131). При этом макси­ мальное извлечение меди в черновую медь составило 91,1%. Что же касается распределения свинца и цинка по продуктам плавки, то, по данным отдельных плавок, степень отгонки свинца составляет 80— 90 %, цинка более 70 %.

Обобщение результатов опытных плавок позволило сделать за­ ключение, что для процесса реакционной плавки медного концентра­ та в случае использования подогретого воздуха оптимальный газовый

313

3. Т о н к о н о г и й А, В., Б а с и н а И. П., К у р м а н г а л и ев М. Р. Экспе­ риментальные плавильные циклонные установки. В сб.: «Циклонный принцип и его

плавке медно-цпнковых концентратов. «Вестник АН КазССР», 1957, № 1.

7. Ш у л ь з н н г е р С. М., Ц ы г а н к о в В. В. Полупромышленная установка для плавки медных концентратов в циклонной печи. «Цветные металлы», 1957, № 1.

8. О н а е в И. А., Т о н к о н о г и й А. В., П о б е д о н о с ц е в Ю. К. и др.

риментальные плавильные циклонные установки. В сб.: «Циклонный принцип и его применение к технологическим процессам». Алма-Ата, 1962.

10. О н а е в И. А., В д о в е н к о М. И., М а й е р о в и ч В. Д. Циклонная плав­ ка сульфидных медных концентратов. Тезисы докл. на конференции по циклон­ ным процессам. Алма-Ата, 1960.

11.О п а j е w J. А. — «Neue Hütte», 1965.

12.О н а е в И. А. Некоторые итоги исследования циклонного процесса при пе­ реработке медных и полиметаллических материалов цветной металлургии. «Циклон­ но-электротермические способы переработки медного и полиметаллического сырья». Алма-Ата, 1968.

13. Б е с с о н о в В. А., Д у р н о в а И. Г., К о с т ю к В . Н., Ц ы г а н о в В. В. О проектных работах Казгнпроцветмета в области циклонной плавки. В сб.: «Цик­ лонный принцип и его применение к технологическим процессам». Алма-Ата, 1962.

т о в Н. К. Комплексная переработка балхашских медных шихт циклонным спосо­ бом. «Вестник АН КазССР», 1964, № 2.

16. О н а е в И. А., К у р о ч к и н А. Ф., Ц е ф т А. Л., А д с о н Н. И. и др. Циклонная плавка балхашских медных шихт на обогащенном кислородом дутье. «Вестник АН КазССР», 1965, № 1(238).

17. Ц ы г о д а И. М., X в е с ю к Ф. И., К у у р В. П. Циклонная плавка кол­ лективных концентратов. Тезисы докл. на конференции по циклонным процессам. Алма-Ата, 1960.

18.О н а е в И. А. Исследования в области плавки медных концентратов Цент­ рального Казахстана. Автореф. дисс. Алма-Ата, 1968.

19.О н а е в И. А. Некоторые итоги исследования циклонного процесса при переработке медных и полиметаллических материалов цветной металлургии. В сб.: «Циклонно-электротермические способы переработки медного и полиметаллического

сырья». Алма-Ата, 1968.

20.М а з у р ч у к Э. А., А б р а м и ш в и л и С. Н. Развитие пирометаллургических процессов производства меди за рубежом. М., 1972.

21.В а н ю к о в А. В. Способ переработки сульфидных медных и медно-нике­ левых руд и концентратов. Авт. свид. № 80507. «Бюлл. изобр.», 1964, № 21.

22. В а н ю к о в А. В., 3 а й ц е в В. Я., Б ы с т р о в В . П. и др. О направлении совершенствования переработки полиметаллических руд и повышении комплексно­ сти использования сырья. «Цветные металлы», 1966, № 4.

316

ЦИКЛОННАЯ ПЛАВКА ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНЦЕНТРАТОВ И ПРОМПРОДУКТОВ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

опросы повышения комплексности использования полиметал­ лических руд, концентратов и промпродуктов цветной металлур­ гии с применением новых металлургических процессов приобретают

особую актуальность.

Как известно, селективная флотация не может дать чистых мо­ нометаллических концентратов, так как в большинстве руд вкрап­ ленность минералов настолько мелка, что практически тонким по­

показали, что одним из наиболее перспективных направлений комп­ лексного использования сырья является способ переработки полиме­ таллических материалов в распыленном состоянии, в частности про­ цесс циклонной плавки.

ПЛАВКА МЕДНО-ЦИНКОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Медно-цинковые концентраты в основном перерабатываются ме­ тодом отражательной и шахтной плавок, в отдельных случаях при­

318

меняется процесс плавки во взвешенном состоянии на подогретом дутье.

Основными недостатками существующих технологических схем переработки коллективных медно-цинковых концентратов являются большие потери цинка, серы и редких металлов, наличие многочис­ ленных переделов для извлечения ценных компонентов из промпродуктов и т. д. Фактически при отражательной и шахтной плавках

Таблица 29

Химический состав шихты и продуктов опытных плавок, %

удовлетворительное извлечение из медно-цинковых концентратов обеспечивается лишь для меди и благородных металлов.

Разработка новых способов плавки медно-цинковых концентра­ тов [1, 2, 3] ведется в нескольких направлениях: с применением электротермических процессов, пироселекции в конвертерах, плавки во взвешенном состоянии на подогретом воздухе и на техническом кислороде, плавки в жидкой ванне, циклонных и КИВЦЭТных спо­ собов.

Исследования по переработке медно-цинковых руд и концентра­ тов циклонным способом в укрупненном и полупромышленном мас­ штабах проводились многими научно-исследовательскими и проект­ ными организациями (ИМиО АН КазССР, КазНИИЭнергетика, ВНИИДветмет, Унипромедь, ВНИИМТ и др.).

Нами по циклонной плавке медно-цинкового концентрата стави­ лись опыты на стендовой циклонной установке [4]. Для плавки использовался сульфидный концентрат (табл. 29).

Для получения шлака необходимого состава к концентрату до­ бавлялся кварцевый флюс, который в некоторых опытах частично заменялся высококремнистым джезказганским концентратом. Влаж­ ность шихты 2,5—3%. Шихту (280—300 кг!час) подавали в циклон­ ную печь после предварительного разогрева отстойной камеры до 1350°. Расход топлива при этом составлял 80—85 кг/час. Количество воздуха, подаваемого для получения продуктов плавки заданного

319

состава, определялось из расчета необходимого количества кислорода на горение топлива. Скорость входящего воздуха поддерживалась на уровне 100—110 м/сек. Распределение меди и цинка между продук­ тами плавки приведено в таблице 30.

Повышенные потери меди со шлаками обусловлены прежде всего малыми габаритами отстойной камеры, вследствие чего имело место возмущение расплавленной ванны газами, выходящими из циклона.

Таблица 30

Выход продуктов плавки и распределение металлов по ним

Увеличение времени отстоя и уменьшение возмущающего дейст­ вия газового потока путем сокращения количества воздуха, подавае­ мого в циклон, и прекращение подачи шихты в период выпуска про­ дуктов плавки привели в последующих опытах к заметному сниже­ нию потерь меди со шлаками.

В опытах 5 и 6 из состава шихты был исключен джезказганский концентрат, что позволило проверить возможность плавки бедной по меди шихты на богатые штейны вплоть до получения белого матта.

При плавке медно-цинкового концентрата запыленность состав­ ляла 5 г/м3. Пыль, оседаемая перед воздухоподогревателем, содержа­ ла 17—18% цинка против 4,83—5,93% в шихте.

На основании результатов циклонной плавки Дегтярских медно­ цинковых концентратов в смеси с джезказганским концентратом и без него можно сделать заключение, что указанным методом плав­ ки можно получить богатые штейны из сравнительно бедной медью шихты. Что касается распределения цинка по продуктам плавки, то в данной серии опытных плавок цинк в одинаковой степени переходил

320

б шлак и возгоны и заметной концентрации его в одном из этих про­

дуктов не наблюдалось.

Аналогичные технологические показатели получены в работе [5]

различные расположения циклонных камер, также пришли к выводу о целесообразности применения вертикальных плавильных циклон­ ных агрегатов. При плавке медно-цинковых концентратов в верти­ кально расположенных камерах диаметром 500—650 мм и высотой 925—1180 мм были получены следующие технологические показате­ ли: средняя удельная производительность циклона — 1,5—2,1 т3/час,

а во вторую — одновременно восстановитель, топливо и подогретый воздух.

Здесь осуществлялись процессы плавки и возгонки цинка, свин­ ца и других сопутствующих элементов. Далее расплав попадал в от­ стойную камеру и расслаивался на штейн и шлак. На двухступенчатой циклонной установке проводились опытные плавки медно-цинкового концентрата следующего состава, %: Си— 10—11; Zn — 11; Pb — 12, S — 38, при производительности установки по шихте 100 кг/час.

В первой ступени циклонной камеры медно-цинковые концентра­ ты обжигались с получением газов, содержащих 10—14% SO2 при сте­

пени десульфуризации 60—82%, на второй ступени обожженный кон­ центрат плавился, а летучие компоненты возгонялись. Степень отгон­ ки цинка достигала 87—93%, свинца 93%) и рассеянных и редких

элементов — 70—95%.

Путем обеднения полученных шлаков (0,8—2% меди) в электро­ печи удалось снизить содержание меди до 0,35—0,50%, цинка до 0,5—1,0%. Штейны имели следующий состав: Си — 50—62%, Zn —

1,5—2,2%, S — 18—22%.

Полупромышленные испытания различных вариантов техноло­ гии переработки медно-цинковых концентратов Алтая и Урала цик­ лонным способом с применением подогретого воздушного дутья, воз­ духа, обогащенного кислородом, и технического кислорода, проводи­ лись на опытном заводе ВНИИЦветмета при участии ряда научно-ис­ следовательских институтов.

Врезультате комплекса испытаний по циклонной плавке медных

имедно-цинковых концентратов был разработан автогенный комби­ нированный процесс кислородно-взвешенно-циклонно-электротерми­ ческой (КИВЦЭТной) плавки коллективных медно-цинковых концент­ ратов, опытно-промышленные испытания которого проходят на одном

ром (4) и имеет загрузочные устройства (б) для подачи материалов и восстановителя на поверхность шлака. Основным плавильным агрега­ том является циклонная камера, в которой плавка медно-цинковой шихты ведется автогенно на техническом кислороде с получением га­ зов, содержащих около 80% SO?. Пылевынос из циклонной плавиль­ ной камеры составляет 6—7% с учетом возгонов металлов и их сое­ динений, полученных при плавке.

После сушки в трубчатой печи до содержания 1—2% влаги ших­ та, состоящая из медно-цинкового концентрата и кварцсодержащего флюса, подается в плавильный циклон. Транспортирующим средст­ вом шихты является технический кислород. При плавке медно-цин­ ковой шихты цинк в основном переходит в шлак, а сульфиды меди и железа образуют штейн. Доработка цинковистого шлака в электро­ термической части установки заключается в восстановлении цинка из шлака путем загрузки восстановителя на поверхность шлака с по­ следующей конденсацией восстановленных паров цинка в конденса­ торе в жидкий металлический цинк.

При плавке концентратов, содержащих Си — 17—20%, Zn — 7—9, Pb — 2, Fe — 24—26, S — 32—34, на КИВЦЭТной установке

322