Технология производства черной меди на ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод" (стр. 4 из 4)
Основные реакции:
2FeS + Ю2 = 3FeO + SO2 + Q
За счет кислорода воздуха дутья. Реакция проходит с выделением тепла. Для отделения оксида железа(FeO) от сульфидного расплава, необходимо FeO перевести в шлак. Для этого конвертор постояннс добавляют кварцевый флюс.
FeO + SiO2 = 2FeO • SiO2 + Q — экзотерсическая
В фурменной зоне конвертора возможно переокисление железа, т.к. там много кислорода. С образованием магнетита
6FeO + O2 = 2Fe3O4 +Q
tплFe2O3=1590"С
Поэтому образование большого количества магнетита не желательно. Разрушается магнетит (восстановление) по реакции:
3Fe^O4 + FeS + 5SiO2 - 5(2FeOSiO2) + SO2 —Q-эндотермическая
Эта реакция протекает интенсивно при температуре свыше 1200 С. Поэтому процесс конвертирования желательно проводить при максимально высоких температурах. Однако, для увеличения срока службы футеровки конвертора существует температурный придел 1280-1320°С.
Основная цель этого периода: накопление в конверторе богатой по меди сульфидной массы. После первой заливки штейна и частичной продувки из конвертора сливают шлак. После чего заливакп следующую порцию штейна. Эти операции повторяют несколько раз (3-4 раза). До тех пор пока не накопится достаточное количество сульфидной массы. После этого проводят холостую продувку (без заливки штейна). В результате получают белый штейн или белый матт.Практически чистый сульфид меди (CuS). На практике в нем остается 4% FeS. Шлаки первого периода содержат 1,5-3% меди. Это высокое содержание, их необходимо переработать. Переработка заключается в том, что их отправляют в плавильную печь или в отдельные агрегаты. Дополнительное топливо для процесса не требуется. В процессе конвертирования происходит избыток тепла. Температура повышается на 5-7°С в минуту. Для избежания перегрева расплава в конвертор загружают холодные присадки (дробленый шлак, твердый штейн, вторичное сырье, медный концентрат).
Теоретическое содержание SO2 в газах 15%, но засчет подсоса воздуха концентрация составляет 2-4%. Для обеспечения максимальной производительности в процессе работы проводят прочистку фурм. Это делают вручную или автоматически. Длительность первого периода:
- при богатом штейне 6-9 часов;
- при бедном штейне 16-24 часа
a. Второй период
Основные реакции:
2CuS + ЗО, - 2Си2 О + 2SO2
Cu2S + 2Си2О = 6Сы + SO2
3Cu2S + 3О2 = 6Cu+ 3SO2Проведение второго периода:Основной процесс - это продувка белого маттавоздухом. Процесс ведут без добавки флюсов и холодных присадок. Однако, теоретически шлака не должно получится. Практически шлак бывает, т.к. осталось 4%FeS и полностью шлак в первом периоде не удается слить. Содержание меди в шлаке второго периода до 30%. Такой шлак так же необходимо перерабатывать. Продолжительность второго периода - 2-3 часа. Основной продукт черновая медь, шлак, газы. Теоретическое содержание SO2 21%, на практике 4-6% в газах.
Производительность конвертора определяется временем работы конвертора под дутьем (это время в течение которого идет продувка расплава). Обычно время работы под дутьем составляет 70-80% от общего времени.
15 Преимущества и недостатки процесса конвертирования
Преимущества процесса:
- конвертирование весьма эффективный процесс;
- характерно высокой степенью использования кислорода;
- высокая удельная производительность во время дутья;
- процесс является автогенным (не требует добавки топлива).
Недостатки процесса:
- периодичность процесса. Время расходуется на заливку штейна, слив шлака, слив черновой меди.
- Большое время затрачивается на рабочий режим;
- трудно добиться во время работы герметичного соединения горловины конвертора с системой газоходов. Что приводит к поступлению в атмосферу цеха серо содержащий газов.
- небольшой срок службы конвертора из-за разрушения футеровки. Срок службы 1,5-3 месяца.
16 Устройство конвертера
 |
Конвертер для продувки штейнов
1— фундамент; 2 — опорные ролики; 3 – бочка; 4 – опорный обод; 5 – горловина; 6 - футеровка; 7 — воздушный коллектор; 8 — фурма; 9 — зубчатое колесо; 10 — привод для вращения бочки
Конвертер для переработки штейнов (рис. 74) имеет цилиндрический сварной воздух из стальных листов, футерованных магнезитовым и хромомагнезитовым кирпичом. На кожухе укреплены стальные литые ободы, которыми конвертер опирается на стальные ролики, а также зубчатый обод, связанный через редуктор с электродвигателем, с помощью которого осуществляется поворот конвертера. Эта конструкция позволяет вращать конвертер вокруг продольной оси в любую сторону на 360 "С. В верхней части кожуха предусмотрено отверстие, на которое установлена горловина для отвода газов из конвертера.
Воздух в жидкую ванну штейна подается через фурмы, вставленные в фурменные отверстия в кожухе и кладке и закрепленные к кожуху по длине конвертера. Каждая из них состоит из стальной трубки, через которую воздух поступает под давлением 100—120 кПа и фасонной отливки с тремя отверстиями. Одно отверстие служит для подачи воздуха из рукава воздухопровода, второе — для крепления фурменной трубки к отверстию в кожухе и третье — для фурмования, т.е- для очистки фурменных трубок от настывающих корок штейна.
Кладку конвертера выполняют из магнезиальных огнеупоров: хромомагнези-товых и периклазошпинелидных. Наиболее изнашивающиеся части кладки — фурменная зона и прилегающая к ней надфурменнаяи торцевая зоны. В кладке фурменного пояса конвертера наиболее стоек периклазошпинелидный огнеупор. Толщина футеровки бочки и днища конвертера составляют 380—460 мм, В области фурм она достигает 540 мм. Продолжительность кампании конвертеров между текущими ремонтами 3—4 мес.
Выводы
Основными целями программы перспективного развития предприятия являются:
- повышение эффективности работы подразделений предприятия;
- увеличение объема производства продукции;
- повышение комплексности использования сырья;
- экономия материальных и энергоресурсов;
- уменьшение вредного воздействия на окружающую среду;
- автоматизация и механизация технологических процессов.
Сегодня СУМЗ внедряет современные технологии в комплексной переработке техногенных отходов. Так, в медеплавильном цехе был смонтирован и запущен в работу герметичный водоохлаждаемый напыльник, внедрение которого позволило снизить выбросы SO2
При плавке в жидкой ванне достигнута удельная производительность, превышающая более чем в 15 раз производительность отражательной печи при плавке сырой шихты Возможно широкое управление составом штейна и получение на богатых штейнах относительно бедных отвальных шлаков.
Основной задачей в металлургическом производстве является замена отражательной печи на печь Ванюкова с возможностью полной утилизации отходящих газов.
Помимо основного использования для плавки сульфидных концентратов на штейн, плавка в жидкой ванне пригодна для более широкого применения. При внедрении процесса в жидкой ванне необходимо учитывать его возможности, пути и направления развития, которые будут осуществляться уже в недалеком будущем.
К перспективным направлениям относятся прежде всего прямое получение черновой меди и глубокое обеднение шлаков, прямое получение медно-никелевого файнштейна, плавка коллективных медно-цинковых концентратов, комплексная переработка отвальных шлаков. Заслуживает внимания также использование принципов плавки в жидкой ванне для переработки окисленных никелевых и железных руд.
Дальнейшее развитие процесса конвертирования медных штейнов осуществляется в основном по 2-м направлениям: усовершенствование существующего процесса и создание новых высокоинтенсивных процессов и аппаратов.
С целью повышения эффективности работы горизонтальных конвертеров увеличивают их размеры, совершенствуют воздхоподводящую систему , применяют механическую продувку фурм и дутья, обогощенного кислородом, тщательно герметизируют напыльники и утилизируют тепло отходящих газов.
В настоящий момент на СУЗМ предусматриваются работы по отработке технологии плавки пылей и шихты в конвертерах. Дальнейшее развитие получит применение при конвертировании природного газа и технологического кислорода. Для конвертеров разрабатывается проект напыльников новой конструкции.
Список литературы
1. «Плавка в жидкой ванне», Ванюков А.В., Быстров В.П., Васкевич А.Д., под ред. Ванюкова А.В. – Металлургия, 1988 г.
2. «Технология металлургического производства цветных металлов», Матвеев Ю.Н., Стрижко В.С. – Металлургия, 1986 г.
3. «Металлургия черных и цветных металлов», Челищев, Арсентьев
4. «Общая металлургия», Уткин, Тарасов
5. Интернет