Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине __________________________________________________________

________________________________________________________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Выполнил: студент гр. ММ-05 ____________________ / Иванов А.А. /

^{(подпись)}^(Ф.И.О.)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

Руководитель проекта __профессор__ __________________ / Петров Г. В. /

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2008

Аннотация.

В работе освещены вопросы теории и практики конвертирования медно-никелевых штейнов. Проведен расчет материального и теплового баланса процесса на основании практики конвертирования медно-никелевых штейнов рудотермических печей комбината «Печенганикель».

The summary.

In work the questions of the theory and practice of converting copper-nikel stein are covered. The account of material and thermal balance of process is carried out on the basis of practice of converting copper-nikel stein ore-thermal of furnaces of combine «Pechenganikel».

АО «Горно-металлургический комбинат Печенганикель» представляет собой сложный производственный комплекс по добыче и переработке сульфидной медно-никелевой руды.

Технологическая схема переработки медно-никелевых руд начинается с процессов обогащения и состоит из четырех циклов:

1) механическое обогащение руд;

2) металлургический передел (плавка концентратов и конвертирования штейна);

3) разделения меди и никеля методом флотации;

4) извлечение полученных из медных и никелевых концентратов меди, никеля и сопутствующих металлов.

Рис.1. Технологическая схема АО “ГМК Печенганикель”

Основной технологической задачей процесса конвертирования штейнов является продувка жидкого штейна воздушным дутьем и получения файнштейна заданного качества. При продувке железо и другие компоненты окисляются и переходят из штейна в шлак, сера, окисляясь, переходят в газовую фазу.

Конвертерные газы после очистки от пыли, поступают в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают в сернокислотный завод для получения серной кислоты.

Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.

Файнштейн является конечной продукцией комбината. Его дальнейшая переработка осуществляется на комбинате «Североникель».

1. Теоретическая часть

1.1 Характеристика исходных материалов процесса конвертирования

В таблицах 1 и 2 приведены опытные данные конвертирования.

Таблица 1. Опытные данные конвертирования, %

Таблица 2. Опытные данные конвертирования с загрузкой массы из конвертора 1, %

1.1.1 Штейн

Штейн - промежуточный продукт, представляющий сплав сульфидов железа и цветных металлов переменного химического состава, в нём аккумулируются имеющиеся в сырье благородные и сопутствующие металлы.

Таблица 3. Состав штейнов, поступающих на конвертирование, %

Штейн имеет низкое содержание серы, в связи с этим серы штейна не хватает для связывания всех металлов в сульфид и часть металлов находится в нем в свободном состоянии, такие штейны называют металлизированными.

Штейны обеднительного передела имеют большую степень металлизации. Это существенно влияет на режим процесса конвертирования.

Так же используется штейн из рудотермических печей, получаемый при плавке в РТП руды, обожженных окатышей, оборотного шлака и флюса, а так же штейн из электропечей обеднения конверторного шлака, получаемый при переработке в ЭПО конверторного шлака.

1.1.2 Флюсы

Флюсы - материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов.

Кварцевый флюс (70-75% SiO₂) при конвертировании штейнов отвечает всем необходимым требованиям. Необходимо отметить, что кварцевый флюс в конверторном процессе применяют еще и в качестве регулятора температуры. Так же в качестве флюса применяется речной песок (65-68% SiO₂).

По техническим условиям содержание кремнезема SiO₂ не должно быть ниже 67 %. Обычно предпочитают флюсы с максимальным содержанием кремнезема, поскольку в этом случае расход флюса минимален, а процесс шлакообразования протекает наиболее успешно. Влажность кварцевого флюса не должно превышать 2 %.

1.2. Теоретические основы процесса конвертирования медно-никелевых штейнов

Руда с низким содержанием металлов подвергается переработке на обогатительной фабрике в городе Заполярном. Полученный медно-никелевый сульфидный концентрат поступает в цех обжига, также расположенный в Заполярном. Обожженные окатыши поступают на рудную электроплавку в плавильный цех в поселке Никель. В сернокислотном цехе перерабатывают газы конверторного передела, содержащие в среднем 3% диоксида серы.

Богатые сульфидные медно-никелевые руды перерабатываются по схеме прямой селективной флотации с последовательным получением медного, никелевого, пирротинового концентратов и отвальных хвостов. Далее производится плавка.

Конвертирование штейнов — один из основных металлургических процессов в производстве меди и никеля. Конвертерный передел является частью плавильного цеха. В нем размещаются конвертеры - агрегаты, в которых перерабатывается медно-никелевый штейн, поступающий из рудно-термических и обеднительных электропечей. Целью конвертерного процесса является удаление из штейна практически всего железа и получение продукта, который называется файнштейном. В файнштейн с возможной полнотой должны быть извлечены никель, медь, кобальт, благородные (платина, рутений, родий, иридий, осмий) металлы.

В конверторах расплавленный штейн продувают воздухом в присутствии вводимого в конвертер кварцевого флюса. Образующее при продувке закисное железо FeO взаимодействует с кварцем флюса, образуя силикат типа фаялита [(FeO)₂ґSiO₂].

В операции конвертирования получают три конечных продукта: файнштейн; конверторный шлак и запыленные отходящие газы, содержащие сернистый ангидрид (SO₂).

Конверторный шлак направляют на операцию обеднения для обеспечения более высокого извлечения ценных металлов в файнштейн.

Конверторные газы после очистки от пыли, поступающей в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают на сернокислотный завод для получения серной кислоты.

Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.

Сульфиды железа, кобальта, никеля и меди, из которых в основном состоит штейн, каждый в отдельности, при температуре конвертирования (1200С-1300^oС) обладает высоким сродством к кислороду. Это означает, что каждый сульфид способен активно окисляться кислородом по следующим реакциям:

FeS+0,5ґO₂ =FeO+SO₂ ;

CoS+0,5ґO₂=CoO+SO₂ ;

Cu₂S+0,5ґO₂=2ґCu+SO₂ ;

2ґCu+0,5ґO₂=Cu₂O ;

Ni₃S₂+1,5ґO₂=3ґNiO+2ґSO₂.

Высокое сродство к кислороду при температурах конверторного процесса имеют также свободные металлы - железо, кобальт, никель и медь - и поэтому, они каждый в отдельности, весьма, активно взаимодействуют с кислородом.

При совместном присутствии в расплаве металлы и сульфиды окисляются не одновременно, а в определенной последовательности в соответствии с величинами их сродства к кислороду или сере.

1.2.1 Продувка штейнов

а) не содержащих свободных металлов.

При продувке воздухом медно-никелевого штейна, не содержащего свободных металлов, в начале кислородом воздуха будет окисляться наиболее активная составляющая расплава FeS по реакции FeS+0.5ґO₂ =FeO+SO₂.

Находящийся в расплаве FeS защищает сульфиды Со, Ni и Cu от окисления, так как обменные реакции MeO+FeS=MeS+FeO, где Me означает Со, Ni, Cu, протекают слева направо. Основная реакция конвертирования неметаллизированных штейнов:

2ґFeS+3ґO₂+SiO₂= (FeO)₂ґSiO₂+2ґSiO₂ .

При конвертировании большее значение имеет процесс образования магнетита (Fe₃O₄). Магнетит образуется при конвертировании любых штейнов вследствие окислительного характера процесса.

б) металлизированных штейнов.

При продувке металлизированных штейнов в начале протекает следующая реакция:

2ґFe+0.5ґO₂+SiO₂= (FeO)₂ґSiO₂

Металлургия и основы металлургического производства (стр. 1 из 5)