RU2042724C1

RU2042724C1 - Method for processing of materials containing nonferrous metals and hydrogen

Info

Publication number: RU2042724C1
Application number: RU93021434A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Колмачихин; В.И. Милюта; В.М. Черепанов; В.Е. Пермин; А.В. Бродягин; К.Е. Старков; В.Д. Медведев
Original assignee: Уральский научно-исследовательский и проектный институт медной промышленности "УНИПРОМЕДЬ"
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: blast smelting of materials. SUBSTANCE: method involves melting materials containing nonferrous metals and hydrogen together with fluxes in blast furnace and providing oxygen blasting through two rows of tuyeres, with oxygen supplied through lower row of tuyeres being fed into slag-carbonaceous mass. Oxygen flow rate is maintained within the range of 600-1200 m³/t of hydrogen contained in material under process. EFFECT: increased efficiency in reprocessing materials. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, может быть использовано при шахтной плавке материалов, содержащих цветные металлы и углерод (клинкера цинкового производства, углистых золотосодержащих концентратов). The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, can be used in mine smelting of materials containing non-ferrous metals and carbon (zinc clinker, carbonaceous gold-bearing concentrates).

Известен способ переработки материала [1] включающий его загрузку вместе со шлакующими реагентами в верхнюю часть шахтной печи, при этом образуется столб шихты, заполняющий поперечное сечение печи. В нижней части печи металл перерабатывается на металлическую медь. При этом скорость поступления кислорода в плавильную зону и в зону переработки регулируется так, чтобы поддерживать скорость плавления концентрата пропорционально скорости превращения штейна в металлическую медь. A known method of processing the material [1] comprising loading it together with slagging reagents into the upper part of the shaft furnace, and a charge column is formed filling the cross section of the furnace. In the lower part of the furnace, metal is processed to metallic copper. In this case, the rate of oxygen supply to the melting zone and to the processing zone is regulated so as to maintain the melting rate of the concentrate in proportion to the rate of conversion of matte into metallic copper.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ переработки медных сульфидных руд [2] путем шахтной плавки с дутьем, обогащенных кислородом, с получением элементарной серы, штейна, отвального шлака, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса плавки и повышения степени сокращения, подачу дутья осуществляют непосредственно в расплавленный штейн во внутренний горн печи и в полость печи на высоте 400 мм от фурменного пояса. The closest technical solution to the claimed is a method of processing copper sulfide ores [2] by mine smelting with blasting, enriched with oxygen, to obtain elemental sulfur, matte, dump slag, characterized in that, in order to intensify the smelting process and increase the degree of reduction, feed blasting is carried out directly into the molten matte in the internal furnace hearth and into the furnace cavity at a height of 400 mm from the tuyere belt.

Однако способ-прототип имеет следующие недостатки. При переработке по данному способу углеродсодержащих материалов ниже фурм, не погруженных в штейн, происходит накопление вязкой тугоплавкой шлаково-углеродистой массы, поступающей из зоны фокуса печи. В фокусе печи происходит опережающее, в сравнении с окислением мелкодисперсного углерода, плавление материала. Получаемый расплав заматывает неокисленные частицы углерода и перемещает их в подфурменную зону. Окисление углерода, содержащегося в данной шлако-углеродистой массе дутьем верхнего ряда фурм крайне затруднено. При плавке во внутреннем горне шахтной печи происходит отделение легкоплавкой составляющей штейна из шлако-углеродистой массы, с последующим перекрытием данной массой части верхних рядов фурм, приводящей к снижению производительности. При высоком содержании мелкодисперсного углерода в перерабатываемом материале возможен аварийный останов печи. Дутье, подаваемое через нижний ряд фурм в штейн, накапливаемый на подине, приводит к интенсивному выделению тепла, разрушению кладки внутреннего горна, не способствуя выгоранию мелкодисперсного углерода из промежуточной шлаково-углеродистой массы. В связи с вышеуказанными явлениями при переработке углеродсодержащих материалов по способу-прототипу производительность процесса низка и составляет по основному материалу (углисто-золотой концентрат или клинкер цинкового производства) от 14 до 26 т/м²*сут.However, the prototype method has the following disadvantages. When this method is used to process carbon-containing materials below tuyeres that are not immersed in matte, an accumulation of viscous refractory slag-carbon mass coming from the focus zone of the furnace occurs. The focus of the furnace is ahead of melting of the material, in comparison with the oxidation of finely dispersed carbon. The resulting melt coils unoxidized carbon particles and moves them into the tuyere zone. The oxidation of carbon contained in this slag-carbon mass by blowing the upper row of tuyeres is extremely difficult. When melting in the internal furnace of a shaft furnace, the low-melting matte component is separated from the carbon-slag mass, followed by the overlapping of the upper part of the tuyeres by this mass, which leads to a decrease in productivity. With a high content of fine carbon in the processed material, an emergency stop of the furnace is possible. The blast supplied through the lower row of tuyeres to the matte, accumulated on the bottom, leads to intense heat generation, destruction of the masonry of the inner hearth, not contributing to the burning out of finely dispersed carbon from the intermediate slag-carbon mass. In connection with the above phenomena, when processing carbon-containing materials by the prototype method, the productivity of the process is low and amounts to 14 to 26 t / m ² * for the main material (carbon-gold concentrate or zinc clinker).

Целью настоящего изобретения является увеличение производительности плавки. The aim of the present invention is to increase the productivity of the heat.

Указанная цель достигается тем, что подачу кислородсодержащего дутья через нижний ряд фурм осуществляют в шлаково-углеродистую массу, при подаче через нижний ряд фурм 600-1200 м³ кислорода в кислородсодержащем дутье на 1 тонну углерода, содержащегося в перерабатываемом материале.This goal is achieved in that the supply of oxygen-containing blast through the lower row of tuyeres is carried out in a slag-carbon mass, while supplying through the lower row of tuyeres 600-1200 m ^{3 of} oxygen in an oxygen-containing blast per 1 ton of carbon contained in the processed material.

При подаче кислородсодержащего дутья в шлаково-углеродистую массу происходит окисление мелкодисперсного углерода при одновременном повышении жидкотекучести шлака, что позволяет осуществить его выпуск через существующий узел выпуска массы, избегая накопления во внутреннем горне печи, перекрытия верхнего ряда фурм и, как следствие, снижение производительности печи. When oxygen-containing blast is supplied to the slag-carbon mass, finely dispersed carbon is oxidized while slag fluidity is increased, which allows it to be discharged through the existing mass discharge unit, avoiding accumulation in the furnace’s inner furnace, overlapping of the upper row of tuyeres and, as a result, reduction of furnace productivity.

При реализации предложенного способа в районе нижнего ряда фурм преимущественно протекает реакция окисления углерода:
2С+O₂=2СО дНо + 221000 кДж/моль (1)
При подаче дутья в штейновую ванну основной является реакция окисления сернистого железа:
2FeS+3O₂+SiO₂=2FeO*SiO₂+2SO₂ дНо
1020200 кДж/моль (2)
На 1 моль O₂ выделится тепла:
по реакции (1) 221000 кДж
по реакции (2) 340067 кДж
Таким образом при подаче кислородсодержащего дутья в шлаково-углеродистую массу выделяется тепла в 1,5 раза меньше, чем при подаче в штейн, что устраняет опасность разрушения кладки внутреннего горна шахтной печи.When implementing the proposed method in the region of the lower row of tuyeres, the oxidation of carbon mainly proceeds:
2C + O ₂ = 2CO dNo + 221000 kJ / mol (1)
When blowing in a matte bath, the main reaction is the oxidation of sulfur dioxide:
2FeS + 3O ₂ + SiO ₂ = 2FeO * SiO ₂ + 2SO ₂ dNo
1020200 kJ / mol (2)
On 1 mol of O ₂ heat will be released:
according to the reaction (1) 221000 kJ
according to reaction (2) 340067 kJ
Thus, when oxygen-containing blast is supplied to the slag-carbon mass, heat is released 1.5 times less than when supplied to matte, which eliminates the risk of destruction of the masonry of the internal furnace of the shaft furnace.

Количество кислорода, подаваемое через нижний ряд фурм в шлакового-углеродистую массу, определяется количеством мелкодисперсного углерода в перерабатываемом материале. При подаче недостаточного количества кислорода выгорание мелкодисперсного углерода происходит не полностью, вязкость шлаково-углеродистой массы снижается недостаточно, производительность печи возрастает незначительно. При изгибе подаваемого кислорода происходит вспенивание шлаково-углеродистой массы с перекрытием верхнего ряда фурм, что приводит к аварийному останову печи. The amount of oxygen supplied through the lower row of tuyeres to the slag-carbon mass is determined by the amount of finely dispersed carbon in the processed material. When insufficient oxygen is supplied, the finely dispersed carbon does not burn out completely, the viscosity of the slag-carbon mass decreases insufficiently, and the furnace productivity increases slightly. When bending the supplied oxygen, foaming of the slag-carbon mass occurs with the overlapping of the upper row of tuyeres, which leads to an emergency stop of the furnace.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемые технические решения отличаются тем, что подача кислородсодержащего дутья через нижний ряд фурм осуществляется в шлако-углеродистую массу. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed technical solutions are characterized in that the supply of oxygen-containing blast through the lower row of tuyeres is carried out in a slag-carbon mass.

Таким образом, заявляемые технические решения соответствуют критерию "новизна". Thus, the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемых решений не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа не выявлены, поэтому они обеспечивают заявленному техническому решению соответствия критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed solutions not only with the prototype, but also with other technical solutions in the art, the signs that distinguish the claimed invention from the prototype are not identified, therefore, they provide the claimed technical solution according to the criterion of "significant differences".

Для определения оптимального способа дутья были проведены испытания на шахтной печи Нежданинского опытно-промышленного цеха (к-т Джугджурзолото, п/о Якутзолото), площадью пода 1м², оборудованной двумя рядами фурм. В качестве кислородсодержащего агента использовали воздух с содержанием O₂ 20,8%
Подачу кислородсодержащего дутья в штейн и в шлаково-углеродистую массу осуществляли изменением высоты гидрозатвора, что вело к изменению высоты слоя штейна во внутреннем горне печи.To determine the optimal method of blasting, tests were conducted on a shaft furnace of the Nezhdaninsky experimental industrial workshop (set Dzhugdzhurzoloto, post Yakutzoloto), the area of the hearth is 1 m ² , equipped with two rows of tuyeres. As an oxygen-containing agent used air with an O ₂ content _of 20.8%
The supply of oxygen-containing blast to the matte and to the slag-carbon mass was carried out by changing the height of the hydraulic seal, which led to a change in the height of the matte layer in the inner furnace of the furnace.

В печь загружали шихту из брикетов из золото-углистого концентрата (С 14% S 16% Fe 18% SiO₂ 31% As 8%), флюса, кокса.A mixture of briquettes of gold-carbon concentrate (С 14% S 16% Fe 18% SiO ₂ 31% As 8%), flux, and coke was loaded into the furnace.

Полученные данные приведены в таблице. The data obtained are given in the table.

При подаче воздуха только в твердую шихту через верхний ряд фурм (п.1) во внутреннем горне печи происходило накопление шлаково-углеродистой массы, при невысокой (13 т/м²*сут.) производительности печи.When air was supplied only to the solid charge through the upper row of tuyeres (p. 1) in the internal furnace of the furnace, slag-carbon mass accumulated at a low (13 t / m ² * day) furnace productivity.

Плавка по способу-прототипу (п.2, 3) сопровождалась накоплением шлаково-углистой массы при одновременном перегреве нижнего, штейнового слоя расплава во внутреннем горне печи. Производительность печи также была низкой (18-21 т/м²*сут.).Smelting according to the prototype method (Claims 2, 3) was accompanied by the accumulation of slag-carbonaceous mass while overheating the lower, matte layer of the melt in the inner furnace of the furnace. The furnace productivity was also low (18-21 t / m ² * day).

Работа печи согласно заявляемому способу (п.4,5,6,7,8,9,10) протекали устойчиво при подаче в шлаково-углеродистую массу до 1200 м³кислорода в кислородсодержащем дутье на 1 т углерода, содержащегося в перерабатываемом материале.The operation of the furnace according to the claimed method (p. 4,5,6,7,8,9,10) proceeded stably when feeding into the slag-carbon mass up to 1200 m ^{3 of} oxygen in an oxygen-containing blast per 1 ton of carbon contained in the processed material.

При подаче более 1200 м³ кислорода (п.10, Vo2=1400 м³) происходило вспенивание шлаково-углеродистой массы с перекрытием верхнего ряда фурм, что привело к аварийному останову печи.When more than 1200 m ^{3 of} oxygen was supplied (item 10, Vo2 = 1400 m ³ ), foaming of the slag-carbon mass occurred with the overlapping of the upper row of tuyeres, which led to an emergency stop of the furnace.

Максимальная производительность печи достигалась при следующих условиях:
подаче кислородсодержащего дутья в шлаково-углеродистую массу;
подаче через нижний ряд фурм 600-1200 м³, содержащегося в перерабатываемом материале.Maximum furnace performance was achieved under the following conditions:
the supply of oxygen-containing blast in the slag-carbon mass;
feeding through the bottom row of tuyeres 600-1200 m ³ contained in the processed material.

Claims

METHOD FOR PROCESSING MATERIALS CONTAINING NON-FERROUS METALS AND CARBON, including melting of the starting material together with flux in a shaft furnace with the supply of oxygen-containing blast through the upper and lower rows of tuyeres with the formation of slag, matte and slag-carbonaceous material, which gives melt that the lower row of tuyeres in the slag-carbon mass while maintaining the oxygen flow rate in the blast of 600-1200 m ³ per 1 ton of carbon in the source material.