RU2071982C1 - Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов - Google Patents
Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2071982C1 RU2071982C1 RU93029261A RU93029261A RU2071982C1 RU 2071982 C1 RU2071982 C1 RU 2071982C1 RU 93029261 A RU93029261 A RU 93029261A RU 93029261 A RU93029261 A RU 93029261A RU 2071982 C1 RU2071982 C1 RU 2071982C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- metal
- emulsion
- copper
- matte
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N copper(II) sulfide Chemical compound [S-2].[Cu+2] OMZSGWSJDCOLKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 22
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 9
- 239000012084 conversion product Substances 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 abstract 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- AWZOLILCOUMRDG-UHFFFAOYSA-N edifenphos Chemical compound C=1C=CC=CC=1SP(=O)(OCC)SC1=CC=CC=C1 AWZOLILCOUMRDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000010405 reoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 230000014233 sulfur utilization Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов. Предложенный способ включает загрузку сульфидных материалов в печь, подачу кислородсодержащего дутья в слой штейно-металло-шлаковой эмульсии через горизонтальные дутьевые устройства, расположенные равномерно в боковых стенках печи, удаление жидких продуктов конвертирования из печи. При этом уровень ввода дутья находится в 5 - 20 калибрах дутьевых устройств над поверхностью раздела эмульсия - металл и не ниже, чем в 10 калибрах дутьевых устройств от поверхности раздела эмульсия - газ в расчете на спокойную ванну. Способ обеспечивает совместную переработку как жидкого, так и твердого штейна и других медьсодержащих материалов и промпродуктов. 2 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки на металл медных и медно-никелевых штейнов, медных концентратов от разделения медно-никелевых файнштейнов и других медных твердых и жидких материалов.
Традиционный способ конвертирования в горизонтальных конвертерах, применяемый в технологических схемах производства цветных металлов из сульфидного сырья не отвечает современным требованиям экологического характера, с трудом совмещается с непрерывными плавильными процессами. Наличие предела конвертирования в горизонтальных конвертерах обуславливает образование больших внутрицеховых потоков промпродуктов, для чего используется сложное и дорогостоящее крановое хозяйство [Ванюков А.В. Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Челябинск: Металлургия, 1988 г.
Эти причины стимулируют поиск альтернативы традиционному периодическому процессу конвертирования. Известны различные предложения по процессам непрерывного конвертирования. Однако лишь один из этих способов, известный как процесс "Мицубиси", получил промышленное применение [Худяков И.Ф. и др. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. М. Металлургия, 1993, с. 76 78] В данном процессе, представляющем непрерывную поточную схему производства черновой меди, передел непрерывного конвертирования осуществляется в частично кессонированной печи овальной формы с низким уровнем расплава. Подача дутья (содержание кислорода не более 25 - 30%) осуществляется через верхнюю вертикальную фурму, сгорающую и возобновляемую по мере протекания процесса. Этот способ непрерывного конвертирования, включающий непрерывную подачу дутья и медьсодержащего материала, раздельный выпуск жидких продуктов конвертирования является самым близким к заявляемому и выбирается в качестве прототипа.
Недостатками данного способа являются высокие эксплуатационные затраты, связанные с обслуживанием непрерывно сгорающей фурмы, низкой степенью использования кислорода, необходимостью использования дутья высокого давления. Процесс непрерывного конвертирования "Мицубиси" ориентирован на переработку только жидкого штейнового расплава, полученного в плавильной печи. В процессе не может быть использовано дутье с высоким содержанием кислорода (более 30%), поэтому выходящие из печи непрерывного конвертирования "Мицубиси" технологические газы имеют невысокую концентрацию SO2, а объем этих газов относительно велик. Это повышает стоимость переработки технологических газов и снижает степень утилизации серы.
В основу настоящего изобретения положен способ непрерывного конвертирования сульфидных медьсодержащих материалов, который позволил бы перерабатывать как твердые, так и жидкие медьсодержащие сульфидные материалы в любом соотношении с переводом серы в непрерывный поток отходящих газов с высоким содержанием SO2 при одновременном уменьшении эксплуатационных затрат. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов, включающем непрерывную подачу жидкого медного штейна, кислородсодержащего дутья и загрузку флюсов в печь, удаление жидких и газообразных продуктов конвертирования из печи, кислородсодержащее дутье подают через боковые дутьевые устройства в слой штейно-металло-шлаковый эмульсии, на уровне 5 20 диаметров дутьевых устройств над поверхностью раздела эмульсия-металл и не менее чем в 10-ти диаметрах дутьевых устройств от поверхности раздела эмульсия газ в расчете на спокойную ванну расплава, в слой штейно-металло-шлаковой эмульсии сверху загружают твердый медный штейн, в печь загружают твердые медьсодержащие оборотные материалы и промпродукты.
Применение данного способа позволяет использовать дутье низкого давления, увеличить степень использования кислорода дутья, получить непрерывный поток концентрированных по SO2 газов, исключить эксплуатационные затраты на обслуживание вертикальной фурмы, и осуществлять процесс как в режиме совместной переработки твердых и жидких сульфидных медных материалов, так и для переработки только твердых или только жидких материалов. Исходными материалами для предлагаемого процесса непрерывного конвертирования могут служить жидкие медные и медные никельсодержащие штейны, эти же штейны в твердом виде, а также богатые твердые медные концентраты, полученные при флотационном разделении медно-никелевого файнштейна.
Сущность заявленного способа заключается в следующем: исходные сульфидные медные материалы и флюсы загружают в аппарат непрерывного конвертирования через загрузочные устройства (заливочный желоб для расплавов и загрузочные отверстия в своде печи для твердых материалов), где они замешиваются в барботируемый кислородсодержащим дутьем шлаковый расплав, образуя при этом эмульсию капель металла и штейна в шлаке. В этой эмульсии происходят основные реакции окисления сульфидов, приводящие к образованию черновой меди. Поскольку основные реакции процесса протекают в штейно-металло-шлаковой эмульсии, генерируемое тепло расходуется в зоне его основного потребления. Равномерное распределение дутья вдоль боковых стенок печи приводит к быстрому распределению тепла по реакционной зоне и отсутствию локальных перегревов расплава в области фурм. Это предотвращает быстрый износ фурм, как это происходит в горизонтальных конвертерах и имеет место в процессе "Мицубиси". Протекание процесса конвертирования в штейно-металло-шлаковой эмульсии сказывается благоприятно и на усвоении кислорода дутья. Формирующиеся в реакционной зоне капли черновой меди, обладающие более высокой плотностью, оседают в спокойную зону расплава ниже уровня дутьевых устройств, где происходит образование донной металлической фазы. Черновая медь непрерывно удаляется из печи через сифонное устройство или периодически через шпур, шлак также непрерывным потоком удаляется из печи через сифонное выпускное устройство или сливной порог. Неточная дозировка подаваемых в печь сульфидных и окислительных реагентов может приводить к образованию штейна или к получению переокисленной черновой меди. В первом случае штейн образует промежуточный слой между металлом и шлаком. Этот штейновый слой не нарушает общего хода технологического процесса. При чрезмерном накоплении штейна он вновь попадает в зону интенсивного барботажа и окисляется до металла, это обеспечивается выбором оптимального уровня дутьевых устройств. Таким образом, в результате корректирования соотношения сульфидных и окислительных реагентов промежуточный слой штейна может появляться, увеличиваться или уменьшаться, играя роль демпфера. Второй случай переокиление черновой меди является нежелательным нарушением технологического режима процесса непрерывного конвертирования, способствующего переокислению шлакового расплава и ухудшению его физико-химических свойств.
Схема взаимного расположения межфазных границ и уровня ввода дутья, иллюстрирующая сущность предлагаемого способа, приведена на чертеже.
Расположение уровня ввода дутья (h1) на расстоянии меньшем, чем 10 диаметров дутьевых устройств от поверхности расплава в спокойном состоянии (при отключенном дутье) приводит к снижению степени усвоения кислорода. Уровень ввода кислородсодержащего дутья (h2) на расстоянии меньшем, чем 5 диаметров дутьевых устройств над поверхностью раздела эмульсия металл создает возможность прямого попадания кислородсодержащего дутья в слой штейна или металла, что ведет к нарушению технологического процесса из-за интенсивного локального тепловыделения при окислении сульфидов и из-за возможного переокисления металла. Уровень ввода кислородсодержащего дутья на расстоянии большем, чем 20 диаметров дутьевых устройств над поверхностью раздела эмульсия металл приводит к ухудшению показателей процесса из-за затруднений вовлечения штейна и обогащенного серой металла с поверхности донной металлической фазы в зону активного окисления и ухудшения в связи с этим использования кислорода.
Оптимальные условия осуществления процесса устанавливали как в ходе осуществления опытно-промышленных испытаний на опытно-промышленной печи, так и в ходе лабораторных исследований. Опытно-промышленные испытания проводили на опытной печи Ванюкова, модифицированной для проверки осуществимости процесса непрерывного конвертирования по заявленному способу. Подина печи была заложена огнеупорным кирпичом для того, чтобы уменьшить глубину подфурменной зоны и приблизить конфигурацию печи к форме, пригодной для осуществления непрерывного конвертирования. В качестве исходного сырья использовали твердый дробленый до крупности менее 20 мм штейн, содержащий 45% Cu. Для установления возможности переработки жидкого штейна, его предварительно расплавляли в отражательной печи и заливали тонкой струей из ковша. В ходе испытаний на пилотной установке была показана принципиальная осуществимость процесса, устойчивость и управляемость процесса в различных режимах, степень усвоения кислорода была высокой и составила около 95%
Оптимальный уровень введения кислородсодержащего дутья устанавливали в ходе лабораторных исследований. Исследования проводили по следующей методике.
Оптимальный уровень введения кислородсодержащего дутья устанавливали в ходе лабораторных исследований. Исследования проводили по следующей методике.
В алундовом тигле емкостью 250 мл, помещенном в кварцевый реактор, расплавляли навеску медного штейна и шлака известного состава, после чего в расплав погружали алундовую трубку в форме перевернутой буквы "Г", по которой подавали дутье. Уровень погружения алундовой трубки устанавливали с помощью штатива с микровинтом и расстояние ее от поверхности раздела шлак металл фиксировали в каждом опыте, "замораживая" тигель вместе с капилляром и затем разрезая его. Температуру в реакционной зоне измеряли погруженной в расплав термопарой в алундовом чехле. Расход дутья контролировали при помощи системы ротаметров. Количество выделившейся в ходе опыта серы определяли, исходя из баланса серы и кислорода в опытах. Результаты опытов, проведенных по описанной методике и доказывающих оптимальность выбранных пределов, сведены в таблицу 1.
Как видно из таблицы, заявленные пределы изменения уровней введения дутья в расплав при осуществлении процесса непрерывного конвертирования являются оптимальными и обеспечивают решение поставленной задачи совместной переработки твердых и жидких медьсодержащих сульфидных материалов в любом соотношении при одновременном уменьшении эксплуатационных затрат.
Claims (3)
1. Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов, включающий непрерывную подачу жидкого медного штейна, кислородсодержащего дутья и загрузку флюсов в печь, удаление жидких и газообразных продуктов конвертирования из печи, отличающийся тем, что кислородсодержащее дутье подают через боковые дутьевые устройства в слой штейнометаллошлаковой эмульсии на уровне 5-20 диаметров дутьевых устройств над поверхностью раздела эмульсия-металл и не менее, чем в 10 диаметрах дутьевых устройств от поверхности раздела эмульсия-газ в расчете на спокойную ванну расплава.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в слой штейнометаллошлаковой эмульсии сверху загружают твердый медный штейн.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в печь загружают твердые медьсодержащие оборотные материалы и промпродукты.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93029261A RU2071982C1 (ru) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93029261A RU2071982C1 (ru) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93029261A RU93029261A (ru) | 1996-11-20 |
| RU2071982C1 true RU2071982C1 (ru) | 1997-01-20 |
Family
ID=20142624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93029261A RU2071982C1 (ru) | 1993-06-11 | 1993-06-11 | Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2071982C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2397261C1 (ru) * | 2009-09-10 | 2010-08-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Способ переработки медно-никелевых штейнов |
| USRE44850E1 (en) | 2004-04-07 | 2014-04-22 | Outotec Oyj | Process for copper converting |
-
1993
- 1993-06-11 RU RU93029261A patent/RU2071982C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Худяков И.Ф. и др. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов. - М.: Металлургия, 1993, с.76-78. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE44850E1 (en) | 2004-04-07 | 2014-04-22 | Outotec Oyj | Process for copper converting |
| RU2397261C1 (ru) * | 2009-09-10 | 2010-08-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Способ переработки медно-никелевых штейнов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI64189C (fi) | Foerfarande och anordning foer kontinuerlig framstaellning av raokoppar ur sulfidkopparmalm | |
| KR910006037B1 (ko) | 철광석의 용융환원방법 및 그 장치 | |
| CN111074080B (zh) | 一步炼镍装置 | |
| RU2261922C2 (ru) | Способ получения металлов и металлических сплавов | |
| FI62341C (fi) | Foerfarande och anordning foer kontinuerlig smaeltning och konvertering av kopparkoncentrat | |
| PL180143B1 (pl) | Sposób i urzadzenie do wytwarzania cieklych stopów zelaza, zwlaszcza cieklej stali PL PL PL PL PL PL PL | |
| GB2121830A (en) | Continuous conversion of non-ferrous mattes | |
| TWI874497B (zh) | 改良式銅熔煉製程 | |
| RU2749184C1 (ru) | Устройство и способ плавки никеля с верхним дутьем | |
| RU2573849C2 (ru) | Способ прямой плавки | |
| CA1159261A (en) | Method and apparatus for the pyrometallurgical recovery of copper | |
| FI115774B (fi) | Pyrometallurginen systeemi ja vähän pölyävä menetelmä sulien kirjometallimateriaalien kylvyn sulattamiseksi ja/tai konvertoimiseksi | |
| US4294433A (en) | Pyrometallurgical method and furnace for processing heavy nonferrous metal raw materials | |
| JPH0136539B2 (ru) | ||
| US4211556A (en) | Reverberatory smelting of non-ferrous metal sulfide ores | |
| CN110195165A (zh) | 一种铜冶炼工艺 | |
| US3901489A (en) | Continuous process for refining sulfide ores | |
| RU2071982C1 (ru) | Способ непрерывного конвертирования медных сульфидных материалов | |
| AU741047B2 (en) | Method of moderating temperature peaks in and/or increasing throughput of a continuous, top-blown copper converting furnace | |
| RU2146650C1 (ru) | Способ рафинирования кремния и его сплавов | |
| US6314123B1 (en) | Method for continuous smelting of solid metal products | |
| JP7636731B2 (ja) | 直接還元鉄の溶解方法、固体鉄の製造方法、土木建築用資材の製造方法および直接還元鉄の溶解システム | |
| RU2346056C2 (ru) | Способ прямого производства стали из железосодержащих материалов | |
| US4178174A (en) | Direct production of copper metal | |
| KR20220012886A (ko) | 액상 열간 금속의 연속 탈황 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090612 |