RU2023038C1

RU2023038C1 - Method of conversion of copper-nickel mattes

Info

Publication number: RU2023038C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Рябко; В.Н. Ампилогов; З.В. Зорий; В.Н. Галанцев; Е.П. Недвецкий; Г.В. Востриков; Г.К. Майсов; А.А. Рюмин
Original assignee: Российский концерн "Норильский никель"; Институт "Гипроникель"
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy. SUBSTANCE: method comprises steps of blowing a sulfide melt by oxygen-containing gaseous mixture; charging flux and cold additives; periodically draining the slag with making up of sulfide mass, had been produced, to a converter matte; at a period of making up the sulfide mass to the converter matte introducing a carbon-containing fuel to oxygen-containing blowing with a coefficient of oxygen consumption 6.5-9.0. EFFECT: enhanced quantity of copper-nickel converter mattes. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для улучшения качества медно-никелевых файнштейнов, от состава которых зависят показатели последующих переделов переработки файнштейна на анодный никель и черновую медь. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used to improve the quality of copper-Nickel matte, the composition of which depends on the performance of subsequent processing of Feinstein to anode nickel and blister copper.

Известен способ конвертирования полиметаллических кобальтсодержащих штейнов, в котором с целью увеличения извлечения цветных металлов в файнштейн, т. е. повышения их содержаний в последнем, особенно кобальта, продувку расплава ведут до получения соотношения шлак : штейн, равным 0,7-2,0, а затем кисородсодержащее дутье подают с углеродосодержащим топливом при коэффициенте расхода кислорода 0,6-0,7 в течение 8-15 мин до слива шлака. A known method of converting polymetallic cobalt-containing mattes, in which, in order to increase the extraction of non-ferrous metals in Feinstein, that is, increase their contents in the latter, especially cobalt, the melt is purged to obtain a slag: matte ratio of 0.7-2.0, and then the oxygen-containing blast is fed with carbon-containing fuel at an oxygen flow rate of 0.6-0.7 for 8-15 minutes before the slag is drained.

Известен также способ конвертирования медно-никелевых штейнов, целью которого является увеличение выпуска кондиционного файнштейна, т.е. файнштейна, отвечающего по качеству требованиям технологической инструкции. Качество файнштейна определяется его составом (соотношение никеля к меди, содержание кобальта, железа и серы), от которого зависят технологические показатели последующих переделов разделения файнштейна на никелевый и медный концентраты и эффективность дальнейшей переработки последних в никелевой и медной ветвях металлургического производства. There is also a known method for converting copper-nickel mattes, the purpose of which is to increase the output of conditioned matte, i.e. Feinstein, which meets the quality requirements of technological instructions. The quality of the Feinstein is determined by its composition (the ratio of nickel to copper, the content of cobalt, iron and sulfur), on which the technological parameters of the subsequent redistribution of the separation of Feinstein into nickel and copper concentrates and the efficiency of further processing of the latter in the nickel and copper branches of metallurgical production depend.

Наиболее значительными (и труднодостигаемыми) параметрами являются высокие значения содержаний серы, кобальта и соотношения никель : медь в файнштейне. Чем выше величины этих параметров, тем лучше идет разделение меди и никеля (с кобальтом) при флотации файнштейна. Снижение содержания железа в файнштейне до 3% и менее на отечественных заводах не вызывает затруднений, однако в конце операции по доводке сульфидной массы файнштейна нарастает металлизация последнего (за счет или высокого содержания железа в сульфидной массе перед доводкой или низкого содержания железа из-за выделения металлической меди на определенной стадии продувки), которая резко ухудшает показатели флотации файнштейна. The most significant (and difficult to reach) parameters are high sulfur, cobalt and nickel: copper ratios in Feinstein. The higher the values of these parameters, the better is the separation of copper and nickel (with cobalt) during the matte flotation. Reducing Feinstein's iron content to 3% or less at domestic plants is not difficult, however, at the end of the Feinstein sulphide finishing operation, metallization of the latter increases (due to either the high iron content in the sulphide mass before lapping or low iron content due to the release of metallic copper at a certain stage of purging), which drastically worsens the matte flotation performance.

Содержание серы в файнштейне определяется соотношением скоростей развития в конвертерной ванне двух противоположных процессов - окислительного, протекающего в зоне взаимодействия воздушного дутья с сульфидным расплавом, где происходит выгорание серы, и восстановительного, происходящего в объеме ванны, удаленной от фурм, в результате которого происходит окисление металлического железа без окисления серы. Чем выше содержание серы в файнштейне, тем меньше его металлизация. При содержании серы в файнштейне 22-23% металлизация его достигает 6-8%. The sulfur content in Feinstein is determined by the ratio of the rates of development of two opposing processes in the converter bath - oxidizing, occurring in the zone of interaction of air blast with sulfide melt, where sulfur is burned out, and reducing, occurring in the volume of the bath, remote from the tuyeres, as a result of which the metal oxidizes iron without sulfur oxidation. The higher the sulfur content in Feinstein, the less its metallization. When the sulfur content in Feinstein is 22-23%, its metallization reaches 6-8%.

В указанных способах конвертирования содержание серы недостаточно высоко и составляет 23,2%. In these conversion methods, the sulfur content is not high enough and is 23.2%.

В других способах конвертирования медно-никелевых штейнов, содержания серы в файнштейне практически такие же, но с низким содержанием кобальта 0,43-0,53% и низким соотношением никель:медь ( β) в диапазоне 1,07-1,12 или же несколько выше (до 23,8% серы и 0,81-0,98% кобальта), но с таким же низким значением β =1,06-1,12, а там, где расчетная величина β достигает 1,29 в файнштейне, очень низкое содержание кобальта 0,35%. In other methods of converting copper-nickel mattes, the sulfur content in Feinstein is almost the same, but with a low cobalt content of 0.43-0.53% and a low ratio of nickel: copper (β) in the range of 1.07-1.12 or slightly higher (up to 23.8% sulfur and 0.81-0.98% cobalt), but with the same low value β = 1.06-1.12, and where the calculated value of β reaches 1.29 in Feinstein , very low cobalt content of 0.35%.

В способе конвертирования медно-никелевых штейнов для повышения содержания кобальта (и серы) и снижения металлизации в файнштейне на операции по доводке сульфидной массы до файнштейна специально загружают гипс, который сульфидирует цветные металлы файнштейна. Содержание кобальта при это повышается до 1,22%, но, судя по составу исходной сульфидной массы с содержанием никеля 24,6 и меди 38,0%, в файнштейне величина β, т.е. соотношение никель : медь должно быть меньше единицы. In a method for converting copper-nickel mattes to increase the content of cobalt (and sulfur) and reduce metallization in the Feinstein, gypsum that sulfides the non-ferrous metals of Feinstein is specially loaded onto the Feinstein. In this case, the cobalt content rises to 1.22%, but judging by the composition of the initial sulfide mass with a nickel content of 24.6 and copper 38.0%, the value β in Feinstein, i.e. nickel: copper ratio should be less than one.

Таким образом, из рассмотрения перечисленных аналогов видна трудность одновременного достижения при конвертировании в файнштейне высоких содержаний серы, кобальта и соотношения никель : медь. Thus, from the consideration of the listed analogues, the difficulty of simultaneous achievement of high sulfur, cobalt and nickel: copper ratios when converting in Feinstein is seen.

Для повышения содержания серы в способе переработки файнштейна в уже полученный файнштейн с содержанием серы 21,3-22,5% под слой расплава на глубину 1,0-1,5 м подают жидкую серу. Обработанный жидкой серой файнштейн содержит от 23,3-24,0 до 25,8-28,6% серы, при практически полном отсутствии металлической фазы. To increase the sulfur content in the method of processing Feinstein into the already obtained Feinstein with a sulfur content of 21.3-22.5%, liquid sulfur is supplied under the melt layer to a depth of 1.0-1.5 m. The liquid matte treated with liquid sulfur contains from 23.3-24.0 to 25.8-28.6% sulfur, with almost no metallic phase.

Недостатком указанного способа является громоздкость схемы, требующей организации специального участка по приготовлению жидкой серы на конвертерном переделе и дополнительного оборудования для подачи серы в файнштейн после операции по доводке сульфидной массы до файнштейна. The disadvantage of this method is the bulkiness of the scheme, requiring the organization of a special section for the preparation of liquid sulfur at the converter stage and additional equipment for supplying sulfur to the matte after the operation to refine the sulfide mass to matte.

Наиболее близким по технической сущности и цели является способ конвертирования медно-никелевых штейнов, в котором загрузку холодных присадок производят за 70-90 мин до конца процесса получения файнштейна в соотношении 0,3-0,4 т на 1 т расплава, затем продолжают продувку в течение 40-60 мин, сливают шлак и полученную массу доводят до файнштейна. The closest in technical essence and purpose is a method for converting copper-nickel mattes, in which cold additives are loaded 70-90 minutes before the end of the matte production process in the ratio of 0.3-0.4 tons per 1 ton of melt, then the purging is continued for 40-60 minutes, the slag is drained and the resulting mass is brought up to Feinstein.

В примерах осуществления указанного способа были получены файнштейны следующего состава, мас.%: сера 22,0-22,5; кобальт 0,75-0,78; металлическая фаза 4,5-4,9; соотношение никель : медь в диапазоне 1,03-1,04. In the examples of the implementation of this method were obtained matteyns of the following composition, wt.%: Sulfur 22.0-22.5; cobalt 0.75-0.78; metal phase 4.5-4.9; the ratio of Nickel: copper in the range of 1.03-1.04.

Недостатком прототипа, несмотря на одновременное достижение в нем содержания серы, кобальта и величины β, превышающих таковые в отдельных рассмотренных выше аналогах, является то обстоятельство, что содержание перечисленных компонентов в файнштейне все же значительно уступает наиболее высоким содержаниям серы, кобальта и величины β, достигнутым в отдельных аналогах. The disadvantage of the prototype, despite the simultaneous achievement in it of sulfur, cobalt and β values that exceed those in the individual analogues discussed above, is the fact that the content of the listed components in Feinstein is still significantly inferior to the highest sulfur, cobalt and β values achieved in separate analogues.

Целью изобретения является улучшение качества файнштейна за счет повышения в нем содержаний серы и кобальта, а также соотношения никель : медь. The aim of the invention is to improve the quality of the Feinstein by increasing the content of sulfur and cobalt, as well as the ratio of nickel: copper.

Поставленная цель достигается тем, что в способе конвертирования медно-никелевых штейнов, включающем продувку сульфидного расплава кислородсодержащей газовой смесью, загрузку флюсов и твердых присадок, а также периодический слив шлака с доводкой полученный сульфидной массы до файнштейна, при этом в период доводки в кислородсодержащее дутье вводят углеродсодержащее топливо при коэффициенте расхода кислорода 6,5-9,0. This goal is achieved by the fact that in the method for converting copper-nickel mattes, which includes blowing a sulfide melt with an oxygen-containing gas mixture, loading fluxes and solid additives, as well as periodically draining the slag with finishing the obtained sulfide mass to a matte, while introducing it into the oxygen-containing blast carbon-containing fuel with an oxygen consumption coefficient of 6.5-9.0.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

При коэффициенте расхода окислителя ( α) менее 6,5 появляется избыточное количество углеродсодержащего топлива, не успевшего прореагировать со шлаковым расплавом и сгорающем над ванной, что повышает температуру процесса, из-за чего никель и особенно кобальт начинают интенсивно переходить в шлак, снижая содержание их, а значит и серы, в сульфидной массе, т.е. файнштейне, при этом уменьшается и соотношение никель : медь. When the oxidizer consumption coefficient (α) is less than 6.5, an excess amount of carbon-containing fuel appears, which did not have time to react with the slag melt and burns over the bath, which increases the process temperature, because of which nickel and especially cobalt begin to intensively transfer to slag, reducing their content , and therefore sulfur, in sulfide mass, i.e. Feinstein, in this case, the nickel: copper ratio also decreases.

При величине α более 9,0 углеродсодержащего топлива в шлаковой ванне становится недостаточно для полного восстановления цветных металлов и перехода их в сульфидную массу, из-за чего содержание никеля и особенно кобальта, а также и серы в файнштейне уменьшаются. If α is more than 9.0, the carbon-containing fuel in the slag bath becomes insufficient for the complete recovery of non-ferrous metals and their transition to a sulfide mass, which is why the contents of nickel and especially cobalt, as well as sulfur in Feinstein are reduced.

И только в диапазоне величин α =6,5-9,0 наблюдается нормальный температурный режим процесса при достаточной восстановительной способности газовой смеси, обеспечивающий минимальный переход цветных металлов в доводочные шлаки и тем самым способствующий получению более качественного файнштейна с повышенным содержанием кобальта и серы. And only in the range of values α = 6.5–9.0 is a normal process temperature observed with sufficient reducing ability of the gas mixture, which ensures the minimum transition of non-ferrous metals to lapping slags and thereby contributes to the production of a better matte with a high content of cobalt and sulfur.

Дальнейшая переработка таких файнштейнов улучшает технологические показатели на последующих переделах разделения файнштейна, обжига никелевого концентрата, анодной плавки никелевого огарка и электролиза никеля, а также на переделах переработки медного концентрата ЦРФ и цементной меди. Further processing of such Feinsteins improves technological performance at subsequent stages of Feinstein separation, roasting of nickel concentrate, anode smelting of nickel cinder and nickel electrolysis, as well as at stages of processing copper concentrate CRF and cement copper.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

Во II полугодии 1990 г в плавильном цехе N 2 Надеждинского металлургического завода были проведены испытания различных режимов доводки сульфидной массы до файнштейна, так называемой "варки" файнштейна при конвертировании медно-никелевых штейнов с применением в воздушном дутье природного газа (углеродсодержащего топлива). In the second half of 1990, in the smelting shop No. 2 of the Nadezhda Metallurgical Plant, tests were carried out for various modes of adjusting the sulfide mass to Feinstein, the so-called “brewing” of Feinstein when converting copper-nickel mattes using natural gas (carbon-containing fuel) in air blasting.

По окончании рядовых и холостых продувок операцию варки файнштейна проводили на воздушном дутье с природным газом при коэффициенте расхода окислителя в диапазоне 4,5-10,0. В различных режимах температура "варки" файнштейна изменялась от 1170 до 1230^оС, а расход природного газа от 400 до 1300 нм³/ч.At the end of ordinary and idle purges, the matte steaming operation was performed using air blasting with natural gas at an oxidizer flow coefficient in the range of 4.5-10.0. In various modes temperature "cooking" matte varied from 1170 to 1230 C and ^the gas flow rate from 400 to 1300 Nm ³ / h.

Выборочные результаты испытаний приведены в табл. 1. Как следует из данных табл. 1 наиболее оптимальными режимами "варки" файнштейна являются режимы 4-6 при величинах α=6,5-9,0, в которых наблюдается повышенное содержание кобальта и серы в файнштейне, а также повышенное соотношение никель : медь. Selected test results are given in table. 1. As follows from the data table. 1, the most optimal “brewing” modes of Feinstein are modes 4–6 with values α = 6.5–9.0, in which there is an increased content of cobalt and sulfur in the Feinstein, as well as an increased ratio of nickel: copper.

В табл. 2 приведены средневзвешенные содержания элементов в файнштейне за весь период испытаний на воздушном дутье с природным газом (месяц) и на обычном воздушном дутье по традиционной технологии (за предшествующие 3 месяца). Из данных табл. 2 следует, что применение природного газа в дутье на варке файнштейна позволяет значительно улучшить его качество (содержание сеpы в файнштейне увеличилось на 1,19% (абс.), содеpжание кобальта - на 0,12% (абс.), а соотношение медь : никель выpосло с 1,37 до 1,56. In the table. Figure 2 shows the weighted average content of elements in Feinstein for the entire period of testing on air blast with natural gas (month) and on conventional air blast according to traditional technology (for the previous 3 months). From the data table. 2 it follows that the use of natural gas in the blast for cooking Feinstein can significantly improve its quality (sulfur content in Feinstein increased by 1.19% (abs.), Cobalt content - by 0.12% (abs.), And the ratio copper: Nickel has grown from 1.37 to 1.56.

Claims

METHOD FOR CONVERTING COPPER-NICKEL STEINS, including blowing a sulfide melt with an oxygen-containing gas mixture, loading fluxes and cold additives, periodically draining slag with finishing the resulting sulfide mass to a matte matte, characterized in that, in order to improve the quality of the matte matte sinter matte, carbon-containing fuel is introduced into the oxygen-containing gas mixture at an oxygen flow rate of 6.5 to 9.0.