RU2236474C1

RU2236474C1 - Method for converting of copper and copper-nickel matte

Info

Publication number: RU2236474C1
Application number: RU2003120316/02A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Шалыгин (RU); Л.М. Шалыгин; ков Н.М. Тел (RU); Н.М. Теляков; Г.В. Коновалов (RU); Г.В. Коновалов
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2004-09-20
Also published as: RU2003120316A

Abstract

FIELD: jet-oxidizing processes used for treating of sulfide copper and copper-nickel materials in non-ferrous metallurgy.

SUBSTANCE: method involves oxygen blowing of sulfide copper and copper-nickel matte, said blowing being provided by means of 3-9 uniformly distributed gas-oxygen jets issued from single inner circle of bath, each jet being inclined at an angle of 15-30 deg to horizontal plane of bath between jet projection and radius of bath at jet issue point. Radius R_r, m, defined by jet incident point, is determined from ratio Rr/R=0.6-0.8, where R is bath radius. Blowing of sulfide copper and copper-nickel matte is performed in stationary metallurgical furnaces with vertical working space.

EFFECT: increased specific output of converting of copper and copper-nickel matte.

1 tbl, 2 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к металлургии, в частности к процессам струйно-окислительного типа, применяемым для переработки сульфидных медных и медно-никелевых штейнов в автогенном режиме.The proposed method relates to metallurgy, in particular to the processes of the jet-oxidizing type used for the processing of sulfide copper and copper-nickel mattes in an autogenous mode.

Известны следующие способы окислительной продувки расплава.The following methods are known for oxidative melt blowing.

1. Верхняя, вертикальная продувка расплава в Вертикальном кислородном конвертере, заключающаяся в подаче дутья через единичную вертикальную не погруженную в расплав фурму (Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - М.: Металлургия, 2000. С.280-286);1. Upper, vertical purge of the melt in the Vertical oxygen converter, which consists in supplying blast through a single vertical tuyere not immersed in the melt (Voskoboinikov V.G., Kudrin V.A., Yakushev A.M. - M .: Metallurgy, 2000. S.280-286);

2. Донная продувка в Бессемеровском конвертере, заключающаяся в подаче дутья через днище конвертера (Воскобойников ВТ., Кудрин В.А., Якушев А.М. - М.: Металлургия, 2000. С.308-310);2. Bottom blowdown in the Bessemerovsky converter, which consists in supplying blast through the bottom of the converter (Voskoboynikov VT., Kudrin V.A., Yakushev A.M. - M .: Metallurgy, 2000. S.308-310);

3. Двусторонняя боковая продувка в Печи Ванюкова, заключающаяся в подаче дутья в шлако-штейновую эмульсию (ПЖВ) (Воскобойников ВТ., Кудрин В.А., Якушев А.М. - М.: Металлургия, 2000. С. 712-713);3. Two-sided side blowing in the Vanyukov Furnace, which consists in supplying blast to a slag-matte emulsion (ПЖВ) (Voskoboynikov VT., Kudrin VA, Yakushev AM - M .: Metallurgy, 2000. P. 712-713 );

4. Односторонняя боковая продувка расплава в Горизонтальном конвертере, заключающаяся в погруженной подаче дутья с одной стороны аппарата (Воскобойников ВТ., Кудрин В.А., Якушев А.М. - М.: Металлургия, 2000. с. 715-716);4. One-sided side blowing of the melt in the Horizontal Converter, consisting in submerged supply of blast from one side of the apparatus (Voskoboinikov VT., Kudrin VA, Yakushev AM - M.: Metallurgy, 2000. S. 715-716);

Указанные способы окислительной продувки расплавов не позволяют значительно увеличить удельную производительность металлургических печей.These methods of oxidative purging of melts do not significantly increase the specific productivity of metallurgical furnaces.

Известен способ конвертирования медных и медно-никелевых штейнов (а.с. СССР №120646. Бюл. №12, 1959 г.), принятый за прототип, заключающийся в окислительной продувке воздухом штейнов в стационарном аппарате с помощью дутьевых струй, направленных под углом 70-80° к прямоугольному зеркалу ванны.There is a method of converting copper and copper-nickel mattes (AS USSR No. 120646. Bull. No. 12, 1959), adopted as a prototype, which consists in oxidizing air blowing of mattes in a stationary apparatus using blast jets directed at an angle of 70 -80 ° to the rectangular bathtub mirror.

Недостатком способа-прототипа является низкая удельная производительность при конвертировании штейнов.The disadvantage of the prototype method is the low specific productivity when converting mattes.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение удельной производительности конвертирования.The technical result of the invention is to increase the specific productivity of the conversion.

Технический результат достигается тем, что в способе конвертирования медных и медно-никелевых штейнов путем обработки их газокислородными струями, направленными под углом к зеркалу ванны 70-80°, согласно изобретению продувку осуществляют 3-9 газокислородными струями, равномерно распределенными и исходящими от одной внутренней окружности ванны, причем каждая струя имеет дополнительный наклон 15-30° в горизонтальной плоскости ванны между проекцией струи и радиусом ванны в точке исхода струи, при этом величину радиуса R₀, м, определяемого точкой падения струи, устанавливают из отношения

, где R - радиус ванны, м.The technical result is achieved by the fact that in the method of converting copper and copper-nickel mattes by treating them with gas-oxygen jets directed at an angle to the bath mirror of 70-80 °, according to the invention, the blowing is carried out by 3-9 gas-oxygen jets uniformly distributed and emanating from one inner circle bath, and each jet has an additional slope of 15-30 ° in the horizontal plane of the bath between the projection of the jet and the radius of the bath at the point of exit of the jet, while the radius R ₀ , m, defined by Coy falling jet, establish from the relationship

where R is the radius of the bath, m

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез ванны, на фиг.2 - поперечный. На фигурах изображены: 1 - цилиндрический корпус ванны; 2 - рабочее пространство ванны; 3 - зеркало ванны; 4 - исходящие точки струи; 5 - точка падения струи на зеркало ванны, R₀ - радиус окружности, определяемый точкой падения струи, м; R - радиус ванны, м.The method is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of the bath, figure 2 is a transverse. The figures depict: 1 - a cylindrical body of the bath; 2 - the working space of the bath; 3 - bath mirror; 4 - outgoing points of the jet; 5 - point of incidence of the jet on the mirror of the bathtub, R ₀ - radius of a circle defined by the point of incidence of the jet, m; R is the radius of the bath, m

Круглое зеркало ванны обеспечивает вращение штейна под действием кинетической энергии струй, каждая из которых направлена под углом 70-80° к зеркалу ванны, имеющим дополнительный наклон 15-30° в горизонтальной плоскости ванны между проекцией струи и радиусом ванны в точке исхода струи.A round bath mirror ensures the rotation of the matte under the influence of the kinetic energy of the jets, each of which is directed at an angle of 70-80 ° to the bath mirror, which has an additional inclination of 15-30 ° in the horizontal plane of the bath between the projection of the jet and the radius of the bath at the point of jet exit.

Угол наклона меньше 15° приводит к выбросу расплавленного штейна и не создает эффективного вращения, т.к. кинетическая энергия струй затрачивается на лобовой удар о расплавленный штейн, плотность которого в тысячи раз превосходит плотность газокислородной смеси. При угле наклона больше 30° происходит “проскальзывание” струи газа по зеркалу ванны и уменьшается усвоение кислорода дутья штейном.An angle of inclination less than 15 ° leads to the ejection of molten matte and does not create effective rotation, because the kinetic energy of the jets is expended on a frontal impact on a molten matte, the density of which is thousands of times higher than the density of a gas-oxygen mixture. When the angle of inclination is greater than 30 °, the gas jet “slips” along the bath mirror and the absorption of oxygen by the matte decreases.

Количество пространственно ориентированных струй определяется следующими возможностями:The number of spatially oriented jets is determined by the following features:

- менее 3 не позволяет создать интенсивное вращательное движение штейна;- less than 3 does not allow to create an intensive rotational motion of the matte;

- более 9 приводит к осложнению конструкции дутьевого узла и затрудняет обслуживание аппарата.- more than 9 leads to a complication of the design of the blower assembly and complicates the maintenance of the apparatus.

Оптимальное отношение радиуса, определяемого точкой падения струи, к радиусу ванны в пределах

, установлено на основе экспериментальных данных. При указанном отношении радиусов создается максимальная скорость вращения штейна и циклонный эффект в газовой фазе над расплавом. R - радиус ванны, выбирается из технологических возможностей, которые зависят от требуемой производительности и технических возможностей.The optimal ratio of the radius determined by the point of incidence of the jet to the radius of the bath within

established on the basis of experimental data. With the indicated ratio of the radii, the maximum matte rotation speed and the cyclone effect in the gas phase above the melt are created. R is the radius of the bath, selected from technological capabilities, which depend on the required performance and technical capabilities.

Предельная дутьевая нагрузка, которая определяется наступлением массированных выбросов расплавленного штейна из рабочего пространства аппарата при превышении некоторого удельного количества дутья, оптимальное отношение радиусов

, а также пространственная ориентация струй, создающая эффект вращения расплавленного штейна и циклонный эффект в газовой фазе над штейном установлена на основании следующих экспериментов.The maximum blow load, which is determined by the onset of massive emissions of molten matte from the working space of the apparatus when a certain specific amount of blast is exceeded, is the optimal ratio of the radii

, as well as the spatial orientation of the jets, creating the effect of rotation of the molten matte and the cyclone effect in the gas phase above the matte, was established on the basis of the following experiments.

1. Эксперименты на холодных моделях с жидкостями различной плотности и вязкости. Экспериментами установлена возможность многократного увеличения удельной дутьевой нагрузки, определены оптимальные значения пространственной ориентации струй.1. Experiments on cold models with liquids of various densities and viscosities. The experiments established the possibility of a multiple increase in the specific blast load, determined the optimal spatial orientation of the jets.

2. Эксперимент в укрупненном масштабе. Рабочим пространством являлся металлургический футерованный ковш с рабочим объемом 1 м³. В качестве жидкости применялся расплав медно-никелевого штейна, содержащий:2. An experiment on an enlarged scale. The working space was a metallurgical lined bucket with a working volume of 1 m ³ . As a liquid, a melt of copper-nickel matte was used, containing:

Сu - 6,0%, Ni - 10,5%, Fe - 48,3%, S - 28,6% и прочие.Cu - 6.0%, Ni - 10.5%, Fe - 48.3%, S - 28.6% and others.

В ходе эксперимента удельная нагрузка на объем ковша составила: ν_уд=63 нм³/мин·м³.During the experiment, the specific load on the bucket volume was: ν _beats = 63 nm ³ / min · m ³ .

По предлагаемому способу конвертирование медных и медно-никелевых штейнов ведут в стационарных металлургических печах с цилиндрическим рабочим пространством, оснащенных фурмами для пространственно ориентированной подачи газокислородной смеси под давлением 4-6 атм. Медные и медно-никелевые штейны состоят из сульфидов цветных металлов, поэтому конвертирование идет за счет тепла экзотермических реакций окисления.According to the proposed method, the conversion of copper and copper-nickel mattes is carried out in stationary metallurgical furnaces with a cylindrical working space, equipped with tuyeres for spatially oriented supply of a gas-oxygen mixture under a pressure of 4-6 atm. Copper and copper-nickel mattes are composed of sulfides of non-ferrous metals, so the conversion is due to the heat of exothermic oxidation reactions.

Способ конвертирования штейна обуславливает определенную предельную дутьевую нагрузку. Экспериментами на моделях и промышленных объектах определены следующие значения предельной дутьевой нагрузки на 1 м³ рабочего объема аппарата, указанные в таблице.The method for converting matte causes a certain ultimate blow load. The following values of the maximum blow load per 1 m ^{3 of the} working volume of the apparatus, indicated in the table, were determined by experiments on models and industrial facilities.

По предлагаемому способу за счет вращения расплавленного штейна и возникновения циклонного эффекта в цилиндрическом рабочем пространстве печи резко уменьшается выброс брызг, что позволяет многократно увеличивать удельную производительность. Непогруженный способ конвертирования медных и медно-никелевых штейнов позволяет увеличить дутьевую нагрузку до 60 нм³/мин·м³ и выше.According to the proposed method, due to the rotation of the molten matte and the occurrence of a cyclone effect in the cylindrical working space of the furnace, the emission of splashes sharply decreases, which allows to increase the specific productivity many times. An unloaded method for converting copper and copper-nickel mattes allows to increase the blow load up to 60 nm ³ / min · m ³ and higher.

Таким образом, от применения пространственно ориентированного способа конвертирования штейнов достигается технический эффект: увеличение производительности до 5 раз.Thus, by applying a spatially oriented method for converting mattes, a technical effect is achieved: an increase in productivity up to 5 times.

Claims

A method of converting copper and copper-nickel mattes by treating them with gas-oxygen jets directed at an angle to the bath mirror of 70-80 °, characterized in that the purge is carried out by 3-9 gas-oxygen jets uniformly distributed and emanating from one inner circumference of the bath, each jet has an additional slope of 15-30 ° in the horizontal plane of the bath between the projection of the jet and the radius of the bath at the point of exit of the jet, while the radius R ₀ , m, determined by the point of incidence of the jet, is established from the ratio

where R is the radius of the bath, m