PL95108B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób swiezenia bogatych kamieni miedziowych, zwlaszcza kamieni zawierajacych powyzej 631% miedzi, w znanych konwertorach.

Swiezenie bogatych kamieni miedziowych zawie¬ rajacych 60P/o miedzi zwiazane jest z trudnoscia¬ mi technologicznymi w ozuziowaniu zelaza utle¬ nionego w I okresie. Wystepuje takze ograniczo¬ na mozliwosc przetopu odpadów technologicznych i innych materialów miedzioinosnych, które ze wzgledu na sklad chemiczny i technologie proce¬ su moga byc przerabiane tylko w I ©kresie pro¬ cesu konwertorowego. Trudnosci te wynikaja z niedostatecznej ilosci skladników energetycznych zawartych w bogatych kamieniach miedziowych.

Bogate kamienie miedziowe odznaczaja sie niska zawartoscia siarczku zelaza, iktóry w I okresie swiezenia jest zasadniczym, chemicznym zródlem energii. Niska zawartosc siarczku zelaza w ka¬ mieniu miedziowym jest pierwotna przyczyna trud¬ nosci jakie wystepuja podczas procesu rozpuszcza¬ nia sie materialu zuzlotwórczego i jego reakcji z tlenkami zelaza w procesie kanwertorowania.

Do czynników niesprzyjajacych prawidlowemu przebiegowi reakcji tworzenia sie fajalitu nalezy równiez zaliczyc powszechnie praktykowany spo¬ sób wprowadzania materialów zuzlotwórczych w postaci kawalkowatego kwarcytu — poprzez gar¬ dziel lub w postaci piasku — przy pomocy puszki Garra. W obu przypadkach material zuzlotwórczy wprowadzany jest na powierzchnie kapieli pod¬ czas gdy utlenianie zelaza zachodzi pod powierz¬ chnia kapieli w strefie zanurzonych dysz. Wyzej wymienione niedomagania w procesie swiezenia bogatych kamieni miedziowych sprzyjaja reakcji utleniania sie zelaza do wyzszych tlenków, to jestr do magnetytu Feg04.

Magnetyt, ze wzgledu na swoje wlasciwosci fi¬ zyko-chemiczne, jest zródlem zaburzen w normal¬ nym biegu procesu, objawiajacych sie powstawa¬ niem trudno topliwego zuzla i narostów, a takze zwiekszona zawartoscia miedzi w zuzlu konwerto¬ rowym. Typowy przebieg I okresu swiezenia ka¬ mieni miedziowych powszechnie przerabianych w konwertorach przemyslowych jest nastepujacy. W poczatkowej fazie I okresu swiezenia, wobec nis¬ kiej temperatury kapieli oraz braku aktywnej krze¬ mionki zachodzi przede wszystkim reakcja utle¬ niania zelaza do magnetytu, zgodnie z równaniem: 3FeS+:502 = Fe^04+3S02 Reakcja ta jest egzotermiczna i w miare jej prze¬ biegu nastepuje wznost temperatury kapieli oraz uaktywnienie krzemionki pochodzacej z materialu zuzlotwórczego. Z chwila gdy temperatura kapieli przekroczy okolo l:2j010°iC dochodzi do zapoczatko¬ wania wydajnego przebiegu podstawowej reakcji zuzlotwórczej: 3Fe304 +! FeS +j 5SiOa = i5(2FeO-Si02) +¦ SOz Reakcja ta jest endotermiczna, zachodzi z pobra¬ niem ciepla z kapieli i jej dalszy postep uwarun- 95 10895 1 3 kowany jest doplywem odpowiednich ilosci ciepla oraz obecnoscia siarczku zelaza i aktywnej krze¬ mionki. Jak wynika z tej reakcji wytworzony juz wczesniej i wytwarzajacy sie dalej magnetyt ule- _ ga redukcji do tlenku zelazawego, który tworzy 5 z krzemionka rzadkóplynny zuzel fajalitowy. Pod¬ czas swiezenia bogatych kamieni miedziowych, w - wyniku niewielkiej zawartosci siarczku zelaza, któ¬ ry prawie calkowicie zuzywa sie w reakcji: 3FeS+50a= Fe304+aSOa 10 wydajnosc podstawowej reakcji zuzloitwcrczej 3Fed04 + FeS '+¦> 5Si02 = 5(2Fe0-SiO2) + SOz jest niewielka, w rezultacie czego dochodzi do wytworzenia w konwertorze duzych ilosci mag- netytu, bedacego zródlem powaznych zaburzen pro¬ cesu swiezenia. Znane i stosowane dotychczas spo¬ soby swiezenia takich kamieni miedziowych pole¬ gaja na dostarczaniu w I okresie dodatkowych iloisci ciepla poprzez opalanie konwertorów przy pomocy specjalnie zainstalowanych palników py¬ lem weglowym,, mazutem lub palnym gazem. Spo¬ soby te zwiazane sa z duzymi niedogodnosciami technicznymi w obsludze konwertorów, a ich sku¬ tecznosc w zapobieganiu reakcji tworzenia sie ma- gnetytu jest ograniczona, o czym swiadcza wyso¬ kie zawartosci miedzi w zuzlach powstajacych przy przerobie bogatych kamieni miedziowych. Swieze¬ nie wymienionym sposobem kamieni zawierajacych powyzej 63%> miedzi nie jest w oigóle stosowane.

W przypadku, gdy z naturalnego skladu koncen¬ tratu wynika mozliwosc otrzymania kamienia za¬ wierajacego powyzej 63% Cu wprowadza sie do koncentratu piryt, w wyniku czego otrzymuje sie ubozszy kamien. Sposób ten obarczony jest liczny¬ mi wadami, z których najistotniejszymi sa: zwiek¬ szenie masy przerabianych material Iw, obnizenie zdolnosci produkcyjnej agregatów hutniczych oraz wzrost kosztów jednostkowych produkcji.

Po wielu doswiadczeniach i próbach okazalo sie, 40 ze mozna konwertorowac bogate kamienie mie¬ dziowe stosujac odpowiednie materialy redukuja¬ ce wyzsze tlenki zelaza. Sposób wedlug wynalaz¬ ku polega na wprowadzaniu do plynnego kamie¬ nia miedziowego wraz z materialem zuzlotwóir- czym materialu redukcyjno-egzotermicznego w po- 45 staci stopu zelaza z krzemem. Material ten wpro¬ wadza sie przed przystapieniem do operacji swie¬ zenia kamienia miedziowego lub w poczatkowej fazie I okresu swiezenia. 'Ilosc krzemu podawana w postaci zelazostopu zawiera sie w granicach 5C od 0,1 do 1J1% wagowych w stosunku do niasy kamienia. Jest korzystne, aby jako material re- dukcyjno-egzotermiczny stosowac mieszanine nis¬ koprocentowego zelazokrzemu, o ciezarze wlasci¬ wym równym lub wyzszym od ciezaru wlasciwe- 55 go kamienia miedziowego, oraz zelazokrzemu wy¬ sokoprocentowego zawierajacego powyzej 60% wa¬ gowych krzemu. Proporcja mieszaniny zalezna jest od wielkosci sredniej zawartosci krzemu w mie¬ szaninie, która winna zawierac sie w przedziale M od 50 do &5% wagowych w stosunku do ciezaru mieszaniny. Dodatek niskoprocentowego zelazokrze¬ mu powinien miec uziarnienie od 1 do lfl mm.

W przedstawionym sposobie swiezenia bogatych kamieni miedziowych uzyskuje sie szybki przyrost w .. -.-¦-¦ 4 ' .'. .. temperatury juz w poczatkowych minutach pro¬ cesu, poniewaz zawarty w zelazostopie •krzem" od¬ znacza sie w stosunku do tlenu o wiele wyzszym powinowactwem chemicznym niz siarczek" zelaza¬ wy i w reakcji utleniania wydzela 6 razy wie¬ cej ciepla niz siarczek zelaza — w przeliczeniu na 1 kg substancji czystej. Tworzaca sie juz w pierwszych minutach procesu krzemionka lin sta- tu nascendi, pochodzaca z reakcji utleniania krze¬ mu, odznacza sie bardzo wysoka aktywnoscia.

Dlatego tez podstawowa reakcja zuzLotwórcza: 3Fel304 + FeS'+ 5Si02 = 5(2FeOSi02) + SO* przebiega od samego poczatku pierwszego okre¬ su, przy czym bioracy w niej udfcial siarczek ze¬ laza jest czesciowo zastepowany prze,i ie azo i krzem pochodzacy z zelazostopu, W wyniku takie¬ go przebiegu I okresu procesu swiezenia, zawarte w kamieniu zelazo tworzy z krzemionka zuzel fajalitowy, duleki czemu unika s"e nagromadzenia w zuzlu konwertorowym wiekszych ilosci magne¬ tytu. Ma to zasadnicze znaczen'e d]a bezzaklóce- niowego przebiegu procesu oraz uzysku miedzi konwertorowej. Natomiast cieply i wyrównany bieg konwertora umozliwia roztapianie w I okresie od¬ padów miedzionosnych, co pozwala na czesciowe wykorzystanie ciepla fizycznego zawartego w zuzlu "konwertorowym; Dodatkowym -efektem zastosowa¬ nia proponowanej metody swiezenia jest takze zmniejszenie uciazliwosci obslugi strefy dysz i po¬ stój £w miedzyoperacyjnych powodowanych zaras¬ taniem dysz i systemu odciagu gazów.

Sposób wedlug wynalazku jest dokladnie przed¬ stawiony w przykladach wykonania dja róznych warunków pracy konwertorów.

Przyklad I. Do konwertora o pojemnosci no¬ minalnej 80 ton posiadajacego nowa wymur^wke wprowadzono w pieciu porcjach po okolo 17 ton plynnego kamienia miedziowego zawierajacego oko¬ lo 63% miedzi i l!0% zelaza. Temperatura wymu- rowki w czasie zalewania pierwszej porcji kamie¬ nia wynosila okolo 8013°iC. Po zalaniu pierwszej porcji kamienia wprowadzono do konwertora wraz z odpowiednia czescia materialu zuzlotwórczego cala porcje zelazokrzemu przewidziana dla 95 ton karmienia, to znaczy 102 kg zelazokrzemu, 4i2% oraz 53 kg zelazokrzemu 80%. Material zuzlotwór- czy o uziarnieniu od 1 do 5 mm zawieral krze¬ mionke SiÓ2 w ilosci 95%. Po zalaniu czwartej porcji kamienia wlacziono dmuch i ustawiano kon¬ wertor w polozeniu pracy. Po uplywie okolo 5 minut do konwertora zalano piata porcje kamie¬ nia i nie wylaczajac dmuchu dodano porcjami przez okolo 20 minut pozostala czesc materialu zuzlotwórczego. Swiezenie kontynuowano do cza¬ su (pojawienia sie bialego matu. Konczac I okres swiezenia zlano z konwertora zuzel, po czym przy¬ stapiono do II okresu swiezenia kamienia miedzio¬ wego prowadzonego znanym sposobem.

Przyklad II. Jak w przykladzie I wprowa¬ dzono do konwertora w 5 porcjach okolo 85 ton plynnego kamienia miedziowego o identycznym skladzie dodajac odpowiednie ilosci materialu zu¬ zlotwórczego. Zelazokrzem w postaci mieszaniny 102 kg zelazokrzemu 40% i .HO'0 kg zelazokrzemu 82% wprowadzono do konwertora po wlaniu ezwar-5 95 108 6 tej porcji kamienia miedziowego. Nastepnie roz¬ poczeto swiezenie. Po uplywie okolo 30 minut od momentu zalania piatej porcji kamienia wprowa¬ dzono do konwertora okolo 12 tony zimnych dodat¬ ków w postaci kawalków stalego kamienia mie¬ dziowego zbwierajacego okolo 68% Cu i 10|% Fe.

Nastepnie ciodamo wyliczona porcje materialu zu- zlotwórczego zawierajacego okolo 95% Sii02 i kon¬ tynuowano proces swiezenia w sposób opisany w przykladzie I.

(Przyklad III. Do konwertora o pojemnosci 80 ton> którego wymurówka byla zuzyta w 30P/o, wprowadzono w pieciu porcjach okolo $5 ton ka¬ mienia miedziowego. Kamien miedziowy zawieral, 75°/o miedzi. Temperatura wymurówka w momen¬ cie zalewania pierwszej porcji kamienia wynosila 6O0°C. Po zalaniu pierwszej porcji kamienia wpro¬ wadzono do konwertora wraz z wyliczona iloscia materialu zuzlotwórczego cala porcje zelazokrze¬ mu przewidziana dla 85 ton kamienia. Lacznie wprowadzono 12010 kg mieszaniny zelazokrzemu za¬ wierajacego srednio 77°/o SiO^, w tym Okolo 200 kg zelazokrzemu W/o i okolo li0.0|0 kg zelazokrze¬ mu 82%. Po wlaniu czwartej porcji kamienia roz¬ poczeto swiezenie kamienia, a nastepnie dolano piata porcje kamienia miedziowego bez wylacza¬ nia powietrza technologicznego. Po uplywie okolo minut od momentu rozpoczecia swiezenia wpro¬ wadzono zimne djodatki w postaci stalego kamie¬ nia zawierajacego 701% Cu w ilosci okolo 10 ton oraz wyliczona ilosc materialu zuzlotwórczego w postaci piasku, niezbedna do ozuzlowania zelaza zawartego w zimnych dodatkach.

Zastosowanie przedstawionej metody swiezenia bogatych kamieni miedziowych pozwoli na uzyska¬ nie takich efektów techniczno-technologicznych jak: mjozliwosc przerobu bogatych kamieni mie¬ dziowych, a zwlaszcza nieprzerafoianych dotych¬ czas w hutnictwie miedzi kamieni zawierajacych powyzej 63|% Cu, wyeliminowanie pirytu jako do¬ datku zubozajacego kamien .miedziowy, zmniejsze¬ nie emisji S02 do otoczenia w zwiazku z wyeli¬ minowaniem pirytu, pjopirawe uzysku miedzi kon¬ wertorowej,, zmniejszenie uciazliwosci obslugi kon¬ wertorów oraz postojów miedzyoperacyjnych po¬ wodowanych zarastaniem systemu odciagu gazów oraz dysz. ' |

Claims (4)

Z a s t r ze z e rt i a patentowe

1. Sposób swiezenia bogatych kamieni miedziowych w znanych konwertorach przemyslowych, zwlasz¬ cza kamieni zawierajacych powyzej 63% irmiedzi, znamienny tym, ze przed przystapiieniem do swie¬ zenia lub w poczatkowej ifazie I okresu swiezenia wprowadza sie do plynnego kamienia miedziowe¬ go materialy zuzlotwóircze wraz z dodatkiem ma¬ terialu redukcyjno-egzotermicznego w postaci sto¬ pu zelaza z krzemem.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do, plynnego kamienia miedziowego dodaje sie krzem w postaci zelazokrzemu w ilosci od 0yl do l,l|°/o wagowych w stosunku do masy kamienia miedziowego. <

3. Sposób wedlug zastrz. i, znamienny tym, ze jako material redukcyjno-egzoitermiiczny stosuje sie mieszanine niskoprocentowego zelazokrzemu o cie¬ zarze wlasciwym równym luib wyzszym od cie¬ zaru wlasciwego kamienia miedziowego oraz zela¬ zokrzemu wysokoprocentowego zawierajacego po¬ wyzej 601% wagowych krzemu w takich propor¬ cjach, aby srednia zawartosc krzemu w mieszani¬ nie miescila sie w przedziale od 50 do 851% wago¬ wych w stosunku do ciezaru mieszaniny.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dodawany do kamienia miedziowegjo niskoprocen¬ towy zelazokrzem stosuje sie w postaci drobnej frakcji o uziarnieniu od 1 do 10 mm. 10 15 20 25 30