RU2020172C1

RU2020172C1 - Charge for sulfiding blast smelting

Info

Publication number: RU2020172C1
Authority: RU
Inventors: М.Р. Русаков; Н.М. Барсуков; О.И. Хохлов; В.К. Пиотровский; Л.И. Пименов; В.И. Цветков; Г.Б. Фрайман
Original assignee: Российский концерн "Норильский никель"; Институт "Гипроникель"
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: to the charge containing a nickel-containing material, pyrite as a sulfidizing agent, coke ar a reducing agent and as a fuel, a calcium-containing flux, a flux is shale as a calcium-containing flux, the ratio of the ingredients (wt %): 56-72 a nickel-containing material; 15-19 coke; 2.3-4.5 pyrite; 10.7-20.5 shale. EFFECT: improved processibility of the charge. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии в частности к составу шихты для сульфидизирующей шахтной плавки окисленной никелевой руды на штейн. The invention relates to the field of metallurgy, in particular, to the composition of the charge for sulfidizing mine smelting of oxidized nickel ore to matte.

Известна шихта для сульфидизирующей плавки окисленной никелевой руды, содержащая никельсодержащий материал, известняк (гипс), кокс, пирит (колчедан). Недостатком указанной шихты является повышенный расход кокса на эндотермические реакции. Known mixture for sulfidizing smelting of oxidized nickel ore, containing Nickel-containing material, limestone (gypsum), coke, pyrite (pyrites). The disadvantage of this mixture is the increased consumption of coke for endothermic reactions.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является шихта для сульфидизирующей шахтной плавки окисленной никелевой руды на штейн, содержащая никельсодержащий материал, кокс, сульфидизатор, кальцийсодержащий флюс. В качестве сульфидизатора и флюса используются колчедан и известняк. Дозировка составляющих шихты составляет, %: Никельсодержащий материал 58,2-68 Кокс 19,3-19,6 Колчедан 2,4-4,7 Известняк 10,3-17,5
Недостатками используемого состава шихты при шахтной плавке брикетов является нетехнологичность указанной шихты, выражающаяся в ее тугоплавкости, высоком расходе восстановителя и топлива (кокса) на эндотермические реакции разложения, требующие до 6,1-8% общего расхода кокса и высокие затраты на саму шихту вследствие высокой стоимости кокса и затрат на известняк.Closest to the proposed invention is a mixture for sulfidizing mine smelting of oxidized nickel ore to matte containing nickel-containing material, coke, sulfidizing agent, calcium flux. Pyrite and limestone are used as sulfidizing agents and fluxes. The dosage of the components of the charge is,%: Nickel-containing material 58.2-68 Coke 19.3-19.6 Pyrite 2.4-4.7 Limestone 10.3-17.5
The disadvantages of the composition of the charge in the mine smelting of briquettes is the low technological level of this charge, expressed in its refractoriness, high consumption of reducing agent and fuel (coke) for endothermic decomposition reactions, requiring up to 6.1-8% of the total coke consumption and high costs of the charge itself due to the high coke costs and limestone costs.

Целью изобретения является повышение технологичности шихты. The aim of the invention is to improve the manufacturability of the charge.

Поставленная цель достигается тем, что шихта содержит никельсодержащий материал, колчедан в качестве сульфидизатора, кокс в качестве восстановителя и топлива, кальцийсодержащий флюс, топливо, при этом в качестве кальцийсодержащего флюса она содержит сланец при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
Никельсодержащий материал 56-72 Кокс 15-19 Колчедан 2,3-4,5 Сланец 10,7-20,5
Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.This goal is achieved in that the mixture contains nickel-containing material, pyrite as a sulfidizing agent, coke as a reducing agent and fuel, calcium-containing flux, fuel, while it contains shale as a calcium-containing flux in the following ratios of ingredients, wt.%:
Nickel-containing material 56-72 Coke 15-19 Pyrite 2.3-4.5 Slate 10.7-20.5
The essence of the proposed technical solution is as follows.

Введение сланца в качестве флюса в шихту позволяет придать ей новые свойства, в результате чего повышается легкоплавкость шихты, уменьшается доля эндотермических реакций, уменьшается стоимость шихты вследствие снижения расхода дорогостоящего кокса. Новые свойства шихты обусловлены структурой сланца, представляющей собой чередование известняка, гипса, окиси кальция с мелкими вкраплениями органических составляющих - углерода и водорода, выполняющие в шихте роль восстановителя и топлива. Составляющая сланца - гипс выполняет роль сульфидизатора. При этом количество сульфидизатора (колчедана) в шихте уменьшается пропорционально количеству серы, содержащейся в сланце. The introduction of shale as a flux in the charge allows to give it new properties, as a result of which the fusibility of the charge increases, the proportion of endothermic reactions decreases, the cost of the charge decreases due to the reduction in the consumption of expensive coke. The new properties of the charge are due to the structure of shale, which is an alternation of limestone, gypsum, calcium oxide with small impregnations of organic components - carbon and hydrogen, which play the role of a reducing agent and fuel in the charge. Component of slate - gypsum acts as a sulfidizer. The amount of sulfidizer (pyrites) in the charge decreases in proportion to the amount of sulfur contained in the shale.

Вводимые со сланцем углерод и водород позволяют уменьшить количество вводимого в шихту кокса с учетом кокса, расходуемого на эндотермическую реакцию разложения известняка. Нижний предел содержания сланца в шихте 10,7 мас.% определен из условия образования настыли на стенке реактора и ухудшения работы фурмы. При снижении содержания сланца в шихте менее 10,7% на фурме отсутствует огонь и на стенке образуется настыль, постепенно происходит замораживание фурмы (см. таблицу). Carbon and hydrogen introduced with shale can reduce the amount of coke introduced into the charge, taking into account the coke consumed in the endothermic decomposition of limestone. The lower limit of the shale content in the charge of 10.7 wt.% Is determined from the conditions of formation on the wall of the reactor and the deterioration of the lance. With a decrease in the shale content in the charge of less than 10.7%, there is no fire on the lance and lining forms on the wall, the lance freezes gradually (see table).

Верхний предел содержания сланца в шихте 20,5 мас.% обусловлен повышением температуры отходящих газов выше 600^оС и вследствие этого - спекание шихты и ухудшение ее схода. Таким образом, при изменении параметров выше или ниже указанных содержаний сланца в шихте возможна остановка шахтной печи.The upper limit of the shale content in the charge of 20.5 wt.% Due to the increase in temperature of the exhaust gases above 600 ^about C and as a result - sintering of the charge and the deterioration of its descent. Thus, when changing the parameters above or below the indicated contents of the shale in the charge, it is possible to stop the shaft furnace.

Новые свойства сланца позволяют осуществить комплексность его использования (минеральную и органическую составляющие) и повысить технологичность шихты вследствие ее легкоплавкости, что приводит к повышению производительности процесса. The new properties of oil shale make it possible to use it comprehensively (mineral and organic components) and increase the processability of the charge due to its fusibility, which leads to an increase in the productivity of the process.

Существенность отличий подтверждается тем, что анализ научно-технической и патентной литературы не выявил признаков, аналогичных заявляемым. The significance of the differences is confirmed by the fact that the analysis of scientific, technical and patent literature did not reveal signs similar to those claimed.

Экспериментальная проверка заявленного состава шихты осуществлялась на промышленных шахтных печах Уфалейского никелевого комбината. Шихта проверялась сразу на четырех печах. В ранее используемой шихте в качестве кальцийсодержащего флюса использовался мрамор. Мрамор из шихты выводился и заменялся на сланец. На промышленных печах невозможно проверить весь диапазон заявляемых параметров (изменение параметров относительно заданных может привести к остановке печей). An experimental verification of the claimed composition of the charge was carried out on industrial shaft furnaces of the Ufaley Nickel Plant. The mixture was tested immediately on four furnaces. In the previously used charge, marble was used as a calcium-containing flux. Marble from the charge was removed and replaced with slate. On industrial furnaces, it is impossible to verify the entire range of the claimed parameters (changing the parameters relative to the set can lead to a stop of the furnaces).

Поэтому испытания проводились при среднем содержании сланца в шихте 13,5 мас. % (что от никельсодержащего материала составляет 21,3%). Сланец при этом является флюсующе-восстановительной добавкой, топливом и сульфидизатором. В ходе испытаний в процессе наблюдений за плавкой из шихты постепенно выводили кокс. Первоначально расход кокса на калошу снизили с 1600 до 1500 кг, а в дальнейшем до 1400 кг, что составляет 12,5 абс.% от массы всего кокса, поступающего на плавку. В ходе исследований отбирались пробы всех продуктов плавки, а по фурмам оценивалось состояние фурменного пояса. Испытания показали, что за период испытаний технологические показатели не ухудшались несмотря на увеличение содержания SiO₂ в шлаке на 2%. В целом введение сланцев в плавку улучшает показатели процесса, например металлизация штейна за период испытаний возросла на 6-12%, а увеличение металлизации привело к снижению потерь цветных металлов с отвальным шлаком. Анализ шлаков подтверждает снижение потерь никеля с отвальным шлаком с 0,164 до 0,15% при одновременном увеличении производительности печи.Therefore, the tests were carried out with an average shale content in the charge of 13.5 wt. % (which of the nickel-containing material is 21.3%). In this case, shale is a fluxing-reducing additive, fuel and sulfidizing agent. During the tests during the observation of melting from the mixture gradually removed coke. Initially, the coke consumption for galosh was reduced from 1600 to 1500 kg, and subsequently to 1400 kg, which is 12.5 abs.% Of the mass of all coke fed to the smelting. In the course of research, samples of all smelting products were taken, and the state of the tuyere belt was estimated using tuyeres. Tests showed that during the test period, technological parameters did not deteriorate despite an increase of 2% in the content of SiO ₂ in the slag. In general, the introduction of shale into the smelter improves process performance, for example, matte metallization during the test period increased by 6-12%, and an increase in metallization led to a decrease in non-ferrous metal losses with dump slag. Slag analysis confirms a reduction in nickel losses with dump slag from 0.164 to 0.15% while increasing the productivity of the furnace.

В ходе испытаний состояние фурменного пояса улучшилось, о чем свидетельствовало то, что количество фурм с огнем возросло с 14 до 18 штук. During the tests, the condition of the tuyere belt improved, as evidenced by the fact that the number of tuyeres with fire increased from 14 to 18 pieces.

Из приведенных данных видно, что дозировка кокса при использовании шихты нового состава снизилась с 1600 до 1400 кг на калошу, что составляет 12,5% от общего расхода кокса в шихте. Это снижение расхода кокса обусловлено двумя причинами. Замена известковистого флюса (мрамора, известняка) на известковистый флюс типа сланец не требует кокса на эндотермическую реакцию разложения карбоната кальция, так как сам сланец обладает теплотворной способностью. Таким образом, введение в шихту сланца позволяет добиться двойного эффекта по снижению доли кокса в шихте. Использование тепла кокса на восстановление и плавку и исключение тепла кокса на разложение известняка в сочетании с тепловым эффектом сгорания горючего углерода сланца обеспечивают снижение эксплуатационных затрат на шихту вследствие экономии дорогостоящего кокса и позволяет повысить технологичность шихты. From the above data it is seen that the dosage of coke when using a new composition of the charge decreased from 1600 to 1400 kg per galosh, which is 12.5% of the total coke consumption in the charge. This reduction in coke consumption is due to two reasons. Replacing a calcareous flux (marble, limestone) with a calcareous flux such as shale does not require coke for the endothermic decomposition of calcium carbonate, since shale itself has a calorific value. Thus, the introduction of shale in the mixture allows to achieve a double effect in reducing the proportion of coke in the mixture. The use of coke heat for reduction and smelting and the exclusion of coke heat for limestone decomposition, combined with the thermal effect of the combustion of combustible carbon of shale, reduce the operating costs of the charge due to the saving of expensive coke and improves the processability of the charge.

Claims

Batch for sulphidizing mine smelting of oxidized nickel ores to matte containing nickel-containing material, sulfidizing agent in the form of pyrites, reducing agent and fuel in the form of coke, calcium-containing flux, characterized in that, in order to increase the processability of the charge, it contains calcium-containing flux ratio of ingredients, wt.%:
Nickel-containing material 56 - 72
Coke 15 - 19
Pyrites 2.3 - 4.5
Slate 10.7 - 20.5