RU2614293C2 - Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces - Google Patents

Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces Download PDF

Info

Publication number
RU2614293C2
RU2614293C2 RU2015121452A RU2015121452A RU2614293C2 RU 2614293 C2 RU2614293 C2 RU 2614293C2 RU 2015121452 A RU2015121452 A RU 2015121452A RU 2015121452 A RU2015121452 A RU 2015121452A RU 2614293 C2 RU2614293 C2 RU 2614293C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
coal
pvp
oxygen
furnace
Prior art date
Application number
RU2015121452A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015121452A (en
Inventor
Роман Валерьевич Старых
Леонид Владимирович Крупнов
Владимир Борисович Фомичев
Вадим Анатольевич Шаповалов
Светлана Игоревна Синёва
Роман Александрович Пахомов
Сергей Аркадьевич Логинов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Институт Гипроникель"
Priority to RU2015121452A priority Critical patent/RU2614293C2/en
Publication of RU2015121452A publication Critical patent/RU2015121452A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2614293C2 publication Critical patent/RU2614293C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: according to method, low-autogenous raw material processing in flash smelting furnace comprises supplying a metal-containing charge and flux as charge-gas flame to reaction zone of the said furnace by stream of oxygen or air enriched with oxygen, charge melting occurs to form a molten matte and slag, their separation by settling, separate liquid melting products and gases outputing. Charge composition comprises carbon containing reducer with fineness of 3-15 mm in an amount of 0.4 to 5 tons per hour in at volume ratio of 1:30 to 1:2 relative to flux.
EFFECT: increased productivity of flash smelting process, reduced probability of scull formation in uptake and slag bath of furnace, and also reduced losses of non-ferrous metals with waste slag.
2 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к плавке сырья, содержащего цветные металлы, в печи взвешенной плавки, и может быть использовано для плавки низкоавтогенного сырья, снижения потерь цветных металлов со шлаками и снижения настылеобразования в отстойнике и аптейке печей взвешенной плавки (ПВП).The invention relates to the field of metallurgy of non-ferrous metals, in particular to the melting of raw materials containing non-ferrous metals in a suspension smelting furnace, and can be used for melting low-autogenous raw materials, to reduce losses of non-ferrous metals with slags and to reduce dust formation in the sump and pharmacy of suspended smelting furnaces (PVP )

Изобретение направлено на вовлечение в переработку в ПВП низкоавтогенного сырья цветных металлов (сульфидных рудных концентратов, концентратов техногенных месторождений), характеризующегося пониженным содержанием серы, то есть сырья, при окислительной плавке которого во взвешенном состоянии выделяется недостаточное для обеспечения теплового баланса печи количество тепла.The invention is aimed at involving low autogenous non-ferrous metals (sulphide ore concentrates, concentrates of technogenic deposits) in PVP processing, characterized by a low sulfur content, i.e., raw materials, during the oxidative smelting of which in the suspended state insufficient heat is generated to ensure the heat balance of the furnace.

Известен способ плавки сульфидных медных руд и концентратов во взвешенном состоянии. Для увеличения степени восстановления магнетита шлака мелко раздробленный углеродсодержащий восстановитель - пылеобразный уголь, подают через горелку совместно с сульфидным медным концентратом, причем, по крайне мере, часть его вдувается в нижнюю часть шахты печи, где парциальное давление кислорода невелико. В результате углеродистые частицы не сгорают, а захватываются расплавленными частицами шихты и оседают в донной части шахты. Крупность угольных частиц 30% - 44 мкм и 70% - 10 мкм, а труба для вдувания направлена на шлаковый слой отстойника, где и происходит довосстановление оксидов железа (патент США №5912401). Способ основан на высокой восстановительной способности пылеобразного угля в условиях низкого парциального давления кислорода в нижних горизонтах реакционной шахты. Недостатком способа является работа с пылеобразным углем: необходим передел измельчения и сушки угля, а также транспортирование взрывоопасной угольной пыли к печи.A known method of smelting sulfide copper ores and concentrates in suspension. To increase the degree of reduction of the slag magnetite, a finely divided carbon-containing reducing agent - dusty coal, is fed through the burner together with sulfide copper concentrate, and at least part of it is blown into the lower part of the furnace shaft, where the oxygen partial pressure is low. As a result, carbon particles do not burn, but are captured by the molten particles of the mixture and settle in the bottom of the mine. The size of the coal particles is 30% - 44 μm and 70% - 10 μm, and the pipe for injection is directed to the slag layer of the sump, where iron oxides are re-reduced (US patent No. 5912401). The method is based on the high reducing ability of dusty coal under conditions of low partial oxygen pressure in the lower horizons of the reaction shaft. The disadvantage of this method is to work with dusty coal: it is necessary to redistribute the grinding and drying of coal, as well as transportation of explosive coal dust to the furnace.

Также известен способ плавки сульфидных медных руд и концентратов во взвешенном состоянии. Для предотвращения чрезмерного образования и выпадения в шлаковом расплаве магнетита, а также для снижения потерь меди со шлаком через свод реакционной шахты в печь подается углеродсодержащий восстановитель - пылеобразный уголь, содержащий 80% масс. и более углерода. Крупность частиц подаваемого упомянутого восстановителя составляет: 65% и более - 100 мкм, 25% и более +44-100 мкм (патент США №5662730). Недостатком способа является необходимость работы с пылеобразным углем: необходим передел измельчения и сушки угля, а также транспортирование взрывоопасной угольной пыли к печи.Also known is a method of melting sulfide copper ores and concentrates in suspension. To prevent excessive formation and precipitation of magnetite in the slag melt, as well as to reduce copper and slag losses through the shaft of the reaction shaft, a carbon-containing reducing agent, dusty coal, containing 80% of the mass, is fed into the furnace. and more carbon. The particle size of the feed said reducing agent is: 65% or more - 100 microns, 25% or more + 44-100 microns (US patent No. 5662730). The disadvantage of this method is the need to work with dusty coal: the redistribution of grinding and drying of coal, as well as transportation of explosive coal dust to the furnace.

Известен способ получения никелевого штейна с низким содержанием железа путем плавления сульфидных концентратов в печи взвешенной плавки, причем этот концентрат вместе с окислительными газами движется сверху вниз, а реакционные газы отводятся через горизонтальный отстойник в поднимающийся вертикально боров. Способ отличается тем, что образующиеся при окислении сульфидного концентрата магнетит и окись никеля восстанавливаются в нижней части шахты печи в результате повышения парциального давления серы в образовавшихся газах и/или уменьшения парциального давления кислорода еще до перехода газов реакционной шахты (РШ) в отстойник печи. При этом предотвращается окисление штейна в отстойнике и переход окиси никеля в шлак (патент США №3754891). Способ основан на подаче жидкого или газообразного восстановителя в нижнюю треть реакционной шахты через фурмы, установленные в кожухе РШ, в плоскости, перпендикулярной оси РШ. При этом неизбежен захват восстановительного агента восходящим пристеночным потоком газа, что приведет к нарушению целостности гарнисажа на огневой поверхности РШ и увеличению тепловой нагрузки на охлаждающие элементы.A known method of producing nickel matte with a low iron content by melting sulfide concentrates in a suspension smelting furnace, this concentrate together with oxidizing gases moving from top to bottom, and the reaction gases are discharged through a horizontal settler into a vertically rising hog. The method is characterized in that the magnetite and nickel oxide formed during the oxidation of the sulfide concentrate are reduced in the lower part of the furnace shaft as a result of an increase in the partial pressure of sulfur in the gases formed and / or a decrease in the partial pressure of oxygen even before the transition of the gases of the reaction shaft (RS) to the furnace sump. This prevents oxidation of matte in the sump and the transition of nickel oxide to slag (US patent No. 3754891). The method is based on the supply of a liquid or gaseous reducing agent to the lower third of the reaction shaft through tuyeres installed in the RS casing in a plane perpendicular to the RS axis. In this case, the capture of the reducing agent is inevitable by an ascending near-wall gas flow, which will lead to a violation of the integrity of the skull on the firing surface of the RC and an increase in the thermal load on the cooling elements.

Известен способ получения медного штейна с низким содержанием железа путем плавления сульфидного медного концентрата в печи взвешенной плавки, причем сульфидный медный концентрат вместе с окислительными газами движется сверху вниз, а реакционные газы отводятся через горизонтальный отстойник в поднимающийся вертикально боров. Способ отличается тем, что для снижения потерь меди со шлаком, а также для снижения настылеобразования в аптейке печи в состав перерабатываемой шихты вводится дробленый углеродсодержащий восстановитель (Takaaki Shibata. - Energy recovery and substitute fuel technology in the flash smelting furnace with electrodes (FSFE) at Tamano smelter. - Metallurgical Review of MMIJ.- Vol 7. - №2. - November 1990. - P 1-23.). Количество подаваемого дробленого угля или кокса составляет 2,7-4,2% от массы перерабатываемого сульфидного медного концентрата (28% масс. Cu). Крупность кусков вводимого в состав шихты кокса составляет 1-2 мм. Содержание кислорода в дутье достигает 30% об. Температура дутья достигает 400°C. Содержание меди в получаемом штейне 60% масс. Способ принят за ближайший аналог (прототип), однако он имеет следующие недостатки:A known method of producing copper matte with a low iron content by melting a sulfide copper concentrate in a suspension smelting furnace, the sulfide copper concentrate along with oxidizing gases moving from top to bottom, and the reaction gases are discharged through a horizontal sump into a vertically rising hog. The method is characterized in that in order to reduce copper loss with slag, as well as to reduce scatter formation in the furnace pharmacy, a crushed carbon-containing reducing agent (Takaaki Shibata. - Energy recovery and substitute fuel technology in the flash smelting furnace with electrodes (FSFE) at Tamano smelter. - Metallurgical Review of MMIJ.- Vol 7. - No. 2. - November 1990. - P 1-23.). The amount of crushed coal or coke supplied is 2.7-4.2% by weight of the processed sulphide copper concentrate (28% by weight of Cu). The size of the pieces introduced into the mixture of coke is 1-2 mm The oxygen content in the blast reaches 30% vol. The temperature of the blast reaches 400 ° C. The copper content in the resulting matte is 60% of the mass. The method adopted for the closest analogue (prototype), however, it has the following disadvantages:

1. Снижение межремонтного периода эксплуатации печи1. The decrease in the overhaul period of the furnace

1.1. Значительную роль в скорости износа футеровки играет место подачи углеродсодержащего восстановителя в агрегат. В данном случае местом подачи является реакционная шахта. Вторым фактором, играющим значительную роль, является крупность упомянутого восстановителя - 1-2 мм. Эти два фактора увеличивают скорость протекания реакций взаимодействия углерода с футеровкой реакционной шахты (РШ) и ее примыкания к отстойнику. При выбранном способе подачи углеродсодержащего восстановителя в печь происходит интенсивный отгон этого углеродсодержащего восстановителя и продуктов его окисления от центра к стенкам РШ и в последующем отстойника, расположенного под РШ. При этом происходит контакт углеродсодержащего восстановителя с гарнисажем РШ и отстойника и, как следствие, разрушение гарнисажа и преждевременный износ футеровки.1.1. A significant role in the wear rate of the lining is played by the place where the carbon-containing reducing agent is fed into the unit. In this case, the feed point is the reaction shaft. The second factor, which plays a significant role, is the size of the mentioned reducing agent - 1-2 mm. These two factors increase the rate of reactions of carbon interaction with the lining of the reaction shaft (RS) and its adjacent to the sump. With the selected method of supplying the carbon-containing reducing agent to the furnace, this carbon-containing reducing agent and its oxidation products are intensively distilled from the center to the walls of the RS and subsequently the sump located under the RS. In this case, the contact of the carbon-containing reducing agent with the skull of the RC and the sump occurs and, as a result, the destruction of the skull and premature wear of the lining.

Кроме того, углеродсодержащий восстановитель разрушает защитные оксидные пленки на медных кессонах, что также может привести к прогару последних и аварийному выходу расплава.In addition, the carbon-containing reducing agent destroys the protective oxide films on copper caissons, which can also lead to burnout of the latter and an emergency exit of the melt.

1.2. Наличие мелких частиц углеродсодержащего восстановителя в факеле шихта/КВС (кислородно-воздушная смесь) приводит к тому, что часть кислорода дутья используется на горение углеродсодержащего восстановителя. Это приводит к двум негативным последствиям - усложняется поддержание оптимального соотношения кислород/шихта, необходимого для получения требуемого качества штейна и, кроме того, значительно возрастают температуры в РШ и отстойнике печи, что повышает тепловую нагрузку на свод РШ и свод отстойника печи и снижает срок их эксплуатации.1.2. The presence of small particles of a carbon-containing reducing agent in the charge / KVS flare (oxygen-air mixture) leads to the fact that part of the oxygen in the blast is used to burn the carbon-containing reducing agent. This leads to two negative consequences - it becomes more difficult to maintain the optimal oxygen / charge ratio necessary to obtain the required matte quality and, in addition, the temperatures in the CW and the furnace settler increase significantly, which increases the heat load on the CW arch and the furnace settler arch and reduces their term operation.

Задачей изобретения является вовлечение в переработку малосернистого, мелкодисперсного сырья, снижение содержания цветных металлов в шлаке, снижение вероятности настылеобразования в аптейке и отстойнике печи взвешенной плавки.The objective of the invention is the involvement in the processing of sulphurous, finely divided raw materials, reducing the content of non-ferrous metals in the slag, reducing the likelihood of nastyleobrazovaniya in the pharmacy and the settling tank of the smelting furnace.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности процесса взвешенной плавки, снижение вероятности настылеобразования в аптейке и шлаковой ванне печи, снижение потерь цветных металлов с отвальным шлаком.The technical result of the claimed invention is to increase the productivity of the process of suspended smelting, reduce the likelihood of nastyleobrazovaniya in a drugstore and slag bath furnace, reduce losses of non-ferrous metals with dump slag.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем подачу металлсодержащей шихты и флюса в виде шихтогазового факела в реакционную зону упомянутой печи струей кислорода или воздуха, обогащенного кислородом, плавление шихты с образованием расплавов штейна и шлака, разделение последних отстаиванием, раздельный вывод жидких продуктов плавки и газов, в отличие от ближайшего аналога в состав шихты вводят углеродсодержащий восстановитель крупностью 3-15 мм в объемных соотношениях с речным песком, используемым в качестве флюса, от 1:30 до 1:2.The specified technical result is achieved in that in the proposed method, comprising supplying a metal-containing charge and flux in the form of a charge gas torch into the reaction zone of the above-mentioned furnace with a stream of oxygen or oxygen enriched oxygen, melting the charge with the formation of matte and slag melts, separating the latter by settling, separate liquid output melting products and gases, in contrast to the closest analogue, a carbon-containing reducing agent with a grain size of 3-15 mm in volume ratios with river sand is introduced into the mixture using used as a flux, from 1:30 to 1: 2.

В качестве углеродсодержащего восстановителя в состав шихты возможно введение каменного угля или продуктов его переработки (кокс, полукокс, угольный штыб и проч.).As a carbon-containing reducing agent, the introduction of coal or products of its processing (coke, semi-coke, coal mines, etc.) is possible in the composition of the charge.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Плавку сульфидного концентрата, содержащего цветные металлы, проводят в печи взвешенной плавки (ПВП) с горизонтальной или вертикальной схемой подачи шихты. Способ включает подачу в печь измельченных сульфидных концентратов, флюсов, кислородсодержащего газа и твердого углеродсодержащего восстановителя, плавку, разделение продуктов плавки на штейн и шлак, периодическую выдачу продуктов плавки. Согласно изобретению подача в печь углеродсодержащего восстановителя крупностью 3-15 мм в объемных соотношениях с флюсом от 1:30 до 1:2 осуществляется совместно с перерабатываемым материалом, то есть углеродсодержащий восстановитель является компонентом шихты.The sulphide concentrate containing non-ferrous metals is melted in a suspension smelting furnace (PVP) with a horizontal or vertical charge feeding scheme. The method includes feeding crushed sulfide concentrates, fluxes, an oxygen-containing gas and a solid carbon-containing reducing agent into the furnace, smelting, separation of the smelting products into matte and slag, and the periodic delivery of smelting products. According to the invention, a carbon-containing reducing agent with a particle size of 3-15 mm in a volume ratio with a flux of 1:30 to 1: 2 is fed into the furnace together with the material being processed, that is, the carbon-containing reducing agent is a component of the charge.

Реализация способа осуществляется в ПВП с вертикальной или горизонтальной схемой подачи шихты.The implementation of the method is carried out in the PVP with a vertical or horizontal charge supply scheme.

Относительно крупные частицы углеродсодержащего восстановителя, крупностью 3-15 мм, после вдувания в реакционную шахту (РШ) в составе шихты через распылитель при нисходящем движении потока в первых двух третях РШ нагреваются, не вступая в реакцию окисления. Реакция окисления углерода восстановителя до монооксида углерода остаточным (не вступившим в реакции с сульфидами металлов и серой шихты) кислородом и последующие восстановительные реакции с шахтным продуктом (расплавом сульфидов и оксидов металлов) происходят в нижней трети реакционной шахты (РШ) печи. Такое поведение углеродсодержащего восстановителя в РШ приводит к невозможности взаимодействия этого восстановителя с гарнисажем РШ. Вместе с тем, взаимодействуя с избыточным, не прореагировавшим с шихтой кислородом дутья, подаваемый по предлагаемому способу углеродсодержащий восстановитель предотвращает переокисление мелких частиц металлсодержащей шихты до высших тугоплавких оксидов.Relatively large particles of a carbon-containing reducing agent, 3–15 mm in size, after being injected into the reaction shaft (RS) as a part of the charge through the atomizer during the downward flow in the first two thirds of the RS are heated without entering into an oxidation reaction. The oxidation reaction of the reducing agent carbon to carbon monoxide with residual (unreacted with metal sulfides and gray charge) oxygen and subsequent reducing reactions with the mine product (molten metal sulfides and oxides) occur in the lower third of the reaction shaft (RS) of the furnace. This behavior of the carbon-containing reducing agent in the RS makes it impossible to interact with this reducer with the skull of the RS. At the same time, interacting with excess blast oxygen not reacted with the charge, the carbon-containing reducing agent supplied by the proposed method prevents the small particles of the metal-containing charge from being oxidized to higher refractory oxides.

Естественное содержание свободного кислорода в печных газах ПВП составляет 3-5% объемных. Свободный кислород взаимодействует с мелкими окисленными и оплавленными частицами металлсодержащей шихты, приводя их к окислению до высших тугоплавких оксидов. Образование тугоплавких оксидов в газо-пылевом потоке ПВП приводит к ухудшению условий роста частиц и их усвоения расплавом, к росту пылевыноса из ПВП, к склонности настылеобразования в шлаковой ванне ПВП, к росту содержания магнетита и, соответственно, цветных металлов в шлаке ПВП.The natural content of free oxygen in the furnace gases of PVP is 3-5% vol. Free oxygen interacts with small oxidized and fused particles of a metal-containing mixture, leading to their oxidation to higher refractory oxides. The formation of refractory oxides in the gas-dust flow of PVP leads to a deterioration in the conditions of particle growth and their absorption by the melt, to an increase in dust removal from PVP, to a tendency to sedimentation in the PVP slag bath, to an increase in the content of magnetite and, accordingly, non-ferrous metals in the PVP slag.

Подаваемый по предлагаемому способу в ПВП твердый углеродсодержащий восстановитель связывает избыточный кислород дутья, предотвращая переокисление мелких частиц металлсодержащей шихты до высших тугоплавких оксидов, что приводит к ограничению развития указанных выше негативных процессов.The solid carbon-containing reducing agent supplied by the proposed method in PVP binds excess oxygen of the blast, preventing the small particles of the metal-containing charge from being oxidized to higher refractory oxides, which limits the development of the above negative processes.

Окисление подаваемого твердого углеродсодержащего восстановителя сопровождается выделением дополнительного тепла, требуемого для компенсации недостатка тепла и стабилизации теплового баланса ПВП при переработке низкоавтогенного сырья.The oxidation of the supplied solid carbon-containing reducing agent is accompanied by the release of additional heat required to compensate for the lack of heat and stabilize the heat balance of the PVP during the processing of low-autogenous raw materials.

При реализации способа в ПВП с горизонтальной схемой подачи шихты механизм действия твердого углеродсодержащего восстановителя аналогичен.When implementing the method in PVP with a horizontal charge supply scheme, the mechanism of action of a solid carbon-containing reducing agent is similar.

Обоснование параметровJustification of the parameters

1. Обоснование часового расхода твердого углеродсодержащего восстановителя, вводимого в состав шихты ПВП1. The rationale for the hourly consumption of solid carbon-containing reducing agent introduced into the composition of the PVP mixture

Объем отходящих из РШ ПВП НМЗ (Надеждинского металлургического завода) газов составляет 55-65 тыс. нм3/час. Содержание кислорода в газе РШ - около 3% объемных, что составляет 1,7-2,0 тыс. нм3/час кислорода. Для нейтрализации указанного количества кислорода может быть использован твердый минеральный углеродсодержащий восстановитель, например каменный уголь или продукты его переработки: а именно кокс, полукокс, угольный штыб и проч.The volume of gases exhausted from RS PVP NMZ (Nadezhda Metallurgical Plant) is 55-65 thousand nm 3 / hour. The oxygen content in the gas RH is about 3% volume, which is 1.7-2.0 thousand nm 3 / hour of oxygen. To neutralize the indicated amount of oxygen, a solid mineral carbon-containing reducing agent can be used, for example, coal or products of its processing: namely, coke, semi-coke, coal mines, etc.

Взаимодействие углерода с кислородом реализуется до CO и CO2:The interaction of carbon with oxygen is realized to CO and CO 2 :

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Т.е. для связывания «непрореагировавшего» кислорода газового потока РШ потребуется 0,9-2,2 т/час углерода. Если принять содержание углерода в угле Кайерканского разреза (наиболее доступный каменный уголь для металлургических предприятий Норильского промышленного региона) около 60% масс. (кроме углерода рассматриваемый уголь содержит до 30% масс. золы и около 10% масс. суммы N2, O2, H2 и т.п.), то расход угля составит 1,5-3,7 т/час. Исходя из представленных значений средний расход угля должен составлять около 2,0-2,5 т/час.Those. To bind “unreacted” oxygen to the gas stream of the RSh, 0.9–2.2 t / h of carbon will be required. If we take the carbon content in the coal of the Kayerkansky opencast (the most affordable coal for metallurgical enterprises of the Norilsk industrial region) about 60% of the mass. (in addition to carbon, the coal in question contains up to 30% by weight of ash and about 10% by weight of the sum of N 2 , O 2 , H 2 , etc.), then the coal consumption will be 1.5-3.7 t / h. Based on the presented values, the average coal consumption should be about 2.0-2.5 tons / hour.

Статистический анализ данных, отражающих тепловой баланс ПВП НМЗ, показал, что стабильным можно принять тепловой баланс плавки при часовом расходе металлсодержащей части шихты на уровне 170 тонн в час. Содержание серы в металлсодержащей части шихты при этом составляет 27% масс.A statistical analysis of the data reflecting the heat balance of the PVP NMZ showed that it is possible to accept the heat balance of the smelting at an hourly flow rate of the metal-containing part of the charge at the level of 170 tons per hour. The sulfur content in the metal-containing part of the charge is 27% of the mass.

Снижение автогенности сульфидного концентрата обусловлено, в первую очередь, снижением содержания в нем серы.The decrease in the autogenicity of the sulfide concentrate is due, first of all, to a decrease in its sulfur content.

Сжигание одного килограмма серы по упрощенной реакции:Burning one kilogram of sulfur according to a simplified reaction:

S+O2=SO2 S + O 2 = SO 2

сопровождается выделением приблизительно 11,3 МДж тепла (в температурном диапазоне 1200-1400°C эта величина изменяется незначительно). Аналогичное количество тепла выделяется при сжигании 0,122 кг углерода по реакции:accompanied by the release of approximately 11.3 MJ of heat (in the temperature range of 1200-1400 ° C, this value varies slightly). A similar amount of heat is generated during the combustion of 0.122 kg of carbon by the reaction:

C+O2=CO2 C + O 2 = CO 2

или 0,162 кг углерода по реакции:or 0.162 kg of carbon by reaction:

2C+O2=2CO2C + O 2 = 2CO

Следовательно, снижение содержания серы в шихте на 1% масс. сопровождается снижением количества серы, подаваемой в ПВП, на (170*27/100 - 170*26/100)=1,7 т/час.Therefore, a decrease in the sulfur content in the charge by 1% of the mass. accompanied by a decrease in the amount of sulfur supplied to the PVP by (170 * 27/100 - 170 * 26/100) = 1.7 t / h.

Упрощенно, для неизменности теплового баланса плавки указанное снижение содержания серы в шихте может быть компенсировано введением в состав шихты 1,7*0,162=0,27 т/час углерода. С учетом содержания углерода в угле Кайерканского угольного разреза, при снижении содержания серы в шихте на 1% масс. (при переработке в ПВП 170 т/час металлсодержащей шихты), тепловой баланс ПВП компенсируется при введении в состав шихты 0,27/0,6=0,5 т/час угля.Simplistically, for the heat balance of the heat to remain unchanged, the indicated decrease in the sulfur content in the charge can be compensated by introducing 1.7 * 0.162 = 0.27 t / h of carbon into the charge. Given the carbon content in the coal of the Kayerkan coal mine, with a decrease in the sulfur content in the charge by 1% of the mass. (when processing 170 tons per hour of metal-containing charge in PVP), the heat balance of PVP is compensated when 0.27 / 0.6 = 0.5 tons per hour of coal is introduced into the composition of the charge.

Как показала практика эксплуатации ПВП НМЗ, дефицит теплового баланса становится критичным при снижении содержания серы в шихте на 2-3% масс. Следовательно, для компенсации дефицита тепла в ПВП при снижении содержания серы в металлсодержащей части шихты на 2-3% масс. (снижении автогенности сырья), в состав шихты целесообразно вводить (при прочих равных технологических условиях эксплуатации ПВП) до 1,5 т/час угля Кайерканского угольного разреза.As the practice of operation of PVP NMZ has shown, the heat balance deficit becomes critical with a decrease in the sulfur content in the charge by 2-3% of the mass. Therefore, to compensate for the heat deficit in the PVP while reducing the sulfur content in the metal-containing part of the charge by 2-3% of the mass. (decrease in the autogenous nature of raw materials), it is advisable to introduce into the charge mixture (ceteris paribus technological conditions for PVP operation) up to 1.5 t / h of coal from the Kayerkan coal mine.

Введение в состав шихты ПВП НМЗ около 2,0-2,5 т/час угля Кайерканского угольного разреза позволит не только нейтрализовать избыточный кислород, естественно, содержащийся в газах ПВП, но и компенсировать дефицит теплового баланса ПВП при переработке низкоавтогенного сырья.The introduction of about 2.0-2.5 t / h of coal from the Kayerkan open pit coal into the PVP batch of NMZ will not only neutralize the excess oxygen naturally contained in the PVP gases, but also compensate for the heat balance deficit in the PVP during the processing of low-autogenous raw materials.

2. Обоснование размера частиц твердого углеродсодержащего восстановителя, вводимого в состав шихты ПВП2. The rationale for the particle size of a solid carbon-containing reducing agent introduced into the composition of the PVP mixture

Как было отмечено выше, для недопущения разрушения гарнисажа реакционной шахты (РШ) печи взвешенной плавки (ПВП) взаимодействие частиц твердого углеродсодержащего восстановителя с остаточным кислородом дутья необходимо реализовать в нижних горизонтах РШ. Известно, что реакция взаимодействия твердого углерода с кислородом газовой фазы в заметной степени протекает лишь при температурах выше 500-600°C. Следовательно, для недопущения указанного взаимодействия в верхних горизонтах РШ необходимо, чтобы частицы твердого углеродсодержащего восстановителя нагрелись до температуры 600°C лишь при достижении нижних горизонтов РШ. Указанная задача решается подбором размера частиц твердого углеродсодержащего восстановителя, вводимого в состав шихты.As noted above, to prevent the destruction of the skull of the reaction shaft (RS) of the suspension smelting furnace (PVP), the interaction of particles of a solid carbon-containing reducing agent with residual blast oxygen must be realized in the lower horizons of the RS. It is known that the reaction of the interaction of solid carbon with oxygen in the gas phase to a significant extent occurs only at temperatures above 500-600 ° C. Therefore, in order to prevent this interaction in the upper horizons of the RS, it is necessary that the particles of the solid carbon-containing reducing agent are heated to a temperature of 600 ° C only when the lower horizons of the RS are reached. This problem is solved by selecting the particle size of the solid carbon-containing reducing agent introduced into the mixture.

Таким образом, целью расчета, необходимого для обоснования размера частиц твердого углеродсодержащего восстановителя, стало построение зависимости средней температуры частицы угля, поданной в составе шихты в ПВП и достигшей нижних горизонтов РШ, от размера частицы. Размер частиц твердого углеродсодержащего восстановителя выбран на основании оценок времени, необходимого для нагрева частицы угля, находящейся в факеле шихтовой горелки, до температуры 600°C. Принято, что частица угля будет взаимодействовать с кислородом газовой фазы при температурах выше 600°C.Thus, the purpose of the calculation necessary to justify the particle size of the solid carbon-containing reducing agent was to build the dependence of the average temperature of the coal particle fed into the PVP as a part of the mixture and reaching the lower horizons of the RS on the particle size. The particle size of the solid carbon-containing reducing agent is selected based on estimates of the time required to heat the coal particles in the torch of the charge burner to a temperature of 600 ° C. It is accepted that a coal particle will interact with oxygen in the gas phase at temperatures above 600 ° C.

Принятые исходные данные для последующего расчета:Accepted initial data for subsequent calculation:

Средние параметры газа:Average gas parameters:

- средний состав газов РШ (% об.):- the average composition of gases RH (% vol.):

32,9 SO2; 0,2 SO3; 1,9 H2O; 0,4 CO2; 3,0 O2; 61,6 N2;32.9 SO 2 ; 0.2 SO 3 ; 1.9 H 2 O; 0.4 CO 2 ; 3.0 O 2 ; 61.6 N 2 ;

- расход газа: Q=43300 нм3/ч;- gas flow: Q = 43300 nm 3 / h;

- средняя температура газа: tг=1400°C- average gas temperature: t g = 1400 ° C

- свойства газа соответствуют идеальному газу.- the properties of the gas correspond to an ideal gas.

Средние параметры частицы угля:The average parameters of a coal particle:

- форма: для упрощения методики расчета принята сферическая;- form: to simplify the calculation method adopted spherical;

- диаметр: варианты - dч=1, 2, 4, 7 и 10 мм;- diameter: options - d h = 1, 2, 4, 7 and 10 mm;

- плотность, как и прочие теплофизические параметры частицы, соответствует антрациту: ρч=1440 кг/м3;- the density, like other thermophysical parameters of the particle, corresponds to anthracite: ρ h = 1440 kg / m 3 ;

- удельная теплоемкость: срч=0,226 кк/кг/К;- specific heat capacity: c pv = 0.226 cc / kg / K;

- теплопроводность: λч=0,328 Вт/м/К;- thermal conductivity: λ h = 0.328 W / m / K;

- начальная температура: t0=20°C;- initial temperature: t 0 = 20 ° C;

- начальная скорость подачи: w0=0 м/с;- initial feed rate: w 0 = 0 m / s;

Габариты реакционной шахтыDimensions of the reaction shaft

- внутренний диаметр: D=7500 мм;- inner diameter: D = 7500 mm;

- расстояние от огневой поверхности свода до расплава Н=8,2 м.- the distance from the firing surface of the arch to the melt N = 8.2 m

Выполнение расчетаBilling

Используя температуру и состав газа, были рассчитаны параметры газа:Using temperature and gas composition, gas parameters were calculated:

- плотность ρг=0,2818 кг/м3,- density ρ g = 0.2818 kg / m 3 ,

- вязкость μг=667,8 Па*с,- viscosity μ g = 667.8 Pa * s,

- теплопроводность λг=0,1004 Вт/м/К,- thermal conductivity λ g = 0,1004 W / m / K,

- удельная теплоемкость срг=1069 Дж/кг/К.- specific heat with pg = 1069 J / kg / K.

Линейная скорость газа рассчитывалась по формуле:The linear gas velocity was calculated by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где F=πD2/4 - площадь проходного сечения шахты,where F = πD 2/4 - flow area of the mine,

Q - расход газа,Q is the gas flow rate,

tг - средняя температура газа.t g - average gas temperature.

При ведении расчета с численными значениями величин линейная скорость газа составила wг=1,67 м/с.When calculating with numerical values of the values, the linear gas velocity was w g = 1.67 m / s.

Время пребывания частиц в шахте τ рассчитывалось приближенно по двум характерным параметрам, которые могут быть определены следующим образом:The residence time of particles in the mine τ was calculated approximately by two characteristic parameters, which can be determined as follows:

1. Время при установившемся седиментационном осаждении τ1 рассчитано по формуле:1. The time with steady-state sedimentation deposition τ 1 calculated by the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где wг - линейная скорость газа;where w g is the linear velocity of the gas;

ws - скорость седиментации частиц.w s is the sedimentation rate of particles.

Скорость седиментации частиц - ws определялась по методике, согласно которой вначале рассчитывался коэффициент сопротивления f по следующей формуле:Particle sedimentation rate - w s was determined by the method, according to which the drag coefficient f was first calculated by the following formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где rч=dч/2 - радиус частицы,where r h = d h / 2 is the particle radius,

dч - диаметр частицы,d h - particle diameter,

ρг - плотность газа,ρ g is the density of the gas,

ρч - плотность частицы,ρ h - particle density,

g - ускорение свободного падения,g is the acceleration of gravity,

μг - вязкость газа.μ g is the viscosity of the gas.

Затем по табличным данным определялся критерий Рейнольдса - Res, как функцию от коэффициента сопротивления f.Then, according to the tabular data, the Reynolds criterion, Re s , was determined as a function of the resistance coefficient f.

Наконец, рассчитываем скорости седиментации частиц (ws) по формуле:Finally, we calculate the sedimentation rate of particles (w s ) according to the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

где Res - критерий Рейнольдса,where Re s is the Reynolds criterion,

μг - вязкость газа,μ g is the viscosity of the gas,

dч - диаметр частицы,d h - particle diameter,

ρг - плотность газа.ρ g is the density of the gas.

2. Время движения по законам свободного падения τ2 рассчитывалось по формуле:2. The travel time according to the laws of free fall τ 2 was calculated by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где H - расстояние от огневой поверхности свода до расплава,where H is the distance from the firing surface of the arch to the melt,

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

Искомое время пребывания частиц в шахте τ рассчитывалось по формуле:The desired residence time of particles in the mine τ was calculated by the formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

Результат расчета по формуле 6 дает точное совпадение с двумя предельными случаями τ=τ1 (где τ1 - время движения частицы при установившемся седиментационном осаждении) для осаждения мелких частиц (dч=1-4 мм) и τ=τ2 (где τ2 - время движения по законам свободного падения) для движения крупнокускового материала (dч=7-10 мм) по закону свободного падения. В промежуточной области формула приблизительно правильно учитывает тормозящее действие газа на частицы, что подтверждается контрольными расчетами по более точной методике седиментационного осаждения. Средняя скорость частицы wч рассчитывалась по формуле:The result of the calculation according to formula 6 gives an exact coincidence with the two limiting cases τ = τ 1 (where τ 1 is the particle motion time with steady sedimentation deposition) for the deposition of small particles (d h = 1-4 mm) and τ = τ 2 (where τ 2 - time of movement according to the laws of free fall) for the movement of lumpy material (d h = 7-10 mm) according to the law of free fall. In the intermediate region, the formula approximately correctly takes into account the inhibitory effect of gas on particles, which is confirmed by control calculations using a more accurate sedimentation deposition technique. The average particle velocity w h was calculated by the formula:

Figure 00000009
Figure 00000009

где H - расстояние от огневой поверхности свода до расплава,where H is the distance from the firing surface of the arch to the melt,

τ - время пребывания частиц в шахте.τ is the residence time of particles in the mine.

При этом необходимая для дальнейших расчетов средняя скорость относительного движения газа и частицы wотн рассчитывается следующим образом:In this case, the average velocity of relative motion of gas and particle w rel necessary for further calculations is calculated as follows:

Figure 00000010
Figure 00000010

где wч - средняя скорость частицы,where w h is the average particle velocity,

wг - линейная скорость газа.w g is the linear velocity of the gas.

Коэффициент температуропроводности частиц угля a определялся по формуле:The thermal diffusivity of coal particles a was determined by the formula:

Figure 00000011
Figure 00000011

где λч - теплопроводность угля,where λ h - thermal conductivity of coal,

ρч - плотность угля,ρ h is the density of coal,

срч - удельная теплоемкость угля.with rh is the specific heat of coal.

При ведении расчета с численными значениями величин (приведены в принятых исходных данных) показано, что коэффициент температуропроводности частиц угля a=2,408⋅10-7 м2/с.When calculating with numerical values of the values (given in the accepted source data), it was shown that the thermal diffusivity of coal particles is a = 2.408⋅10 -7 m 2 / s.

Условный коэффициент лучистого теплообмена αp определялся по выражению:The conditional coefficient of radiant heat transfer α p was determined by the expression:

Figure 00000012
Figure 00000012

где qp - радиационная составляющая теплового потока,where q p is the radiation component of the heat flux,

tг - средняя температура газа,t g - average gas temperature,

tп - средняя температура поверхности частицы.t p - average surface temperature of the particle.

Температура поверхности частицы является переменной величиной, которая может меняться от 20°C до температуры газа (1400°C). Постоянство данного параметра делает возможным выполнение расчета теплопередачи без сложных итеративных процедур. Только для расчета теплопередачи принята величина 700°C, что соответствует среднему значению из указанного выше температурного интервала 20-1400°C.Particle surface temperature is a variable that can vary from 20 ° C to gas temperature (1400 ° C). The constancy of this parameter makes it possible to perform the calculation of heat transfer without complex iterative procedures. Only for the calculation of heat transfer, a value of 700 ° C is adopted, which corresponds to the average value from the above temperature range of 20-1400 ° C.

Радиационная составляющая теплового потока qp оценивалась по известной зависимости для лучистого теплообмена между абсолютно черными средами:The radiation component of the heat flux q p was estimated from the well-known dependence for radiant heat transfer between completely black media:

Figure 00000013
Figure 00000013

где tг - средняя температура газа,where t g is the average temperature of the gas,

tп - средняя температура поверхности частицы,t p - the average surface temperature of the particles,

5,67⋅10-8 - постоянная Стефана-Больцмана Вт/(м2⋅К4).5.67⋅10 -8 - Stefan-Boltzmann constant W / (m 2 ⋅К 4 ).

При ведении расчета с численными значениями величин показано, что условный коэффициент лучистого теплообмена αр=562 Вт/м2/К.When conducting calculations with numerical values of the quantities, it was shown that the conditional coefficient of radiant heat transfer α p = 562 W / m 2 / K.

В зависимости от радиуса частицы rч определялся критерий Фурье (Fo):Depending on the particle radius r h , the Fourier criterion (Fo) was determined:

Figure 00000014
Figure 00000014

где a - коэффициент температуропроводности частиц угля, м2/с,where a is the coefficient of thermal diffusivity of coal particles, m 2 / s,

τ - время пребывания частицы в шахте,τ is the residence time of the particle in the mine,

rч - радиус частицы,r h is the radius of the particle,

а также критерий Нуссельта (Nu) для конвективной составляющей теплообмена газа и частицы:as well as the Nusselt criterion (Nu) for the convective component of the heat transfer of gas and particles:

Figure 00000015
Figure 00000015

где Re=wотнdчρгг - критерий Рейнольдса по средней скорости относительного движения газа и частицы,where Re = w rel d h ρ g / μ g is the Reynolds criterion for the average speed of the relative motion of gas and particles,

Pr=μгсргг - критерий Прандтля,Pr = μ g with rg / λ g - Prandtl test,

wотн - средняя скорость относительного движения газа и частицы,w rel - the average speed of the relative motion of gas and particles,

dч - диаметр частицы,d h - particle diameter,

ρг - плотность газа,ρ g is the density of the gas,

μг - вязкость газа Па*с,μ g - gas viscosity Pa * s,

срг - удельная теплоемкость газа,with rg is the specific heat of gas,

λг - теплопроводность газа.λ g - thermal conductivity of the gas.

По значению Nu затем определялся коэффициент конвективной составляющей теплообмена αк:From the Nu value, the coefficient of the convective heat transfer component α k was then determined:

Figure 00000016
Figure 00000016

где Nu - критерий Нуссельта,where Nu is the Nusselt criterion,

λг - теплопроводность газа,λ g - thermal conductivity of the gas,

dч - диаметр частицы.d h - particle diameter.

Далее по суммарному коэффициенту теплоотдачи, учитывающему конвекционную и лучистую составляющую теплообмена (α=αрк), определялся критерий Био (Bi):Further, by the total heat transfer coefficient, taking into account the convection and radiant component of heat transfer (α = α p + α k ), the Biot criterion (Bi) was determined:

Figure 00000017
Figure 00000017

где α - коэффициент теплоотдачи (Вт/м2⋅К),where α is the heat transfer coefficient (W / m 2 ⋅K),

rч - радиус частицы,r h is the radius of the particle,

λч - теплопроводность частицы угля,λ h - thermal conductivity of a coal particle,

Для каждого размера частиц по рассчитанным критериям Био (Bi) и Фурье (Fo) графическим методом определялся параметр θ (безразмерная температура) и искомая средняя температура частицы угля tч в момент ее выхода из реакционной шахты:For each particle size, using the calculated criteria of Biot (Bi) and Fourier (Fo), the parameter θ (dimensionless temperature) and the desired average temperature of the coal particle t h at the moment of its exit from the reaction shaft were determined graphically:

Figure 00000018
Figure 00000018

где tг - средняя температура газа,where t g is the average temperature of the gas,

θ=(tч-tг)/(t0-tг) - безразмерная температура,θ = (t h -t g ) / (t 0 -t g ) is the dimensionless temperature,

t0 - начальная температура частицы, °C (принята 20°C).t 0 - initial particle temperature, ° C (adopted 20 ° C).

Результаты расчета приведены в таблице 1 (фигура 1).The calculation results are shown in table 1 (figure 1).

Как видно из представленных данных таблицы 1, частицы угля крупностью более 3-4 мм достигнут «реакционной температуры» при выходе из РШ ПВП. Более мелкие частицы прогреваются быстрее и, соответственно, возможно их взаимодействие с кислородом дутья или гарнисажем реакционной шахты ПВП в ее верхних горизонтах, что крайне нежелательно. Более крупные частицы, согласно результатам расчетов, достигнут «реакционной температуры» позже. Вместе с тем, учитывая некоторые допущения выполненных расчетов, существование зон высоких (выше 1500°C температур) в факеле шихтовой горелки ПВП, существование областей высокого содержания кислорода, а также разогрев частиц углерода в результате их горения, рекомендованный размер частиц углеродсодержащего твердого восстановителя был увеличен. Как показали наблюдения, осуществленные при проведении опытно-промышленных испытаний (ОПИ), результаты которых рассмотрены ниже, при введении в состав шихты ПВП угля, крупностью более 20 мм, отдельные частицы угля осаждаются на поверхности шлаковой ванны, что может негативно отразиться на состоянии гарнисажа отстойника ПВП.As can be seen from the data presented in table 1, coal particles with a particle size of more than 3-4 mm reached the "reaction temperature" when leaving the RS PVP. Smaller particles warm up faster and, accordingly, their interaction with blast oxygen or the skull of the PVP reaction shaft in its upper horizons is possible, which is extremely undesirable. Larger particles, according to the calculation results, reached the “reaction temperature” later. At the same time, taking into account some assumptions of the performed calculations, the existence of zones of high (above 1500 ° C) temperatures in the flare of a PVP charge burner, the existence of regions of high oxygen content, as well as the heating of carbon particles as a result of their combustion, the recommended particle size of a carbon-containing solid reducing agent was increased . As the observations made during pilot industrial tests (OPI) showed, the results of which are discussed below, when coal PVP with a particle size of more than 20 mm is introduced into the mixture, individual particles of coal are deposited on the surface of the slag bath, which can negatively affect the state of the scum of the settler PVP.

Таким образом, рекомендованный диапазон размера частиц угля, вводимого в состав шихты ПВП, составил 3-15 мм. Рекомендованный расход твердого углеродсодержащего восстановителя составляет от 0,4 до 5 тонн в час.Thus, the recommended particle size range of coal introduced into the composition of the PVP mixture was 3-15 mm. The recommended consumption of solid carbon-containing reducing agent is from 0.4 to 5 tons per hour.

Способ иллюстрируется примерамиThe method is illustrated by examples.

Печи взвешенной плавки Надеждинского металлургического завода (НМЗ) перерабатывают медно-никелевые сульфидные концентраты с получением штейна и шлака, направляемого в обеднительные электропечи. Ухудшение качества перерабатываемых упомянутых концентратов, заключающееся в снижении их автогенности, т.е. снижении содержания в концентратах серы и сульфидного железа, являющихся основным источником тепла ПВП НМЗ, привело к увеличению вероятности настылеобразования. Для борьбы с настылеобразованием в ПВП НМЗ реализованы ОПИ, предусматривающие введение в состав шихты ПВП мелкой фракции (3-15 мм) угля Кайерканского угольного разреза (угольного штыба). ОПИ проводились на ПВП-2 НМЗ.Suspended smelting furnaces of the Nadezhda Metallurgical Plant (NMZ) process copper-nickel sulfide concentrates to produce matte and slag sent to depletion furnaces. The deterioration in the quality of the processed concentrates referred to, consisting in a decrease in their autogeneity, i.e. a decrease in the content of sulfur and sulfide iron in concentrates, which are the main heat source of PVP NMZ, has led to an increase in the probability of deposit formation. In order to combat scaling in the PVP NMZ, an OPI was implemented providing for the introduction of a fine fraction (3-15 mm) of coal from the Kayerkan coal mine (coal mine) into the composition of the PVP charge. OPI was carried out at PVP-2 NMZ.

Угольный штыб подавался совместно с флюсом. Шихта, флюс + уголь готовилась на рудном дворе и подавалась в печь по тракту подачи и сушки песка.Coal min was supplied together with flux. The mixture, flux + coal was prepared in the ore yard and fed into the furnace along the path of sand supply and drying.

Подачу угольного штыба в ПВП увеличивали поэтапно. Продолжительность каждого этапа составляла от 24 до 72 часов. Периодически подача угольного штыба прекращалась для фиксации основных показателей работы ПВП без введения в состав шихты угля. Общая продолжительность ОПИ составила более 30 суток, в течение которых было переработано более 470 тонн угольного штыба.The supply of coal mines in the PVP was increased in stages. The duration of each stage ranged from 24 to 72 hours. Periodically, the supply of the coal block was stopped to fix the main performance indicators of the PVP without introducing coal into the composition of the mixture. The total duration of the OPI was more than 30 days, during which more than 470 tons of coal mines were processed.

Массовый расход угольного штыба при различных объемных соотношениях угольный штыб: речной песок (флюс ПВП НМЗ), приведен ниже (насыпной вес угольного штыба 0,86 т/м3, насыпной вес речного песка 1,5 т/м3):The mass consumption of coal mines at different volume ratios of coal mines: river sand (PVP NMZ flux) is given below (bulk density of coal mines 0.86 t / m 3 , bulk weight of river sand 1.5 t / m 3 ):

1:30-1,20% или 0,4 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба);1: 30-1.20% or 0.4 t / h (when loading 30 t / h of sand and sand);

1:20-1,78% или 0,5 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба);1: 20-1.78% or 0.5 t / h (with a load of 30 t / h of sand and bayonet);

1:15-2,36% или 0,7 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба);1: 15-2.36% or 0.7 t / h (with a load of 30 t / h of sand and bayonet);

1:10-3,49% или 1,0 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба);1: 10-3.49% or 1.0 t / h (with a load of 30 t / h of sand and bayonet);

1:5-6,75% или 2,0 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба);1: 5-6.75% or 2.0 t / h (with a load of 30 t / h of sand and bayonet);

1:4-8,30% или 2,5 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба);1: 4-8.30% or 2.5 t / h (with a load of 30 t / h of sand and bayonet);

1:2-15,33% или 5,0 т/час (при загрузке 30 т/час песка и штыба).1: 2-15.33% or 5.0 t / h (with a load of 30 t / h of sand and bayonet).

В период ОПИ осуществляли контроль температурного режима сушки песка и угольного штыба в барабанной сушилке песка, температуры в отстойнике и аптейке ПВП-2, изменение тягодутьевого режима ПВП-2, температуры в электрофильтрах, температуры охлаждающей воды на выходе из распылителя шихты, теплоотдачи аптейка и отстойника. Контроль вели по оперативным данным информационной базы АСУТП «НМЗ XIS».During the OPI period, the temperature regime of drying sand and coal mines in a drum sand dryer, the temperature in the settling tank and the PVP-2 pharmacy were monitored, the draft regime of the PVP-2 was changed, the temperature in the electrostatic precipitators, the temperature of the cooling water at the outlet of the charge atomizer, the heat transfer of the pharmacy and the settler . The control was carried out according to the operational data of the information base of the control system “NMZ XIS”.

В ходе ОПИ контролировали температуры конструктивных элементов реакционной шахты, кожуха аптейка и температуры продуктов плавки ПВП-2 (штейна и шлака).During the OPI, the temperatures of the structural elements of the reaction shaft, the casing of the pharmacy, and the temperature of the products of PVP-2 melting (matte and slag) were monitored.

Осмотр ПВП-2 до начала проведения ОПИ показал наличие настыли в районе 1-го, 2-го, 3-го, 6-го шлаковых шпуров. Смотровое окно около 1-го и 6-го шлаковых шпуров было полностью закрыто шихтовым материалом и настылью. Таким образом, ПВП-2 находилась в крайне неудовлетворительном состоянии, что существенно ограничивало ее производительность.Inspection of PVP-2 before the start of the pilot survey showed the presence of accidents in the area of the 1st, 2nd, 3rd, 6th slag holes. The viewing window near the 1st and 6th slag boreholes was completely closed with charge material and overlay. Thus, PVP-2 was in an extremely unsatisfactory condition, which significantly limited its performance.

В ходе ОПИ температура на поверхности неохлаждаемых конструкций РШ не превышала 100°C, температура кожуха аптейка была не выше 250°C. Температура в отстойнике в период ОПИ возросла на 13°С, температура в аптейке увеличилась на 329°C, что свидетельствует о прогнозируемой зоне окисления угля в нижней области РШ и отстойнике. Действительно, теплоотдача в отстойнике повысилась на 849 МДж/час (около 8% отн.). Температура штейна в среднем увеличилась на 50°C, шлака - на 13°C.During the run, the temperature on the surface of uncooled RS structures did not exceed 100 ° C, the temperature of the pharmacy casing was not higher than 250 ° C. The temperature in the sump during the OPI period increased by 13 ° C, the temperature in the pharmacy increased by 329 ° C, which indicates the predicted zone of coal oxidation in the lower area of the CW and the sump. Indeed, the heat transfer in the sump increased by 849 MJ / hour (about 8% relative). The matte temperature increased on average by 50 ° C, slag - by 13 ° C.

С увеличением расхода угольного штыба наблюдалось незначительное (на 5-10% отн.) снижение содержания сернистого ангидрида в отходящих газах.With an increase in the consumption of coal mines, an insignificant (by 5–10% rel.) Decrease in the content of sulfur dioxide in the exhaust gases was observed.

При загрузке угольного штыба наметилась тенденция снижения содержания магнетита в пыли котла-утилизатора отходящих газов (КУ). Без загрузки угольного штыба среднее содержание магнетита в пыли КУ составляло 38,4% масс. с загрузкой угольного штыба - 32,7% масс. Отмечено снижение магнетита в шлаках ПВП-2 - с 7-8 до 5-6% масс. Данные таблицы 2 (фигура 2) отражают изменение содержания основных компонентов шлака, обусловленное введением угля в состав шихты ПВП-2.When loading a coal mine, there was a tendency to a decrease in the magnetite content in the dust of the waste gas boiler (KU). Without loading a coal mine, the average content of magnetite in the KU dust was 38.4% of the mass. with the loading of the coal mine - 32.7% of the mass. A decrease in magnetite in PVP-2 slags was noted — from 7-8 to 5-6% of the mass. The data in table 2 (figure 2) reflect the change in the content of the main components of the slag due to the introduction of coal in the composition of the PVP-2.

Осмотр ПВП-2 в конце ОПИ показал, что настыль в отстойнике частично размыта у 3-го и 6-го шлакового шпура и имеет вид «козырька» на стенке ПВП-2. Смотровое окно около 1-го и 6-го шлаковых шпуров освободилось от настыли. Таким образом, несмотря на значительное остаточное содержание настыли в ПВП-2, ее общее состояние улучшилось, что благоприятно отразилось на тяго-дутьевом режиме и производительности ПВП-2.Inspection of PVP-2 at the end of the OPI showed that the coating in the sump is partially eroded at the 3rd and 6th slag boreholes and has the appearance of a “visor” on the wall of PVP-2. The viewing window near the 1st and 6th slag holes was freed from the cover. Thus, despite the significant residual content in the PVP-2, the general condition improved, which had a favorable effect on the blow-blow mode and the PVP-2 productivity.

В таблице 3 (фигура 3) представлены основные показатели работы ПВП-2 НМЗ в период проведения ОПИ.Table 3 (figure 3) presents the main indicators of the PVP-2 NMZ during the IPI.

Таким образом, решена задача вовлечения в переработку низкоавтогенного сырья цветных металлов (сульфидных рудных концентратов, концентратов техногенных месторождений), характеризующегося пониженным содержанием серы, и снижения содержания цветных металлов в шлаке ПВП, что обеспечило повышение производительности процесса взвешенной плавки, а также снижение вероятности настылеобразования в аптейке и шлаковой ванне ПВП.Thus, the problem of involving non-ferrous raw materials of non-ferrous metals (sulfide ore concentrates, concentrates of technogenic deposits), characterized by a low sulfur content, and a decrease in the content of non-ferrous metals in the PVP slag, which increased the productivity of the process of suspended smelting, as well as reducing the likelihood of bedding in drugstore and slag bath PVP.

Claims (2)

1. Способ переработки низкоавтогенного сырья в печи взвешенной плавки, включающий подачу металлсодержащей шихты и флюса в виде шихтогазового факела в реакционную зону упомянутой печи струей кислорода или воздуха, обогащенного кислородом, плавление шихты с образованием расплавов штейна и шлака, разделение последних отстаиванием, раздельный вывод жидких продуктов плавки и газов, отличающийся тем, что в состав шихты вводят углеродсодержащий восстановитель крупностью 3-15 мм в количестве от 0,4 до 5 тонн в час в объемных соотношениях с флюсом от 1:30 до 1:2.1. A method of processing low-autogenous raw materials in a suspension smelting furnace, comprising supplying a metal-containing charge and flux in the form of a charge gas torch into the reaction zone of the said furnace with a stream of oxygen or oxygen enriched oxygen, melting the charge with the formation of matte and slag melts, separating the latter by settling, separate liquid output melting products and gases, characterized in that a carbon-containing reducing agent with a grain size of 3-15 mm in an amount of from 0.4 to 5 tons per hour in volume ratios with flux is introduced into the mixture t 1:30 to 1: 2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего восстановителя в состав шихты вводят каменный уголь или продукты его переработки в виде кокса, полукокса или угольного штыба.2. The method according to p. 1, characterized in that as a carbon-containing reducing agent, coal or the products of its processing in the form of coke, semi-coke or coal lignite is introduced into the mixture.
RU2015121452A 2015-06-04 2015-06-04 Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces RU2614293C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121452A RU2614293C2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121452A RU2614293C2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015121452A RU2015121452A (en) 2016-12-27
RU2614293C2 true RU2614293C2 (en) 2017-03-24

Family

ID=57759376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015121452A RU2614293C2 (en) 2015-06-04 2015-06-04 Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2614293C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677857C1 (en) * 2018-01-09 2019-01-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Protection device of the converter plant with transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003093516A1 (en) * 2002-05-03 2003-11-13 Outokumpu Oyj Method for refining concentrate containing precious metals
US20060037435A1 (en) * 2002-12-05 2006-02-23 Pekka Hanniala Method for treating slag

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003093516A1 (en) * 2002-05-03 2003-11-13 Outokumpu Oyj Method for refining concentrate containing precious metals
US20060037435A1 (en) * 2002-12-05 2006-02-23 Pekka Hanniala Method for treating slag

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РОМАНТЕЕВ Ю.П., БЫСТРОВ В.П. Металлургия тяжелых цветных металлов. Свинец. Цинк. Кадмий. М., МИСиС, 2010, стр. 63-66. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2677857C1 (en) * 2018-01-09 2019-01-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Protection device of the converter plant with transformer with 2n secondary windings and 2n rectifiers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015121452A (en) 2016-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001247922A (en) Method for operating copper smelting furnace
CA2636155C (en) Use of an induction furnace for the production of iron from ore
SE500352C2 (en) Ways of extracting metals from liquid slag
JPH021216B2 (en)
WO2007038840A1 (en) Method and apparatus for lead smelting
WO2009114155A2 (en) Feed material compostion and handling in a channel induction furnace
US6755890B1 (en) Method for reducing non-ferrous metal content in slag in the production of non-ferrous metals occurring in suspension smelting furnace
RU2109077C1 (en) Method for treatment of zinc sulfide or other zinc-containing materials, method for partial oxidation of materials containing zinc oxide, zinc sulfide and iron sulfide, method for treatment of initial material containing zinc sulfide and iron sulfide
RU2614293C2 (en) Method of low-autogenous raw material processing in flash smelting furnaces
Errington et al. The ISA-YMG lead smelting process
Toguri et al. A review of recent studies on copper smelting
US7785389B2 (en) Feed material composition and handling in a channel induction furnace
WO2009114159A2 (en) Feed material compostion and handling in a channel induction furnace
WO2009114157A2 (en) Feed material compostion and handling in a channel induction furnace
Dosmukhamedov et al. Investigation of Cu, Pb, Zn, As, Sb distribution during the lead semiproducts and copper-zinc concentrate comelting
RU2740741C1 (en) Method of processing fine-dispersed raw material in a flash smelting furnace
Jun et al. Smelting mechanism in the reaction shaft of a commercial copper flash furnace
CN1155728C (en) Method for smelting non-ferrous metal sulphides in a suspension smelting furnace in order to produce matte of a high non-ferrous metal content and disposable slay
Dauletbakov et al. Complex processing of industrial products and lead-copper concentrates
Moosavi-Khoonsari et al. Technology selection for slag zinc fuming process
RU2380633C1 (en) Duplex-furnace for smelting of manganese alloys from ferrimanganese bases and concentrates and anthropogenic wastes of metallurgy
Clay, JE & Schoonraad Treatment of zinc silicates by the Waelz process
RU2755136C1 (en) Method for uninterrupted melting of quartz low-sulfide gold-containing ore in a vanyukov furnace
RU2463368C2 (en) Method and device to process oxidised ore materials containing iron, nickel and cobalt
RU2618297C1 (en) Method of cast iron manufacture by the romelt process of liquid phase recovery