Способ конвертирования медных, никелевых и медно-никелевых штейнов

(55 С 22 В 15/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕПЬСТВУ 6 е относижет быть к цветнои ме льзовано пр(71) Ленинградский горный институт им.Г.В,Плеханова(56) Авторское свидетельство СССРМ 845486, кл, С 22 В 15/06, 06,03.81.(57) Изобретени тсяталлургии и мо испо и Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке штейнов в горизонтальных конвертерах,Изобретение направлено на повышение производительности конвертера, концентрации диоксида серы в отходящих газах и снижение расхода огнеупоров, т.е. удешевление процесса.Известен способ конвертирования штейнов, по которому с целью увеличения производительности конвертера и срока службы футеровки, через формы, погруженные в расплав. в течение первого периода конвертирования подают дутье, обогащенное кислородом, периодами. чередующимися с периодами подачи воздушного дутья.Недостатками способа являются: срок службы футеровки по сравнению с таковым переработке штейнов в горизонтальных конвертерах, Целью изобретения является удешевление процесса эа счет повышения производительности конвертера и увеличение срока службы футеровки конвертера, а также повышение концентрации диоксида серы в отходящих газах. Для этого продувку штейнов ведут через два ряда фурм; ряд, погруженный в расплав(нижний ряд), и ряд, расположенный над расплавом (верхний ряд) под углом 40 - 50 к его поверхности. При этом через нижний ряд фурм подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через верхний ряд фурм - воздушное или дутье, обогащенное до 21- 50% кислородом, с расходом дутья 15 - 30% от общего количества дутья, подаваемого на конвертер. 5 табл. при использовании воздушного дутья не увеличивается, а уменьшается, производительность конвертера увеличивается не зна- М чительно, неравномерность состава отходящих газов при относительно низкой концентрации в них диоксида серы, сложно- ) сть регулирования процесса в промышлен- со ных условиях,Известен способ, по которому дутье, обогащенное кислородом, под избыточным давлением 1 кг/см подают на поверхность расплава через вертикально расположенную фурму, нижний конец которой находится над расплавом на расстоянии 0,4 м.Недостатками способа являются: ограниченное количество дутья, обогащенного кислородом, которое можно подать через одну фурму, сосредоточенное введение дутья с высоким окислительным потенциалом в ограниченную по обьему зону сульфидногорасплава, что вызывает местный перегреврасплава и переокисление его компонентов, следствием чего является повышенныйпереход цветных металлов (особенно кобальта) в конвертерный шлак, продувка расплава через вертикально расположеннуюфурму уже при относительно небольшихрасходах дутья вызывает интенсивное разбрызгивание расплава, что сопровождаетсядостаточно быстрым заростанием горловины конвертера и вызывает необходимостьчастой остановки последнего,Известен способ, по которому подачуокислительного дутья в штейновый слойпроизводят через фурмы, йогруженные врасплав, расположенные на двух параллельных уровнях по обе стороны от горловины конвертера.Недостатками известного способа являются: небольшая производительность способа, отсутствие возможностииспользования дутья, обогащенного кислородом, что исключает возможность повышения концентрации диоксида серы вотходящих газах и ограничивает повышениепроизводительности конвертера, срокслужбы футеровки конвертера не увеличивается, Способ достаточно дорогой,Целью изобретения является удешевление процесса за счет увеличения производительности конвертера, сокращениерасхода огнеупоров и повышения концентрации диоксиДа серы в отходящих газах,Продувку расплава при конвертировании медных, никелевых и медно-никелевыхштейнов ведут через два ряда фурм; ряд,. погруженный в расплав (нижний ряд), и ряд,расположенный над расплавом (верхнийряд) под углом 40 - 50 к его поверхности,при этом через нижний ряд фурм подаютвоздушное или с пониженным содержаниемкислорода дутье, а через верхний ряд фурм- воздушное или дутье, обогащенное до 21 -50 кислородом, с расходом дутья 15 - 30 от общего количества дутья, подаваемого наконвертер.Верхний предел расхода дутья 30%, подаваемого через верхний ряд фурм, определяется тем, что для подачи большего объемадутья требуется более высокое давлениедутья; чем подаваемое в современный горизонтальный конвертер, что увеличивает стоимость дутья и усложняет систему егоподачи на конвертер, контроль и регулирование процесса.Нижний предел дутья 15 определяется увеличением выброса конвертерной массы вследствие снижения объема дутья,подаваемого на поверхность расплава и подавляющего выбросы конвертерной массы,что приводит к увеличению скорости заростания горловины конвертера, что снижаетвремя работы конвертера под дутьем, что5 совместно со снижением расхода дутьяуменьшает производительность конвертера.Верхний предел содержания кислорода50 ов кислородовоздушной смеси, подаваемой на верхний ряд фурм, определяется10 взрывоопасностью кислородовоздушнойсмеси. При содержании кислорода в смесиболее 50% смесь взрывоопасна, поэтомупри наличии утечек смеси из фурмоколлектора, что исключить практически не пред 15 ставляется возможным, создаютсявзрывоопасные условия и возрастает скорость растворения футеровки.Нижний предел содержания кислородав кислородовоздушной смеси 21 о , подава 20 емой на верхний ряд фурм, определяетсясодержанием кислорода в воздухе,Подача дутья, обогащенного кислородом, через верхний ряд фурм производитсяв область расплава, удаленную от стенок25 конвертера и рассредоточение вводимого вконвертер дутья по большому количествуверхнего ряда фурм не вызывает резкогоперегрева футеровки конвертера и, следовательно, не вызывает ее разрушения и со 30 кращения срока ее службы несмотря наобогащение дутья кислородом. Это позволяет повысить концентрацию кислорода всуммарном дутье, подаваемом в конвертердо 28 .35 Верхний предел содержания кислородав дутье, подаваемом на нижний ряд фурм,21% определяется содержанием его в воздухе и тем, что обогащение дутья кислородом в этом случае в любых более или менее40 значимых пределах неизбежно приводит кувеличению скорости разрушения футеровки и увеличению расхода огнеупоров,Нижний предел содержания кислородав дутье, подаваемом в нижний ряд фурм,45 определяется тепловым балансом процессаи для каждого состава штейна имеет своеопределенное значение, однако снижениеего содержания ниже 16% нецелесообразно в связи со снижением производительно 50 сти процесса.Максимальный угол наклона верхнегоряда фурм к поверхности расплава 50 оопределяется тем, что при больших углах наклона фурм соприкосновение дутья,55 вводимого через эти фурмы с расплавом, аследовательно, и зона максимальных температур приближаются к задней стенке конвертера, что сопровождается повышениеминтенсивности разрушения футеровки конвертера и в меньшей мере способствуетснижению выбросов расплава через горловину.Минимальный угол наклона верхнегоряда фурм к поверхности расплава 40 ф определяется тем, что при меньших углах наклона фурм уменьшается степеньиспользования кислорода и повышается износ противоположной стенки конвертера.Количество фурм в верхнем ряду составляет 30% от их количества в нижнем ряду, Фурмы верхнего ряда имеют такой же диаметр, кэк и нижнего ряда и через них из общей воздухоподводящей системы притом же давлении, что и для дутья, подаваемого в нижний ряд фурм, подается до 30% дутья от общего его обьема, подаваемого вконвертер. Дутье иэ верхнего ряда фурм поступаетв зону расплава, поднятого и разрыхленного дутьем, подаваемым через нижний рядфурм, что определяет высоое использование кислорода дутья, снижение выбросовконвертерной массы и предотвращает интенсивное зарастание горловины конвертера, На современных горизонтальныхконвертерах по их геометрическим характеристикам установить в верхнем ряду более 30% фурм от их количества в нижнем рядуне представляется возможным.Установка в верхнем ряду менее 15% фурм не целесообразна, так как при этом существенно снижается рассредоточен- ность дутья, вводимого через верхний рядфурм, что вызывает местное переокисление расплава и сопровождается повышенным переходом цветных металлов в конвертерный шлак, Кроме того, снижается количество дутья, вводимого в конвертер, что вызывает снижение производительности конвертера и увеличивает выброс расплава через горловину конвертера.П р и м е р 1. Плавки проводят на промышленном конвертере емкостью 80 т, оборудованном двумя рядами фурм. Количество фурм в нижнем ряду - 52 шт. и в верхнем - по 8 фурм с каждой стороны горловины. Всего 16 фурм или 30,8% от количества фурм нижнего ряда. Верхний ряд фурм расположен над уровнем ванны под углом 45 О к поверхности расплава. Диаметр фурм в нижнем и верхнем ряду 50 мм.Результаты плавок представлены в табл,1,П р и м е р 2, Плавки проводят на конвертере укрупненного 8 масштаба (емкостью 500 кг), Верхний ряд фурм расположен под углом 45 к поверхности расплава, Концентрация кислорода изменяется в пределах 21 - 50 об.%, Концентрацию диоксида серы в отходящих газах и кислорода в дутье определяют на газоанализаторе. На нижнийряд фурм подают воздушное дутье.Результаты приведены в табл.2, где показана зависимость концентрации в отходя 5 щих газах и производительности процессаот концентрации кислорода в дутье, подаваемом на верхний ряд фурм (расход дутьячерез верхний ряд фурм 30% от обьемэ,подаваемого через. нижний ряд фурм).10 П р и м е р 3, Плавки проводят на тойже установке, что и в примере 2, а также напромышленных конвертерах емкостью 4080 т при изменении концентрации кислорода в дутье, подаваемом через нижний ряд15 фурм в пределах 14-25%;В табл.3 приведены результаты испытаний процесса конвертирования никелевыхштейнов при различной концентрации кислорода в дутье, подаваемого через нижний20 ряд фурм,П р и м е р 4, Плавки проводят на воз-,душном дутье на той же установке, что и впримере 2, при изменении угла наклонафурм.25 В табл.4 приведены результаты испытаний процесса конвертирования при различном угле наклона фурм верхнего ряда кповерхности расплава.П р и м е р 5, Плавки проводят на воэ 30 душном дутье на той же установке, что и впримере 2, при изменении числа фурм вверхнем ряду фурм.В табл.5 показано влияние количествафурм в верхнем ряду фурм нэ производи 35 тельность конвертера и содержание кобальта в конвертерном шлаке.Технический эффект от использованияизобретения состоит в том, что предлагаемый способ позволяет использовать дутье,40 обогащенное кислородом и увеличить егорасход до 30% от общего количества, подаваемого в конвертер, увеличить производительность процесса конвертированияштейна, сохранить устойчивость футеровки45 конвертера на уровне ее устойчивости встандартном конвертере, получить отходящие газы, пригодные для производства серной кислоты.Формула изобретения50 Способ конвертирования медных, никелевых и медно-никелевых штейнов в горизонтальном конвертере, включающийзагрузку штейновых расплавов, холодныхматериалов, кварцевых флюсов, продувку55 сульфидной массы через фурмы и периодическое удаление шлака и непрерывное удаление отходящих газов, содержащихдиоксид серы, отл и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью удешевления процесса за счетувеличения производительности конверте1721109 Груженный в расплав, подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через ряд фурм над расплавом - дутье, обогащенное кислородом до 21-50 5 с расходом дутья 15 - ЗОО от общего его количества, подаваемого в конвертер. ра, сокращения расхода огнеупоров и повышения концентрации диоксида серы в отходящихх газах, продувку расплава ведут через два ряда фурм: ряд, погруженный в расплав, и ряд над расплавом под углом 40 - 50 к его поверхности, при атом через ряд фурм, поТаблица 1 Давлениедутья,кг/см Чистка горловины 105 10 3 раза в смену 2-3 раза в смену 1 раз в смену 1 раз в смену 1 раз в смену 100 112 1,0 30 1,25 1 раз в смену 130 Таблица 2 Производи" тельность конвертера, г от стандартного конвертера 1 Щапп Концентрация в отходящих газах. 1,Примечание 18 128 76,4 ХОПОДный хОД конвертера Перегрев конверторнои массы 2 3 4 5 6 Концентрациякислорода вдутье верхних фурм, 4 21 30 М 50 55 Расходдутьяна верхний рядфурм 12,0 14,4 18,7 19,8 21,1 131 144 171 180 182 Производительностьконвертера,Ф от стандартного конвертера безверхних фурм 127 132 133 133 Износ футеровки,Ф от стандартных условий работы кон-. вертера 100,0 100,0 100,5 100,6 101,8 Расход огнеупоровна 1 тфайнштейна,Ф от стандартногоконвертера 0,88 0,73 0,68 0,68 0,691721109 10 Таблица 3 Примечание Производительностьконвертера,Ф от стандартныхусловий Скорость разгарафутеровки фурменного пояса,4 от стандартных условий Концентрациякислорода в дутье,14 Повышаетсяизвлечениекобальта,70 16 76100 68 То же 100 21 300 100 23 Таблица 4 Угол наклонаФурм кповерхностирасплава,град Примечание Брызноунос, 4 по отноше нию к стандартному конвертеру КоэфФициент использования кислорода, Ф Скорость разгона футеровки по отношению к стандартному конвертеру,о 110 62 30 Горит футеровка передней стенки 45 35 40 50 40 45 50 55 96100103112 929596,96 Горит футеровказадней стенкиконвертера Т а б л и ц а 5 Количество фурм в верхнем ряду,давлениедутья,кгlсм Расходдутья,ф от нижних фурм Произ водитель- ность конвертера Ф от про- изводительности стандартного конвертера Содержаниекобальта вшлаке, 3 10 15 25 30 35 3,0 1,1 1,1 1,12 1,15 15 3 15,2 26,0 29 7 32,2 110,1113,1128,0130 7132,2 0,35 0,24 0,23 0,20 0,21.