СПОСОБ КОНВЕРТИРОВАНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ШТЕЙНА И ФУРМА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКИ РАСПЛАВА Российский патент 2013 года по МПК C22B15/00 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к металлургии меди, и может быть использовано на медеплавильных предприятиях при получении полиметаллических штейнов в плавильных печах.

Известен способ по авт. св №1721109, кл. C22B 15/06, 1990, по которому продувку расплава при конвертировании медных, никелевых и медно-никелевых штейнов ведут через два ряда фурм: ряд, погруженный в расплав (нижний ряд), и ряд, расположенный над расплавом (верхний ряд) под углом 40-50° к поверхности, при этом через нижний ряд фурм подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через верхний ряд фурм - воздушное дутье, обогащенное до 21-50% кислородом с расходом дутья 15-30% от общего количества дутья, подаваемого в конвертер.

Недостатками способа являются: необходимость использования обогащенного кислородом дутья, что в совокупности с повышенным его давлением приводит к удорожанию процесса. Кроме того, конструкция фурменного пояса с двумя рядами фурм с различным наклоном их к поверхности расплава слишком сложна для использования в большинстве плавильных агрегатов, например в отражательных печах.

В качестве ближайшего аналога выбран способ конвертирования медно-никелевых штейнов по патенту №2010879, кл. C22B 15/06, 1991, при котором медно-никелевые штейны конвертируют путем подачи воздушного дутья в расплав и воздушно-кислородного дутья над расплавом под углом 40-50° к его поверхности и при этом дутье в расплав подают в количестве 30-60% от общего количества дутья, подаваемого в конвертер.

Недостатком этого способа является слишком большой объем дутья, подаваемого в расплав, что в условиях плавильного агрегата, например отражательной печи, приводит к образованию фонтана расплавленных брызг. Последние налипают на свод и стены печи, образуя трудно удаляемые настыли.

В качестве ближайшего аналога устройства для осуществления предлагаемого способа конвертирования полиметаллического штейна выбрана фурма многоярусная для комбинированной продувки расплава в конвертере по патенту №96867, кл. С21С 5/48, 2010. Фурма содержит концентрические стальные трубы, оснащенные патрубками для подвода кислорода, инертного газа и снабжена внизу наконечником с соплами для подачи в расплав кислорода. Кроме того, фурма имеет сопла для подачи инертного газа над поверхностью расплава, размещенные на концентрической наружной стальной трубе.

Недостатком такой фурмы является практически вертикальное (вниз) расположение сопел наконечника. Такая конструкция предназначена для продувки высокого слоя расплава (более 2 м), что характерно для сталеплавильных конвертеров. В случае нахождения наконечника фурмы в слое штейна, высота которого не превышает 1 м, струя газа из сопел наконечника будет интенсивно воздействовать на футеровку подины под слоем штейна, разрушая ее. Кроме того, интенсивность образования шлако-штейновой эмульсии будет низка из-за значительного рассеивания пузырьков газа в слое штейна.

Задачей изобретения является исключение затруднений при плавке металла, связанных с повышенным образованием брызг расплава и настылей на стенках печи, исключение разрушения футеровки подины под слоем штейна.

Техническим результатом изобретения является повышение содержания цветных металлов в штейне, сокращение затрат на его последующее конвертирование.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе продувки полиметаллического штейна, включающем продувку расплава путем подачи кислородсодержащего дутья в расплав и над расплавом предусмотрены следующие отличия: дутье в расплав подают в количестве 1,7-5,0% от общего количества дутья, частично окисляют штейн и перемешивают со шлаком, создавая шлако-штейновую эмульсию, остальным количеством дутья окисляют образующуюся шлако-штейновую эмульсию.

В предлагаемой фурме для комбинированной продувки расплава, содержащей концентрические стальные трубы, оснащенные патрубками для подвода кислородсодержащего дутья, патрубками для подвода и отвода охлаждающей воды, снабженной внизу наконечником с соплами, и сопла, расположенные на наружной концентрической стальной трубе, предусмотрены следующие отличия: сопла наконечника направлены вверх под углом 65-75° к оси фурмы.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично показана фурма для комбинированной продувки расплава. Фурма представляет собой корпус 1, содержащий концентрические стальные трубы, нижние сопла 3, верхние сопла 4 и наконечник 7. Верхние сопла расположены на наружной концентрической стальной трубе. Нижние сопла установлены в наконечнике фурмы. Концентрические стальные трубы оснащены патрубками для ввода кислородосодержащего дутья в нижние сопла 6 и верхние сопла 2, а также трубками для подачи охлаждающей воды 5.

Для осуществления изобретения фурму погружают в расплав, состоящий из двух слоев: нижний слой - сульфидный штейн, верхний -шлак. Через сопла наконечника фурмы (нижние сопла) в нижнюю часть расплава подается воздух для поднятия штейна на поверхность расплава печи: воздушное дутье подают в количестве 1,7-5,0% от общего количества дутья, частично окисляют штейн и перемешивают его со шлаком, создавая шлако-штейновую эмульсию. Небольшой объем дутья, подаваемый в расплав, исключает образование брызг расплава. Сопла наконечника развернуты вверх и расположены под углом 65-75° к оси фурмы. В этом случае струя газа из сопел направляется вверх, т.е. в противоположную от подины сторону, исключая разрушение ее футеровки. Также создаются благоприятные условия для транспорта штейна пузырьками газа вверх в слой шлака и образования шлако-штейновой эмульсии. Последнюю окисляют остальным количеством дутья, подавая его от верхних сопел под углом к поверхности расплава.

Воздушное дутье в количестве менее 1,7% от общего дутья оказывается малоэффективным. Воздушное дутье в количестве более 5,0% от общего дутья вызывает повышенное образование брызг расплава.

При угле наклона меньше 65° рассеивание пузырьков газа в штейне будет слишком большим и транспорт штейна в шлак станет незначительным. При угле наклона больше 75° интенсивное движение пузырьков газа и расплава вдоль корпуса фурмы приведет к его быстрому износу.

Пример осуществления изобретения.

Процесс получения полиметаллического штейна проводится в отражательной печи. Фурму погружают на 0,8 м в расплав. Через сопла, расположенные в нижней части фурмы подают воздух с расходом 160-180 нм³/ч и давлением 1,8-2,5 кгс/см² для поднятия штейна на поверхность расплава печи. Воздушное дутье подают в штейн в количестве 1,7-5,0% от общего дутья. Шлако-штейновый расплав, поднятый на поверхность, встречается с потоком воздуха от щелевидных сопел (расход 8000-10000 нм³/ч, давление 2,5-3,0 кгс/см²), в результате чего происходит окисление сульфидов штейна с обильным выделением газа в газовое пространство отражательной печи. Щелевидные сопла охлаждаются водой для предотвращения образования на них настыли, которая при нарастании затрудняет проход воздуха на окисление сульфидов штейна.

Группа изобретений относится к области цветной металлургии. Способ комбинированной продувки расплава полиметаллического штейна включает продувку расплава путем подачи кислородсодержащего дутья в расплав и над расплавом. Дутье в расплав подают в количестве 1,7-5,0% от общего количества дутья, частично окисляют штейн и перемешивают со шлаком с получением шлакоштейновой эмульсии. Остальным количеством дутья окисляют образовавшуюся шлакоштейновую эмульсию. Фурма для комбинированной продувки расплава полиметаллического штейна содержит концентрические стальные трубы, оснащенные патрубками для подвода кислородсодержащего дутья, патрубками для подвода и отвода охлаждающей воды, сопла, расположенные на наружной концентрической стальной трубе, и расположенный внизу наконечник с соплами, направленными вверх под углом 65-75° к оси фурмы. Изобретение позволяет исключить затруднения при плавке металла, связанные с повышенным образованием брызг расплава и настылей на стенках печи, исключить разрушение футеровки подины под слоем штейна, а также повысить содержание меди в штейне, сократить затраты на его последующее конвертирование. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

1. Способ комбинированной продувки расплава полиметаллического штейна, включающий продувку расплава путем подачи кислородсодержащего дутья в расплав и над расплавом, отличающийся тем, что дутье в расплав подают в количестве 1,7-5,0% от общего количества дутья, частично окисляют штейн и перемешивают со шлаком, создавая шлако-штейновую эмульсию, остальным количеством дутья окисляют образующуюся шлако-штейновую эмульсию.

2. Фурма для комбинированной продувки расплава полиметаллического штейна, содержащая концентрические стальные трубы, оснащенные патрубками для подвода кислородсодержащего дутья, патрубками для подвода и отвода охлаждающей воды, расположенный внизу наконечник с соплами и сопла, расположенные на наружной концентрической стальной трубе, отличающаяся тем, что сопла наконечника направлены вверх под углом 65-75° к оси фурмы.