Способ конвертирования медных, никелевых и медно-никелевых штейнов Советский патент 1992 года по МПК C22B15/06 

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

при использовании воздушного дутья не увеличивается, а уменьшается, производительность конвертера увеличивается не значительно, неравномерность состава отходящих газов при относительно низкой концентрации в них диоксида серы, сложность регулирования процесса в промышленных условиях.

Известен способ, по которому дутье, обогащенное кислородом, под избыточным давлением 1 кг/см2 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 огы

о о

раниченную по объему зону сульфидного расплава, что вызывает местный перегрев расплава и переокисление его компонентов, следствием чего является повышенный переход цветных металлов (особенно кобальта) в конвертерный шлак, продувка расплава через вертикально расположенную фурму уже при относительно небольших расходах дутья вызывает интенсивное разбрызгивание расплава, что сопровождается достаточно быстрым заростанием горловины конвертера и вызывает необходимость частой остановки последнего.

Известен способ, по которому подачу окислительного дутья в штейновый слой производят через фурмы, погруженные в расплав, расположенные на двух параллельных уровнях по обе стороны от горловины конвертера..

Недостатками известного способа являются: небольшая производительность способа, отсутствие возможности использования дутья, обогащенного кислородом, что исключает возможность повыше- ния концентрации диоксида серы в отходящих газах и ограничивает повышение производительности конвертера, срок службы футеровки конвертера не увеличивается. Способ достаточно дорогой.

Целью изобретения является удешевление процесса за счет увеличения производительности конвертера, сокращение расхода огнеупоров и повышения концентрации диоксида серы в отходящих газах,

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 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.

Верхний предел расхода дутья 30%, подаваемого через верхний ряд фурм, определяется тем, что для подачи большего объема дутья требуется более высокое давление дутья; чем подаваемое в современный горизонтальный конвертер,что увеличивает стоимость дутья и усложняет систему его подачи 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 заро- стания горловины конвертера, что снижает время работы конвертера под дутьем, что

совместно со снижением расхода дутья уменьшает производительность конвертера. Верхний предел содержания кислорода 50% в кислородовоздушной смеси, подаваемой на верхний ряд фурм, определяется

0 взрывоопасностью кислородовоздушной смеси. При содержании кислорода в смеси более 50% смесь взрывоопасна, поэтому при наличии утечек смеси из фурмоколлек- тора, что исключить практически не пред5 ставляется возможным, создаются взрывоопасные условия и возрастает скорость растворения футеровки.

Нижний предел содержания кислорода в кислородовоздушной смеси 21 %, подава0 емой. на верхний ряд фурм, определяется содержанием кислорода в воздухе.

Подача дутья, обогащенного кислородом, через верхний ряд фурм производится в область расплава, удаленную от стенок

5 конвертера и рассредоточение вводимого в конвертер дутья по большому количеству верхнего ряда фурм не вызывает резкого перегрева футеровки конвертера и, следовательно, не вызывает ее разрушения и со0 кращения срока ее службы несмотря на обогащение дутья кислородом. Это позволяет повысить концентрацию кислорода в суммарном дутье, подаваемом в конвертер до 28%.

5 Верхний предел содержания кислорода в 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 менее

0 значимых пределах неизбежно приводит к увеличению скорости разрушения футеровки и увеличению расхода огнеупоров.

Нижний предел содержания кислорода в дутье, подаваемом в нижний ряд фурм,

5 определяется тепловым балансом процесса и для каждого состава штейна имеет свое определенное значение, однако снижение его содержания ниже 16% нецелесообразно в связи со снижением производительно0 сти процесса.

Максимальный угол наклона верхнего ряда фурм к поверхности расплава 50% определяется тем, что при больших углах наклона фурм соприкосновение дутья.

5 вводимого через эти фурмы с расплавом, а следовательно, и зона максимальных температур приближаются к задней стенке конвертера, что сопровождается повышением интенсивности разрушения футеровки кон- вертера и в меньшей мере способствует

снижению выбросов расплава через горловину.

Минимальный угол наклона верхнего ряда фурм к поверхности расплава 40° определяется тем, что при меньших углах наклона фурм уменьшается степень использования 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, как и нижнего ряда и через них из общей воздухоподводящей системы при том же давлении, что и для дутья, подаваемого в нижний ряд фурм, подается до 30% дутья от общего его обьема, подаваемого в конвертер.

Дутье из верхнего ряда фурм поступает в зону расплава, поднятого и разрыхленного дутьем, подаваемым через нижний ряд фурм, что определяет высокое использование кислорода дутья, снижение выбросов конвертерной массы и предотвращает интенсивное зарастание горловины конвертера. На современных горизонтальных конвертерах по их геометрическим характеристикам установить в верхнем ряду более 30% фурм от их количества в нижнем ряду не представляется возможным.

Установка в верхнем ряду менее 15% фурм не целесообразна, так как при этом существенно снижается рассредоточен- ность дутья, вводимого через верхний ряд фурм, 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.

Пример 1. Плавки проводят на промышленном конвертере емкостью 80 т, обо- рудованном 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° к поверхности расплава. Диаметр фурм в нижнем и верхнем ряду 50 мм.

Результаты плавок представлены в табл.1.

Пример 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 нижний ряд фурм подают воздушное дутье.

Результаты приведены в табл.2, где показана зависимость концентрации в отходя- 5 щих газах и производительности процесса от концентрации кислорода в дутье, подаваемом на верхний ряд фурм (расход дутья через верхний ряд фурм 30% от объема, подаваемого через.нижний ряд фурм). 0 П р и м е р 3. Плавки проводят на той же установке, что и в примере 2, а также на промышленных конвертерах емкостью 40- 80 т при изменении концентрации кислорода в дутье, подаваемом через нижний ряд 5 фурм в пределах 14-25%:

В табл.3 приведены результаты испытаний процесса конвертирования никелевых штейнов при различной концентрации кислорода в дутье, подаваемого через нижний 0 ряд фурм.

Пример 4. Плавки проводят на воздушном дутье на той же установке, что и в примере 2, при изменении угла наклона фурм.

5 В табл.4 приведены результаты испытаний процесса конвертирования при различном угле наклона фурм верхнего ряда к поверхности расплава.

Пример 5. Плавки проводят на воз- 0 душном дутье на той же установке, что и в примере 2, при изменении числа фурм в верхнем ряду фурм.

В табл.5 показано влияние количества фурм в верхнем ряду фурм на производи- 5 тельность конвертера и содержание кобальта в конвертерном шлаке.

Технический эффект от использования изобретения состоит в том, что предлагаемый способ позволяет использовать дутье, 0 обогащенное кислородом и увеличить его расход до 30% от общего количества, подаваемого в конвертер,увеличить производительность процесса конвертирования штейна, сохранить устойчивость футеровки 5 конвертера на уровне ее устойчивости в стандартном конвертере, получить отходящие газы, пригодные для производства серной кислоты.

Формулаизобретения 0 Способ конвертирования медных, никелевых и медно-никелевых штейнов в горизонтальном конвертере, включающий загрузку штейновых расплавов, холодных материалов, кварцевых флюсов, продувку 5 сульфидной массы через фурмы и периодическое удаление шлака и непрерывное удаление отходящих газов, содержащих диоксид серы, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет увеличения производительности конвертеpa. сокращения расхода огнеупоров и повышения концентрации диоксида серы в отходящих газах, продувку расплава ведут через два ряда фурм: ряд. погруженный в расплав, и ряд над расплавом под углом 40-50° к его поверхности, при этом через ряд фурм, погруженный в расплав, подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через ряд фурм над расплавом - дутье, обогащенное кислородом до 21-50% с расходом дутья 15-30% от общего его количества, подаваемого в конвертер.

. Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке штейнов в горизонтальных конвертерах. Целью изобретения является удешевление процесса за 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.

18

21 30 Ь5 50 55

9,1 12,0

1М

18,7 19,8 21,1

128

131 1М 171 180 182

Таблица 1

Т а б л и ц а 2

Холодный ход конвертера

Перегрев конверторной массы

зо

87

no

62

Горит футеровка передней стенки

Таблица5