Способ подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд Советский патент 1993 года по МПК C22B23/02 

Изобретение относится к цветной металлургий и может быть использовано при шахтной плавке окисленных никелевых руд.

Известен способ подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд, при котором серосодержащий, например пиритсодержащий, материал (по массе 50-70%) смешивают с глинистой окисленной никелевой рудой (30-50%) и смесь брикетируют.

Недостатком способа является то, что при применении подготовленного таким образом сульфидизатора, способного заменять кусковой сульфидизатор, степень десульфуризации, как и при шахтной плавке с кусковым колчеданом, составляет более 50%, в результате чего происходит загрязнение окружающей среды серосодержа щи- ми отходящими газами.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ подготовки сульфидизатора, включающий окускова- ние шихты из пиритного концентрата,

измельченного до крупности минус 0,5 мм известняка, и коксовой мелочи в отношении 1:1:0,25 по массе. Шихтовую смесь с добавкой 2% по массе сульфитно-спиртовой барды (в расчете на сухое вещество) окатывают, окатыши сушат в естественных условиях или при 110°С до остаточного содержания влаги 1,5%. Такой комплексный сульфидизатор из пиритно-известняково-восста- новительной смеси рекомендован для использования при шахтной плавке окисленных никелевых руд исходя из положительных результатов испытаний его при обеднении конвертерного шлака в электропечи, когда потери серы с газами сократились до 15,4%.

Недостатками способа подготовки комплексного сульфидизатора являются получение сульфидизатора, при применении которого потери серы с газами превышают 15%; использование при окусковании дорогостоящего связующего: необходимость упрочнения окускованного сульфидизатора

ел С

х|

о ь

Ь

о

со

сушкой; необходимость измельчения всей массы входящих в состав сульфидизатора известняка и коксовой мелочи до крупности минус 0,5 мм.

Целью изобретения является снижение выбросов серы с газами шахтной плавки при применении комбинированного сульфидизатора, а также поеышенйе экономичности способа подготовки сульфидизатора.

Поставленная Цель достигается тем, что в способе подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд, включающем окускование шихты из пириТ- еодержащего материала, известняка и углерод со держащего восстановителя, в шихту дополнительно вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду (25% железа) При следующем массовом отношении компонентов - пиритеодержащий материал : известняк : восстановитель : руда 1:(0,8- 0,95):(0-15-0,2):(1-1,3) в расчете насухуюру- ду, причем применяют известняк крупностью минус 2 мм с содержанием фракции минус 0,5 мм 20-40%, а шихту брикетируют при влажности 3-5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/ем2.. :

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что окускование пиритно- известково-восстановительно-рудной (высокожелезистая руда) смеси в заданном соотношении 1:{0,8-0,95):(0,15-0,2):(1-Т,3) при крупности известняка минус 2 мм (при крупности шихты в целом минус 10 мм) с содержанием фракции минус 0,5 мм 20- 40,% позволяет получить сульфидизатор на

основе системы Ре52-СаСОз-С-Ре20з, обеспечивающий степень десульфуризации не более 12,5%. Брикетирование шихты при влажности 3-5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см позволяет без использования специального связующего получать пригодный для шахтной плавки окускованный материал, не требующий упрочнения, например, сушкой.

При нагревании брикетированного комбинированного сульфидизатора происходит восстановления Ре20з руды углеродом восстановителя до металлического железа, которое взаимодействует с пиритом (FeSz) с образованием FeS, Параллельно протекает реакция диссоциации СаСОз известняка с образованием оксида кальция, который в Присутствии восстановителя связывает серу в сульфид кальция. Степень десульфуризации при нагреве брикетов до 1000°С и выдержке при этой температуре не превышает 12,5%, тогда как степень десульфуризации при существующей практике шахтной плавки агломерата из окисленных никелевых руд с кусковым сульфидизатором или при введении мелкого сульфидизатора в состав брикетов из окисленной никелевой руды составляет не менее 50%. При

применении способа подготовки сульфидизатора согласно прототипу степень десульфуризации, хотя и снижается, составляет не менее 15%..

Проверку предлагаемого с/юсоба подготовки сульфидизатора осуществляют следующим образом.

Смесь пиритсодержащего материала, например колчедана, твердого углеродистого восстановителя, например коксовой мелочи, и высокожелезистой окисленной никелевой руды (все материалы крупностью минус 10 мм), а также известняка крупностью минус 2 мм с содержанием 20-40% фракции минус 0,5 мм при разном массовом

соотношении компонентов смеси брикетировали при влажности 3-5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см,

Для оценки степени десульфуризации

получаемого комбинированного сульфидизатора брикеты подвергали термической обработке в муфеле при постепенном нагреве до 1000°С со скоростью 7 град/мин и выдержке при 1000РС в течение 30 мин. После

прокалки определили изменение массыг брикетов, содержание в них серы и рассчитывали степень десульфуризации.

Данные примеров осуществления способа сведены в табл.1.

Как видно, лучшие показатели получены При массовом соотношении в брикетируемой смеси пиритсодержащего материала, известняка, углеродсодержащего восстановителя и высокожелезистой окисленной никелевой руды, равном 1:(0,8-0,95):(0,15-0,20);(1-1,3), когда степень дееульфурмзации не превышает : 12,5% и брикеты обладают необходимой для шахтной плавки прочностью.

Поскольку требования к механической

прочности окускованного материала в основном определяются транспортно-пере- грузрчными условиями при наличии как минимум 4-5 перевалок при транспортировке брикетов от пресса к шахтным печам

можно принять, что они должны выдерживать без разрушения не менее 4-5 сбрасываний с высоты 1;5 м. Прочность на сжатие не является определяющей, вполне достаточной может быть принята прочность порядка всего 10 кгс/см .

При уменьшений доли известняка в составе комбинированного сульфидизатора ниже 0,8 при некотором увеличении прочности окускованного материала степень десульфуризации возрастает до 16%.

При увеличении доли известняка в брикетируемой смеси более 0,95 заметно падает прочность брикетов и они разрушаются после 2-3 сбрасываний с 1,5 м.

Все материалы, кроме известняка, используются исходной крупностью минус 10 мм, как это обычно принято при брикетиро- вании, в частности на валковых прессах, которые рекомендуются в качестве промышленных агрегатов для реализации предлагаемого способа подготовки комбинированного сульфидизатора. Изменение крупности компонентов брикетируемых смесей показало, что практически только уменьшение крупности известняка до максимального размера частиц 2 мм положительно сказывается на уменьшении степени десульфуризации. Так, при максимальной круп.ности частиц известняка 10 вместо 2 мм в составе шихты примера 1 (см.табл.1) степень десульфуризации увеличивается с 1-1,7 до 19,6%, При этом одновременно падает прочность брикетов.

Приуменьшении доли фракций крупностью минус 0,5 мм в известняке.ниже 20% степень десульфуризации превышает 15%. Увеличение содержания в известняке фракций крупностью минус 0,5 мм сверх 40% практически не сказывается на достигаемой степени десульфуризации, что делает неоправданным увеличение тонины помола известняка.

Уменьшение и увеличение доли углеродистого восстановителя в комбинированном сульфидизаторе ниже 0,15 и выше 0,2 соответственно увеличивает степень десульфуризации до 15,8% или уменьшает прочность получаемого окускованного материала ниже допустимого предела - брикеты разрушаются после 2-У сбрасываний с высоты 1,5 мм.

При уменьшении доли высокожелезистой руды в составе комбинированного сульфидизатора ниже 1 не удовлетворяет

необходимым требованиям прочность получаемых брикетов и одновременно повышается до 15,5% степень десульфуризации. ..Увеличение доли руды сверх 1,3, хотя и повышает прочность брикетов, нецелесообразно вследствие разубоживания сульфидизатора.

Необходимость использования в составе комбинированного сульфидизатора

именно высокожелезистой руды подтверждается тем, что при замене ее в составе примера рудой с содержанием железа 10,2% степень десульфуризации возрастает более чем вдвое (с 12,5 до 29,7%), Одновременно

падает прочность брикетов.

При влажности шихты в интервале от 3 до 5% обеспечивается необходимая прочность брикетов комбинированного сульфидизатора, которая становится ниже

требуемой как при уменьшении, так и при увеличении влажности за пределы указанного интервала. Аналогичным образом сказывается и уменьшение удельного давления прессования ниже 1000 кгс/см .

В табл. 2 приведены сравнительные данные по основным технико-экономическим показателям способа-прототипа и предлагаемого способа подготовки сульфидизатора.

Предлагаемый способ подготовки сульфидизатора по сравнению с известным способом позволит снизить выбросы серы в атмосферу при шахтной плавке окисленных

никелевых руд; сократить затраты на производство сульфидизатора за счет загрубле- ния помола, исключения затрат на связующее и упрочнение сушкой получаемого брикетированного сульфидизатора.

. Применение данного способа на комбинате Южуралникель позволит получить экономический эффект порядка 1 млн.руб., в том числе экологическая составляющая эффекта - 350 тыс.руб.

Сущность: в шихту, состоящую из пирит- содержащего материала, известняка и уг- леродсодержащего восстановителя, вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду при массовом соотношении, равном 1:(0.8-р,95):(0,15-0,2):(1-1,3). Шихту брикетируют при влажности 3-5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см2, 2 табл.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд, включающий окускование шихты из пиритсодержащего материала, известняка и углеродеодержащего восстановителя, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения экономичности и снижения выбросов серы в атмосферу при плавке, в шихту дополнительно вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду при массовом соотношении пиритсодержащего материала, известняка, восстановителя и высокожелезистой окисленной никелевой руды, равном 1:(0,8-0-95):(0,15-0,2):(1,0-1,3), при этом используют известняк крупностью менее 2 мм е содержанием фракции менее. 0,5 мм составляющим 20-40%.

Показатели известного и лр«дл«г емого способов подготовки супьфидизатора

Тзблице 1

Максимальная крупность пиритного концентрата после частичного скатывания при суцгке и укрупнения За счет слеживачия при транспортировке.

Прочность на сжатие кгс/окэтыш ()кгс - 9.8 Н). При обеднении конверторного шлака в электропечи.

Здесь и далее в числителе -прочность на сжатие е кгс/см2. в знаменателе - количество сбрасываний с высоты 1.5 м на металлическую плиту до раскола брикетов... 5 Руда с содержанием железа 10.2 %. .

Показатель

Степень десульфуризации,%

Расход связующего, мас.% в

расчете на сухое вещество

Упрочнение окускованного

материала

Максимальная крупность

компонентов сульфидизатора, мм

Продолжение табл.1

Та бл и ца2

особ -прототип 15,4

, 2;.

Сушка 0,5

Предлагаемый способ

10-12,5 Не требуется Не требуется

10 (для известняка 2)