Способ обеднения шлаков медноникелевого производства Советский патент 1982 года по МПК C22B7/04 

(5) СПОСОБ ОБЕДНЕНИЯ ШЛАКОВ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО

ПРОИЗВОДСТВА

, Изобретение относится к цветной м галлургии, в частности к процессам обеднения шлаков медно-никелевого производства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо соб обеднения шлаков медно-никелёвого производства, включающий их вос становление, например, ферросилицием в электропечи 1.. Недостатком известного способа Является высокий расход ферросилици значительно повышающий затраты -на обеднение шлака, и низкая стойкость футеровки электропечей. Это объясняется тем, что используемый ферросилиций , содержащий около kS% кремния, имеет более высокую плотнойть, чем шлак (+,5-5,0 г/см против 3f5 ,0 г/см шлака). Более того, плотность ферросилиция быстро возрастает по мере снижения содержания в нем кремния и обогащения цветными металлами. Так, при снижении содержания кремния в ферросилиции до 15 20% плотность его возрастает до 6,5 г/см. В связи с этим значительная часть кремния, содержащаяся в ферросилиции (до 50), не успевает прореагировать с окислами шлака и опускается в штейн, где вступает в реакцию с растворенными в штейне окислами железа, вызывает значи тельное повышение температуры штейна (на 80-120 С) и ухудшает условия работы футеровки печи в штейновой ванне. Кроме того, металлизированный сплав ферросилиция с цветными метал практически не растворяется в штейне. Имея более высокую плотность, этот сплав опускается на подину пе-. чи, в дальнейшем не имеет контакта со шлаком и постепенно образует настыль на подине печи. Цель изобретения - снижение затрат на oбeJ нeниe шлака и повышение стойкости футеровки электропечи, - / Поставленная цель достигается те что согласно способу обеднения медно-никелевого шлака в качестве восстановителя используют смесь ферросилиция и твердого углеродистого топлива при их весовом отношении 1:(2-8), и процесс ведут при 12001300°С. Подача в печь указанной смеси по зволяет значительно снизить расход ферросилиция (более чем на 50% по сравнению с известным способом без ухудшения показателей обеднения), а следовательно, снизить затраты на обеднение шлака. Снижение расход ферросилиция обеспечивается уменьшением степени его окисления кислородом воздуха в атмосфере печи. Кроме того, реакции восстановления окислов металлов железа, кобальта ,и никеля) кремнием сопровождаются выделением большого количества тепла, в то время как аналогичные реак ции с углеродом эндотермичны. Поэто му смесь ферросилиция с твердым угле родистым восстановителем позволяет улучшить условия протекания реакций восстановления окислов металлов угл родом. Ферросилиций в этом случае является интенсификатором реакций восстановления металлов углерЬдом. Одновременно это .позволяет снизить температуру образующейся металлизированной фазы и шлака, а следовательно, улучшить условия работы футеоовки электропечи. Соотношение ферросилиций: тверды углеродистый восстановитель определяется содержанием кремния в ферросилиции и поддерживается в предела 1:2-1:8, что соответствует 0,080,15 кг кремния на 1 кг смеси. Верх ний предел (0,15) применяется преимущественно при использовании ферросилиция, содержащего 40-50 й кремция г нижний (0,08) при использовани ферросилиция с 70-75% кремния. Промышленные испытания показываю что увеличение содержания кремния в окиси свыше (0,15) ведет к преобла данию реакций восстановления металлов кремнием, повышению температуры расплава и ухудшению условий работы футеровки, повышению затрат на Обед нение. При уменьшении содержания кремния в смеси ниже 0,08 ухудшаютс показатели обеднения. Процесс ведут при температуре шл ка 1200-1300°С. Повышение температу ры свыше нецелесообразно из-за ухудшения условий работы футеровки печей; при снижении температуры ниже 1200°С значительно повышается вязкость шлака и связанные с ней потери металлов в виде механической взвеси корольков сплава. Предлагаемый способ обеспечивает устойчивое протекание процесса обеднения при температуре расплава /-на ниже, чем в известном способе. Целесообразно вводить ферросил ций с содержанием кремния 50-75%, например ФС-75 или некондиционный ферросилиций, содержащий 50-70% кремния. Последний имеет более низкую стоимость, чем марок и ФС-75, и менее дефицитен. В связи с тем, что плотность ферросилиция снижается при увеличении содержания в нем кремния (ФС-45-,5-5,0 ФС-75-3 3 г/см), то при введении более легкого ферросилиция сближаются зоны восстановления окислов металлов кремнием и углеродом. При этом создаются благоприятные условия для использования избыточного тепла, выделяюи4егося при протекании реакции восстановления окислов кремнием, на эндотермические реакции с участием углерода. Сближение этих зон позволяет создать более интенсивное движение горячего шлака относительно неподвижного слоя восстановителя и ускорить протекание реакций восстановления углерода. Кроме того, введение более богатого кремнием ферросилиция позволяет значительно повысить коэффициент использования кремния для восстановления окислов металлов в шлаке. Так, при подаче в печь ферросилиция марки коэффициент использования кремния на восстановление окислов металлов в шлаке не превышает 50%, при подаче ФС-75 более 75% что позволяет значительно снизить расход последней без ущерба для показателей извлечения металлов. Расход ферросилиция поддерживают в пределах 0,3-0,9% от веса обедняемого шлака, что составляет соответственно 0,01-0,05 кг кремния на 1 кг кислорода, связанного с железом шлака. Увеличение расхода ферросилиция свыше 0,9% ведет к чрезмерной металлизации штейна, повышению его температуры и образованию настылей на

подине печи. Уменьшение расхода ниже 0,3 от шлака ухудшает показатели извлечения металлов из шлака.

. Целесообразно также ферросилиций перед нагреванием смеси дробить. Оп тимальная крупность ферросилиция 5,0-0,1 мм. Более крупный ферросили-ций при расплавлении дает более крупные капли расплава, которые быстро опускаются в штейн, увлекая с собой значительную часть непрореагировавшего в шлаке кремния; более мелкий, дает мелкие капли, требующие значительного времени для отстаивания шлака, и может вызвать снижение извлечения металлов. .

Основными преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известным являются снижение расхода дорогостоящего ферросилиция примерно на 50 без снижения показателей извлечения цветных металлов; возможность улучшения условий работы футеровки электропечи за счет снижения температуры штейновой ванны на 50-100°С; возможность использования более дешевого некондиционного ферросилиция.

Пример. В печь заливают 120. т конвертерного шлака, содержащего, % N1 0,87; Со 0,55; StOr.ii; Fe(jgyj.50; , загружают смесь антрацитового штыба и ферросилиция, содержащего 75% кремния, в весовом соотношении 8:1 в количестве 3 т.

Расход кремния 0,01t-0,020 кг на 1 кг кислорода, связанного с железом шлака. Дополнительно в печь заливают штейн в количестве 20-30% от веса шлака, или загружают сульфидные материалы (высокосернистую сульфидную руду) 8 количестве 25-35% от веса шлака. Кроме того, в печь заг ружают 4-5 т кварцевого флюса. После 1,5 2 ч выдержки при 1200-1250°С шлак направляют в отвал, обогащенный штейн на конвертирование. Извлечение кобальта достигает 80-85%, никеля 95-98%.

Формула изобретения

Способ обеднения шлаков медно-никеяевого производства, включающий их восстановление, например, ферросилицием в электропечи, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на обеднение шлака и повышения стойкости футеровки электропечи, в качестве восстановителя используют смесь ферросилиция и твердого углеродистого топлива при их весовом отношении 1:(2-8), и процесс ведут при 1200-1300 0.

Источники информации, принятые во внимание при Экспертизе .

1. Авторское свидетельство СССР № 717145, кл. С 22 В 7/0, 1978.