автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Пирометаллургическое обеднение твердых и жидких конвертерных шлаков восстановительно-сульфидирующими комплексами без увеличения выбросов серы в окружающую среду

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ОБЕДНЕНИЕ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ КОНВЕРТЕРНЫХ

ШЛАКОВ ВОССТАНОВИТЕЛЬНО-СУЛЬФИДИРУЮЩИМИ КОМПЛЕКСАМИ БЕЗ УВЕЛИЧЕНИЯ ВЫБРОСОВ СЕРЫ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Специальность 05.16.03 — «Металлургия цветных

На правах рукописи

ХАСАНОВ Абдурашид Салневнч

и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1991

/7

Работа выполнена в Ташкентском Государственном техническом университете имени А. Беруни на кафедре «Металлургия цветных металлов».

Научные руководители: доктор технических наук, профессор В. П. БЫСТРОВ, кандидат технических наук, доцент А. А. ЮСУПХОДЖАЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. А. РЕЗНИЧЕНКО, кандидат технических наук А. Г. ХАМИМ

Ведущее предприятие: ПО «Балхашмедь»

Защита состоится 1991 Г. На заседании спе-

циализированного совета К-053.08.04 при Mocкoвcкo^ ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институте стали и сплавов по адресу г. Москва, ул. Крымский вал, д. 3.

Отзывы в двух экземплярах просим направлять по ад ресу: 117936, г. Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, дом 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ни ститута.

Автореферат разослан 1991 г<

Справки по телефону: 237-22-24

Ученый секретарь специализированного совета проф., д. т. н.

СТРИЖКО Л. С

( - - .

I '

? ; ,. Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время идет крупно-масштабная реконструкция предприятий по производству меди, основной целью которой является замена традиционной отражательной плавки на автогенную технологии, позволяющую снизить энергетические и эксплуатационные затраты и использовать богатые по диоксиду сери газы для производства серной кислоты. Однако, в ходе выполнения этих лрогра?®1, предприятия столкнулись с трудностями организации обеднения жидких конвертерных шлаков и переработки оборотных материалов, преодоление которых известными способам! требует дополнительных капитальных затрат и не может быть выполнено в приемлемые сроки." Кроме того, идет интенсивное накопление медьсодержащего клинкера в цинковом производстве, в результате которого из хозяйственного оборота выведены тысячи тоня меда и тонны олагород-ннх металлов, что ощутимо снижает экспортные возможности республик, на территории которых расположены эти предприятия.

Настоящая диссертационная работа посвящена решению указанной проблемы применительно к Алмалнксхому ГМК и вкполнялась по заданию его руководства.

Цель раооты - состояла в создании эффективной технологии комплексной переработки жидких и твердых конвертерных шлаков, а также клинкера цинкового производства для Алмалыкского ГАК, на основе использования существующей отражательной печи при выполнении экологических треоований путем:

- проведения термодинамического анализа;

- выполнения лабораторных исследований;

- проверки элементов созданной технологии в опытно-лромыш-ленных условиях на промышленной отражательной лета АПДК;

- разработки на основе полученных данных рекомендаций по практическому внедрению результатов работы.

Методика исследования. При выполнен:» работы была использована специально разработанная методика определения результатов обработки жидких галаков клинкерсодераащнт ЗСК при контроле дас-ульйурлзации, усовершенствована методика проведения опнтно-про-мышлешшх испытании с учетом фиксации экологических факторов.

Полученные продукты плавок подвергались химическому и микроскопическому анализу для определения вещественного состава и форл потерь кеда со шлаками. Обработка экспериментальных данных проводилась на ЭВМ, с использованием пакета программ для систематизации полученных результатов.

Научная новизна работы состоят в том, что теоретически разработано обоснование технологии обеднения жидких конвертерных шлаков клинкерсодеркащами ВСК, позволяющей связывать серу в жидкие продукты плавки, чем обеспечивается возможность реализации ее в отражательной печи. Выявлены закономерности сульфидирования шлаков ВСК в газодлотноы проточном реакторе, снабженном системой поглощения серы из отходящих газов. Получены как технологические параметры славки, так и количественные оценки десульфуризацаи. По результатам лабораторных опытов были рекомендованы составы шихт для промишлеянкх испытаний. Проведены промышленные испытания, позволившие получить не тблько показатели по извлечению меди, но и данные по распределению серл, фтора, овинда, с учетом перехода их в печные газы.

Практическая значимость работы заключается в том, что установлена возможность использования существующей отражательной печи в качестве агрегата для обеднения шлаков и переработки клинкера цинкового производства,. Разработаны составы ВСК, отвечающие как технологическим, так и экологическим требованиям. Проведены опытно-промышленные испытания новом технологии на отражательной, печи Алмалннского П.К.

• Установлено, что при обработке шлака ВСЖ на основе клинкера цинкового производства, известняка, гипса и сульфидосодерта-щих материалов,-содержание меди в шлаке может быть снижено до менее и,4$.

Получено содержание диоксида серы в печных газах ниже, чем 'требуется для разрешения выброса их в воздушный бассейн без дополнительной десульфуразации.

На основе полученных данных Алмалыкский ГМК начал комплекс работ по полному переводу отражательной печи на новую технологию,- что позволят обеспечить- ее высокую технологическую эффективность при хороших экологических показателях в условиях постоянной эксплуатации.

АпшОания раоотн. Основше положения работы долсионн на П городской научно-технической конференции "Наука-производству" в г.Чирчшш 19-20 гая 1989 года.

Публикация. По тега диссертации опубликовано 3 статьи, получены положительные решения на одно авторское свидетельство и на один патент.

Стоткуура п объем работы. Диссертационная работа состоят из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы. Содержит 175 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 25 таблиц. Библиография насчитывает 102 наименования.

Содержание работа

В настоящее врега на Алчадыкском ГШ в качестве основного плавильного агрегата используется автогенная установка КуЛ, а конвертирование штейна осуществляется в горизонтальных конвертерах. Существующая отражательная печь работает по -сезонного графику (6 месяцев в году). Сочетание этого обстоятельства с перегрузкой обогатительно;! фабрики по бедной руда, приводит к накоплению конвертерных шлаков на отвале в твердом виде, а также оборотных материалов.

Накопление прошродуктов наблюдается и на цинковом производстве в связи с отсутствием мощностей по переработке клинкера ве-льцпечеи и отсутствием потребителей на него в других регионах.

Кроме того, воздушный бассейн г.Алмалыка страдает от загрязнений, вследствие работа большого количества производств, которые не имеют необходимого оборудования природоохранного назначения, а получение его и пуск в эксплуатацию в ближайшее время осуществлены не будут.

Поэтому в настоящей работе бчло яродлокено направленно технического развития предприятия, вклэчащос в сойя перевод отражательной печи на технологию, обесп/зчпваю,ду?з переработку этдккх конвертерных шлаков, клинкера цинкового производств.'!, оборотных п других медьсодержащих г.'атериалов с получение!; отвальных шлаков и Оозсерннстих газов.

Было установлено, что решение этой задачи может быть осуществлено путем обработки в отражательной печи нидких конвертерных шлаков восстановительно-сульфидирующими клинкера одержащиш комплексами, состав которых подобран таким образом, что имеет место практически полное подавление дэсульфуризации. В этом случае имеется возможность получения пригодных для сбрасывания в воздушный-бассейн печных газов. Ло данным анализа литературного обзора показано, что использовать сульфидизаторы при электропечном обеднением шлака без образования сернистых газов не удается.

В соответствии о изложенными выше основными задачами определен круг вопросов, изучению которых посвящена настоящая работа:

I. Проведение термодинамического анализа взаимодействий компонентов ВСК, в качестве которых могут быть использованы, кроме клинкера АЦЗ, местные материала с целью определения их пригодности для формирования ВСК.

■ .2. рааработка методики проведения лабораторных опытов для определения основных взаимодействий прч обеднении шлаков в ВСК основных типов, анализ полученных результатов и выработка рекомендация для проведения опытно-промышленных испытаний.

• 3. Проведение опытно-промышленных испытаний на отражательной печи Алмалыкского ШК и анализ основных технологических и экологических результатов.

4. Разработка рекомендации по внедрению технологии на Алмалнкском ГШ и ее дальнейшему совершенствования.

Термодинамическая характеристика взаимодействия компонентов ЗСК

В соответствии с изложенным ранее было высказано предположение о возможности использования для организации обвинительной плавки клинкерсодерясащих ВСК.двух типов:

- содержащих серу в виде труднодяссоцирующих, но легковос-становямых сульфатов;

- содержащих серу в составе высших лехкодассоцирующих сульфидов, включавших в себя компоненты, необходимые для ее связывания. . .

В конкретных условиях ЛИК в качестве компонентов, кроме клинкера цинкового производства, могут быть использованы следующие материалы: фосфогипс Алиалыкского химического завода (АХЗ), гипс от нейтрализации промстоков сернокислотного цеха (С1<Ц), известняк, оборотные материалы и богатые шлаки, а также пирит-содерзащяе хвосты свинцовозой обогатительной фабрики (СОФ) и концентрат золото извлекательной фабрики (ЗИФ). Кроме того может быть использован и собственный медный концентрат.

На откосах отражательной печи происходят реакции между компонентами ВСК и обедняемым материалом, приводящие к образованию бедного металлизированного штейна и первичного кислого ишака, поступающих в ванну, в которой за счет деметаллизация штейна происходит восстановление магнетита заливаемого жидкого конвертерного шлака, окончательное формирование жядких продук- . тов плавки.

Добавление гипса связано не только о необходимостью введения сульфидизатора, но и с использованием ого кислорода для окисления углерода клинкера с целью предотвращения образования углеродосодертащей тугоплавкой шубы на поверхности ванны.

для проведения термодшаштского анализа были .выбраны известные из литературы реакции взаимодействия между компонентами ВСК и вычислены значения Д 2 т в диапазоне температур 900-1600 К. Расчет д Нт проводился на ЭВМ по программа "Термодинамика", разработанной Гинцветметом. Результаты расчета приведены в диссертации.

Из рассмотренных реакций термодинамически наиболее вероятными являются реакции без выделения серосодержащих соединений при наличии в ВСК достаточного количества углерода клинкера. Это позволяет считать возможной предлагаемую технологию.

• Методика и лабораторные опыты по . обеднению шлаков ВСК

Анализ вероятного направления течения химических процессов по ( Д 2т ) дает необходимый, но не достаточный результат для суждения о наблюдаемых процессах, поэтому дальне;'!шая проверка концепции обеднения проходила путем проведения лабораторных опытов по обеднению шлаков клинкерсодерядлдая и определен!®

десульфуризадаи при плавке. Установка для лабораторных опытов имела следующие основные элементы:

- электропечь (СОУЛ 0,25);

- кварцевый реактор;

- систему подачи и дозирования инертного газа;

- систему отвода отходящих газов к измерения содержания основных составлявших газов.

Размер тагеля (100мм) и назескн проб определялись исходя из размеров изотермической гоны в печи с максимальным отклонением . температуры от заданной £ 15°С. Система подачи и дозирования инертного газа включает в себя баллон с редуктором, реометр для определения расхода газа и подводящую трубу.

Система отвода отходящих газов состоит из отводящей трубы и трех последовательно соединенных дрекселя с поглощающим раствором.

'Ддя более надежного контроля состава отходящих газов лабораторная установка снабжена хроматографом типа ДХА с интегрирующей приставкой И - 0,2.

Методика проведения лабораториях опытов включает в себя следующие стадии:

- приготовление исходной яавескя;

- размещение навески в тигле и тигля в реакторе;

- установка реактора в лечи, присоединение к системам подачи и отвода газов;

- нагрев реактора до заранее заданной температуры, изотермическую выдержку и охлаждение реактора;

- пропуск отходящих газов через систему поглощения и отвода; - - химический анализ раствора системы поглощения для установ-

. лешш количества выделившейся серы;

-'хромотографетеский анализ газов на СО, С02 11 S02*

Главной целью данной работы является установление закономерностей взаимодействия в рассматриваемой системе для разработки 'технологии снижения безвозвратных потерь цветных металлов, в основном медики благородных металлов с отходами медного производства. Поэтому определений содержания этих компонентов в шлаках и степени десульфуркзащш, которая входит как определяющей фактор во все технологические расчеты ж экологические оценки,. было уделено особое внимание. Наиболее распространенная методика пог-

лощения серн йодом (0,1н. раствор) в данном случае пригодна для всех выделившихся серосодержащих газообразных компонентов.

Объем раствора в дрекселпх доляен обеспечивать избыток поглотителя при поглощении сери, и скорость прохода газов в 0,Ь-1л. дрекседях долнна составлять ь-1и л/мин.

В ходе контрольных опытов было установлено, что поглощение серы в первых двух дрекселях составляет ьу,и-»У,5£, в третьем дрекселе 0,1-0,5$, в четвертом следы.

Опыты проводилась в следующем порядке:

8 предварительно разогретый до 1523 К реактор помещался тигель с заданной перемешанной смесью реагентов, общим весом 50-100г, после этого в течение пяти минут осуществлялась промывка реактора аргоном. ' .

При температуре 1573 К в течение 10-15 минут навеска расплавлялась. Для лучшего взаимодействия восстановителя и сульфиди-рующих компонентов со шлаками осуществлялось, перемешивание расплава путем подачи аргона в слой расплава в количестве 50 мл/мин в течение 5-10 минут. Процесс обеднения проводился в течение 1,5-2,0 часа. Температура опытов 1573 К (1300°С) была установлена исходя из конкретной возможности достижения такой температуры в отражательной лечи Ж/Ж.

Основными задачами лабораторных исследований являлось:

- определение воздействия компонентов ВСК различных типов, составленных на имеющихся на АГЖ материалов, на эщйект обеднения;

- установление состава 5СК для обеднения шлаков.

Учитывая необходимость для обеднения сульфидировании шлаков

в восстановительной атмосфере, в качестве компонентов ВСК были использованы следующие продукты и отходы Алмалыкского региона.

- клинкер цинкового производства в качестве восстановителя;

- хвосты свинцовой обогатительной фабрики СОФ в качестве сулъ^идизатора, содержащие пирит (45-50^);

- фосфогидс Алмалыкского химического завода и гипс от нейтрализации промстоков сернокислотного цеха медеплавильного завода АПК в качестве сульфатных сульуидизаторов ( СобО^—Ю-ЙО;':-);

- для оптигтизадти состава галака по СаО • Б ¡Ор добавлялись известняк известкового завода АГЖ и хвосты модно.; обогатительной фабрики ЯГл ( Э» 0., - 00-65;;)'.

Были выполнены плавки по обеднению конвертерных шлаков АГМК в сериях включающих одевающие компоненты вахты:

1. Конвертерный шлак - клинкер.

2. Конвертерный шлак - фосфогипс АХЗ - известняк - хвосты

МОФ.

3. Конвертерный шлак - клинкер - хвосты СОФ - известняк -хв.ШФ.

4. Конвертеный шлак - клинкер - гипс МПЗ - известняк - хв.

ЮФ.

. 5. -Конвертерный шлак - клинкер - гипс ШЬ - сульфид ©содержащие материалы - известняк.

В этих сериях опытов изменились соотношения шлак-восстанови-тель-сульфидизатор, позволяющее оценивать величину вклада различных' взаимодействий компонентов ВСК на количество растворенных потерь цветных металлов установлено, что прямая плавка шлака с клинкером в условиях отражательной печи не приводит к значительному' обеднению вследствие того, что образуется сильно металлизо-ванная фаза, которая в неравновесных условиях уходит из зоны реакции.

Изучение обеднения конвертерных илаков клинкерсодержащими сульфидными ВСК, дало возможность установить, что извлекающая цветные металлы итейяовая фаза формируется за счет пирита, пирротина от суяьфидирования железа шлака и клинкера. Степень использования серы пирита на суяьфидироваяие железа и цветных металлов определяется уменьшением активности кислорода в системе с ростом содержания клинкера в ВСК. Снижение содержания меди в штейне и соответственно в шлаке связано с ростом расхода сульфидиза-тора;

Однако практическое значение этого варианта ВИС снижается из-за необходимости вводить очень бояыаое количество клинкера для снижения содержания сери в газа в условиях отражательной печи, а также из-за попадания в состав шихты с сульфидным концентратом дополнительного количества свинца.

• В работе было изучено использование сульфатных сульфидиза-торов б составе хлшкерсодеркащгх ВСК. В качестве сульфатных компонентов таких ВСК были выбраны гипс и известняк.

Условия проведения опытов аналогичны в обеих случаях. Результаты приведены в таблице I. Количественные характеристики

формирования штейна и остаточного содержания меди в шлаке, а также значения десулъфурпэацш приведен« в виде графиков на рис. 1,2,3.

Влияние расхода суль^идизаторов и клинкера от веса шлака на содержание меди в штейне

I

1,0 и

.30 •25 20

1. Клинкер 10? -фосфогппс

2. Клинкер 20% -фосфогипс

3. Клинкер 15-20% гипс

5 ю и го

Количество сульфягизаторов, %

Рис. I

1 0.6

0,5 АЛ 0,5 02

Зависимость содержания меди в отвальном шлаке от содержания меди в штейне

1 - гипс

2 - уосфогилс

20

эо

40

С Чит. 1

?-лс.

Результаты лабораторных оштов по обеднению конвертерных шлаков клинкерсодеркащих ВСК о использованием гипса от нейтрализации №

' > ' Навеска шлака - 100 гр. Т-1573К

•Время отстоя - 30 мин, 1-2 часа

Загружено ¡длдка,,

от веса

ВСК

кля—¡гипс'изв. I СоО

нкер |Г - -?

\Ca5Qj

флюо Щ

Выход! штей-; на,%

Содержание в штейне, -г-^-т---

Со | Ре

В I Г,, )

!Выход! _|тл|ка,

Си

в обедненном Извле-!Десуль.

шлаке, % ! чение 1к.%

1——1

I Ре \5т£

СоО\Щ

I

чение !д. меди !

в_!

—г— I

'шлак-ште , % !йн !

I 1 2 ! 3 ! 4 ! 5

5 3 5 с, 6,13

10 3 5 5 6,17

15 5 5 5 6,9

20 5 5 5 6,8

20 8 5 5 9,1

20 10 5 5 9,2

20 15 5 • 5 11,3

20 10 5 10 9,0

20 10 5 10 9,1

20 10 5 15 8,4

20 10 5 15 8,9

20 15 5 20 9,2

6 ! 7

! 10 ! II ! 12 ! 13

14! 15! 16! 17 18

45,0 26,7 ¡¿4,5 . 3.6 71,4 0,64 34,5 24,2 5,6 12,1 12,7 88,3 4,8

42,3 28,5 24,0 5,12 79,1 0,69 38,7 27,1 4,9 7,4 15,1 84,4 3,7

39.5 30,9 23,0- 6,27 69,4 0,37 40,6 32,6 5,9 <2,6 5,8 90,7 3,7 41,0 31,7 22,7 4,07. 72,0 0,4145,8 29,1 5,0 4,3 Т.Ь 90,0 2,0

29.6 38,9 22,1 9,68 60,0 0,38 44,4 27,6 6,1 4,7 7,7 92,3 2,3 28,9 40,5 23,32 7,0 61,3 0,43 44,6 27,5 7,8 1,2 8,8 90,0 2,7

22.6 40,5 23,3 12,6 62,4 0,32 45,1 28,3 9,3 3,7 8,5 89,8 3,1 30,5 38,7 23.1 7,6 63,2 0,31 43,4 32,6 7,6 2,16 6,5 92,5 3,0 30,2 38,7 22,5 6,5 72,8 0,32 41,6 34,5 8,15 1,9 7,75 92,2.2,8

30.5 39,0 33,0 5,4 76,7 0,30 43,8 35,8 6,4 2,8 8,0 90,0 3,0

28.7 40,8 22,0 7,6 75,4 0,26 45,3 34,3 8,1 1,7 5,7 89,7 3,82

26.6 41,2 23,5 8,6 76,3 0,28 42,1 35,2 7,8 1,8 7,5 89,5 4,5

1

Зависимость степени десульфурации от соотношения клинкэр:сульфндизатор

ъх >

I - гипс

о

«Ы

- фосфогипс

J

о,s 1,0 1,5 io e.s з.о

Соотношение клинкер:сульфидизатор

Рис. 3

Как видно из трафиков при сульфидировании сульфатом кальция (гипс МПЗ и фосфогипс АХЗ), основным фактором, влияющим да содержание меди в щтейне и соответственно на выход штейна, являлся его расход, а влияние отношения гипса к клинкеру было малоощутимо. 3 то же время увеличение содержания клинкера существенно снижает деоульфуризацшэ. Содержание меди в шлаке в основном зависит от меда в штейне и корректируется по общеизвестным закономерностям составом шлака.

Таким образом, результаты исследования показали, что сульфа-тсодержащие ВСК обладают высокой эффективностью использования серы для сульфидирования. В состав ВСК целесообразно вводить до Ь% известняка, поскольку это приводит к дополнительному снижению десульфуризация и улучшает состав шлака. Из результатов опытов установлено, что:

десульфуризация существенно снижается при увеличении отношения клинкера к гипсу в ВСК (2:1) а не превышает 3,0$;

десульфуризация снижается при замещении гилса известняком и не превышает Ъ% в пределах отношения клинкер: известняк 4:1, гипс: клинкер 1:1-2.

Исходя из полученных данных, был сделан расчет ВСК для проведения опытно-прогшалешшх испытаний.

Для,оптимизации металлизации итейна было проверено введение в состав ВОК (клинкер: гипс: известняк 2:1:1) концентрата 3® (11,8%)'в количестве 5,10,15,20* от массы шлака и концентрата МОФ {ИЗ/о 5 ) в количестве 3,5,10,15> от массы шлака. Количество исходного ВСК составляло 40У> от массы шлака. Результаты лабораторных опытов приведены в таблице 2 и в виде графиков на рис. 4.

о ® 8

6

А 8

Рис. 4

Таким образом показано, что ВСК содержащие гипс, клинкер, известняк и сульфидосодержащие материалы можно рекомендовать для проведения опытно-промышленных испытаний, однако количество сульфидов в составе аСК ограничивается требуемым уровнем десульфури-защш. С точки зрения содержания меди в шлаке, показатели обеднения в этом случае также удовлетворительные. Б опытно-промшлен-ных испытаниях компонентами восстановительно-сульфидируюцих комплексов (ВСК) являлись клинкер цинкового производства, шосфогипс ЛХЗ. гипс от нейтрализации медьсодержащих промстоков сернокислотного цеха Miß, известняк, медный концентрат,' концентрат золото-иэвлвкакишх фабрик, их химический состав приведен в таблица 3.

Компоненты ВСК в кварцевый щлюс пли xeoctu Жу доставлялись поочередно думпкарами на бетонный откос шяхтсвочыой площадка, и осуществлялась послойная загрузка материалов в задаваемых пропорциях.

Влияние количества сульфзшнзаторов в шихте на степень десульфуризациа

1. Концентрат ЗЩ>

2. Концентрат t№

s . w >s ее Количество сульфидизеторов, %

Результаты по обеднении конвертерных шлаков ВСК с шихтой: Шлак-клинкер-гипс МПЗ-сульфидосодеряащие концентраты-известняк-осоот::

9ДГРУШ7

Выход

ПОД У Ч Е Н О

Загружено от веса шлака "т в штейне,%¡Выход ! Содерж. в шлаке Л ¡меди в ¡штейне, ! % (Я /о

клинкер -1- -¡гипс ¡от ¡нейтр. ;ски у*-,- ¡изв. |конц. 1 ;зиф ; ! конц 1° | См ! ! Ре ;шлака, : в Б | | ! ! ! , ! Си \ Ре | 5/й| ! ! ! ! ( ( 1 СаО

20 10 5 5 10,8 22,4 34,3 25 78,2 0,35 45,9 38,5 5,3 86 2,8

20 10 5 10 - 11,2 21,8 32,4 25,7 81,3 0,34 44,8 39,2 6,2 88,7 3.7

20 10 5 15 - 12,7 18,3 36,9 27,7 79,6 0,33 43,6 42,7 6,9 85, X 5,24

20 10 5 20 - 15,8 14,0 39,5 23,5 78,8 0,31 52,1 44,1 6,7 84,2 4,9

20 10 5 10 3 12.6 22,4 42,6 23,5 76,1 0,39 45,4 37,6 7,3 89,8 3,4

20 10 5 10 5 14,2 20,6 43,7 24,8 80,4 0,41 41,1 38,3 8,2 89,4 5,1

20 10 5 10 10 16,5 21,1 46.4 26,5 75,6 и,25 42,7 39,2 8,5 92,5 5,7

20 10 5 10 15 17,0 22,8 49,3 27,6 77,0 0,28 99,6 38,5 7,9 92,9 9,17

сл

I

Твердый конвертерный шлак и оборотные материалы завозились в приемные бункера дробильного отделения и после дробления загружались в силоса. Компоненты ВСК с остальными материалами смешивались перед подачей в печь на конвейере. Заливка жидкого конвертерного шлака осуществлялась через шлаковую ложку.

Первые опытно-промышленные испытания проведены в сентябре 1988 года.

Первую камланию было решено провести с использованием ВСК, содержащими клинкер цинкового производства, фосфсгипс и известняк.

Исходя из результатов лабораторных опытов и конкретных условий работы цеха и самой печи для проведения опытно-промышленных испытаний по обеднению шлака состав шихты был составлен из компонентов в следующих пропорциях:

- жидкий конвертерный шлак - 50 т

- твердый конвертерный шлак - 50 т

Всего шлака - 100 т (Ю0&)

- клинкер АЦЗ . - 20 т СОр)

- фосфогипс ЛХЗ - 1С т (10)1)

- известняк , . -Ют (ЮГ»)

- кварцевый флюс - 30 т (30£) Всего шихты - 70 т (70%)

За время испытаний было переработано 4825,0 т оборотных материалов и твердого конвертерного шлака, а также 2017 т жидкого конвертерного шлака. Количество ВСК и кварцевого флюса составило 6445 т. Было получено 1332 т штейна и 9100 т шлака со средним содержанием меда 26,64% и 0,43% соответственно. Средний еыход печных газов составил 300000-350000 нм3/час при содержании диоксида серы 0,0125$ запыленность 0,22 г/нм3, содержание Фтора составило 1,9 мг/нм3.

В последние 6 дней испытаний при стабильном запланированном режиме содержание меди в отвальных шлаках составило 0,ЗС>%, что позволяет использовать отвальный шлак в отроДиндустрпи. Расход природного газа при плавке составил 5000 ныэ/час, кислорода 4000 юл3/чао, воздуха - 25000 час.

Результаты опнтно-прошшленяих испытаний обеднения шлака показали, что в промышленной отражательной печи воспроизводятся взаимодействия,•установленные в лабораторных опытах и тпоретнчсс-

Химический состав материалов и продуктов плавки (на сухой вес)

Название компонентов !_Химический состав. %_( Примечание

! Си Ре 5 СоО АЬОз \

Конвертерный шлак 2-5 45-50 1,5-2,5 18-25 2-3 3-5 20-30^Ре304, ^ 0-2-3%

Оборотные материалы 8-15 35-45 4-8 10-16 - 1-2 10-15/5-Рез04, благ.мат.

Клинкер АЦЗ 2-4 35-42 1,5-7 12-20 2-4 3-4 1О-15*-РеМ0Т, Г2-18/Ь-С

Известняк - - - 5-10 40-46 1-2

Кварцевый флюс 0,5-2 1-3 5-8 2-5 60-65 6-10 Олагород.металлы

Оосфогвдс АХЗ . — *" 16-18 — 25-35 " Р - 0,4-0,6%; 15-18/а Н20 2-ЗР205

Концентрат 3® 1-3 12-30 13-23 35-50 1-3 6-8 благород.металлы

Концентрат 1Ш 16-20 32-36 35-39 5-8 1-3 2-3 благород.металлы

Гипс от нейтрализации

СКЦ . 1,0-2 - 16-22 - 26-38 - Рв-0,3-0,ЬЙ т.е., до I!

кие представления, хорошо описывают технологию обеднения шлаков с получением бессернистых газов при помощи клинкерсодерясащих

Зависимость содержания меди в шлаке от меди в штейне при разном количестве задаваемого конвертерного шлака приведена на рис. 5.

В среднем коэффициент распределения меди между планом и штейном составляет 0,013-0,016, что близко к полученному в лабораторных опытах. Дисперсия представленных результатов связана с колебаниями степени металлизации и состава штейна.

По результатам первого этапа опытно-промышленных испытаний обеднения шлаков был сделан вывод о целесообразности введения в шихту сульфидных сулитаизаторов для снижения металлизации штейна. При этом оказалось, что экономические и эксплуатационные преимущества добавления сульфидных материалов в состав ЗОК настолько велики, что заставляют идти на их переработку. На основании ' результатов лабораторных опытов было рекомендовано использовать в качестве сульфидного' сульфидизатора пиритсодеркащай концентрат ЦК' АГг.Ж в количестве до 15,20% от веса остальных когаонентов ЪСК.

век,

Зависимость содержания меди в шлаке от содержания меди в штейне

1-е 7.09 по 14.09.88г. 2. с 15.09 по 20.09.88г. 3. с .23.05 по 30.09.88г.

Рис. 5

Слваднцке опытно-промышленные испытания (2-я и 3-я кампания) проводились с 7 апреля по 20 мая.

За период испытаний было переработано по сухому весу 7132,5т клинкера АЦЗ, 1045,24т известняка, 3202т квардевого флюса, 1200т гипса и фосфогипса, 1668,3т концентрата ЗИФ, 650т концентрата ШФ, 57,0т кека АЦЗ, 634,1 хвостов флюсовых руд.

В качестве заменителя использовался Гипс от нейтрализации промстоков МПЗ.

За время испытаний было получено 18552т шлака и 6373т штейна со средним содержанием меди 0,43 и 23,7Ъ соответственно. Среднее количество отходящих газов составило за вторую и третью кампании 558282 и 534236 нм3/чао, запыленность 0,58 и 0,36 г/нм3 соответственно. Среднее содержание фтора было менее I мг/нм3, окислов азота на уровне 34 мг/нм3.

В результате опытно-промышленных испытаний установлено, что введение в состав шихты пяритсодержащего концентрата 31® до 14,1$ позволяет получить в лечннх газах содержание диоксида серы на уровне ниже 0,01/5, а до 19,7$ концеятрата 31В ниже 0,04%. В работе такие показано, что введение в состав шихты концентрата ЮФ с повышенным содержанием веры в порядке замещения концентрата ЗИФ до &% позволяет сохранить в печных газах содержание диоксида серы на уровно 0,04%. как следует иа установленных в теоретической части работы закономерностей увеличение доли концентрата ШО возможно при увеличении доли клинкера в шихте..

Хозрасчетный экономический эффект за время испытаний, с учетом экологии составил по данным НЖ с 7.04 по 20.05.1990 г. 297996 рублей.

общие вывода

I. Для переработки лрошродуктов и обеднения шлаков на базе ' существующей аппаратуры предложено заменить существующий процесс отражательной плавки на процесс обеднения конвертерных шлаков клинкерсоцержащими ВСК, включающими в себя г.шс, известняк .1 су~ льфидсодержащие материалы в пропорциях, обеспечивающие содержание диоксида сэры в печных газах на уровне 0,01?*.

2. Термодинамический анализ и лабораторные опыты, проведенные по методике, позволяющей определять как технологические, так и экологические показатели процесса обеднения выявили возможность создания технологии, отвечающей современным требованиям, позволили провести классификацию ВСК и определить приемлемые диапазоны их составов для проведения опытно-промытленных испытаний.

3. Проведены опытно-промышленные испытания по обеднению конвертерных шлаков ВСК на основе клинкера, фосфогипса и известняка на отражательной печи Алмалыкского ГМК. За время испытаний было переработано 495т известняка, 1800т кварца первого класса, 17,3 кг кека ШКЦ, 490т фосфогипса, 3460т клинкера АЦЗ, 1571т твердого конвертерного шлака, 32Ь4т оборотных материалов, 2617т гадкого конвертерного шлака. В итоге получено 9100т жидкого шлака оо средним содержанием меда 0,43%, 1332т штейна со средним содержанием 26,64$ меди, отходящие газы, содержащие 0,012% 50г , 1.У мг/нм3 Р, При стабилизации раоотн печи за последние 6 дней испытаний среднее содержание меди в шлаке составило 0,33?, что ниже уровня 0,35%,. при котором шлаки могут быть реализованы в сгройиндустрии. I

4. -Проведены опытно-промышленные испытания по обеднению конвертерных шлаков на отражательной печи Алмалыкского ГШ о использованием ВСК на основе клинкера, известняка с частичной заменой фосфогипса на бесфторный гипс МПЗ, для повышения товарной продукции использовали концентраты ЮФ и 3®.

5. Разработанная технология позволила получить хозрасчетный экономический эффект за апрельчлай 1990 г. 297996 рублей.

6. Доказана возможность использования отражательных печей для решения технологических задач, связанных с плавкой сульфидных материалов и получением экологически удовлетворительных показателей.

Основное содержание диссертации излскено в следующих работах:

1. Юсупходзаев А.А., Хае ановА.С., Выстров В.П. Известия вузов. Цветная металлургия, № 6, 1988, с.56-00.

2. Хасанов A.C., Юсупходжаев A.A. ,п др. "Эффективность технологии но переработке шлаков без увеличения выбросов сери в окружающую срзду". Реферативный журнал "Янги техника" (Новая техника). Ташкент, а 9 (360) 1989, с.2?.

3. Юсупходдаев A.A., Хасанов A.C. "Обеднение конвертерных шлаков jffi.K с целью утилизации ценных компонентов и охрани окружающей среда. "Сб.тез. докладов П-ой городской научно-технической конференции "Наука-производству" г.Чирчпк, 1989, с.27.

МОСКОВЗКШ ШЩГ! СТАЛИ И СПЛАВОВ Заказ К 46 0<5ь<зм f^ ^ Тираж. /() 0 Типография МИСчО, ул.&рджошиощзе, 8/Э