автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Разработка научных основ и совершенствование технологии переработки сульфидных концентратов и полупродуктов, содержащих медь и никель, с использованием автогенных процессов

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. № 94

Абрамов Николай Павлович

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И ПОЛУПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЕДЬ И НИКЕЛЬ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность: 05.16.03 - Металлургия цветных

и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в РАО "Норильский никель" и АО "Институт Гипроникель"

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Цемехман Л.Ш.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

доктор технических наук, профессор

Парецкий В.М. Цветков Ю.В.

доктор технических наук, профессор

Шалыгин Л.М.

Ведущая организация:

ФГУП Гипроцветмет

Защита состоится 22 июня 2000 г. в

ОО

часов на заседании

диссертационного совета Д 139.05.01 в Государственном научно-исследовательском институте цветных металлов "Гинцветмет"

по адресу: 129515, г. Москва, ул. Академика Королева, 13; тел. (095) 215-39-82, факс (095) 215-34-53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института "Гинцветмет".

Автореферат диссертации разослан <Л 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Нелидова Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

На Норильском комбинате медно-никелевая руда подвергается обогащению с получением никелевых и медных концентратов. Показатели обогащения (состав получаемых концентратов, извлечение в них исходных компонентов) оказывают решающее значение на технико-экономические показатели последующих металлургических переделов. Вопрос об оптимальном составе концентратов до настоящего времени окончательно не решен.

Никелевые концентраты на НГМК перерабатываются на двух заводах: на Никелевом - по технологии, включающей агломерирующий обжиг и плавку агломерата в электропечах, и на Надеждинском - по технологии, включающей взвешенную плавку предварительно высушенных концентратов.

В состав Норильского горно-металлургического комбината входит Медный завод, где перерабатываются медные концентраты и богатая по содержанию цветных металлов руда. Плавка ведется, в основном, в печах Ванюкова с получением богатых штейнов, которые подвергаются переработке в горизонтальных конвертерах.

Медный концентрат от разделения файнштейна до недавнего времени подвергался плавке в отражательной печи, белый матт заливался в горизонтальный конвертер, где подвергался совместно с рудным штейном конвертированию с получением черновой меди. Конвертерный передел является одним из наиболее распространенных в металлургии тяжелых цветных металлов. Он характеризуется весьма существенными недостатками, такими как повышенный расход огнеупоров, большие затраты ручного труда, трудности с решением проблем механизации и автоматизации производства. Практика работы конвертерного передела пришла в резкое противоречие с возросшими в последнее время требованиями экологического характера. Неритмичное выделение серосодержащих газов, заметные подсосы в них воздуха затрудняют экономически оправданную их утилизацию с получением серной кислоты. Получение из таких газов элементарной серы или жидкого сернистого ангидрида (в случае отсутствия спроса на кислоту) практически исключается.

Эффективную утилизацию сернистого ангидрида и тепла отходящих газов можно осуществить лишь при организации стабильного потока высокосернистого газа, в котором будет сосредоточена практически вся сера, содержащаяся в сырье. При переработке медного сырья эта проблема может быть решена в двух вариантах.

1. При непрерывной плавке концентратов на черновую или "сырую" медь.

2. При непрерывной автогенной плавке концентратов с получением богатых штейнов с последующим их непрерывным конвертированием.

Каждый из этих вариантов имеет свои достоинства и недостатки.

В 1995 году институтом Гипроникель совместно с НГМК был выполнен ТЭР развития рафинировочных мощностей Медного завода, направленный на

решение экономических и экологических проблем. Было установлено, что бе утилизации практически всех конвертерных газов невозможно выполнить эколо гические требования, стоящие перед Медным заводом и комбинатом в целом Показано, что эти требования могут быть выполнены только путем использова ния непрерывного конвертирования штейнов с применением дутья с высоким со держанием кислорода. Предпочтение было отдано непрерывному конвертирова нию твердых штейнов в печи Ванюкова. При конвертировании твердого штейн принципиальных проблем не имеется, однако требуется изучение многих техно логических и физико-химических вопросов.

В ТЭР'е развития плавильных мощностей АО "НГМК", выполненном институ том Гипроникель, показано, что максимальная прибыль и решение экологически проблем на предприятии достигаются при условии закрытия плавильного цеха на Ни келевом заводе с переводом всей переработки никелевого концентрата в печах взв£ шеиной плавки на НМЗ. Эта рекомендация может быть выполнена только при услс вии повышения производительности печей взвешенной плавки (ПВП) за счет повь шения содержания кислорода в дутье и модернизации системы охлаждения футеровк реакционной шахты ПВП. Эти вопросы так же рассматриваются в настоящей работе.

Быстрейшие разработка и освоение технологии непрерывного конвертирс вания штейнов в печах Ванюкова на Медном заводе НГМК и повышение прои; водительности ПВП на НМЗ будут способствовать скорейшему решению эколс гических и экономических проблем, стоящих перед металлургическим np0H3B0í ством Норильского комбината.

Цель работы

Разработка научных основ и совершенствование технологии переработк сульфидных концентратов и полупродуктов, содержащих медь и никель, с ис пользованием автогенных процессов для повышения эффективности производи ва и снижения вредных выбросов в атмосферу.

Научная новизна

1. Исследована термодинамика расплавов на основе меди. На основе теори усовершенствованных регулярных растворов с использованием имеющихся лите ратурных экспериментальных данных выведены соотношения, позволяющие рас считывать активности компонентов в расплавах Cu-Ni, Cu-Co, Cu-Fe, Cu-S, FeS-Cu2S, Cu-Fe-Ni-Co-S, растворимость серы и кислорода в жидкой меди при различных температурах и давлениях S02.

2. Исследовано влияние состава газовой и шлаковой фаз на распределен меди, никеля, кобальта, платины, палладия, золота, железа и серы в систел "медь- сульфид меди - шлак". Изучены особенности механизма взаимодейств! дутья, содержащего SO2, со шлако-штейновыми системами различного состав Изменение содержания S02 в газовой фазе в исследуемом диапазоне концентр; ций практически не влияет на распределение Pt, Pd и Au между штейновой

1лаковой фазами. Установлена тенденция к снижению коэффициентов распределе-ия никеля между медью и белым маттом и медью и шлаком по мере увеличения эдержания ЗЮ2 в шлаках. Коэффициент (МОщу'Р^бм, не зависит от состава шлака.

Значения коэффициентов распределения железа между медью и белым мат-эм колеблются в пределах от 0,005 до 0,012 и не зависят от содержания кремне-гма в шлаке.

Показано, что с ростом содержания БОг в газовой фазе коэффициенты рас-ределения меди между шлаком и белым маттом, шлаком и "сырой" черновой едыо и белым маттом и "сырой" черновой медью возрастают. Коэффициенты аспределения никеля в первых двух случаях возрастают, в последнем - снижает-1. Коэффициенты распределения железа в первом случае снижается, в остальных растут.

Содержание кислорода в "сырой" черновой меди и белом матте возрастает от 0,08-0,14 до 0,16% масс., и от 1,4-1,5% до 1,9-2,0% масс., соответственно.

Установлены соотношения, описывающие поведение никеля и кислорода в асплаве в зависимости от состава и температуры.

Не обнаружено влияние содержания БЮ2 в шлаке на коэффициент распре-зления между шлаком и металлической медью в экспериментах с контролируе-ым давлением сернистого газа в пределах 0,27-0,92 атм, что связано с получени-.1 шлаков, насыщенных магнетитом.

3. Исследовано влияние крупности частиц твердого медного никельсодер-ащего штейна на скорость взаимодействия его со шлаковым расплавом. На ос-эвании результатов лабораторных опытов установлено, что максимальная круп-зсть частиц штейна при его непрерывном конвертировании не должна превы-ать 3 мм.

4. Разработана теплофизическая модель поведения частиц твердого медного 1кельсодержащего штейна при плавке в печи Ванюкова. Выведены соотноше-

позволяющие рассчитывать максимально допустимую крупность частиц тейна при его непрерывном конвертировании в ПВ. Установлено, что круп-)сть частиц в промышленном агрегате не должна превышать 5 мм.

Методы исследопаннй

Поставленная в диссертационной работе задача решается путем проведения гытных плавок на укрупненной двухзонной печи Ванюкова, широкого исполь-вания различных методов исследований с применением современных физико-шических методик и установок. Для решения отдельных задач в работе исполь-ваны методы рентгеноспектрального микроанализа, электронной микроскопии, юс-спектрометрии, математического описания процессов и др.

Практическая значимость и реализация работы

1. Показана целесообразность и необходимость повышения содержания ;етных металлов в медно-никелевых концентратах, поступающих в металлурги-

ческую переработку. Повышение содержания в них никеля с 5,7-6,6% до 10-12% позволит получить дополнительную прибыль в размере как минимум 100 млн. долларов.

2. Разработана технология плавки медного концентрата от разделения файнштейна (МКРФ) на белый матт в печи Ванюкова, которая реализована на Надеждинском металлургическом заводе АО "Норильский комбинат". Годовая прибыль составила 2 млн. долларов США.

3. Разработана технология плавки медного концентрата от разделения файнштейна на "сырую" черновую медь в печи Ванюкова, которая будет реализована на Надеждинском металлургическом заводе АО "Норильский комбинат".

4. Разработана технология непрерывного конвертирования твердого медного никельсодержащего штейна в модернизированной двухзонной печи Ванюкова с получением "сырой" черновой меди и отвальных шлаков после обеднения во второй зоне печи. Внедрение данной технологии в плавильно-рафинировочном цехе медного завода НГМК позволит снизить величину потерь цветных металлов с отвальными шлаками, ликвидировать образование и выброс конвертерных газов в атмосферу и тем самым уменьшить платежи за выброс загрязняющих веществ в атмосферу.

5. Экспериментально установлена возможность плавки рудного медного никельсодержащего концентрата в модернизированной двухзонной печи Ванюкова с получением "сырой" черновой меди с возможной рециркуляцией 502 и отвальных шлаков. Внедрение данной технологии в плавильно-рафинировочном цехе медного завода НГМК позволит повысить извлечение цветных металлов, повысить производительность труда, увеличить выпуск элементарной серы, ликвидировать образование и выброс конвертерных газов в атмосферу и тем самым уменьшить платежи за выброс загрязняющих веществ в атмосферу.

6. Разработан принципиально новый тип шихтовой горелки, исключающий возгорание шихты в ее устье в печи взвешенной плавки.

7. Разработаны технические решения, принятые к внедрению, по защите стенок реакционной шахты ПВП при работе на дутье, обогащенном кислородом и регулированию температур штейнового и шлакового расплавов.

Реализация этих разработок позволит снизить капитальные вложения и эксплуатационные расходы, необходимые для оздоровления экологической ситуацш на НГМК на сумму 57 млн. долларов США и 73 млн. долларов США соответственно.

На защиту выносятся;

1. Результаты исследований термодинамических свойств расплавов на ос нове меди и распределение компонентов в системе "медь - белый матт - шлак газовая фаза".

2. Результаты изучения влияния крупности частиц медно-никелевого штей на на скорость взаимодействия их со шлаковым расплавом и математической

моделирования процесса плавления частиц штейна применительно к печи Ваню-кова.

3. Результаты разработки технологии переработки в модернизированной двухзонной печи Ванюкова:

- медного концентрата от разделения файнштейна на белый матт и "сырую" черновую медь;

- медного рудного концентрата на "сырую" черновую медь с возможной рециркуляцией S02.

4. Технология обеднения богатых шлаков, образующихся при автогенной плавке медных концентратов и непрерывном конвертировании твердого медного штейна в печи Ванюкова.

5. Новый тип горелки для плавки шихты, исключающий возгорание шихты в ее устье в печи взвешенной плавки, комплекс решений по защите стенок реакционной шахты ПВП при работе на дутье, обогащенном кислородом, и регулированию температур штейнового и шлакового расплавов.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 51 научная работа, в том числе 8 авторских свидетельства.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались на III Российском семинаре "Компьютерное моделирование в физической химии", Курган, 1996 г.; на Международных конференциях "Clean Technologies for the Mining Industry", Чили, 1996, 1998, 2000 г.г.; на 36ой ежегодной конференции металлургов в Канаде, 1997 г.; на Втором Международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд", Санкт-Петербург, 1996 г.; на IX Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов", Екатеринбург, 1998 г.; на научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров", посвященной 70-летию кафедры МТЦМ, Екатеринбург, 2000 г; на заседаниях НТС института Гипроникель 19852000 г.; на заседаниях НТС НГМК 1980-1996 г.; на заседаниях НТС РАО "Норильский никель" 1996-1998 г.

Структура н объем работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы; содержит 374 страниц основного текста, в том числе 101 рисунок, 91 таблицу и список литературы на 18 страницах.

Автор благодарит члена-корреспондента ЛЕН РФ, д. пи п., проф. А.Г. Рябко за творческую помощь в организации и проведении работы.

1. Современное состояние и перспективы развития технологии

переработки сульфидного сырья, содержащего никель и медь

К настоящему времени суммарные прогнозные ресурсы никеля всех страь оцениваются в 190-200 млн т. Запасы никелевых руд заключены в месторождения* двух типов: сульфидного медно-никелевого и силикатного железо-никелевого (же-лезо-кобальтово-никелевого) в латеритных корах выветривания. Доли этих дву> геолого-промышленных типов месторождений в мировых подтвержденных запаса* составляют 33,4% и 65,9%, соответственно. Добыча никеля из сульфидных руд составляет около 60-65%, из силикатных - 30-35%. Основные объемы никелевых рух добываются в России (около20-25%) и в Канаде (около 20%). Мировое производство никеля в 1997 году составило 996,2 тыс. т. Кроме того, из сульфидных руд произведено -700 тыс. меди, а также металлы платиновой группы.

Эксплуатационные затраты в металлургическом производстве предприятие очень велики и, например, для Норильского комбината составляют сегодня более 50% от всех затрат по горно-металлургическому комплексу. Из общих металлургических затрат примерно 60% приходятся на головные переделы (производстве файнштейна и анодной меди).

Основой для существенного снижения затрат на головных переделах металлургического производства является сокращение объема переработки сырья т.е. в металлургическом производстве необходимо перерабатывать как можно более богатые концентраты.

В результате анализа литературных данных, касающихся мирового опыт; обогащения сульфидных медно-никелевых руд, и практических показателей работы обогатительного передела НГМК нами сделаны следующие выводы.

Имеет место недостаточная технологическая эффективность обогащенш норильских фабрик в сравнении с канадскими предприятиями, выражающая« пониженной глубиной удаления породы и пирротина, более низким качеством \ уровнем селективности товарных концентратов. Экономические потери Норильского комбината в 1997 году за счет недостаточно эффективной работы фабрик (по отношению к показателям, реально ожидаемым на 2005 год), оцениваютс* приблизительно в 100 млн. долларов.

На большинстве предприятий, перерабатывающих сульфидное медно-никелевое сырье, применяются автогенные процессы, в первую очередь плавка вс взвешенном состоянии. В настоящее время в мировой металлургической практике при переработке сульфидного медьсодержащего сырья большинство получаемых при плавке руд и концентратов штейнов перерабатывается на черновую медь в горизонтальных поворотных конвертерах при периодическом ведении процесса Недостатки горизонтальных конвертеров не дают возможности выполнить жесткие требования, предъявляемые к экологической стороне процессов, т.е. утилизировать конвертерные газы, особенно при необходимости получения из них элементной серы.

Многочисленные попытки реализации процесса прямого получения метал-шческой меди из руды за один передел как в отечественной, так и в мировой фактике не имеют успеха. Разработанные технологии для переработки богатых итейнов и концентратов в режиме непрерывного конвертирования не свободны >т многих недостатков.

Существующие схемы пирометаллургической переработки медного кон-1ентрата от разделения файнштейна основаны на применении плавки и периоди-[еского конвертирования, что характеризуется повышенным расходом топлива и юлучением бедных по содержанию Э02 газов. Необходима разработка новой ехнологии непрерывного конвертирования богатых штейнов и МКРФ, причем фоцесс рациональнее вести на "сырую" черновую медь, оставляя в ней часть се->ы, препятствующей интенсивному окислению никеля и образованию твердого □лака.

Разработку такого процесса можно выполнить на основе большинства из [звестных и отработанных практикой автогенных агрегатов. В результате анализа юстоинств и недостатков различных аспектов непрерывного конвертирования с [елью разработки процесса применительно к условиям Медного завода НГМК, [редпочтение отдано переработке твердых богатых штейнов и МКРФ в двухзон-гам агрегате на основе печи Вашокова.

2. Исследование физико-химических закономерностей плавки медных никельсодсржащнх концентратов н непрерывного конвертирования твердого штейна на "сырую" черновую медь

2.1. Термодинамика сульфидно-металлических расплавов на основе меди

Для научного анализа поведения цветных металлов, железа и серы при шавке необходимо знание термодинамических свойств расплавов, соответст-ующих "сырой" черновой меди и белого матта, т.е. системы Си-М-Ре-Со-Б. До [астоящего времени эта система экспериментально не исследована.

Данный раздел на основе опубликованных результатов прикладных и тео-етических исследований развивает представление о термодинамике многоком-онентной системы Си-МьРе-Со-8.

Зависимости коэффициентов активности компонентов в системе Си-№ писываются уравнениями:

= 2,280(1 -ХСи)г -2,902(1 -ХСи)3 (2.1)

-2,073(1-Х,,)2 + 2,902(1-Х№)\ (2.2)

! качестве стандартного состояния приняты чистый гипотетически переохлаж-енный никель и чистая медь.

Для температуры 1793К уравнения зависимости коэффициентов активности омпонентов от состава в системе Си-Со имеют вид:

= 0,74(1 -ХСо)2 - 0,36(1 -ХСв)\ (2.3)

lgfCu = 0,20(1 - xj+ 0,36(1 -XCu )\ (2.4)

Избыточная энергия Гиббса определяется из уравнения: AGm6 = -6210XCoXCu + 19130ХСоХСи2 (2.5)

Избыточная парциальная энтропия кобальта:

_ H1Ó

AS = (11,5 + 9,6XCo)XCu2, Дж/(моль-К) (2.6)

которая оказывается большой положительной величиной. Активности компонентов в системе Cu-Fe описываются уравнениями:

(2.7)

1§аРс = 1,477(1-ХРС)2 -1,066(1-ХРс)3 +18ХРе, 18аСи = -0,122(1 -ХСц)2 +1,066(1 -ХСи)5 +1ёХСи. Избыточная энергия Гиббса определяется выражением: АС"6 = 32400ХРсХСц - 183000ХРсХСи2 Энтальпия смешения может быть рассчитана по формуле: ДН™ = 47570ХРсХСи -33680ХРсХСи2,

(2.8)

(2.9)

(2.10)

справедливой до Xcu=0,15.

Избыточная энтропия в системе Fe-Cu определяется из соотношения: AS"36 = (ДНСМ - AG'"6 )/Т (2.11)

и при 1793К для ХСи=0,1 составляет небольшую положительную величин) 0,5 Дж/(моль*К).

Расчетные уравнения для активности серы в системе Cu-S (при содержании серы менее 2%) имеют вид:

lgas=aXs+bXs2+cXs2+lgXs. (2.12)

Коэффициенты а, в, с этого уравнения приведены в табл. 1.

Таблица 1

Константы уравнения (2.12) для системы Cu-S

т,к а b с

1423 -11,05 21,30 -10,52

1523 -10,53 20,40 -10,09

1623 -9,863 19,27 -9,557

1773 -8,019 16,17 -7,803

1423 -15,21 27,59 -13,32

Расплавы медь-сера имеют значительные отклонения от идеального состоя ния. Аналитический вид зависимостей в системе Си-Б для коэффициентов актив ностей компонентов и избыточной энергии Гиббса очень сложен. Однако частна: система Си-Си28 является сравнительно простой, обладающей широкой и боле' или менее симметричной областью расслаивания. Компоненты этой системы Си 1 Си28 имеют значительные положительные отклонения, которые неплохо переда ются уравнениями регулярных растворов:

^,=1,15(1 -X,)2, (2.13)

18^=1,15(1-Х2)2. (2.14)

Коэффициенты активности компонентов в системе Ре8-Си28 описываются уравнениями:

ЯТ1п fFЛ = -44180 (1 - ХЯ5)2 + 15980 (1 - Хм)', (2.15) ЯТЬ^ = -20210 (1 - ХС1Ь,)2 - 15980 (1 - Х^)1, (2.16) Для 1473К зависимости активности компонентов от их концентрации в мольных долях в рассматриваемой системе определяются соотношениями: 1паРс3 =1пХРс5- 3,608(1 -ХГс5)2 + 1,305(1 -ХРс5)3, (2.17)

1паСиг3 = 1пХСи15-1,650(1-Х^)2 -1,305(1 -Х^). (2.18)

Сравнение расчетных данных с опытными показывает удовлетворительное согласие.

Установлены соотношения, позволяющие рассчитывать равновесные содержания серы и кислорода в жидкой меди при различных температурах и давлениях 802. Приведены результаты расчетов, соответствующие 1423, 1473, 1523 и 1573К и давлениям 1 атм, 100 и 20 мм рт. ст.

В работе выведены уравнения, описывающие активности компонентов в системе Си-Ре-М-Со-Б (в области составов, соответствующих "сырой" черновой меди, % (масс.): 2-10 N1, до 1 Со, 1-3 Ре и 1-2 Б):

^ас = 1цХс + 1,0ХСо + 0,571Х№ + 1,0Х„ + 4,650Х8 - 1,0ХСцХСо -

- 0,571ХСиХ№ - 1,0ХСцХГс - 4,650ХСиХ5 + 0,30ХСоХ|с - (2.19)

-2,292ХСоХ, +0,565Х№Х„ -0,555Х№Х8 -1,388Х,.сХ5,

18аСо = 18ХСо + 1,0ХС, - 0,30Х,, + 2,292Х5 - 1,0ХСиХСо -

- 0,571ХСцХ№ - 1,0ХСиХ„ - 4,650ХСиХ5 + 0,30Хс„ХГс - (2.20)

- 2,292ХСоХ5 +0,565Х№Х,, -0,555Х№Хх - 1,388Х,,Х5,

1§а№ = 18ХМ + 0,571ХСи - 0,565Х№ + 0,555Х, - 1,0ХСиХСо -

- 0,571ХСцХ№ - 1,0ХСиХГс - 4,650ХСиХз + 0,30ХСоХ,;с - (2.21)

- 2,292ХСоХ5 + 0,565Х№Х,г. - 0,555Х№Х5 - 1,388Х,,Х5,

^а,, = 15Х,, + 1,0ХСи - 0,30ХСо + 0,565ХЫ| + 1,388Х5 - 1,0ХСцХСо --0,571ХСцХ№ - 1,0ХСиХ,, -4,650ХС Х5 + 0,30ХСоХГс - (2.22)

- 2,292ХС Х5 + 0,565Х№Х,,с - 0,555Х№Х5 - 1,388Х,.сХ5,

= ^Хз + 4,650ХГи + 2,292Х(„ + 0,555ХМ, + 1,388Х|с - 1,0ХСХ(,, -

- 0,571ХСцХ№ - 1,0Х(. Д. - 4,650ХСцХз + 0,30Х(,Х]с - (2.23)

- 2,292ХСоХ5 +0,565Х№Х,,-0)555Х№Х,-1,388Х,.Х5,

Нами предложен также приближенный ускоренный способ расчета активностей компонентов для рассматриваемых составов. Так как концентрация при-

месей в меди невелика, то в указанном интервале величины коэффициентов активности можно принять постоянными при 1573К: ГСц«2,2; ^«¡4,6; ^¡«1,7; Г,.в«3,7; ^ «4800; (С* и 0,11). Простым умножением концентрации в мольных долях соответствующего компонента на усредненный коэффициент активности можно получать активности компонентов пятикомпонентной системы Си-ЪП-Ре-Со-Б.

Для фиксированных составов с небольшими содержаниями элементов при трех температурах можно с учетом сделанных допущений получить температурные зависимости логарифмов активности компонентов.

542 >8^ = ^-0,088, (2.24)

1Еас„=-^-2,005, (2.25)

1ёа№ = ^-0,977, (2.26)

1.480, (2.27)

2.2. Исследование влияния различных факторов (состава шлака, содержания 802 в газовой фазе и др.) на распределение никеля, железа и меди между металлом, белым маттом и шлаком

Автогенная плавка (непрерывное конвертирование) медного никельсодер-жащего концентрата, медного концентрата от разделения файнштейна или твердого штейна может вестись либо в двухслойном (шлак-"сырая" черновая медь), либо в трехслойном (шлак - белый матт - "сырая" черновая медь) режимах.

Настоящий раздел работы посвящен изучению распределения Си, Ре, Со, Рс1 и 8 между перечисленными жидкими фазами.

Установка для проведения лабораторных исследований включает в себя печь Таммана, герметичный кварцевый реактор, газоаналитическую систему ФТИАН-3 и систему газоподводов и газоотводов, объединяющих все составляющие части установки.

Исследования проводили в диапазоне температур 1250-1350°С.

Исследования распределения никеля и меди меэ/сду "сырой" черновой медью, белым маттом и шлаком При проведении исследований использовались "сырая" медь, содержащая, %: N1 - 5,2-5,6; Ре - 0,04-0,06; 5-1,5. Белый матт состава, % : Си - 70,4; N1 - 7,04; Ре - 1,33; Б - 18,8. Исходный шлак, %: Ре304 - 15, БЮг- 13, 17, 21, 29 или имел соотношение СаО:8Ю2=1:1 и 1:2 при сумме СаО и БЮг, равной 30. Плавки про-

зодились при температуре 1300°С. Рабочая газовая смесь содержала, %: N2 - 30-Ш; Аг - 30-40; 802- 20-25. Расход газовой смеси составлял 1,5-1,6 л/мин.

Установлена зависимость содержания (Ре*3) в шлаке от содержания кремнезема:

(Ре+3)шл = -12,271 1п(8Ю2)шл + 52,7 (2.28)

Содержание железа в белом матте уменьшается от 5,0% до 1,0-1,7% при «менении содержания БЮ2 от 13,5 до 29,0%.

Отмечена тенденция к снижению коэффициентов распределения никеля лежду медью и белым маттом и медью и шлаком по мере увеличения содержания ■>Ю2 в шлаках; среднее значение близко к 3. Что касается коэффициента ™)шл/[Щбм, то здесь отсутствует зависимость от состава шлака, величина его >лизка к 1.

Коэффициенты распределения меди между шлаком и белым маттом имеют •начения в интервале от 0,06 до 0,11 и представляют собой некую область без ¡ыраженной зависимости от содержания кремнезема в шлаке.

Значения коэффициентов распределения железа между медью и белым матом колеблются в пределах от 0,005 до 0,012 и также не зависят от содержания :ремнезема в шлаке.

Исследование равновесия в системе "сырая" черновая

медь - белый матт - шлак - газовая фаза (БО^СО^г)

Эксперименты проводились со шлаками двух составов. Первый состав, %: гео6щ - 53,9; Ре+2 -52,1; Ремет - 0,1; БЮг - 27,15. Второй состав, %: Рео6щ - 60,1; •е+2 - 59,0; Ремет - 0,15; БЮ2 -20,0. Медный концентрат ЦРФ после переплавки шел состав, %: Си - 69,7; N1 -5,0; Со - 0,21; Ре -3,8; Б -19,3. Состав исходной га-овой смеси изменялся в следующих пределах, %: Б02 от 10 до 50; С02 от 50 до 0; ТЧ2 - постоянно 40. Удельный расход газовой смеси, подаваемой в расплав, во сех опытах -10 л/мин*кг.

Установлено влияние содержания Б02 в газовой фазе на составы конденси-ованных фаз. В "сырой" черновой меди содержание никеля снижается с 2,5 до ,7-1,8% для обоих составов шлака; содержание кобальта во всех опытах состав-яет менее 0,01%; содержание железа 0,01-0,04%; содержание серы - возрастает с ,5 до 1,7-1,8%; возрастает также содержание кислорода. В белом матте происхо-,ит снижение содержания никеля и рост содержаний железа, серы и кислорода. В 1лаке происходит некоторое повышение содержаний меди и никеля; влияние со-тава газовой фазы на поведение кобальта не установлено. Показано, что с ростом одержания Б02 в газовой фазе коэффициенты распределения меди между шла-ом и белым маттом, шлаком и "сырой" черновой медью и белым маттом и сырой" черновой медью возрастают. Коэффициент распределения никеля в пер-ых двух случаях возрастает, в последнем - снижается. Коэффициент распределе-ия железа в первом случае снижается, в остальных - растет.

- Содержание кислорода в "сырой" черновой меди и белом матте возрастает от 0,08-0,14 до 0,16% масс., и от 1,4-1,5% до 1,9-2,0% масс.

Изучение поведения серы, никеля и меди в системе "сырая" черновая медь- шлак

Исходный медный никельсодержащий штейн содержал 3,0; 5,0 или 7,0% никеля, содержание серы и железа оставались постоянными и равными 20,0 и 0,1%, соответственно. Используемый шлак состава, %: Ре0бщ - 60,0; Ре+2 - 53,0; БЮг - 23,5; Ремет - 0,25; Си - 0,03; N1 - 0,01. Соотношение штейн-шлак было принято 5:1. Расход воздуха составлял 1,5 л/мин.

В результате математической обработки экспериментальных данных получены уравнения, описывающие поведение никеля и кислорода в расплаве в зависимости от состава:

[N¡1 = [>И]исх*{-2 + 0,00166Т + 0,52[8]°'46}, г=0,98.

[О] = 0,989 - 0,224[>11] + 0,124[Б] - 0,034[Б]2 - 0,0673/[№]2, г=0,97. Определены зависимости степени удаления никеля от степени удаления серы в диапазоне температур 1250-1350°С.

Исследование влияиия содержания 502 в газовой фазе на потери цветных и благородных металлов со шлаками В качестве объектов исследований были приняты:

- штейны с исходным суммарным содержанием меди и никеля, равным 31,5, 51,2 и 57,3%;

- шлак с исходным содержанием 8Ю2, равным 24,9 и 30,4%;

- дутье с содержанием 802, равным 10, 30 и 50%.

На основании полученных экспериментальных данных установлено, что в результате продувки бедного исходного штейна (сумма Си+>Н равна 31,5%,) удаление железа из штейна происходит интенсивнее с увеличением содержания 802 в дутье. Изменение состава газовой фазы весьма слабо влияет на распределение цветных металлов между шлаком и штейном.

С целью изучения поведения благородных металлов был приготовлен штейн следующего состава, %: Си - 44,9; N1 - 6,3; Ре - 25,7; Б - 24,1; Р1 - 0,098; Рс1 - 0,41; Аи - 0,1. Установлено, что изменение содержания 802 в газовой фазе в исследуемом диапазоне концентраций практически не влияет на распределение Р1, Рс1 и Аи между жидкими фазами.

Изучение особенностей механизма взаимодействия дутья, содержащего Б02, со шлако-штейновыми системами различного состава

Результаты исследования взаимодействия шлако-штейновой ванны с дутьем, содержащим 802>позволяют сделать следующие обобщения.

Общее содержание железа в шлаке остается практически постоянным прр всех составах штейнов и при всех содержаниях диоксида серы в дутье. Содержание Ре+2 снижается по сравнению с исходным на 2-5% абс. Изменение содержа ния практически не зависит от состава исходного штейна.

Содержание Ре+3 в шлаке возрастает с повышением содержания 302 в газовой фазе. Содержание металлического железа практически не меняется. Переход никеля и меди в шлак не зависит от содержания Б02 в дутье и определяется, в основном, составом штейна. Содержание серы в шлаках колеблется в пределах 1,5-3,8% и практически не зависит от состава исходного штейна и содержания БОг в дутье.

Исследование распределения никеля, кобальта и эюелеза

в системе Си - (Си2-$)- шлак при различных парциальных давлениях Б02

Для проведения исследований использовалась медь МО, синтетический белый матт трех составов, и шлаки системы РеО-БЮг с исходным содержанием БЮг - 20, 25 и 32%. В результате проведенных исследований установлено следующее.

Во всех случаях коэффициенты распределения кобальта между медью и белым маттом, медью и шлаком оставались постоянными в пределах разброса статистических данных при средних значениях 0,91 и 0,025 соответственно. С увеличением содержания БЮг в шлаке концентрации примесей N1 и Ре в меди уменьшаются.

Активность РеО составляет «0,22. С использованием этих данных, а также значений констант образования магнетита рассчитаны максимальные значения давления сернистого газа, которые составляют для температуры 1250°С 0,23 атм, для 1275°С - 0,45 атм и для 1300°С - 0,96 атм. Рентгеноспектрагтьный анализ медной фазы и корольков меди в шлаках, выполненный для экспериментов с белым маттом, показал идентичность их составов, что подтверждает достижение равновесия в системе.

Анализ полученных результатов свидетельствует, что несмотря на разные установившиеся давления сернистого газа, значения коэффициентов распределения никеля, кобальта и железа между медью и белым маттом практически не меняются и не зависят от исходного содержания кремнезема в шлаке. Исследования распределения никеля, кобальта и железа между медью, белым маттом и шлаком, отвечающим по составу фаялиту в атмосфере аргона при температурах 1300-1400°С дали похожие результаты. Средние значения коэффициентов распределения между медью и белым маттом составили: для никеля - 2,89, для кобальта -1,44, для железа - 0,2.

Несмотря на различные исходные составы шлаков влияние содержания БЮг на коэффициент распределения между шлаком и металлической медью в экспериментах с контролируемым давлением сернистого газа в пределах 0,27-0,92 атм не обнаружено, что связано с получением шлаков, насыщенных магнетитом.

Средние значения коэффициентов распределения никеля и кобальта между медной фазой и шлаком составляют 1,07 и 0,032 соответственно. В то же время при равновесной плавке в атмосфере аргона со шлаком, содержащим 3% железа металлического, эти коэффициенты распределения составили 20,6 и 0,93, что

подтверждает, что основным фактором, влияющим на переход никеля и кобальта в шлак, является степень окисления последнего.

Таким образом, коэффициенты распределения никеля, кобальта и железа между белым маттом и медью в диапазоне исследуемых концентраций не зависят от исходных составов белого матта, шлака и парциального давления сернистого газа, но в то же время конечное содержание этих металлов в металлической меди и шлаке и, соответственно, коэффициенты распределения их между медью и шлаком зависят как от содержания в шлаке кремнезема, так и от окислительного потенциала системы, определяемого давлением сернистого ангидрида.

Распределение никеля и кобальта между медью и шлаком при двухслойном равновесии изучалось по методике, аналогичной вышеописанной. Отличие заключалось лишь в том, что давление сернистого газа задавалось введением в навеску безводного сульфата меди. Навеска состояла из меди, содержащей 3,5% N1, 0,5% Со, 3,0% Ре, и шлаков с таким же исходным составом, как и в предыдущих экспериментах.

3. Разработка технологии автогенной плавки медных концентратов и

твердых штейнов с получением "сырой" черновой меди

в модернизированной двухзонной печи Вашокова

Задачей данного раздела работы является установление в укрупненно-лабораторном масштабе возможности плавки в ПВ с получением железо-силикатных и железо-силикатно-известковистых шлаков:

- медных (рудных и от разделения файнштейна) концентратов с получением "сырой" черновой меди;

- медных рудных концентратов с получением "сырой" черновой меди с использованием оборотного высокосернистого газа;

- медных концентратов от разделения файнштейна на белый матт;

- твердого медного штейна с получением "сырой" черновой меди.

3.1. Описание установки и методика проведения

опытных плавок

Опытный укрупненно-лабораторный комплекс (рис. 1) включает собственно опытную печь, воздухоподогреватель и систему обеспечения установки электроэнергией, природным газом среднего и низкого давления, сжатым воздухом, кислородом и водой для охлаждения кессонированных элементов печи.

Это стационарный двухзонный агрегат прямоугольного сечения, включающий зоны конвертирования и обеднения. Рабочие пространства зон сообщаются между собой через окно, расположенное на уровне подины. Каждая зона имеет независимый газоход.

Рис. 1. Опытный двухзонный агрегат

I - перегородка между плавильной зоной и восстановительной; 3 - фурмы; 4 - шпур;

5 - желоб; 6 - закладной водоохлаждаемый элемент; 7 - конусный кессон шахты;

8 - цилиндрический кессон шахты; 9 - загрузочные устройства; 10 - газоход;

II - окно-люк; 12 - электрод; 13 - электрододержатель;14 - шпур шлаковый;

15 -желоб; 16 - шпур аварийный; 18 - ванна расплава; 19-электрод-фурма.

Основные технические характеристики опытной печи:

- площадь зоны плавления и конвертирования, м2 - 0,45

- площадь зоны обеднения, м2 - 0,75

- обогащение дутья кислородом ,% - до 70

- производительность печи по загрузке , т/сутки - до 10

В продольных стенах плавильно-окислительной зоны установлены дутьевые устройства - фурмы, по две с каждой стороны.

Плавильно-окислительная зона охлаждается с помощью глиссажных труб по всему периметру рабочего объема.

Зона обеднения представляет собой по существу трехэлектродную электропечь сопротивления прямоугольного сечения.

Реактор для получения диоксида серы представляет из себя футерованную камеру, в которую вмонтирована беспровальная решетка, изготовленная из жаро-:тойкой листовой стали. Через патрубки в реактор, под решетку, подается нагретая до 500°С кислородо-воздушная смесь (КВС).

Подача диоксида серы осуществлялась совместно с кислородно-воздушной ;месыо через дутьевой патрубок существующих фурм.

За период испытаний было проведено 12 кампаний печи. В том числе 3 <ампании по отработке технологии плавки и конвертированию концентрата ЦРФ, I кампании - по конвертированию твердого штейна, близкого по составу штей-

нам ПВ НГМК, 2 кампании - по автогенной плавке гайского медного концентрата, 5 кампаний по автогенной плавке рудных медных никельсодержащих концентратов.

В качестве топлива использовался природный газ.

Все загружаемые материалы и продукты плавки взвешивались на 1,5 тонных весах.

Пробы отходящих газов анализировались с помощью системы ФТИАН-3.

3.2. Результаты испытаний

Плавка медного концентрата ЦРФ

Плавка концентрата ЦРФ велась в шлаковом расплаве.

Основные технологические параметры плавки концентрата:

- расход кислорода - 60-80 нм3/час;

- расход воздуха - 200-250 нм /час;

- обогащение дутья кислородом - 35-40%;

- расход природного газа - 40-60 нм /час;

- температура дутья -490-510°С.

Максимально достигнутая на опытной печи производительность по плавке концентрата составила 17,5 т/м2 сутки. Всего было проплавлено 1235 кг исходного концентрата ЦРФ, получено 1132 кг белого матта. Состав белого матта колебался, %: медь - 68,8-71,4; никель - 3,76-5,21; железо - 1,60-3,55; сера - 18,40-20,5.

Состав шлака (без обеднения), %: медь - 1,72-3,21; никель - 0,57-0,75; кобальт - 0,16-0,20; железо общее - .10,2-32,7; БЮ.,- 21,0-24,0.

Широкий диапазон изменения состава шлака и белого матта связан с колебаниями дутьевого режима и темпа загрузки (удельной производительности).

Выход шлака -13-15%. Пылевынос - около 1%.

С учетом этого извлечение меди в белый матт составило 99,0-99,5%.

Состав отходящих газов плавильно-окислительной зоны при изменении а в диапазоне 0,9-1,05 колебался, %: Н2 - 4,67-10,52; СО- 6,87-10,44; С02 - 7,47-19,54; Ы2- 59,2-66,4; 02 - 0,75-1,09; 802 - 0,005-0,12. Содержание сероводорода =0,1%.

Автогенная плавка медного концентрата от разделения

файшитейна с получением "сырой " черновой меди

В ходе опытов в связи с малым объемом печи а изменялся в диапазоне 1,35-1,61.

В табл. 2 и 3 приведены составы продуктов конвертирования медного концентрата ЦРФ для различных дутьевых режимов. Составы шлака приведены до их обеднения. Сопоставление составов продуктов в той и другой серии показывает, что при переходе на более окислительный режим дутья начинается резкий переход цветных металлов в шлак. Содержание меди в шлаке достигает 20-28%.

Таблица 2

Состав продуктов конвертирования медного концентрата ЦРФ _при а=1,35-1,4_

Продукт Си № Со РСобш 5 ЗЮ2

шлак 3,27- 0,35- 0,10- 20,75- 0,12- 28,2-

-5,97 -0,71 -0,14 -24,12 -0,43 -31,8

белый матт 63,80- 3,98- 0,21- 4,58- 19,81- -

-68,00 -4,38 -0,26 -5,60 -21,10

"сырая" черновая медь 85,40-87,60 5,23-7,22 0,14-0,22 0,32-0,56 1,55-2,53 -

Таблица 3

Состав продуктов конвертирования медного концентрата ЦРФ при _ос=1,5-1,6_

Продукт Си N1 Со Рбобщ ЭЮ2 СаО

шлак 22,90-28,10 1,04-1,33 0,20-0,24 24,80-28,05 0,08-0,10 15,17-21,1 14,5-16,8

"сырая" черновая медь 88,92-93,30 1,85-2,77 0,01-0,08 0,11-0,46 0,51-0,62 - -

Содержание 802 в отходящих газах не превышало 8% и связано со значительными подсосами воздуха на опытной печи, низким содержанием кислорода в дутье (около 40% кислорода) и значительным расходом природного газа.

Автогенная плавка рудного медного концентрата

на "сырую" черновую медь

Настоящие исследования проводились с использованием гайского медного <онцентрата. Всего на этапе переработано 3330 кг этого концентрата.

Состав получаемых продуктов определялся составом дутья и темпом загрузки шихты. На данном этапе а изменялся от 1,35 до 2,0, а темп загрузки - от !,8 до 3,5 кг/мин, в основном в зависимости от температурного хода процесса. В габл. 4 приведены данные по составу продуктов конвертирования медного кон-;ентрата на "сырую" черновую медь.

Таблица 4

Средний состав продуктов конвертирования гайского концентрата

№ плавок "Сырая" черновая медь, % Шлак, %

Си Ре Б Си Ке 8 8Ю,

1 89.29 4.03 3.56 5.35 37.11 1.01 32.2

2 90.77 3.87 2.41 3.99 39.05 0.83 32.4

3 91.45 2.79 1.83 6.6 38.87 1.51 31.1

4 97.83 0.48 0.56 8.47 30.25 0.43 30.7

5 95.37 0.93 2.23 6.08 43.73 1.31 33.3

6 97.48 0.29 1.67 4.89 41.97 0.92 31.8

7 96.21 0.85 1.83 6.74 46.42 0.85 30.3

8 93.23 2.38 1.23 5.01 45.08 0.83 31.2

Состав отходящих газов плавильно-окислительной зоны изменялся в диапазоне, %: S02 - 18,5-22,9; 02- 2,5-4,6; С02 -13,7-15,4; остальное - азот.

Автогенная плавка рудного медного концентрата на "сырую" черновую медь с использованием диоксида серы в дутье На этом этапе работы использовалась смесь гайского концентрата с медным концентратом ЦРФ, содержащая, %: Си - 24,7; Ni - 0,82; Со - 0,17; Fe - 22,8; S -29,2. Всего на этапе переработано 1003 кг концентрата ЦРФ и 4997 кг гайского концентрата. Все плавки велись с получением "сырой" черновой меди.

Установлено, что повышение диоксида серы в дутье обеспечило увеличение концентрации последнего в отходящих газах до 50-58% за счет простого суммирования S02 дутья и отходящих газов, что косвенно свидетельствует о невысоком уровне взаимодействия диоксида серы с расплавом.

Наличие диоксида серы в дутье не привело к существенному изменению показателей конвертирования ни по проплаву, ни по составу полученных продуктов. Достигнутый уровень производительности печи по проплаву концентрата (15,8 т/м2сутки) соответствует полученному в аналогичных испытаниях, проводившихся без использования диоксида серы в дутье, с одинаковым обогащением дутья кислородом. То же касается и составов получаемых продуктов.

3.3. Конвертирование твердого медного никельсодержащего штейна

При реализации процесса непрерывного конвертирования твердых штейнов большое значение имеет крупность частиц штейна.

Исследование влияния крупности штейна на скорость взаимодействия его со шлаковым расплавом

Целью настоящего раздела являлось изучение влияния крупности частиц твердого медного никельсодержащего штейна на скорость окисления его шлаковым расплавом.

Исходный штейн имел следующий состав, % : Си - 45,8; Ni - 6,1; S - 25,6; Fe - 22,9. Штейн был измельчен и разделен по крупности частиц на 3 фракции: менее 0,5 мм; 1-2 и 2-3 мм. Исходный шлак представлял собой шихту, составленную из фаялита (~100г), оксида железа II (~3г), оксида железа III (~30г) и оксида кремния (~17г) в расчете на состав,% : Fe+2 -39,5; Fe+3 -16,9;Si02 -25,0. Навески штейна в опытах составляли ~10г. Соотношение количеств штейна и шлака в опытах равнялось 1:8, 1:12 и 1:14 (общий вес их составлял ~100г). Исследования проводились по методике, описанной ранее, с непрерывным анализом образующихся газов на масс-спектрометр ФТИАН-3. Расход газа составлял в различных опытах 100-140 л/час.

Мелкие частицы штейна, естественно, быстрее прогреваются в ванне до температуры плавления и усваиваются шлаковым расплавом. Время задержки реакции возрастает от -20 с (для частиц менее 0,5 мм) до 30-35 с (для частиц размером 1-2 и 2-3 мм).

По данным о содержании Б02 в отходящих газах рассчитана максимальная скорость удаления серы в газовую фазу. Она составляет -0,14 г/мин и практически не зависит от крупности частиц штейна в изучаемом диапазоне.

Степень удаления серы в процессе окисления частиц штейна различной крупности шлаковым расплавом, рассчитанная по данным химического анализа полученных штейнов и шлаков, составляет 40,5; 37,2 и 40,4% для крупности 0,5; 1-2 и 2-3 мм, соответственно. Следовательно, удаление серы из реагирующей среды практически одинаково и не зависит от крупности исходного штейна.

В результате лабораторных исследований установлено, что отличия в поведении частиц штейна на начальных этапах окисления, разделенных по крупности на 3 фракции (-0,5; 1-2; 2-3 мм), несущественны. Отсюда следует, что при конвертировании в жидкой ванне нет необходимости в глубоком измельчении штейна, т.к. можно эффективно вести процесс и с частицами штейна размером 1-3 мм. Операции дробления и измельчения, возможно, могут быть заменены на грануляцию штейна.

Исследование процесса плавления частиц штейна

в ванне расплава методом математического моделирования

В предыдущем разделе сделано заключение о том, что крупность частиц штейна в процессе непрерывного конвертирования не должна превышать 3 мм. Проверить в рамках лабораторных исследований возможность использования более крупных частиц не представлялось возможным. Эта задача решалась нами с помощью методов математического моделирования.

Наиболее простое описание гидродинамики ПВ возможно с помощью модели "реактора идеального смешения". При математическом моделировании гидродинамики в ванне печи Ванюкова использованы следующие допущения:

- температура расплава постоянна;

- небольшая неоднородность, имеющая место на действующих печах, не сказывается на величине физических свойств;

- расплав - несжимаемая жидкость;

- газ подается через боковые фурмы, последние расположены так часто, что движение можно считать двухмерным;

- пузырьки газа, всплывая, формируют зону барботажа с пониженной плотностью, при этом считаем, что пузыри образуют с расплавом квазигомогенную структуру; относительным движение фаз пренебрегаем.

Для расчета характеристик зоны барботажа боковых струй использована модель двухфазного газожидкостного потока, основанная на балансе потока им-тульса и массового расхода газа в поперечном сечении;

- диаметр зоны барботажа равен диаметру сердцевины струи на поверхности ванны;

- скорость и импульс непрерывны при переходе через границу барботажа;

- из-за наличия двухфазной зоны вводятся: эффективный коэффициент плотности, аппроксимирующий плотность эмульсии для низких объемных содержаний дисперсной фазы; эффективный коэффициент динамической вязкости.

Ниже приведены уравнения гидродинамики, описывающие турбулентное течение жидкости:

уравнение неразрывности:

А(рЦ)+А(ру) = о (3.1)

Эх Эх уравнения движения:

ттэи эи ар 3 , эи 8 , эи "" &+ рУ * = ~ * + Э^ ЭФФ & > + ^ФФ * >' <"> т1эи ..эи ¿р а. эу. э . эу. ....

с граничными условиями "прилипания" на твердой стенке и "проскаль-зывания" на оси симметрии и на свободной поверхности расплава:

ЭУ

х=0 и=0 ; У=0; х = X и=0; — = О

шах 9х

у=0 и=0; У=0; у = Ут;к У=0;^ = 0. (3.4)

Эх

Важными характеристиками барботажной зоны являются высота газожидкостного слоя и газосодержание.

Газосодержание и высота барботируемой ванны связаны соотношением:

- =— (3-5) Ч (1-Ф)

где: ф- объемная доля газа в жидкости;

Ь0 - высота спокойной ванны расплава; Н -высота ванны при барботаже;

Среднеобъемное газосодержание в расплаве рассчитываются по формулам: ё = 1 — ехр(—е#) (3.6)

0.15Г п-

ис4/(рж ~Рг)/_ (з.7)

Б

где: рг, рж - плотности жидкости и газа, соответственно; и5 - газовая нагрузка; стж - поверхностное натяжение жидкости; е* - локальное газосодержание;

е - объемная доля газа в расплаве. Диаметр струи на расстоянии от среза сопла:

¿=2

меА)

(3.8)

где: с!0 - диаметр фурмы;

© - угол при вершине конуса раскрытия.

При Ь=Н0»с10 и 0 = 20,5°, получаем: с! = 0,37Ьо, где Ь0- глубина спокойной ванны, т.е. выражение справедливо в предположении, что диаметр зоны барботажа равен диаметру сердцевины струи на поверхности ванны.

Радиус нижнего основания струи - И,. Часть струи с высотой тс!,, (т - число калибров) - переходной участок, на котором происходит линейное изменение газосодержания от 0 до 0,75 и формирование универсального поперечного профиля скорости движения газожидкостной смеси. На высоте, большей шс10, начинается основной участок. На этом участке скорость газожидкостной смеси меняется в зависимости от радиальной координаты по профилю Шлихтинга, а по высоте - обратно пропорционально координате. Локальное газосодержание на этом участке рассчитывается на основе уравнения материального баланса по газовой фазе:

О0=ср(у)-ш8(у), (3.9)

где: С0 - расход газа; со- скорость газа; Б - площадь сечения струи.

Локальное газосодержание подчиняется уравнению:

0,2

ф(у):

тс1,

+ 2,7

1 +

пЧ Я,

(3.10)

Я, - радиус эквивалентного начального сечения через геометрические параметры тупиковой газовой струи:

тгК.,2 = с!0Ь, (3.11)

где Ь - длина газовой струи.

Максимально возможная длина устойчивости части газовой полости Ь= 6,48с10. (3.12)

Для расчета диаметра газовой полости можно воспользоваться формулой Абрамовича:

с! =Гс:/ Т

где: О,. - расход газа через фурму, тогда

(3.14)

Система уравнений решается методом конечных разностей.

(3.13)

При расчетах также следует учитывать составляющую турбулентной вязкости, связанную с наличием всплывающих газовых пузырей.

Следует отметить, что сравнение результатов расчетов, полученных с помощью (к - е) модели турбулентности и при использовании формулы для эффективной вязкости, выведенной для описания движения в барботируемом расплаве, дает удовлетворительное совпадение. При этом решение с эффективной вязкостью более экономично.

В данной работе движение частиц моделировалось на основе системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Принималось, что основные силы, действующие на частицу - это силы тяжести, Архимеда и гидродинамического сопротивления. Система уравнений, описывающая плоское движение частиц, имеет вид:

с1и„_ сгру„ш(ир-и)

71 Ср

сЦ 8 ш„

-• пУ Сп.-тЛ

Ч (3.15)

¿У. (. о\ с, рУ„п,(и|.--и)

_р

сИ

Рр

ш„

с!х с!у

<И сИ

где: ир,Ур,хр,ур - составляющие скорости частицы вдоль осей X , У и её координаты соответственно; и , У - составляющие скорости расплава, значения которых определяются из решения вышеприведенной системы уравнений (3.1 -3.14), §

- ускорение свободного падения; тр - масса частицы; с!р - диаметр частицы; р,рр

- плотности расплава и частицы соответственно; Уот - модуль относительной скорости частицы; Сг - коэффициент сопротивления, значение которого зависит от формы частицы, её агрегатного состояния и числа Рейнольдса.

Модуль относительной скорости рассчитывается по формуле:

Ч„„ = 1(ир-и)+(ур-у)]. (3.16)

После плавления частицы между компонентами штейна и расплава происходит сложный процесс химических реакций, который к настоящему времени до конца не исследован. Химические реакции определяются составом штейна и шлака. Для расчетов принимали состав штейна, % : Си - 45; N1 - 6,1; 8 - 25,6; Ре - 22,9; шлака, % : Ре+2 - 39,5; Ре+3 - 16,9; 8Ю2 - 25.

Система уравнений, приближенно описывающая этот процесс, выглядит следующим образом:

РР

сггр ёдг-др(тр-т)^

& сррр

8„ = а„(Хг-ХД т = 0: 5,, = 50, Т,, = Т5, где: - массовый диффузионный поток кислорода к поверхности частицы; Р -стехиометрический коэффициент; Хг , Хр - массовая концентрация кислорода в расплаве и на поверхности частицы ( учитывая высокую скорость химической реакции можно принять Хр = 0); а„ - коэффициент массоотдачи, который рассчитывается по формуле:

Nun • D„

Nu„ = 2 + 0,6Re^ Pr*

.X

где: Pr„ - число Прандля диффузионное, D0 - коэффициент диффузии кислорода, Q,, - теплота химической реакции.

Гидродинамическая модель ванны расплава и модель плавления частицы штейна реализованы в среде, TURBO-PASCAL 7.0 для использования на IBM-совместимых персональных компьютерах.

Для малых частиц размером до 3 мм (рис. 2,а) место падения в расплав не влияет на время их плавления и растворения. Такие частицы подхватываются верхним слоем расплава и быстро перемещаются в центр ванны со скоростью движения расплава.

о

е

I2' &

* з-i.-о

Е

:

If / 1

!> h

: ___ » т 'т-т m i i Ч 1 П Т-1 п Т ! Т ТГТ I I Т

0.80 1.00 1.20 1.40 Координата Х,м

0.00

0.5j 1.00

Кооадината Х,м

1.50

а) б)

Рис. 2.Расчетные траектории перемещения частиц штейна: a) dp=3 мм; б) dp=5 мм;

Для частиц более 3 мм место (координата) падения в расплав оказывает влияние на дальнейшую траекторию ее движения в расплаве, так как скорость расплава зависит от глубины, а тяжелые частицы имеют значительное начальное погружение в расплав.

а

I 2

Наименьшая скорость расплава и большая глубина погружения исходных частиц штейна наблюдаются в пристеночной зоне (не более 0,3 м от стенки агрегата). Это позволяет вовлекать частицы в вихревые потоки, увеличивая тем самым время пребывания частицы до полного ее усвоения расплавом.

Максимальный размер частиц штейна, при котором они полностью усваиваются расплавом, равен 5 мм, что совпадает с результатами лабораторных исследований.

Частицы размером 6 мм и более, на наш взгляд, имеют критические параметры, когда очень высока вероятность неполной степени усвоения расплавом. Основным фактором при этом является образование ("намерзание") на поверхности еще холодной частицы слоя "настыля". Такой слой увеличивает размер частицы приблизительно на 30% и существенно замедляет ее плавление.

Таким образом, в результате проведенных исследований можно сделать заключение, что оптимальный размер частиц штейна (с точки зрения полного усвоения частицы расплавом) - не более 5 мм.

Разработка технологии непрерывного конвертирования

твердых штейнов в печи Ватокова

Для проведения укрупненно-лабораторных испытаний технологии непрерывного конвертирования твердых штейнов в печи Ванюкова были использованы синтетические штейны, полученные из смеси медного концентрата ЦРФ или белого матта, полученного при плавке этих концентратов, и гайского медного концентрата. Состав штейна, %: Си - 49,90; N1 - 3,10; Ре- 18,50; Б - 26,50. В ходе выполнения работы переработано 1335кг гайского концентрата и 2670кг медного концентрата ЦРФ.

Смесь измельчалась на дробилке КИД-300 в одну стадию до крупности -5мм при следующем гранулометрическом составе: + 5,0 - 0%; + 3,0 - 2,8%; + 1,0 - 30,0%; + 0,63 -14,5%; + 0,315 -16,4%; + 0,08 - 26,4%; - 0,08 -12,9%.

Методически конвертирование твердого медного никельсодержащего штейна на опытной установке проводилось также, как и концентрата ЦРФ и медных штейнов.

Конвертирование штейна велось при коэффициенте расхода кислорода в диапазоне 1,55-1,80, на дутье с содержанием кислорода от 40,5 до 50,8% 02.

Конвертирование велось на железо-силикатные и железо-силикатно-известковые шлаки. Проплав по штейну поддерживался на уровне 14,5-16,0 т/м2сутки.

Содержание диоксида кремния в первой серии поддерживалось на уровне 30-32%, а во второй - сумма оксидов кальция и магния - на уровне 30-36% при соотношении 8Ю2:СаО = 1:1 (1,2:1). При этом различий в ходе печи при работе на шлаки того и другого состава отмечено не было. Печь работала устойчиво, температурный режим не менялся. Вместе с тем следует отметить тенденцию к снижению содержания цветных металлов в шлаке при увеличении в нем содер-

жания СаО. В ходе этих испытаний были проведены сравнительные исследования по конвертированию в двух- и трехслойном режиме ведения процесса.

При двухслойном режиме, который в наших условиях достигался при а=1,7-1,8, в плавильно-окислительной зоне одновременно находятся два продукта: "сырая" черновая медь и богатый шлак.

При трехслойном (а=1,55-1,7) - в зоне конвертирования кроме "сырой" меди и шлака присутствует штейн. При этом содержание меди в шлаке не превышает 4,5-5,0%.

Следует отметить, что при конвертировании в трехслойном режиме процесс протекает более устойчиво, отделение шлака и перевод его в зону обеднения не вызывает затруднений. Шлаки более жидкотекучие, имеют более низкое содержание металлов, что облегчает работу зоны обеднения.

Содержание Б02 в отходящих газах при конвертировании в двухслойном режиме выше (16-19%), чем в трехслойном (13-15%).

В настоящее время следует ориентироваться на использование штейна крупностью частиц не более 5 мм. Не исключено, что в промышленных условиях эта величина может быть несколько увеличена.

Исследование фазового состава продуктов конвертирования

Белый матт имеет типичную структуру охлажденных сплавов системы Си-Ре-Б: матрицу халькозинового твердого раствора Си2.х8 (примеси Ре) с включениями сульфида никеля (М13±ХВ2, примеси Си, Ре) и металлической фазы (Си - 80-97, N1 - 3-8, Ре - 8-10% масс). Кроме того, белый матт содержит оксидную фазу - первичный магнетит в виде мелких (1-5 мкм) кристаллов, содержащий 2-5% Си, 0,5-1% N1.

Железо-силикатный шлак представляет собой силикатное стекло, достаточно гомогенное. Во всех случаях шлак содержит небольшой объём (1-5%) первичного магнетита в форме шпинелей (РеСгА1)304, содержащих 1-2 % масс N1 и 0,5% масс. Со.

Шлак содержит корольки (до 10% об.) диаметром 0,5-30 мкм, состав и количество которых определяют долю механических потерь цветных металлов со шлаком. Наиболее характерное содержание корольков - 1-3% об., размер -10-20 мкм, средний состав, % масс: Си - 65-75, N1 - 1-3, Ре - 5-8, Б - 12-17. Корольки имеют типичную структуру "капля в капле". Наружная капля представляет собой сульфид меди состава, близкого Си2.х8; внутренняя - металлический твердый раствор Си-№-Ре, % масс.: Си - 80-97, N1 - 0,5; Ре -1-5.

Соотношение сульфид:металл может изменяться от пробы к пробе (и внутри пробы) в широком диапазоне от 90:10 до 10:90 в зависимости от условий процесса и, соответственно, наблюдается широкий диапазон среднего состава корольков.

Закаленные железо-силикатно-известковые шлаки не отличаются по структуре от железо-силикатных, однако закаливается шлак значительно хуже, при

этом во всех пробах диагностирован наряду с первичным и магнетит вторичной формации.

Закаленные шлаки содержат до 5% об. сульфидно-металлических корольков, также имеющих структуру "капля в капле". Средний состав корольков отличается от такового для железо-силикатных шлаков, % масс.: N1 - 4,5-12,0; Си - 5672; Со - 0,1- 0,5; Ре - 4,5-9,0. Размер корольков от 1-2 до 40-60 мкм, основная масса имеет размер 6-8 мкм.

4. Освоение печи Вашокова для плавки медного концентрата

от разделения фаинштейна на Норильском ГМК

Печь ПВ-6,2 представляет собой печь шахтного типа, круглую в горизонтальном сечении. Площадь сечения по оси фурм составляет 6,2 м2. Количество фурм -12.

Высота печи от подины до свода составляет 6445 мм. На высоте 1265 мм от подины расположены фурмы.

Уровень шлаковой летки — 1265 мм от подины, высота штейнового перетока- 1300 мм.

После пуска в работу печи ПВ-6,2 возникли трудности, связанные с освоением нового агрегата, в том числе с проблемой контроля и регулирования подаваемого на плавку дутья и концентрата ЦРФ. Кроме этого, пыпевынос из печи оказался намного выше расчетного из-за близкого расположения загрузочных течек к алтейку, что приводило к сильному насгылеобразованию в пылевой камере.

Ленточные питатели были заменены на качающиеся, а в конструкцию бункеров внесены изменения, что позволило стабилизировать загрузку концентрата. Пылевынос был частично уменьшен за счет увеличения сливного порога переточного штейнового желоба - высота уровня шлака в печи увеличилась с 500 до 900 мм. Это позволило уменьшить не только пылевынос, но и тепловые нагрузки на пылевую камеру и газоход. Однако увеличение уровня ванны шлака неизбежно приводило к уменьшению уровня штейна и к контакту кислого горячего шлака с футеровкой горна печи. Проблему с накоплением магнетита и работой печи без регулярной замены шлака во время пусковых обследований решить не удавалось. Только со стабилизацией и точным контролем подаваемого на плавку концентрата и дутья путем практического подбора коэффициента избытка кислорода а и анализа продуктов плавки данная проблема была решена.

Плавка в ПВ-6,2 осуществляется при следующих параметрах:

расход природного газа, нм3/час 1500-1900

расход кислорода, нм3/час 3000-4000

содержание кислорода в дутье, % 90-93

обогащение дутья, % до 85

коэффициент избытка кислорода а 0,95-1,0

производительность печи, т/(м2.сут) до 100.

Продуктом плавки является медный штейн состава, %: 68 Си; 4,5 0,18 Со; 4 Ре; 21 Б; 3 Ре304 . Плавку ведут в искусственно наплавляемом шлаке. Наплавление шлаковой ванны осуществляют до момента появления штейна на пороге переточного штейнового желоба. Типичное количество наплавляемого шлака составляет 17-20 т.

Практика работы в течение 3-х лет показала, что оптимальной для ведения технологического процесса в ПВ-6,2 является величина а~0,97-0,98. Замену шлака производят 3-4 раза в месяц, необходимость замены вызвана накоплением Ре304, К^О, АЬОз. Отработанный шлак содержит до 7-8% цветных металлов и направляется на обеднение в электропечь совместно с конвертерными шлаками. Типичный состав шлака работающей печи, %: 1,4-2,0 Си; 0,6-1,0 0,2-0,36 Со; 20-25 Ре; 0,4-0,6 Б ; 15-20 БЮу, 10-15 СаО; 5-7 А1203; 2-3 МвО; 7-10 Ре304.

5. Разработка технологии обеднения шлаков

непрерывного конвертирования

В работе были исследованы два эффективных способа обеднения:

- обеднение шлаков восстановительными газами, подаваемыми в приэлек-троднуго зону;

- продувка шлака восстановительной смесью природного газа, кислорода и воздуха в печи Вашокова.

5.1. Обеднение шлаков восстановительным газом,

подаваемыми в приэлектродную зону

Данное направление в течение последнего времени разрабатывается под эуководством к.т.н. Русакова М.Р. Установлено, что важнейшими параметрами процесса обеднения являются: интенсивность подачи дутья, удельная мощность /становки, места ввода газа и электроэнергии в расплав.

Настоящие исследования проводились во второй зоне двухзонного агрегата. Зсего проведено 5 плавок. За время испытаний было переработано 3480 кг шлака.

Методика исследований была принята следующей. В плавилыю-жислительной зоне агрегата осуществлялась автогенная плавка медного концентрата или твердого штейна. Шлак по перетоку передавался в зону обеднения. По юстижении уровня шлаковой ванны в обеднительной зоне 200 мм, средний электрод заменяли на электрод-фурму и вели продувку природным газом в течение Ю-70 мин. При удельной мощности в 420-470 кВт/м2 и выполнении остальных юобходимых условий эффективного обеднения получены шлаки с низким со-тержанисм цветных металлов. Извлечение в черновую медь и белый матт соста-шло, %: N1 - 93,2-94,5; Со - 82,1-87,5; Си - 90,7-96,9.

5.2. Исследование процесса обеднения шлаков продувкой их

смесью природного газа, воздуха и кислорода

Для работы был использован шлак, полученный при отработке технологии непрерывного конвертирования медных никельсодержащих твердых штейнов, следующего состава, %: Си - 3,5; Ni - 0,7; Со - 0,13; Fe - 31,5; S < 0,1; Si02 - 31,0; CaO - 6,3; MgO - 5,8; A1203 - 6,0.

Исследования проводились на высокотемпературной печи типа Таммана. Обеднение шлаков велось продувкой расплава газообразным восстановителем -метаном в смеси с воздухом при а=0,6; 0,7; 0,8. В некоторых плавках в шихту добавлялся твердый восстановитель - коксик, количество которого варьировалось от 4 до 10% (от массы загружаемого шлака), при а=0,7; 0,8; 0,9 и 1,0. Расход метана во всех опытах был постоянный - 0,5 л/мин. Общая продолжительность продувки во всех опытах постоянная - 30 мин. Все опыты проводились при температуре 1450°С.

Изменения содержания меди, никеля и кобальта в шлаке в процессе обеднения (по ходу продувки) приведены на рис. 3-5. Как видно, снижение содержания этих металлов наиболее интенсивно протекает в первые 5 минут.

Установлено, что за время опыта содержание меди в шлаке снижается с 3,5 до 0,2+0,5% ; никеля - с 0,7 до 0,02+0,05% ; кобальта - с 0,13 до 0,015+0,04% . Извлечение в металлическую фазу при этом составляет, %: меди - от 85,8 до 94,6; никеля - от 85,8 до 97,9; кобальта - от 75,6 до 93,2. Полученная металлическая фаза содержит, %: меди - 46,1; никеля - 10,7; кобальта - 1,20; железа - 42,0; серы -0,48.

0.5

Исходное содержание меди - 3,5%

0.1

О

10

20

30

Продолжительность продувки, мин

Рис. 3. Изменение содержания меди по ходу продувки. 1 - а=0,8%; 6% коксика; 2 - а=0,8%; 8% коксика; 3 - а=0,8%; 10% коксика; 4 - а=0,9%; 6% коксика; 5 - а=0,9%; 8% коксика; 6 - а=0,9%; 10% коксика;

0.06

0.00

Исходное содержание никеля - 0,7%

10 20

Продолжительность продувки, мин.

30

Рис. 4. Изменение содержания никеля по ходу продувки. 1 - а=0,8%; 6% коксика; 2 - а=0,8%; 8% кокснка; 3 - а=0,8%; 10% коксика; 4 - ос=0,9%; 6% коксика; 5 - а=0,9%; 8% коксика; б - а=0,9%; 10% коксика;

0.05

о.оз

0.02

Исходное содержание кобальта - (1,13%

0 10 20 30

Продолжительность продувки, мин.

Рис. 5. Изменение содержания кобальта по ходу продувки. 1 - а=0,8%; 6% коксика; 2 - а=0,8%; 8% коксика; 3 - а=0,8%; 10% коксика; 4 - а=0,9%; 6% коксика; 5 - а=0,9%; 8% коксика; б - а=0,9%; 10% коксика;

о

Укрупненно-лабораторные испытания по обеднению проведены в плавиль-но-окислительной зоне двухзонного агрегата, в котором переток между зонами был закрыт огнеупорным кирпичом.

Для испытаний использовали, шлак следующего состава, % масс.: Си - 4,16; N1 - 0,93; Со - 0,17; Реобщ - 37,7; Ре2+ - 11,8; Ремст - 0,94; 8Ю2 - 31,5. Температура шлака, заливаемого в плавильно-окислительную зону агрегата, - 1450-1500°С. В качестве восстановителя использовали коксик.

Было проведено 4 плавки, переработано 2800 кг шлака.

Результаты укрупненных испытаний полностью подтвердили выводы лабораторных исследований.

6. Совершенствование технологии взвешенной плавки

медно-никслевых концентратов

Согласно результатам расчетов, выполненных АО "Институт Гипрони-кель", для реализации перспективного плана развития металлургического производства на АО "Норильский комбинат", производительность одной линии взвешенной плавки должна составлять 116 т/час.

Для того, чтобы отказаться от строительства новых и крайне дорогостоящих объектов извлечения серы из газов, необходимо найти технические решения, позволяющие эксплуатировать ПВП при содержании кислорода в дутье значительно большем, чем требуется по условиям автогенности.

Для этого необходимо решить три основные технические проблемы: предотвратить преждевременное воспламенение шихты, выводящее из строя шихтовые горелки; обеспечить жизнеспособность футеровки реакционной шахты (РШ) и аптейка и ликвидировать эффект перегрева расплава в отстойнике печи.

Интенсификация процесса за счёт обогащения дутья кислородом, приводящая к резкому увеличению температур реакционной шахты (РШ) и скорости окисления сульфидов, неизбежно приводит к вероятности воспламенения шихты в устье повсеместно используемых на ПВП прямоточных горелок. На НМЗ эта проблема первоначально была решена достаточно простым способом - увеличением скорости потока за счёт снижения диаметра выходного отверстия. Однако это решение вызвало ряд негативных явлений. Дальнейшее обогащение дутья без принятия дополнительных мер только усугубит эти тенденции. Действительно, результаты холодных испытаний моделей горелки, описанной выше, а также близкой (по характеру смешения потоков) конструкции, применяемой на КФП АГМК, показали, что угол раскрытия конуса при вершине пылегазового факела, характеризующий интенсивность перемешивания, получается весьма низким (14-21°).

Лабораторные испытания показали, что необходимым условием эффективного распыления мелкодисперсного твёрдого материала в газовом потоке при соотношении массовых расходов первого ко второму 2:1, типичном для взвешенной плавки с обогащением дутья кислородом до 50-60%, является пересечение потоков материала и газа.

В целях упрощения конструкции горелки предложено заменить дутьевые трубки щелью, прорезанной в нижней части ствола горелки также в пределах сектора 90° для подачи кислорода. При этом воздух подаётся в зазор между шихтовым патрубком и стволом.

Преимущество указанной горелки заключается в активном воздействии на начальный участок шихто-дутьевой смеси высокоскоростным боковым дутьём.

Такое воздействие позволяет предотвратить "шнурование" потока шихты и обеспечивает высокоэффективное и достаточно равномерное перемешивание шихты с кислородом. Эффект достигается вплоть до минимальных по условиям эксплуатации объёмов дутья, типичных для максимально высоких обогащений его кислородом.

Экспериментальные исследования работы модели горелки, проведённые на холодном стенде, показывают, что начальный угол раскрытия двухфазной струи "газ-частицы" может быть достигнут на уровне 120°, что значительно превышает угол распыла. Равномерность перемешивания концентрата с кислородом с одной стороны обеспечит улучшение качества продуктов плавки, а с другой - благодаря более раннему воспламенению всего объёма шихты и началу коагуляции частиц -будет способствовать снижению пылевыноса.

Головной образец горелки изготовлен, прошёл необходимые технологические испытания и намечен к опытно-промышленной эксплуатации.

Защита футеровки реакционной шахты

Тепловые нагрузки на стенки реакционной шахты (РШ) определили с использованием модели реакционного теплообмена, которая записывалась в виде:

еф, ег - степень черноты факела и гарнисажа, соответственно;

Тг, Тпл - температура газового потока в шахте и плавления гарнисажа, соответственно;

50 - постоянная Стефана-Больцмана.

Необходимые для расчётов параметры были получены экспериментально на действующей ПВП.

Влияние содержания кислорода в дутье на тепловые характеристики показано на рис. 6.

где: япот - плотность тепловых нагрузок РШ, Вт/м2;

1800

1400

40 50 60 70

Содержание кислорода в дутье, % об.

Рис. б. Влияние обогащенного дутья кислородом на температуру в РТ (1) и тепловые нагрузки на ее стенки (2)

При работе агрегата с вышеуказанными режимными параметрами тепловые нагрузки на стенки РШ возрастают на 60 кВт/м2. В то же время применённая на НМЗ (и на абсолютном большинстве аналогичных печей в мире) водяная система охлаждения обеспечивает устойчивую работу при нагрузках до 35 кВт/м2, после чего практически неизбежно разрушение стенок РШ.

Анализ модели радиационного теплообмена в РШ ПВП показал, что снижение тепловых нагрузок на поверхности РШ может быть достигнуто при увеличении температуры плавления гарнисажа. Проведённые лабораторные исследования показали, что наибольшей тугоплавкостью обладает гарнисаж, образующийся при степени окисления шихты, соответствующий полному окислению железа, никеля и 9-10% сульфида меди. Экспериментально установлено, что такой степени окисления соответствует расход кислорода в дутье на тонну шихты, равный:

V=7(S)-a(Cu+Ni)+b(Fec)

где: а=1,6-1,9; в=2,2-2,4; (S); (Си); (Ni); (Fec) - содержание серы, меди, никеля и сульфидного железа (в %), соответственно.

При указанном расходе кислорода температура плавления гарнисажа возрастает на 70-100°С, что позволяет снизить тепловую нагрузку РШ ПВП на 18-20 кВт/м2.

Внедрение данного способа защиты футеровки, заключающегося в периодическом, по мере износа гарнисажа, кратковременном переводе печей в указанный режим работы позволило обеспечить безаварийную эксплуатацию агрегатов при обогащении дутья кислородом до 45%. Однако для планируемого режима (до 60+65% 02 в дутье) этого технического решения оказалось недостаточно. Радикальным способом снятия избыточного тепла РШ является применение испарительной системы охлаждения. Проведённые расчёты показали, что внедрение испарительной системы охлаждения обеспечивает надёжную работу ПВП при высокой степени обогащения дутья кислородом (вплоть до технического кислорода) и даёт возможность эффективно утилизировать тепло с получением вторичных энергоресурсов в виде пара. Детальный анализ причин, определяющих эксплуатационную надёжность такого типа охлаждения в специфических условиях работы РШ, в т.ч. и причин отказа от промышленного применения этого способа, выявил следующее требование к конструктивному оформлению - оно должно обеспечивать равномерное распределение тепловых нагрузок по всей периферии РШ при локальных перегревах или выходе из строя части системы охлаждения, чтс неизбежно в реальных условиях. В связи с этим разработана новая система испарительного охлаждения, характеризуемая следующими параметрами и рассчитанная на работу с дутьём, обогащенным от 30 до 90% кислородом:

- конструкция панелей - броневой лист толщиной 30 мм с наваренными трубами;

- давление пара - 85 кг/см2;

- система циркуляции - многократная, принудительная;

- максимальная тепловая нагрузка -100 кВт/м2;

- объём пара при обогащении дутья кислородом 50% - 28 т/час.

Проведённые в течение года промышленные испытания панели размером

2x3 м полностью подтвердили правильность сделанных выводов, что явилось основанием для принятия решения о реконструкции печей с переводом на испарительное охлаждение.

Разработка мероприятий по ликвидации перегрева продуктов плавки

Длительным пассивным экспериментом было установлено, что при применении кислорода температура шлака при производительности печи по шихте 130-г160 т/ч определяется (при прочих равных условиях) температурой, достигаемой в процессе окисления шихты в РШ, отставая от неё на 150-н170°С. В связи с этим ожидаемая температура шлака при работе в планируемом режиме составит 1450-1650°С, что выше оптимальной. С целью регулирования данного параметра разработан способ подачи холодных кусковых оборотных материалов (выбивки из ковшей для транспортировки расплавов) в шлаковую ванну печи. Длительная промышленная эксплуатация способа показала, что подача 4% оборотов от объёма образующегося шлака снижает эту температуру на 40-г50°С, что согласуется и с расчётными величинами. Проведённые расчёты и промышленные эксперименты показали, что наиболее простым и надёжным способом снижения температуры штейновой ванны является увеличение уровня шлаковой ванны. Эффект достигается за счёт увеличения термического сопротивления слоя шлака. Установлено, что увеличение уровня шлаковой ванны на величину:

ДН=(10ч-20)-Ншл (1 -1210)Л, где: Ншл - высота шлаковой ванны, м; 1 - температура штейна, °С; приводит к стабилизации температуры штейна на уровне 1200-1210°ЗС.

Для реализации указанных технических решений предусмотрена реконструкция ПВП с увеличением высоты шлакового расплава на 500 мм и соответствующее расширение переделов по подготовке к загрузке холодных оборотов в печи.

Общие выводы по работе

1. Разработаны научные основы и усовершенствована технология переработки сульфидных концентратов и полупродуктов, содержащих медь и никель, с использованием автогенных процессов. Усовершенствованная технология автогенной плавки медного рудного никельсодержащего концентрата, медного концентрата от разделения файнштейна и твердых богатых медных никельсодержа-щих штейнов основана на использовании модернизированной двухзонной печи Ванюкова, в первой зоне которой получают "сырую" черновую медь и стабильный поток высокосернистых газов, а во второй зоне - обедняют шлаковый расплава.

2. На основе принципов усложненной теории регулярных растворов исследована термодинамика сульфидно-металлических расплавов на основе меди. Установлены зависимости активностей компонентов в расплавах Cu-N¡, Cu-Co, Cu-Fe, Cu-S, Cu2S -Ni3S2, Cu2S- Fe-S, Cu-S-O, Cu-Fe-Ni-Co-S от их состава.

3. Проведен комплекс лабораторных исследований и укрупненных испытаний по изучению характерных особенностей автогенной плавки медного никель-содержащего сырья и полупродуктов.

3.1. Исследованы зависимости между содержанием серы и никеля в меди при работе в двухслойном режиме. Установлено, что при одном и том же исходном содержании никеля в твердом штейне и при одном и том же содержании серы в расплаве концентрация никеля в нем возрастает при более высокой температуре (например, при [Ni]„cx=5% и [S]pacnjl =0,5%, содержание Ni в расплаве составляет »2,26, 2,5 и 3% при 1250, 1300 и 1350°С соответственно).

3.2. Исследовано распределение железа, меди, никеля и кобальта между медью, белым маттом и шлаком в трехслойном и двухслойном режимах. Показано, что для трехслойного режима коэффициенты распределения никеля, кобальта и железа между белым маттом и медью не зависят от исходного состава, шлака и парциального давления S02, а конечное содержание этих металлов в меди и шлаке и, соответственно, их коэффициенты распределения между медью и шлаком зависят как от содержания в шлаке S¡02, так и от давления S02.

Для двухслойного режима коэффициенты распределения никеля и кобальта между медью и шлаком существенно зависят от давления S02 и содержания S¡02 в шлаке и изменяются для никеля от 24 до 6,5, для кобальта от 0,4 до 0,01 по мере повышения давления S02 и содержания Sí02b шлаке.

3.3. Проведены исследования по изучению взаимодействия газового дутья, содержащего S02, со шлако-штейновыми расплавами. Установлено, что:

3.3.1. При продувке штейновых расплавов в них несколько снижаются содержания железа и никеля, содержание меди остается постоянным.

3.3.2. При продувке шлаковых расплавов происходит небольшое уменьшение содержания Fe+2 (на 4-7%), увеличение содержания Fe+3 (на 3-6%) и появление незначительных содержаний серы (0,7-0,8%).

3.3.3. При продувке шлако-штейновых расплавов происходит частичное взаимодействие диоксида серы с сульфидом железа, а также с сульфидами никеля и меди штейна. При этом содержания железа, никеля и меди в штейне немного уменьшаются

3.4. Показано, что наличие в дутье диоксида серы не приводит к каким-либо существенным изменениям в распределении цветных и благородных металлов между штейном и шлаком.

4. Проведены исследования по изучению влияния крупности частиц твердых штейнов на процесс взаимодействия их со шлаковым расплавом при непрерывном конвертировании (автогенной плавке) в ПВ.

4.1. Результаты лабораторных исследований показали, что скорость удаления серы в газовую фазу практически не зависит от крупности частиц штейна в исследованных пределах (0,5-3 мм).

4.2. Разработана теплофизическая модель плавления частиц штейна в жидкой ванне. Результаты выполненных с помощью этой модели исследований показали, что оптимальные результаты достигаются при крупности частиц, не превышающей 5 мм.

5. На опытной укрупненной установке института Гипроникель проведены испытания технологии плавки и непрерывного конвертирования медного концентрата от разделения файнштейна (МКРФ) в двухзонном агрегате. Показано, что:

5.1. Извлечение в белый матт меди составляет 99,0-99,5%. Выход шлака находится на уровне 15% при содержании в нем меди 1,72-3,21% и никеля -0,57-0,75%.

5.2. При конвертировании МКРФ с получением "сырой" черновой меди полученные при двухслойном режиме конвертирования шлаки содержат: Си -22,9-28,1%, № -1,04-1,33, а при трехслойном режиме - Си - 3,27-5,97%, N1 -0,35-0,71%.

6. На опытной укрупненной установке института Гипроникель проведены испытания технологии автогенной плавки твердых никельсодержащих медных штейнов в двухзонном агрегате.

Показано, что при конвертировании твердого штейна полученные при двухслойном режиме конвертирования шлаки содержат: Си - 21,89-26,54%, N1 -0,97-1,28%, а при трехслойном - Си - 4,11-6,03%, N1 - 0,65-0,74%.

7. На укрупненно-лабораторной установке АО "Институт Гипроникель" проведен комплекс исследований процесса автогенной плавки медных рудных концентратов на "сырую" черновую медь. Испытания проводились с получением шлаков различного состава с обогащением дутья кислородом до 40-60% и с использованием в дутье печи диоксида серы (до 22%). Установлено, что:

7.1. При автогенной плавке на дутье, содержащем до 50% 02, в трехслойном режиме, получена "сырая" черновая медь, содержащая 93-97% Си, оборотные шлаки содержали 5,0-8,5% Си. При переработке медного никельсодержащего концентрата на дутье, содержащем до 60% 02 и 22% диоксида серы получена "сырая" черновая медь состава, %: Си - 92-95; N¡-2-3; Со - 0,2-0,3, оборотные шлаки содержали, % : Си 3-4,5; N1 0,2-0,4; Со 0,14-0,17.

7.2. Установлено, что наличие диоксида серы в дутье не оказывает заметного влияния на показатели процесса плавки. Вместе с тем имеет место резкое увеличение концентрации Б02 в отходящих газах (до 50-58%). Отмечено наличие незначительного количества элементарной серы в шахте и газоходе печи.

7.3. Испытания показали, что с технологической точки зрения нет существенных различий в ходе плавки при работе на железо-силикатные и железо-силикатно-известковые шлаки.

8. Опробовано два метода обеднения шлаков автогенной плавки: путем подачи природного газа в приэлектродное пространство и путем продувки расплава смесью природного газа, воздуха и кислорода с добавлением твердого восстановителя. Установлено, что:

8.1. При интенсивности продувки расплава природным газом 0,7-0,8 м3/т-мин, удельной мощности электропечи не менее 400 кВт/м2, расходе природного газа 45 м3/т шлака и расходе электроэнергии 155 кВт-ч/т шлака содержание цветных металлов в отвальном шлаке составляет, % масс.: Ni -0,05-0,07; Со - 0,03-0,04; Си - 0,08-0,25.

8.2. При обеднении смесью природного газа, воздуха и кислорода с добавлением твердого восстановителя в восстановительной зоне двухзонного агрегата при коэффициенте расхода кислорода в дутье а=0,8, количестве твердого восстановителя 8% от массы обедняемого шлака и расходах природного газа, воздуха и кислорода 37, 29 и 56 м3/т шлака соответственно содержание цветных металлов в отвальном шлаке составляет, % масс.: Ni - 0,08-0,09; Со - 0,04; Си - 0,47-0,48.

9. Выполнен комплекс исследований и испытаний по совершенствованию технологии и аппаратуры взвешенной плавки медно-никелевых концентратов:

9.1. Разработана принципиально новая конструкция шихтовой горелки для печи взвешенной плавки. Установлено, что данная конструкция имеет высокие выходные скорости потока и обеспечивает угол раскрытия двухфазной струи 120°, что исключает возгорание шихты в устье горелки.

9.2. Проведен анализ влияния обогащения дутья кислородом на тепловые нагрузки стенки реакционной шахты (РШ) печи. Установлено, что при содержании кислорода более 40% водяная система охлаждения не обеспечивает безаварийной работы агрегата. Разработан и внедрён способ нанесения тугоплавкого гарнисажа на футеровку РШ, что позволяет интенсифицировать процесс с доведением содержания кислорода до 50%.

9.3. Разработана и проверена в промышленных условиях в течение годг эксплуатации опытная панель системы испарительного охлаждения РШ. Показано, что внедрение данной системы позволит снять ограничения по содержании кислорода в дутье.

9.4. Разработаны и внедрены способы регулирования температур шлаково го и штейнового расплавов ПВП.

10. Разработанная технология плавки МКРФ в ПВ с получением белогс матта реализована на промышленной печи ПВ-6,2 на НМЗ НГМК. Прибыль ком бината от внедрения этой разработки составила 2 млн. долларов США.

11. Выдан технологический регламент для проектирования производств; меди по технологии непрерывного конвертирования. На основании полученных i работе данных проектной частью института Гипроникель выполнен ТЭР по оцен ке эффективности новой технологии. Расчеты показали, что годовая прибыль о' внедрении непрерывного конвертирования за счет уменьшения штрафов за вы

>росы серы и получения дополнительной товарной продукции составит 40 млн. юлларов, а срок окупаемости капитальных вложений - около 2 лет.

12. Реализация разработок диссертации в области совершенствования тех-юлогии взвешенной плавки позволит снизить капитальные вложения и эксплуатационные расходы, необходимые для оздоровления экологической ситуации на -1ГМК на сумму 57 и 73 млн. долларов США, соответственно.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рябко А.Г., Вайсбурд С.Е, Абрамов Н.П. Физико-химические и технологические свойства высокоизвестковистых шлаков // Цветные металлы. - 1989. -

Vb 1. - с. 28-32.

2. Мечев В.В., Абрамов Н.П., Соколов O.K. и др. Разработка и освоение технологии получения серы из отходящих газов металлургических производств // Дветные металлы. - 1989. - №7. - С. 69-72.

3. Абрамов Н.П. Разработка технологии автоклавно-окислителыюго выще-шчивания высокосернистого никель-пирротинового концентрата // Цветные металлы. - 1992.-№7.-С. 9-12.

4. Серебряков, И.В. Деревцов, Абрамов Н.П. и др. Распределение металлов лежду белым маттом, черновой медью и шлаком // Цветные металлы. - 1994. -

V« 11.-С. 22-25.

5. Абрамов Н.П. Теоретические предпосылки совершенствование процес-:ов рудоподготовки и обогащения руд цветных и редких металлов // Цветные металлы. - 1996. - №12. - С. 16-19.

6. Абрамов Н.П. и др. Термодинамические исследования бинарных жидких :плавов никеля, кобальта и железа с медью, выполненные методом давления наущенного пара / Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Б.П. Бурылев, Мойсов Л.П., 0.JI. Литвинов. АО НИИМонтаж. - Краснодар, 1996. -25 с. - 7 рис.. - Библиогр. 23 1азв. - Деп. В ВИНИТИ 21.06.96, №2059-В96.

7. Цемехман Л.Ш., Абрамов Н.П., Бурылев Б.П. и др. Компьютерное моде-тирование состава жидкого металла системы железо-сера-кислород, равновесного ; газовой фазой C0-C02-S02. Компьютерное моделирование в физической хи-лт //Тез. III Российского семинара. Курган. - 1996. - С. 79-80.

8. Abramov N.P., Tsemekhman L.Sh, Ryzov O.A. at al. THE NEW PROCESS DF CONTINUOUS CONVERTING OF SOLID COPPER MATTES. Clean Technology for The Mining Industry. Proc. of the III International Conference on Clean Tech-lologies for the Mining Industry. Santiago, Chile, May 15-17, 1996. - P. 229-236.

9. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Б.П. Бурылев, Л.П. Мойсов. Термодина-нические активности компонентов в жидких и твердых сплавах системы медь-1икель // Тезисы докл. 2-го Международного симпозиума "Проблемы комплекс-юго использования руд", 19-24 мая 1996, СПб. - С. 160-161.

10. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Б.П. Бурылев, Л.П. Мойсов. Активности сульфидов меди и серебра в системе Cu2S - Ag2S // Тезисы докл. 2-го Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд", 19-24 мая 1996, СПб.-С. 164.

11. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Л.П. Мойсов, Б.П. Бурылев. Термодинамика тройных расплавов хлоридов меди, никеля и кальция // Тезисы докл. 2-го Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд", 1924 мая 1996, СПб. - С. 164-165.

12. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., А.Г. Рябко и др. Непрерывное конвертирование твердых никельсодержащих штейнов в модернизированной печи Ва-нюкова // Тезисы докл. 2-го Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд", 19-24 мая 1996, СПб. - С. 175.

13. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Л.А. Павлинова и др. Изучение поведения серы и никеля в процессе непрерывного конвертирования медных штейнов // Тезисы докл. 2-го Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд", 19-24 мая 1996, СПб.-С. 175-176.

14. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Л.В. Коновалов и др. Исследование динамики поведения твердой частицы в барботируемом расплаве печи Ванюкова // Тезисы докл. 2-го Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд", 19-24 мая 1996, С.-Пб. - С. 181.

15. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Рябко А.Г. и др. Переработка медных штейнов на черновую медь в печах Ванюкова // Цветные металлы. - 1997. - №6. -С. 20-23.

16. Abramov N.P., Tsemekhman L.Sh., Riabko A.G. at al. PROBLEMS OF THE CONTINUOUS CONVERTING OF COPPER AND COPPER-NICKEL MATTES. Proc. 36th Annual Conf. of Metallurgist (CIM). Vol. II. Canada, August 1720, 1997.-P. 167-173.

17. Abramov N.P., Pavlinova L.A., Evgrafova A.K., Derevtsov I.V. STUDY OF THE INFLUENCE OF THE MATTE PARTICLE SIZE ON INTERACTION BETWEEN MATTE AND SLAG MELT Proc. 36th Annual Conf. of Metallurgist (CIM). Vol. II. Canada, August 17-20, 1997. - P. 343-348.

18. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Бурылев Б.П. Исследования и расчет активности кислорода в жидкой меди. Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов // Тез. II Рос. Конф. - Т. 2. - Челябинск, 1998. - С. 94-96.

19. Абрамов Н.П. и др. Физико-химические свойства расплавов системы никель-кобальт-медь / Абрамов Н.П., Бурылев Б.П., Цемехман Л.Ш. АО НИИ-Монтаж. - Краснодар, 1998.- 5 с. -1 табл. - Библиогр. 10 назв. - Деп. в ВИНИТИ 24.04. 98, №1307-В98.

20. Абрамов Н.П. и др. Фазовые равновесия и расчет активностей компонентов в расплавах медь-сера-селен-теллур / Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Бурылев Б.П. АО НИИМонтаж. - Краснодар, 1998. - 11 с. 5 табл. - Библиогр. 14 назв. - Деп. в ВИНИТИ 28.07.98, №2413-В98.

21. Абрамов Н.П. и др. Расчет активности и растворимости кислорода в расплавах меди, кобальта, никеля и железа / Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Бу-рылев Б.П. АО НИИМонтаж. - Краснодар, 1998. - 6 с. - Библиогр. 9 назв. - Деп. в ВИНИТИ 28.07.98, № 2414-В98.

22. Абрамов Н.П. и др. Термодинамические активности расплавов меди с никелем, кобальтом и железом / Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Бурылев Б.П. АО НИИМонтаж. - Краснодар, 1998. - 39 с. - Библиогр. 42 назв. - Деп. в ВИНИТИ 12.11.98, № 3273-В98.

23. Костюкович Ф.В., Абрамов Н.П., Сухарев С.В. и др. Освоение печи Ванюкова для плавки медного концентрата от разделения файнштейна на Норильском КМК // Цветные металлы. - 1998. - №2. - С. 33-35.

24. Абрамов Н.П., Павлинова JI.A., Евграфова А.К. и др Исследование влияния крупности штейна на взаимодействие его со шлаковым расплавом // Цветные металлы. - 1998. - №2. - С. 43-45.

25. Абрамов Н.П., Мироевский Г.П., Ермаков Г.П. и др. Никелевые предприятия Китайской Народной республики. Изд. дом "Руда и металлы" . - 1998. -80 с.

26. Kostiukovitch F.V., Abramov N.P., Sukharev S.V at al. DEVELOPMENT OF VANIUKOV'S FURNACE FOR SMELTING COPPER CONCENTRATE OBTAINED FROM DIVISION OF HIGH-GRADE MATTE AT NORILSK MINING AND METAL COMBINE. Clean Technology For The Mining Industry. Proc. of the IV International Conference on Clean Technologies for the Mining Industry Santiago, Chile, May 13-15, 1998. - P. 761-766.

27. Abramov N.P., Pavlinova L.A., Bochkova L.V at al. STUDY OF SULPHUR AND NICKEL BEHAVIOUR DURING THE CONTINUOUS CONVERTING OF COPPER MATTES. Clean Technology For The Mining Industry. Proc. of the IV International Conference on Clean Technologies for the Mining Industry Santiago, Chile, May 13-15, 1998.-P. 787-793.

28. Abramov N.P., Govorov A.V., Tsemekhman L.Sh at al. SLAG CLEANING USING THE METHOD OF BLOW BY REDUCING-SULPHIDIZING GAS MIXES. Clean Technology For The Mining Industry. Proc. of the IV International Conference on Clean Technologies for the Mining Industry Santiago, Chile, May 13-15, 1998. - P. 795-802.

29. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Рыжов О.А. и др Разработка технологии переработки медных никельсодержащих рудных концентратов до черновой меди // Цветные металлы. - 1999. - № 11. - С. 35-39.

30. Абрамов Н.П. и др. Расчет активности компонентов расплавов медь-никель-кобальт-железо-сера / Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Бурылев Б.П.

АО НИИМонтаж. - Краснодар, 1999. - 11 с. - 2 табл. - Библиогр. 18 назв. - Деп. в ВИНИТИ 21.06.99, №1972-В99.

31. Абрамов Н.П., Цемехман Л.Ш., Быстрое В.П. и др. Автогенная плавка медных никельсодержащих рудных концентратов в модернизиро-

ванной печи Ванюкова с получением "сырой" черновой меди // Науч,-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб. научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С. 15-17.

32. Абрамов Н.П., Цемехман JI.111., Быстрое В.П. и др. Плавка медного концентрата ЦРФ на "сырую" медь в печи Ванюкова // Науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С. 20-22.

33. Абрамов Н.П., Павлинова Л.А., Бочкова Л.В. и др. Исследование влияния S02 в дутье на потери цветных и благородных металлов со шлаками при автогенной плавке сульфидного медного никельсодержащего концентрата // Науч,-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб. научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С. 25-27.

34. Абрамов Н.П., Евграфова А.К., Деревцов И.В. и др. Влияние гранулометрического состава медно-никелевого штейна на его взаимодействие со шлаковыми расплавами // Науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб. научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С. 28-30.

. 35. Абрамов Н.П., Павлинова Л.А., Бочкова Л.В. и др. Изучение особенностей механизма воздействия дутья, содержащего S02, со шлако-штейновыми системами // Науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб. научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С. 33-35.

36. Абрамов Н.П., Бочкова Л.В., Деревцов И.В. и др. Исследование поведения никеля и серы в процессе непрерывного конвертирования медных никель-содержащих штейнов // Науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб. научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С 42-44.

37. Абрамов Н.П., Войханская Н.Л., Дьяченко В.Т. и др. Исследование равновесия в системе "сырая" черновая медь - белый матт - шлак - газовая фаза (S02-C02-N2) // Науч.-техн. конф. "Актуальные проблемы развития цветной металлургии и подготовки кадров": Сб. научн. тр. - Екатеринбург. - 2000. - С. 50-5!

38. Мушкатин Л.М., Рябко А.Г., Абрамов Н.П. К вопросу об оптимизаци работы обогатительно-металлургического комплекса Норильского комбината Труды ин-та Гипроникель, (специальный выпуск журнала "Цветные металлы") СПб.: 2000. - С. 10-18.

39. Абрамов Н.П., Павлинова Л.А., Бочкова Л.В. и др. Поведение никеля меди при автогенной плавке медного концентрата и непрерывном конвертиров! нии твёрдых никельсодержащих штейнов // Труды ин-та Гипроникель, (спещ альный выпуск журнала "Цветные металлы").- СПб.: 2000. - С. 25-30.

40. Костюкович Ф.В., Абрамов Н.П., Сухарев C.B. и др. Поведение цве ных металлов при плавке медного концентрата от разделения файнштейна в печ Ванюкова // Труды ин-та Гипроникель, (специальный выпуск журнала "Цветнь металлы").- СПб.: 2000. - С. 40-48.