автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Снижение потерь металлов платиновой группы при пирометаллургической переработке медных и никелевых шламов

На правах рукописи

ПАВЛЮК Дмитрий Анатольевич

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ МЕТАЛЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ ПРИ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ ШЛАМОВ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных

и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003473592

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Белоглазое Илья Никитич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Русаков Михаил Рафаилович,

кандидат технических наук, старший преподаватель

Козлов Константин Борисович

Ведущее предприятие - ООО ПТИ «Промлит».

Защита диссертации состоится 29 июня 2009 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.1303.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 29 мая 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета доктор технических наук, доцент

В.Н.БРИЧКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По запасам и производству металлов платиновой группы (МПГ) ЮАР и Россия занимают лидирующее положение в мире. Вклад нашей страны в мировое производство индивидуальных МПГ составляет по платине 25%, по палладию 6570%, по родию 35-37%. Основным сырьевым источником этих металлов (до 95%) являются норильские медно-никелевые руды, технология переработки которых направлена на производство никеля и меди. Платиновые металлы при этом извлекаются попутно из электролитных шламов медного и никелевого производства и по технологии включают обжиг, выщелачивание огарка, плавку и электролитическое растворение анодов с получением платиновых концентратов. Существующая технология обеспечивает полноценное извлечение из исходного сырья не менее 95 % МПГ. Такие высокие показатели являются результатом многолетней работы специалистов научно исследовательских институтов и производственников. Заметный вклад в решение проблемы увеличения товарного выхода платиновых металлов был сделан такими выдающимися ученными как: Н.С. Курнаков, O.E. Звягинцев, И.Н. Масленицкий, Н.С. Грейвер и др. В то же время при высокой востребованности металлов платиновой группы в современной промышленности и высокой стоимости этих металлов, дальнейшее снижение потерь МПГ представляет собой важную научно-техническую задачу.

Работа выполнялась в рамках госбюджетной тематики Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) имени Г.В. Плеханова (СПГГИ (ТУ)) по направлению «Новые технологии в цветной металлургии», гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) «Поддержка ведущих научных школ» РФФИ-99-03-32541, а также в рамках программы «Поддержка ведущих научных школ» по проекту №00-15-99070, по теме «Разработка теоретических основ наукоемких технологий в области комплексной переработки рудного и техногенного сырья цветных, благородных и редких металлов».

Цель работы. Совершенствование процесса плавки пром-продуктов металлургического цеха ОАО ГМК «Норильский никель»

и его аппаратурного оформления с целью снижения потерь платиновых и благородных металлов.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

-определение оптимальных шлаковых систем и химического состава;

-экспериментальные исследования потерь благородных металлов при плавке медного и никелевого шламов в зависимости от его химического состава;

-многопараметрическая оптимизация состава шлака по показателям на футеровку дуговой плавильной печи;

-экспериментальные исследования возможности использования в качестве готовых флюсов шлаков обеднительных печей (ОП) Надеждинского металлургического завода (НМЗ) с учетом введения корректирующих силикатных материалов;

-уточнение параметров плавки в опытно-промышленном масштабе.

Научная новизна:

о экспериментально установлено, что в интервале кислотности шлаков 1,3-4,7, происходит увеличение размера комплексных ионов силикатной составляющей, что обеспечивает снижение потерь Рс1 и в два раза;

о по экспериментальным данным получено уравнение регрессии, определяющее зависимость содержания палладия в шлаке от содержания основных компонентов шлака и сплава и устанавливающее наибольшую значимость таких технологических факторов как: количество вводимых флюсов и восстановителя на показатели извлечения МПГ;

о обосновано оптимальное содержание восстановителя в шихте на уровне 7,5-8 %, при котором выход сплава составит 50-65 % при восстановительной электроплавке медных и никелевых шламов.

Практическая значимость: о Разработан технологический режим плавки, обеспечивающий снижения потерь драгметаллов с 1000 г/т до 300 г/т и рекомендуемый для внесения изменений в существующий технологический регламент процесса;

о разработана технология оптимальной шихтовки флюсовых материалов с использованием отвального шлака ОП НМЗ и корректирующих добавок;

о в результате опытно промышленных испытаний получены уточненные данные по показателям плавки медных и никелевых шламов, что позволяет использовать установленные технологические параметры ведения процесса в условиях ОАО ГМК «Норильский никель» и на предприятиях имеющих аналогичные переделы.

Предполагаемое внедрение металлургический цех Медного завода ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель».

Основные защищаемые положения:

1. Повышение извлечения МПГ при плавке медных и никелевых шламов в дуговых сталеплавильных печах (ДСП-1.5) достигается выбором оптимального состава шлака, обладающего низкой температурой плавления, средней кислотностью и вязкостью.

2. Оптимальный состав шлака по показателям снижения потерь при восстановительной электроплавке медных и никелевых шламов обеспечивается следующим соотношением компонентов шихты при дозировке флюсов т/т шихты: отвального шлака НМЗ -0,12-М),13, речного песка - 0,028-0,05 и цемента - 0,025-0,03.

Методы исследования. Экспериментальные методы исследования включали лабораторные и полупромышленные испытания с последующей статистической обработкой в стандартных компьютерных программах и при помощи пакета МаЛСАО. Анализ шлаковых расплавов выполнялся методами классического химического анализа и методом атомной-абсорбции, фазовый анализ методом -рентгеновской дифрактометрии. При проведении атомно-абсорбционной спектрометрии состав шлака определялся по программе БЬАК (оксидная и элементная матрицы), количество элементов определения 30, анодный сплав по программе АЫМ с количеством элементов определения 48.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на конференции в Норильском индустриальном институте «Добыча и переработка руд Норильского промышленного района» (НИИ, Норильск, 2005); открытой научно-практической конференции молодых специалистов (ОАО ГМК «Норильский ни-

кель», г. Норильск, 2005); 1 Всероссийской школе - конференции «Молодые ученые - новой России. Фундаментальные исследования в области химии и инновационная деятельность» (ИХРРАН, г. Иваново, 2005); семинаре «Промышленные печи и высокотемпературные реакторы» (ВО «РЕСТЭК», Санкт-Петербург, 2006); конференции «Асеевские чтения» (Санкт-Петербург, 2006); научно-технических конференциях молодых ученых СПГГИ (Санкт-Петербург, 2006, 2007); семинарах кафедр печей, контроля и автоматизации металлургического производства (ПКАМП), а также автоматизации технологических процессов и производств (АТПП) СПГГИ (ТУ).

Публикации. Результаты диссертации в полной мере освещены в 10 опубликованных печатных работах, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста (в том числе 23 рис., 27 табл., 3 прил.) и включает введение, четыре главы, выводы, библиографический список из 161 литературных источников.

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель, идея и решаемые задачи, названы основные защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен краткий научно-технический анализ современного состояния и перспектив развития рынка МПГ. Описаны современные способы получения концентратов МПГ, даны основные характеристики сырьевых компонентов, описаны физико-химические основы восстановительной электроплавки. Проведен обзор современных технологий получения концентратов металлов платиновой группы.

Вторая глава посвящена вопросам методики проведения исследований и обсуждению результатов эксперимента.

В третьей главе проведен анализ работы плавильного передела. Даны характеристики и состав основных видов сырья. Проанализирована работа печи. Определен фазовый и вещественный состав получаемых продуктов.

В четвертой главе приведено обоснование выбора оптимального состава шлака. Сформулированы основные требования, предъ-

являемые к свойствам шлака. Дано описание влияния компонентов шлака на его вязкость.

В пятой главе даны рекомендации по выбору футеровочных материалов.

Выводы содержат основные рекомендации по составу шлаков, флюсующих добавок, режиму работы печи и аппаратурному оформлению передела.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Повышение извлечения МПГ при плавке медных н никелевых шламов в печах ДСП-1.5 достигается выбором оптимального состава шлака, обладающего низкой температурой плавления, средними кислотностью и вязкостью.

Свойства шлаков во многом определяют все основные показатели пирометаллургического процесса - производительность металлургических агрегатов, расход топлива или электроэнергии, эксплуатационные затраты и в конечном итоге себестоимость передела. Основные требования к свойствам шлака можно сформулировать следующим образом:

- шлак должен иметь сравнительно низкую температуру образования, легко достигаемую в печах;

- шлак должен быть достаточно вязким при температуре его образования, чтобы удерживать капли расплава во взвешенном состоянии, пока не произойдет полная деструктуризация соединений благородных металлов, и они не перейдут в металл;

- при температуре, несколько превышающей температуру плавления, шлак должен быть жидким, чтобы капли расплава могли легко опуститься на дно;

- шлак должен обеспечивать полное разделение расплавляемого материала флюсами и не должен растворять благородные металлы;

- шлак не должен вступать в реакцию с материалом футеровки;

- плотность шлака должна быть низкой, чтобы металл хорошо отделялся от шлака.

При извлечении платины и палладия нельзя отдавать предпочтение какому-то определенному флюсу. Значительные потери палладия наблюдаются только при использовании очень кислых флюсов средней вязкости. При использовании флюса, не содержа-

щего кварца, достигается большая степень концентрирования палладия. Однако флюсы такого типа едва ли можно использовать на практике, поскольку практически все платиносодержащие материалы, направляемые на плавку, содержат оксид кремния. Следует избегать также использования и сильно основных шлаков. Для руд с небольшим содержанием сульфидов эффективны нейтральные или кислые шлаки. На величину потерь платины со шлаками оказывает отрицательное влияние присутствие в шлаках никеля.

Таким образом, как следует из приведенной выше информации, минимальные потери платиновых металлов в процессе плавки обеспечивает шлак средний между нейтральным и кислым.

Кроме того, на потери платиновых металлов, кроме состава шлаков, влияют формы их нахождения в исходном сырье, а также используемый коллектор.

Содержание отдельных шлакообразующих оксидов в шлаках меняется в очень широких пределах, что приводит к значительному различию физико-химических свойств реальных шлаковых расплавов. Необходимо стремиться к тому, чтобы выход шлаков при плавке был минимальным, в силу того, что увеличение выхода шлака ведет к повышению расхода флюсов, энергетических затрат, потерь металлов со шлаками, а также капитальных и эксплуатационных затрат на переработку шихты.

Обращает на себя внимание тот факт, что железистые шлаки являются легко окисляющимися системами. Повышение парциального давления кислорода над железистыми шлаками (<25% 8Ю2) при 1250 °С всего до 10*3 Па приводит к насыщению их магнетитом. Дальнейшее повышение давления кислорода вызывает гетерогени-зацию шлаков за счет выпадения из раствора магнетита. Таким образом, при организации технологического процесса необходимо стремиться к максимальному устранению контакта шлаков с окислительными газами и созданию восстановительной атмосферы в печи.

При рассмотрении диаграмм плавкости и вязкости тройных систем было установлено, что тройная система, содержащая 35-45% БеО, 10+20% СаО и 35+40% 5Ю2, имеет температуру плавления, не превышающую 1200 °С, а вязкость при температуре 1300 °С состав-

ляет 0,15+0,2 Пас. Основные компоненты шлаковой системы - фаялит ^РеОхБЮз) и железо-кальциевый силикат (СаОхреОх5Ю2). Крайне нежелательным компонентом шлака является окись магния, так как при увеличении содержания выше 13% резко повышается температура плавления и вязкость шлака. Добавка А1203 (до 68%) снижает температуру плавления шлаков, а при повышении его содержания выше 10% тугоплавкость шлаков наоборот увеличивается. Аналогично окиси магния качественные характеристики шлака снижают магнетит (РезОД сульфат бария, закись никеля и трех-окись хрома. Снижения содержания магнетита в шлаке можно добиться за счет увеличения угля в шихте. Переход в шлак магния, хрома и алюминия объясняется разрушением футеровки. Для предотвращения нежелательного процесса необходимо снизить температуру плавления шлака.

Большое значение при осуществлении плавильных процессов имеют физические свойства шлаков: поверхностное натяжение, вязкость, электропроводность.

На практике для различных пирометаллургических процессов допустима строго определенная вязкость шлаковых расплавов. Оптимальная вязкость: 0,4+0,5 Па с.

Шлаки с повышенным содержанием оксидов железа обладают смешанной ионо-электронной проводимостью. По этой причине в расплавленных шлаках очень быстро протекают окислительно-восстановительные процессы, связанные с электронными обменами. Знание электропроводности шлаковых расплавов особенно важно при осуществлении плавок, проводимых в электропечах.

Электропроводность расплавленных шлаков, как и вязкость, является функцией их состава, то есть определяется структурой расплава и видом присутствующих ионов. Однако эта зависимость носит обратный характер - с увеличением кислотности шлаковых расплавов электропроводность падает, а при добавках основных оксидов возрастает.

Заглубление электродов в слой шлака должно быть минимальным, но достаточным для того, чтобы обеспечить режим работы печи и необходимое удаление концов электродов от поверхности сплава. По полученным данным, открытый дуговой разряд не на-

блюдается при погружении электродов в шлаковую ванну на глубину 0,15-^-0,2 диаметра электрода. При проведении плавки на вторичные аноды на печах ДСП-1,5 высота слоя шлака составляет 250^-350 мм. Глубина погружения электродов при их диаметре равном 150 мм должна составлять приблизительно 30 мм. При этом мощность электропечи будет максимальной. Следует отметить, что режим работы электропечи на максимальном напряжении и минимальной силе тока является наименее экономичным. Горение дуги над поверхностью шлака приводит, во-первых, к существенному снижению мощности печи, во-вторых, к недостаточному прогреву анодного сплава и образованию настыли на подине печи и, в-третьих, к перегреву поверхностного слоя шлака и оплавлению футеровки печи, расположенной в контакте со шлаковой ванной и над расплавом, что наблюдается в настоящее время при работе печей ДСП-1,5.

Таким образом, приведенные выше данные, свидетельствуют, что для повышения эффективности процесс анодной плавки наиболее целесообразно проводить с наведением среднекислых шлаков (кислотность 1,3-4,7). Это позволит снизить потери платиновых металлов со шлаками и повысить производительность печи.

Химический состав кеков огарка медного и никелевого шламов позволяет сделать вывод, что для получения легкоплавкого я'здкотекучего шлака в исходном сырье наблюдается дефицит диоксида кремния и оксида кальция. Для ликвидации указанного дефицита в шихту необходимо введение указанных реагентов. Предпочтительно вводить флюсы (хотя бы частично) не отдельными окислами, а готовыми сплавленными системами в следствие того, что они имеют более низкую температуру плавления. Введение флюса позволит сократить период формирования шлака и, соответственно, увеличить производительность печи. Например, можно использовать отвальный шлак обеднительных печей НМЗ, характеризующийся низкой температурой плавления - 1200 °С и содержащий 85% 2FeOxSiC>2, 5% суммы окислов кальция, магния и алюминия и не более 10% магнетита и цемент (Si02— 25 % , СаО - 65 %, MgO -3 % , AI2O3 - 5 %), в состав которого входит силикат кальция, также имеющий более низкую температуру плавления по сравнению с от-

дельными окислами. Указанные компоненты шихты при плавке будут выполнять различные функции.

Добавка отвального шлака позволит улучшить плавкость системы, что значительно ускорит образование жидкой фазы в печи и, соответственно, увеличит скорость плавления компонентов шихты.

Цемент, добавленный в шихту, будет выполнять двойную функцию: во-первых, позволит образовывать в шлаке железо-кальциевый силикат РеОхСаС)х28Ю2, который имеет температуру плавления всего 980 °С, что повышает плавкость и снижает вязкость системы; во-вторых, позволит облегчить процесс окомковаиия шихты методом окатывания или брикетирования.

В составе кеков огарков шламов наблюдается дефицит крем-некислоты, поэтому для получения среднекислых шлаков необходимо добавлять речной песок.

Снижение содержания РеО и повышение содержания СаО и 8102 в шлаке приводит к снижению электропроводности и повышению мощности печи.

2. Оптимальный состав шлака по показателям снижения потерь при восстановительной электроплавке медных и никелевых шламов обеспечивается следующим соотношением компонентов шихты при дозировке флюсов т/т шихты: отвального шлака НМЗ -0,12-И),13, речного песка - 0,028-0,05 и цемента -0,025-0,03.

Исследования по отработке условий плавки кеков огарка никелевого и медного шламов проводили в шамотных, алундовых, графитовых тиглях объемом 0,5-1 дм3 на лабораторной электрической печи сопротивления.

Флюсующие добавки, такие как: цемент и отвальный шлак обеднительных печей НМЗ, а в качестве восстановителя - каменный уголь Кайерканского угольного разреза, и другие компоненты шихты перед плавкой измельчали до размера менее 1 мм и тщательно перемешивали между собой. Шихту засыпали в тигель, который закрывали графитовой крышкой с просверленными в ней отверстиями для отвода газов. Тигель помещали в электропечь при температуре 700-800 °С (контроль температуры осуществлялся при

помощи ТГТП термопары). В течение примерно 1,2 часа шихту нагревали до температуры 1300 °С, затем через каждые 25 минут проводили загрузку дополнительных порций шихты в количестве 25-К33% от исходной загрузки. После последней загрузки шихту расплавляли в течение 25 минут. В электрической печи отсутствует перемешивание расплава, поэтому после прекращения «кипения» расплав перемешивали металлическим стержнем и отстаивали в течение 40+50 минут при температуре 1300 °С. Печь отключали и охлаждали тигель в печи до температуры 1100 °С (температура контролировалась при помощи оптического лазерного пирометра). Затем тигель извлекали из печи и охлаждали в течение 20 минут.

Продукты плавки разделяли, взвешивали (весы 2 класса точности), измельчали и анализировали на содержание цветных и благородных металлов.

В результате проведения лабораторных исследований был определен оптимальный состав шихты, приведенный в таблице 1.

Таблица 1

Оптимальный состав шихты

Компонент шихты Масс, доля, %

Кек огарка никелевого шлама 42,3

Кек огарка медного шлама 28,2

Шлак печей обеднения НМЗ 13

Уголь (СТП 0401.14.36-27-67) 8

Песок речной 3

Цемент 3

Как показывают полученные результаты, введение в шихту анодной плавки 13% шлака печей обеднения, 3% речного песка и 3% цемента при расходе угля 6,8-8,5% от массы шихты позволяет получать шлаки, кислотность которых изменяется в пределах 1,431,60. При такой кислотности извлечение таких важных компонентов как: Рс1 и Ag, из шлака достигает своего максимального значения как это показано на рисунках 1 и 2. Продолжительность процесса плавки от момента достижения температуры 1300 °С составляла 3,5 часа

с учетом отстоя расплава в течение 50 минут после окончания процесса плавки.

c(Pd) = 1,4114+2.0898*х

1,42 ■ 1.40 ■ 0

1.38 -----------'-----

0,01 0,02 0.03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0.10

Содержание палладия в шлаке Рисунок 1. Зависимость содержания Рё в шлаке от кислотности

с(Ад)= 1,5404+0,0779'х

0,0S 0.12 0.16 0.20 0,24 0,28 0.32 0,10 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 0,34

Содержание серебра в шлаке Рисунок 2. Зависимость содержания Ag в шлаке от кислотности

Полученные шлаки характеризуются низкими температурой (1200 - 1220 °С) плавления и вязкостью. Содержание Si02 в шлаках находится на уровне 31,36-35,94%, железа (в пересчете на Fe203) -31,33-38,82%, MgO-1,95-3,4%, ВаО-1,01-3,9%, Cr20r<),45-2,06%, А12Оу-10,15-12,05%. Высокое содержание оксида алюминия объясняется влиянием материала тиглей (шамот), используемых в лабораторных плавках. Шлак состоял из двух слоев: верхнего и нижнего. Нижний

слой шлака обогащен по содержанию Сг (2,25-3,72 против 0,35-0,56% Сг203), N1 (2,34-3,99 против 0,88-1,06%) и Рс1 (0,38-0,84 против 0,050,07%).

Выход анодного сплава зависит от содержания угля в шихте (рисунок 3) и при его изменении от 6 до 8,5% увеличивается с 44,4 до 64,3% за счет более глубокого восстановления железа до металлического состояния. С увеличением содержания угля в шихте в сплаве повышаются содержание железа (рисунок 4) и серы (рисунок 5). Никель восстанавливается практически полностью уже при содержании угля в шихте 6,8%.

Оптимальным является содержание угля в шихте равное 7,5-8,5% от массы шихты. При этом содержание Ре в сплаве находится на уровне 1017%, N1 - 50,9-65,26%, суммы 14 и Рс1 - 8,02-11,07, Б - 2,59-3,0%. Полученный сплав не требует корректировки по содержанию железа и по составу полностью соответствует требованиям технологической инструкции. Определенный оптимальный расход угля правомочен только для проведения данных лабораторных плавок. При изменении оборудования и тягового режима печи он будет изменяться. Поэтому при переходе на промышленную печь необходимо проведение специальных плавок по уточнению оптимального расхода угля.

Во всех плавках независимо от состава шихты (в исследуемых пределах) расслоение анодного сплава отсутствовало даже при содержании серебра в расплаве 7%. Наиболее вероятная причина этого - усреднение шихты перед плавкой.

При введении в шихту дополнительных флюсов объем шихты на плавку увеличивается на 18-25,5%. Выход шлака при этом составляет 47,850% от кека огарка или 42,3-44,5% от массы расплава (сплав+шлак), что на 10% выше чем при проведении существующей плавки. Оптимальное содержание угля при этом составляет 7,5-8% от массы шихты. Для проверки лабораторных данных было проведено две пробных плавки на промышленной печи ДСП-1,5. При проведении первой плавки компоненты шихты усредняли с использованием лопастного смесителя объемом около 80 дм3 как указано на схеме рисунок 7. При проведении второй плавки загрузку материала производили без подготовки шихты, загружая материал в печь с помощью бадьи послойно. Состав шихты опытных плавок приведен в таблицах 2 и 3.

---- ---------- -------- -----

.1

1

• I

—.....

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 45 10,0 Содержание угля в шихт:, %

Рисунок 3. Зависимость выхода анодного сплава от содержания угля в

шихте

20

§ „.)-----,

и М 7 7.5 8 8,3 9

Содержание угля в шштс. %

Рисунок 4. Зависимость содержания железа в анодном сплаве от содержания угля в шихте

Содержание угля и шихте, %

Рисунок 5. Зависимость содержания серы в анодном сплаве от содержания угля в шихте

Для проверки лабораторных данных было проведено две пробных плавки на промышленной печи ДСП-1,5. При проведении первой плавки компоненты шихты усредняли с использованием лопастного смесителя объемом около 80 дм3 как указано на схеме рисунок 7. При проведении второй плавки загрузку материала производили без подготовки шихты, загружая материал в печь с помощью бадьи послойно. Состав шихты опытных плавок приведен в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Состав шихты первой опытной плавки.

Компонент шихты Мае. доля Масса, кг %

Кек огарка Си шлама 40 672,87 31

Кек огарка N1 шлама 60 1009,3 46

Шлак печей ОП НМЗ 13 218,7 10

Уголь (СТП 0401.14.36-27-67) 9 151,4 6,9

Песок речной 3,5 58,9 2,7

Цемент 3,5 58,9 2,7

В обоих случаях шихту загружали в печь в три приема по мере расплавления предыдущей порции.

При проведении испытаний было установлено, что изменение состава шихты привело к образованию шлаков, кислотность которых находится в пределах 1,1 - 1,6. Полное расплавление массы произошло при температуре 1250-1370 °С. Образующийся шлак находился в жидкотекучем состоянии уже при температуре 12001250 °С. Продолжительность процесса расплавления всей массы шихты при наличии операции шихтовки составила 2,5 часа. Это на 30% ниже, чем при послойной загрузки материала.

Таблица 3

Состав шихты второй опытной плавки

Компонент шихты Мае. доля Масса, кг %

Кек огарка Си шлама 35,3 600 24

Кек огарка N1 шлама 64,7 1100 44

Шлак ОП НМЗ 11,8 200 8

Уголь (СТП 0401.14.36-27-67) 29 500 20

Песок речной 5,9 100 4

Итого 140,8 2500 100

При проведении первой плавки из-за недостатка угля пришлось проводить операцию корректировки состава сплава по железу путем добавления отработанных шаров барабанных мельниц. Во второй плавке, проведенной с увеличенным расходом угля, удалось осуществить получение анодного сплава с кондиционным содержанием железа без добавления металлических шаров. Наблюдалось увеличение объема получающегося шлака на 11% по сравнению с существующей плавкой. Содержание палладия в шлаках при наличии операции шихтовки материала минимум в три раза ниже (140300 против 750 - 1000 г/т), чем при ее отсутствии. Шихтовка влажного материала с добавкой цемента приводит в процессе последующей сушки к образованию достаточно прочного монолита, который при некотором усилии дробится на куски различной величины. При загрузке данного материала в печь наблюдается значительно меньшее пылеобразование, чем при загрузке нешихтованных материалов (количественно оценить не удалось). Это улучшает условия труда на рабочей площадке.

Таким образом, проведенные исследования показали, что:

Существует возможность снижения температуры процесса плавки кеков огарка медного и никелевого шламов на 200-250 °С при условии проведения процесса с образованием кислых шлаков.

Тщательная шихтоподготовка материала должна быть обязательной операцией перед плавкой. Элементарное перемешивание и усреднение материалов, даже не приведенных к одинаковому гранулометрическому составу, положительно влияет на показатели процесса плавления, снижая содержание палладия в шлаке в три раза и сокращая продолжительность процесса плавления на 30%. Для плавки перерабатываемых в металлургическом цехе кеков огарков, при условии использования рекомендаций, указанных в диссертационной работе, наиболее целесообразной является схема шихтопод-готовки приведенная на рисунок 6.

Однако данная технология шихтоподготовки требует значительного количества оборудования, площадей для его размещения, и может быть использована только при условии проведения расширения и реконструкции плавильного участка металлургического цеха.

ь. шяо* п-^гД р^ецикгедьш-в плевки, I

Дс1кы1«т»)0}.| |

хвегчеА оСськаквьиоА «г.нахл. я«к£»т. нес*

=с

Брит кресс (туе нули ор)

I ЛлпллтшД смлскт»а. ¡ТчиоиаилшмшО --

! СуИК4 Р 6|>КК«ТНПЙ I

Росп МО* II гедъкыК «¿жиг-пргдо нвднв е -1--

\

Мгт»л*

I

Лаоди

Мгоии 1

Рисунок 7. Минимально короткая схема шихтоподготовки

Рисунок 6. Целесообразная схема шихтоподготовки

Для реализации процесса в промышленных условиях необходимо создание участка шихтовки и грануляции материалов

В условиях дефицита площадей для шихтоподготовки исходных продуктов плавки может быть рекомендована схема, приведенная на рисунке 7.

Получение кондиционного по содержанию железа анодного сплава возможно без добавления железных шаров при условии поддержания в печи восстановительной атмосферы введением в шихту достаточного количества угля и поддержанием в газоходе за печыо необходимого разряжения.

Необходимость работы на кислых шлаках требует замены существующей огнеупорной футеровки на другую, которая могла бы выдерживать воздействие высоких температур, химическую активность кислого шлака.

Из анализа работы промышленной печи следует, что наиболее устойчива при работе на кислых шлаках цирконовая футеровка. Однако цирконовые огнеупоры несколько дороже традиционно используемых в цветной металлургии. Для снижения стоимости футеровки печи ДСП-1,5 можно использовать комбинированную футеровку, выложив подину печи (в области контакта с анодным сплавом) хромигопериклазовым термостойким кирпичом (ХПТ), а шлаковый пояс - баделеитокорундовым кирпичем (БКТ). Использование баделеитокорундового кирпича рекомендуется только при работе с кислыми шлаками.

выводы

1. На основании анализа физико-химических свойств различных шлаковых систем были выбраны шлаки, на основе фаялита (2Fe0xSi02) и железо-кальциевого силиката (CaOxFeOxSiOa), обеспечивающие наиболее высокую степень извлечения МПГ.

2. Установлено влияние физико-химических параметров шлака на извлечение благородных металлов из кеков медного и никелевого шлама, определенны параметры ведения процесса плавки такие как: температура 1300 °С, кислотность шлаков 1-2, соотношение кек огарка никелевого шлама и кек огарка медного шлама - 1,5:1,0, время плавки - 2,5-3 ч.

3. Установлено влияние полученного шлака на футеровку дуговой плавильной печи с учетом оптимального состава шихты и рекомендовано при работе на кислых шлаках использовать комбинированную футеровку печи: область контакта со сплавом - хромитоперик-лазовый термостойкий кирпич (ХПТ), шлаковый пояс - баделеито-корундовый кирпич (БКТ).

4. Показано, что переход на плавку с образованием кислых шлаков с использованием в качестве флюсов отвального шлака НМЗ (12+13%), речного песка (2,8+5%) и цемента (2,5+3%) при условии шихтовки материала позволяет проводить процесс при температуре 1300 °С, при этом продолжительность процесса плавки сравнительно невысока и составляет 2,5+3 часа.

5. В условиях дефицита площадей для шихтоподготовки исходных продуктов плавки была рекомендована минимально возможная схема подготовки шихты (рисунок 7).

6. Выявлены причины, непозволяющие получать анодный сплав по содержанию железа, несоответствующий требованиям технологической инструкции по содержанию железа и попутно решена задача значительного снижения пылевыноса как в атмосферу плавильного отделения, так и в систему газоочистки. Причиной пылевыноса является мелкодисперсность поступающих на плавку материалов, перегрузка печи шихтой, чрезмерное развитие дугового режима.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО:

1. Белоглазов И.Н. Выбор оптимального способа подготовки шихты на основе медно-никелевых кеков, обогащенных драгметаллами, к электроплавке/ И.Н. Белоглазов, Д.А. Павлюк // Обогащение руд,

2007. №4. С. 14-17. ISSN 0202-3776.

2. Белоглазов И.Н. Совершенствование технологии плавки кеков огарков никелевых и медных шламов / И.Н. Белоглазов, Д.А. Павлюк // Цветные металлы, 2008. №2. С. 60-61. ISSN 03722929.

3. Анисимова H.H. Совершенствование технологии переработки кеков огарков никелевых и медных шламов в металлургическом цехе медного завода/ Анисимова H.H., Глазков В.Б., Кирпиченков С.Л., Павлюк Д.А., Тер-Оганесянц А.К. // Сб. науч. тр. I Всероссийской школы-конференции «Молодые ученые - новой России. Фундаментальные исследования в области химии и инновационная деятельность» / Изд-во «Иваново» - Иваново: 2005. С. 201-203.

4. Анисимова H.H. Совершенствование технологии переработки кеков огарков никелевых и медных шламов в металлургическом цехе медного завода / Анисимова H.H., Глазков В.Б., Кирпиченков С.Л., Павлюк ДА., Тер-Оганесянц А.К. // Всероссийская научная конференция с международным участием «Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья и синтеза на его основе функциональных материалов». Материалы научно-технической конференции. / Изд-во Кольского научного центра РАН - Апатиты:

2008. Часть 1. С. 260-264. ISBN 5-91137-048-4.

5. Павлюк Д.А. Совершенствование технологии переработки кеков огарков никелевых и медных шламов в металлургическом цехе медного завода ГМК «Норильский никель» // Записки Горного института, 2006. Т. 169. С. 167-169. ISBN 5-94211-284-3. ISSN 0135-3500.

6. Управление электродными печами на основе характеристик электрической дуги / A.A. Педро, М.П. Арлиевский, И.Н. Белоглазов, Д.А. Павлюк / Под ред. И.Н. Белоглазова / СПб: Издательский дом «Руда и металлы». 2009. 97с. ISBN 5-85574-234-2.

РИЦ СПГГИ. 27.05.2009. 3.280. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Платиновые металлы и их роль в современном обществе.

1.1.1. Структура потребления платиновых металлов.

1.2. Современная технология получения концентратов металлов платиновой группы.

1.2.1. Обзор технологических схем получения концентратов платиновых металлов из электролитных шламов.

1.2.2. Краткое описание технологии получения концентратов металлов платиновой группы.

1.2.3. Характеристика сырьевых компонентов.

1.3: Электроплавка концентратов МПГ.

1.3.1. Физико-химические основы восстановительной электроплавки.

1.3.2. Поведение компонентов шихты в процессе электроплавки.

1.3.3. Фазовый состав вторичных анодов.

1.3.4. Шлаки участка электроплавки вторичных анодов.

1.3.5. Характеристика сырья, поступающего на плавку.

1.3.6. Особенности процесса электроплаки.

1.3.7. Конечные продукты участка электроплавки.

2. МЕТОДИКА, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЛАВКИ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

2.1. Лабораторные исследования.

2.1.1. Методика проведения эксперимента.

2.2. Результаты исследований и их обсуждение.

3. АНАЛИЗ РАБОТЫ ПЛАВИЛЬНОГО ПЕРЕДЕЛА.

3.1. Результаты изучения вещественного состава шлака МЦ.

3.1.1. Общая характеристика анализируемого материала.

3.1.2. Результаты рентгенофазового анализа.'.

3.1.3. Результаты минералогического анализа.

3.1.4. Результаты микроанализа.

4. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ШЛАКА.

5. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ПОДГОТОВКИ ШИХТЫ.

5.1. Обработка данных методом коррелляционно-регрессионного анализа.

6. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ФУТЕРОВКИ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ПЛАВКИ МЕДНЫХ И НИКЕЛЕВЫХ ШЛАМОВ И ВЫБОР ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

ВЫВОДЫ.

• Актуальность темы. По запасам и производству металлов платиновой группы (MJ.iL') ЮАР и Россия занимают лидирующее положение в мире. Вклад нашей страны в мировое производство индивидуальных МПГ составляет по платине 25%, по палладию 65-70%, по родию 35-37%. Основным сырьевым источником этих металлов (до 95%) являются норильские медно-никелевые руды, технология переработки которых направлена на производство никеля- и меди. Платиновые металлы при этом извлекаются попутно из электролитных пшамов медного и никелевого производства и по технологии включают обжиг, выщелачивание огарка, плавку и электролитическое растворение анодов с получением платиновых концентратов. Существующая технология обеспечивает полноценное извлечение из исходного сырья не менее 95 % МПГ. Такие высокие показатели являются результатом многолетней работы специалистов научно исследовательских институтов и производственников. Заметный вклад в решение проблемы увеличения товарного выхода платиновых металлов был сделан такими выдающимися ученными как: Н.С. Курнаков, О.Е. Звягинцев, И.Н. Масленицкий, Н.С. Грейвер и др. В то же время при высокой востребованности металлов платиновой группы в современной промышленности и высокой стоимости этих металлов, дальнейшее снижение потерь МПГ представляет собой важную научно-техническую задачу.

Работа выполнялась в рамках госбюджетной тематики СПГТИ (ТУ) по направлению «Новые технологии в цветной металлургии», гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) «Поддержка ведущих научных школ» РФФИ-99-03-32541, а также в рамках программы «Поддержка ведущих научных школ» по проекту № 00-15-99070, по теме «Разработка теоретических основ наукоемких технологий в области комплексной переработки рудного и техногенного сырья цветных, благородных и редких металлов».

Цель работы;. Совершенствование процесса плавки промпродуктов . металлургического цеха ОАО ГМК «Норильский никель» и его аппаратурного оформления с целью снижения потерь платиновых и благородных металлов.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач: о определение оптимальных шлаковых систем и химического состава; о экспериментальные исследования потерь благородных металлов при плавке медного и никелевого шламов', в зависимости от его химического состава; о многопараметрическая оптимизация; состава* шлака7 по показателям на футеровку дуговой плавильной печи; о экспериментальные исследования, возможности использования; в. качестве готовых флюсов шлаков обеднительных печей (ОП) Надеждинского металлургического завода (НМЗ) с учетом введения корректирующих силикатных материалов; о уточнение параметров плавки в опытно-промышленном масштабе.,

Научная новизна: о экспериментально: установлено, что в интервале кислотности шлаков 1,3-И,7; происходит увеличение размера комплексных ионов силикатной; составляющей, что обеспечивает снижение потерь Pd и Ag в два раза; о по экспериментальным, данным получено уравнение регрессии, определяющее зависимость содержания палладия в шлаке от содержания основных компонентов шлака и сплава и устанавливающая наибольшую значимость таких технологических факторов как: количество вводимых флюсов и восстановителя на показатели извлечения МПГ; о обосновано оптимальное; содержание восстановителя в шихте на уровне 7,5-8 %, при котором выход сплава составит 50-65 % при восстановительной электроплавке медных и никелевых шламов.

Практическая значимость: о Разработан технологический режим плавки, обеспечивающий снижения потерь драгметаллов с 1000 г/т до 300 г/т и рекомендуемый для внесения изменений в существующий технологический регламент процесса; о разработана технология оптимальной шихтовки флюсовых I материалов с использованием отвального шлака ОП НМЗ и корректирующих добавок; о в результате опытно промышленных испытаний получены уточненные данные по показателям плавки медных и никелевых шламов, что позволяет использовать установленные технологические параметры ведения процесса в условиях ОАО ГМК «Норильский никель» и на предприятиях имеющих аналогичные переделы.

Предполагаемое внедрение металлургический цех Медного завода ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель».

Основные защищаемые положения:

1. Повышение извлечения Mill' при плавке медных и никелевых шламов в печах ДСП-1.5, достигается выбором оптимального состава шлака, обладающего низкой температурой плавления, средней кислотностью и вязкостью.

2. Оптимальный состав шлака по показателям снижения потерь при восстановительной электроплавке медных и никелевых шламов обеспечивается следующим соотношением компонентов шихты при дозировке флюсов т/т шихты: отвального шлака НМЗ -0,12-Ю,13, речного песка - 0,028-Ю,05 и цемента - 0,025-Ю,03.

Методы исследования. Экспериментальные методы исследования включали лабораторные и полупромышленные испытания с последующей статистической обработкой в стандартных компьютерных программах и при помощи пакета MathCAD. Анализ шлаковых расплавов выполнялся методами классического химического анализа и методом атомной-абсорбции, фазовый анализ методом рентгеновской дифрактометрии. При проведении атомноабсорбционной спектрометрии состав, шлака определялся по программе SLAK (оксидная и элементная матрицы), количество элементов определения 30, анодный сплав по программе ANNI с количеством элементов определения 48;

Апробация работы; Материалы диссертационной работы докладывались на^ конференции; в Норильском индустриальном институте «Добыча, и переработка руд Норильского промышленного района» (НИИ, Норильск, 2005); открытой научно-практической конференции молодых. специалистов (ОАО' ГМК «Норильский никель», г. Норильск, 2005); 1 Всероссийской школе -конференции «Молодые ученые - новой России. Фундаментальные., исследования в области химии и инновационная деятельность» (ИХРРАН, г. Иваново, 2005); семинаре «Промышленные печи и высокотемпературные реакторы» (ВО «РЕСТЭК», Санкт-Петербург, 2006); конференции «Асеевские чтения» (Санкт-Петербург,. 2006); научно-технических конференциях молодых, ученых Санкт-Петербургского государственного горного института (Санкт-Петербург, 2006, 2007); семинарах кафедр печей, контроля и автоматизации; металлургического производства, а также, автоматизации технологических процессов и производств С1Д XИ (ТУ).

Публикации. Результаты диссертации в полной- мере: освещены в 10 опубликованных печатных работах, из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ и одном учебном пособии.

Во введении обоснована актуальность работы,, определены цель, идея и решаемые задачи, названы основные защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость. В первой главе выполнен краткий научно-технический анализ современного состояния и перспектив развития рынка Mill'. Описаны современные способы, получения' концентратов Mill, даны основные характеристики сырьевых компонентов^, описаны физико-химические: основы-восстановительной электроплавки. Проведен обзор современных технологий получения концентратов металлов платиновой группы.

Вторая глава посвящена вопросам методики проведения исследований и обсуждению результатов эксперимента.

В третьей главе проведен анализ работы плавильного передела. Даны характеристики и состав основных видов сырья. Проанализирована работа печи. Определен фазовый и вещественный состав получаемых продуктов.

В четвертой главе приведено обоснование выбора оптимального состава шлака. Сформулированы основные требования, предъявляемые к свойствам шлака. Дано описание влияния компонентов шлака на его вязкость.

В пятой главе обоснован выбор оптимального способа подготовки шихты.

В шестой главе даны рекомендации по выбору футеровочных материалов.

Выводы содержат основные рекомендации по составу шлаков, флюсующих добавок, режиму работы печи и аппаратурному оформлению передела.

ВЫВОДЫ

1. На основании критического анализа физико-химических свойств различных шлаковых систем были выбраны шлаки, на основе фаялита (2Fe0xSi02) и железо-кальциевого силиката (Ca0xFe0><Si02), обеспечивающие наиболее высокую степень извлечения МПГ.

2. Изучено влияние физико-химических параметров шлака на извлечение благородных металлов из кеков медного и никелевого шлама и определенны параметры ведения процесса плавки такие как температура — 1300 °С, кислотность шлаков 1-2, соотношение кек огарка никелевого шлама и кек огарка медного шлама - 1,5:1,0; время плавки - 2,5-3 ч.

3. Изучено влияние полученного шлака на футеровку дуговой плавильной печи с учетом оптимального состава шихты и рекомендовано при работе на кислых шлаках использовать комбинированную футеровку печи: область контакта со сплавом — хромитопериклазовый термостойкий кирпич (ХПТ), шлаковый пояс - баделеитокорундовый кирпич (БКТ).

4. Показано, что переход на плавку с образованием кислых шлаков с использованием в качестве флюсов отвального шлака НМЗ (12—13%), речного песка (2,8-5%) и цемента (2,5-3%) при условии шихтовки материала позволяет проводить процесс при температуре 1300 °С, при этом продолжительность процесса плавки сравнительно невысока и составляет 2,5-3 часа.

5. В условиях дефицита площадей для шихтоподготовки исходных продуктов плавки была рекомендована минимально возможная схема подготовки шихты.

6. Выявлены причины, не позволяющие получать анодный сплав по содержанию железа, не соответствующий требованиям технологической инструкции и попутно решена задача значительного снижения пылевыноса, как в атмосферу плавильного отделения, так и в систему газоочистки. Причиной пылевыноса является мелкодисперсность поступающих на плавку материалов, перегрузка печи шихтой и высокое разряжение в системе газоочистки, чрезмерное развитие дугового режима.

Замечания и рекомендации по улучшению работы ЭПО МЦ—1 1. Рекомендации по рациональному составу шихты

1.1.В' настоящее время при плавке различных материалов (медный и никелевый кеки ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», кеки ПЭФ, кеки КГМК) технологи практически не знают хим. состав указанных продуктов по содержанию и форме нахождения примесей. При этом в процессе электроплавки не происходит нормальное ошлакование и выведение из технологического процесса примесей (мышьяк, сурьма, олово, свинец, висмут и т.д.). Необходимо провести дополнительные исследования по использованию различных флюсующих добавок в различных режимах плавки для ошлакования и выведения из технологического процесса вышеуказанных примесей.

1.2.В настоящее время первичные шлаки не анализируются в полном объеме (только на содержание палладия). Причем химанализ называется полуколичественный, который показывает содержание драгметаллов достаточно неточно. Хим. состав вторичных шлаков, %: Si02 = 15-20; А1203 = 8-10; СаО = 2-3; MgO = 30-40; Feo6uj. = 30-40. Шлак указанного хим. состава имеет высокую температуру плавления за счет высокого содержания MgO. Кроме того, окись магния образует в шлаках гетерогенную фазу, что в свою очередь ведет к образованию промежуточного слоя между шлаком и металлом и, соответственно, к еще большему росту вязкости и дополнительным потерям металлов. Рабочая температура шлаков ЭПО составляет 1530-1570°С. Кислотность получаемых шлаков (отношение суммы массовых долей кислотных окислов к сумме массовых долей основных окислов) составляет величину более 0,6-0,9. Для снижения потерь драгметаллов со шлаками необходимо процесс вести на получение шлаков с кислотностью 1,1—1,3 за счет увеличения содержания окиси: кремния- и' снижения содержания, окиси магния. Кроме того, снижение тугоплавкости шлаков позволит повысить производительность существующего: оборудования; 2. Рекомендации по рациональному способу шихтоподготовки.

2.1.В настоящее: время» материалы, загружаемые на электроплавку, имеют очень низкую крупность. Кроме того*, в процессе: плавки при подплавлении откосов; загружаемых материалов происходят т.н. «обвалы» шихты. Указанные причины ведут к значительному пылевыносу. Для снижения пылевыноса при плавке следует, применить окомкование кеков: Иолучение гранулированногогматериала позволит: : • -снизить пылевынос при загрузке печей;; • избежать «обвалов» откосов шихты при плавке; . • при грануляции материалов в состав шихты можно закладывать все компоненты, (кеки, флюсы,, уголь), что будет способствовать, нормализации* процесса шлакообразования.

Однако^ для использования' грануляции материалов- необходима! установка! дополнительного оборудования и, возможно, увеличение,- численности обслуживающего персонала.

Кроме того, электропечное; и электролизное отделения: обслуживает в течение одной технологической: смены один" машинист крана:. Учитывая занятость машиниста крана в электролизном', отделении старший плавильщик; вынужден; при загрузке перегружать, печь (т.е. загружать одновременно в печь две бадьи материала вместо одной), что в свою очередь приводит к нарушению тепловой работы печи, образованию «обвалов» откосов шихты и, как следствие, к, повышенному, пылевыносу шихты. Поэтому для устранения указанных замечаний рекомендуется производить загрузку печи небольшими порциями; но с увеличенной частотой.

3; Рекомендации по рациональному использованию существующего; оборудования.

В настоящее время- наиболее узким местом при эксплуатации электропечей является шлаковый пояс. Для футеровки шлакового пояса печи используется огнеупор марки ХП. Кампания печи при использовании указанного огнеупора составляет максимально 10 суток (максимально 30 плавок). Значительно большей стойкостью к воздействию высоких температур и агрессивного шлакового расплава обладают огнеупоры плавленно-литые бадделеитокорундовые марки БК, изготовленные на основе двуокиси циркония (изготовитель - НТЦ «Бакор» г. Щербинка Московской области). По рекомендациям специалистов стойкость указанных огнеупоров составляет до 1200 плавок.

3.1.В-настоящее время футеровка летки печей производится огнеупором на растворе огнеупорной глины, кремнефтористого натрия Na2SiF6, хромомагнезитового порошка и жидкого стекла. При существующих температурах шлака и металла огнеупорная' глина и порошок Na2SiF6 выгорают, что приводит к выходу летки из строя и преждевременному ремонту печи. Футеровку летки необходимо выполнять из» огнеупороного растворе на основе хромомагнезитового порошка- и жидкого стекла с обязательным прогревом перед эксплуатацией. Примыкание графитового желоба к летке необходимо выполнять на огнеупорном растворе вперевязку с огнеупором, т.е. на графитовом блоке выполняется вырез под размер кирпича. При горячем ремонте летки огнеупор следует охлаждать. При размыве летки (разрушение кирпича, образование промоин, ям и т.п.) для заваривания порога следует применять смесь на основе хромомагнезитового порошка и крошки, жидкого стекла и алюминиевой пудры с обязательной сушкой и последующим сплавлением указанной смеси. Указанные предложения позволят уменьшить вероятность прогара примыкания летки печи и желоба и увеличить срок эксплуатации печи.

3.2.В настоящее время загрузка печи производится непосредственно через свод печи, что приводит к засыпанию свода различными материалами (кек огарка, первичный шлак). Это ведет к снижению теплоотдачи со свода и преждевременному разгару. Как следует из полученных результатов, свод печи необходимо постоянно держать в очищенном состоянии. Для уменьшения загрязнения свода следует установить загрузочную воронку, которая устанавливается непосредственно в отверстие свода. В случае прогара загрузочной воронки последняя демонтируется с помощью мостового крана и устанавливается новая.

3.3.В настоящее время сушка и разогрев печи после проведения ремонта производится с использованием т.н. «дереволома» и прочего мусора. Перед запуском печи в эксплуатацию футеровка практически не высушена и не прогрета. После включения электропитания печи на футеровку воздействует т.н. термический удар. Поэтому перед запуском печи в работу необходимо провести разогрев с использованием электрообогрева или природного газа. Электропитание можно включать только при достижении в печи температуры не менее 1000-1100°С. Это позволит увеличить кампанию электропечей.

4. Рекомендации по рациональному использованию вспомогательного оборудования.

4.1.В настоящее время помещение каменно-футеровочной службы ЭПО используется нерационально. Для хранения вспомогательных огнеупорных материалов в нем должны быть расположены:

• таль (электрическая или ручная);

• бочка жидкого стекла на роликах;

• растворомешалка для приготовления огнеупорных растворов;

• станок для резки огнеупоров;

• емкости для хранения огнеупорных материалов (хромомагнезитовый порошок и крошка, алюминиевая пудра, закись металлов).

Вышеперечисленное оборудование позволит более рационально использовать помещение ЭПО.

4.2.В отделении не хватает вспомогательных инструментов - ломиков, черенков для кувалд. Для ликвидации течей расплава (в частности — на примыкании желоба и летки печи) можно использовать брызгала — устройства, распыляющие в токе воздуха воду. Для нормальной работы брызгал, отбойных молотков, электродного хозяйства и т.д. давление воздуха должно быть не менее 3,0 кгс/см (реальное давление = 1,2 - 2,8 кгс/см2).

5. Рекомендации по улучшению организации производства.

5.1.В настоящее время ремонт электропечей производится крайне медленно. Это в первую очередь связано с недостаточным количеством ремонтного персонала для проведения текущих ремонтов печей. Необходимо привлекать для выполнения ремонтных работ персонал сторонних ремонтных организаций.

Ill

1. Baglin E. /1 Proc. Symp. Prec. and Rare Metals. Albuquerque (N. M., USA). Apr. 6-8. 1988. -Elsevier, 1989. P. 395-411.

2. Baglin E., Gomes J., Carnahan T. // Rept. Invest. Bur. Mines US Dep. Inter. 1985. N8970.-12 p.

3. Berezovsky R., Collins M., Kerfoot D., Toires N. //JOM. 1991. Febr. P. 9-15.

4. Black W. The Platinum group metals industry. Woodhead Publ. Ltd, 2000.-240 p.

5. Bond A., Levine R. // Post-Soviet Geography and Economics. 2001. V. 42. N2. P. 77-104.

6. Boyd D. И. Precious Metals. 1991. Proc. 15th Int. Prec. Met. Conf. 14-17 June, 1991. Miami, Florida (USA). -IPMI, 1991. P. 159-166.

7. Boyle R. Gold. History and genesis of deposits. N. Y: Van Nostrand Reirmold Сотр., 1987. -676 p.

8. Findlay G. Trading in platinum / Ed. Woodhead Faulkner Lim.: Cambridge (England). 1988.-170 p.

9. Flett D. I/ Hydromet. Res., Devel. and Plant Pract. Proc. 3rd Int. Symp. Hydromet. 112th AIME Annu. Meet. Atlanta, Ga (USA). 6-10 March, 1983. P. 39-64.

10. Fogg C, Comellisson J. // Inf. Circ. Bureau of Mines. 1993. N 9338. P. 154.

11. Grant R, Taylor Y. US Pat. 5879644. 1999.

12. Harris G. I/ Precious Metals 1993. Proc. 17th Int. Prec. Met. Conf. 13-17 June, 1993. Newport, Rhode Island (USA). IPMI, 1993. P. 351-374.

13. Hillard H.H U.S. Geological Survey Minerals Yearbook. 2001. P. 59.159.5.

14. Hochreiter R., Kennedy D., Muir W., Wood A. // J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 1985. V. 85. N6. P. 165-183.112: . •

15. Ichiishi SJzatt S. //Proc. 24th Int. Prec. Met. Conf. 11-14 June, 2000. Williamsburg, Virg. (USA). IPMI, 2000.

16. Janisch P. //J. S. Afr. Inst. Min. Metall. 1986. V. 86. N 8. P. 273-316.

17. Johnson Mattey: «Platinum-2006»

18. KlapwijkP. Gold survey 2002. -Update 2, GFMS, Toronto, 16 Jan. 2003.

19. Klapwijk P. The silver market in 2002-GFMS. The Silver Inst. N. Y., 13 Nov. 2002.

20. Leavill В. H Precious Metals 1994. Proc. 18th Int. Prec. Met. Conf. 12-16 June 1994; Vancouver (Canada). IPMI; 1994VP; 375-381.

21. Leavill L. // Platinum Met. Rev. 1984. V. 28. N 1. P. 2-6.

22. Liddell K. //Proc. Symp. Extr. Metallurgy'85, London. 9-12 Sept. 1985. -Inst. Min. Metall. London. 1985. P. 789-816.

23. Matousek Л, Marcantonio P., Phillips R., Whellock J. // CIM Bull. 1989: V. 82. N 926. P. 142-145.

24. Mineral commodity summaries. Platinum-group metals. US Geol. Surv. 2002.

25. Platinum 2002 / Ed. T Kendall. Johnson Matthey, 2002. - 52 p.

26. Platinum-group metals // U.S. Geological Survey Mineral Commodity ' Summaries. Jan. 2002. P; 125.

27. Prior A.H. Precious Metals 1998. Proc. 22nd Int. Prec. Metals Conf, 1417 June 1998: Toronto, Ontario (Canada). IPMI, 1998. P. 163-172.

28. Prior A., Wolfgang J. //Proc. 24th Int. Prec. Met. Conf., 11-14 June, 2000. Williamsburg, Virg. (USA). IPMI, 2000.

29. Schmuckler G., Prior A. // Precious Metals 1994. Proc. 18th Int. Prec. Met. Conf. 12-16 June 1994. Vancouver (Canada). IPMI, 1994. P. 299305. '

30. U. S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries, Jan. 2003.

31. U. S. Geological Survey Minerals Yearbook-2001.3235,36