Механизм образования тугоплавкой настыли в печах взвешенной плавки и способы ее устранения

• Автор: Крупнов, Леонид Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург, Норильск
• Количество страниц: 234 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Особенности переработки низкоэнергетического сырья в печах

взвешенной плавки (аналитический обзор)

1.1 Описание аппаратурного устройства и способа плавки в ПВП

1.1.1 Реакционная шахта (РШ)

1.1.2 Отстойник (сеттлер)

1.1.3 Аптейк

1.2 Влияние параметров газо-шихтового потока на показатели плавки

1.2.1 Характеристики аэро-шихтового факела
1.2.2 Размер частиц шихты
1.2.3 Влияние минералогии частиц шихты на показатели взвешенной плавки
1.3 Влияние состава продуктов плавки на показатели работы печи
1.3.1 Состав штейна
1.3.2 Состав и физические свойства шлаков
1.3.3 Состав оборотной пыли
1.4 Особенности переработки низкоэнергетического сырья в ПВП -мировая металлургическая практика
1.4.1 Опыт эксплуатации зарубежных ПВП
1.4.2 Опыт эксплуатации отечественных ПВП (Надеждинский металлургический завод ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»)
1.5 Выводы по обзору и постановка задачи исследований
2. Выделение основных причин настылеобразования в отстойнике и
аптейке ПВП на примере Надеждинского металлургического завода ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»
2.1 Практика эксплуатации ПВП НМЗ
2.2 Настылеобразование в ПВП НМЗ в период 2010 - 2012 гг
2.3 Исследование строения и природы настыли ПВП НМЗ
2.3.1 Исследования состава пыли
2.3.2 Исследования состава настыли

2.4 Основные факторы, определяющие формирование настыли в
отстойнике и аптейке ПВП
2.4.1 Ограничение условий переокисления мелких частиц
2.4.2 Недопущение выпадения частиц из газового потока в шлаковом
торце отстойника, под аптейком печи
2.4.3 Разрушение сформировавшейся настыли
2.5 Выводы по разделу
3. Анализ условий избыточного окисления частиц шихты в реакционной шахте ПВП
3.1 Минералогический и гранулометрический состав компонентов
шихты ПВП
3.1.1 Исследования образцов методами аналитической химии
3.1.2 Исследования образцов методами РЭМ и РСМА
3.2 Теплогенерация в РШ ПВП. Изменение окислительного
потенциала по высоте и диаметру реакционной шахты
3.3 Влияние угла раскрытия факела шихты на теплофизические
характеристики потока в реакционной шахте ПВП
3.4 Разработка путей ограничения избыточного окисления частиц
шихты в реакционной шахте ПВП
3.5 Подача твердого восстановителя в составе шихты как способ
переработки низкоавтогенного сырья в ПВП
3.5.1 Обоснование предлагаемых технических параметров работы
3.5.2 Обоснование размера частиц твердого восстановителя, вводимого
в состав шихты ПВП
3.6 Выводы по разделу
4. Анализ условий осаждения частиц пыли газового потока ПВП
4.1 Некоторые особенности используемой математической модели
газового потока отстойника и аптейка ПВП
4.2 Динамика газового потока отстойника и аптейка ПВП
4.3 Влияние крупности частиц концентрата и объемов КВС на
поведение и продолжительность витания частиц
4.4 Влияние подсоса воздуха в печь на газодинамику потока
4.5 Методы изменения условий выпадения частиц пыли из газового
потока отходящих газов ПВП
4.6 Выводы по разделу

5. Разработка методов разрушения сформировавшейся настыли
5.1 Температурное воздействие
5.2 Изменение состава продуктов плавки
5.2.1 Влияние состава штейна на эффективность растворения окисленной настыли
5.2.2 Влияние состава шлака на эффективность растворения окисленной настыли
5.3 Реагентное воздействие на настыль
5.4 Выводы по разделу
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение А
Приложение Б

1.4 Особенности переработки низкоэнергетического сырья в ПВП -
мировая металлургическая практика
Технологические проблемы, связанные с переработкой низкоэнергетического сырья в ПВП, актуальны для металлургов ряда зарубежных предприятий давно, однако особенно остро проблема встала в последние 3-5 лет. К сожалению, задача переработки такого сырья стала актуальной и для Норильского комбината, эксплуатирующего печи взвешенной плавки более 30 лет.
1.4.1 Опыт эксплуатации зарубежных ПВП
Недостаток калорийности перерабатываемого в ПВП сырья характерен для целого ряда зарубежных предприятий [1,2, 34, 57, 59-60]:
- Калгури, Вестерн майнинг корпорейшн, Австралия.
В 1972 году в связи с повышенным содержанием MgO в концентратах в печи взвешенной плавки образовалась настыль массой 500 тонн.
- Гатзила, Хиндостан коппер Лимитед, Индия.
Из-за большого объема образующихся настылей на стенках и подине отстойника до 60% штейна выходит через шлаковые летки.
- Селеби-Пикве, BCL, Ботсвана.
В декабре 2008 года на плавильном заводе компании BCL произошло обрушение настыли из шахты аптейка в печь, при этом был заблокирован проход газа в шахту аптейка. Это привело к невозможности эксплуатации печи. Резкий рост настыли был связан с изменением состава сырья и рост содержания в сырье MgO и диоксида кремния, что привело к образованию тугоплавких соединений шпи-нельного ряда.
- Фолконбридж Лимитед, Канада, завод Кидд-Крик.
В работе [59] среди прочих проблем отмечено образование настыли на стыке котла и аптейка медеплавильной печи Мицубиси. При этом настыль частично заходит в котёл. Основной источник настылеобразования — наплески штейна. Это подтверждается идентичным соотношением Cu/Fe в настыли и штейне.