Оптимизация технологии извлечения меди и сопутствующих элементов при барботажном восстановительном обеднении многокомпонентных шлаков

• Автор: Камкин, Ростислав Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

1 Анализ состояния проблемы и постановка задачи исследований.

1.1 Технологии и перспективы обеднения медеплавильных шлаков.

1.2 Поведение ценных компонентов при восстановительном обеднении шлаков.

1.3 Поведение примесей при восстановительном обеднении шлаков.

1.4 Моделирование поведения примесей

1.5 Выводы н постановка задачи исследовании.

2 Исследование поведения меди и примесей в условиях восстановительной барботажной обработки шлаков с контролируемым парциальным давлением кислорода в системе.

2.1 Выбор методики проведения экспериментов и характеристика исходных материалов

2.2 Отладка методики восстановления шлаков газовой смесью СОСОг

2.3 Результаты экспериментальных исследований восстановления шлаков газовой смесыоч СОС
2.3.1 Выход на равновесие. Поведение железа.
2.3.2 Восстановление меди.
2.3.3 Поведение примесей
2.3.4 Анализ механизма восстановления многокомпонентного шлакового расплава.
2.4 Выводы по главе 2
3 Восстановление шлаков в условиях барботажа с использованием различных типов
восстановителей
Введение.
3.1 Исходные материалы и методика экспериментов с твердымнвосстановнтелями.
3. Обеднение шлаков с использованием пропана.
3.3 Результаты и обсуждение экспериментальных исследований по обеднению шлаков твердыми восстановителями
3.4 Выводы по главе 3.
4 Математическая модель процесса восстановительного барботажного обеднения шлаков
4.1 Выбор подхода к моделированию
4.2 Методика расчета.
4.3 Анализ процесса с использованием модели
4.4 Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список использованной литературы


В свете вышесказанного, перспективным с точки зрения эффективности извлечения цветных металлов является-• восстановительное барботажное обеднение богатых шлаков с использованием относительно дешевых твердых (например, угля) или газообразных (природный газ, генераторный газ и др. В зависимости от режима проведения процесса, основным продуктом обеднения может являться металлический либо сульфидный сплав (штейн). Извлекаемые из шлаков цветные металлы при этом концентрируются соответственно в металлическом сплаве или штейне, при добавке в процессе обеднения сульфидных материалов. Существуют различные конструкции аппаратов для барботажного обеднения шлаков, различающиеся способом подачи дутья (верхнее, боковое) и аппаратурным оформлением в целом. В частности, возвращаясь к электропечному обеднению, следует упомянуть прошедший опытнопромышленные испытания процесс обеднения шлаков в электропечи с подачей газообразного восстановителя в расплав, представленный в работе []. К недостаткам данных способов можно отнести недолговечность футерованных аппаратов в условиях интенсивного перемешивания шлакового расплава. Кроме того, периодичность используемых в настоящее время процессов обеднения (с использованием печей Адотск, НЬЕ) создает известные неудобства, особенно в условиях крупномасштабного производства с большим количеством образующихся богатых шлаков. С данных позиций, наиболее удачными являются кессонированные барботажные аппараты непрерывного действия, среди которых, одним из наиболее удачных, по организации процесса, является печь Ванюкова (ПВ). В отличие от футерованных металлургических агрегатов, печь Ванюкова, несмотря на интенсивное перемешивание шлакового расплава в ней, достаточно долговечна. Срок ее службы без капитального ремонта может превышать 2 года. Это позволяет использовать ПВ для создания эффективного процесса барбогажного восстановительного обеднения шлаков []. В настоящее время такой процесс, реализуемый либо в двухзонной печи Ванюкова либо в отдельной однозонной печи, получает развитие. Принципиальная осуществимость эффективной и. Ванюкова подтверждена работой печи на ОАО “Комбинат “Южуралникель”. На данном заводе успешно использовалась двухзонная печь Ванюкова для плавления и восстановительно-сульфидирующей обработки окисленной никелевой руды с использованием в качестве восстановителя каменного угля и получением никелевого штейна и отвального шлака, содержащего всего около 0, % N1 []. Принципы, заложенные в процесс Ванюкова, делают в перспективе возможной реализацию безотходной технологии обеднения шлаков на базе ПВ. При этом, после обеднения шлака по цветным металлам, возможно также восстанавливать из него и железо, с получением чугуна и силикатного остатка от шлака. Процесс имеет преимущества и с точки зрения полноты извлечения летучих компонентов из шлака: выход летучих в газовую фазу, при прочих равных условиях зависит от объема газовой фазы, который в данном случае заметно больше, чем например — в электротермической технологии. Данное обстоятельство, вместе с возможностью управления восстановительным потенциалом, позволяет обеспечить отгонку летучих компонентов, и вместе с тем - избежать выпадения железистых настылей вследствие псрсвосстановлсния шлака. Использование процесса Ванюкова для обеднения шлаков предоставляет возможность выбора вида восстановителя: для этих целей могут использоваться как твердые углеродистые материалы, так и газы. Очевидно, что выбор восстановителя будет определяться совокупностью всех технико-экономических условий в конкретном случае. ПВ на ОАО “Комбинат Южуралникель” [], и испытаниями процесса одностадийного безкоксового получения чугуна (процесс “РОМЕЛТ”) [, 6]. При восстановительном обеднении шлаков в печи Ванюкова с использованием каменного угля, в рабочей зоне будет иметь место гетерогенная система, включающая твердые, жидкие и газообразные фазы. Существует общепринятое мнение, что процесс восстановления начинается сразу после контакта жидкого шлака с поверхностью углеродных частиц. МеО + СО = Ме + СОг; (1. С + СО2 = 2СО; (1. СО от поверхности углерода к поверхности шлака [- , ].