Совершенствование технологии электроплавки сульфидного медно-никелевого сырья на основе оптимизации состава штейна и режимов заливки конвертерного шлака в печь

• Автор: Старых, Роман Валерьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 202 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Распределение цветных металлов между штейном и шлаком аналитический обзор

1.1. Формы потерь цветных металлов со шлаками

1.1.1. Химические потери

1Л .2. Физические потери

Г 1.3. Механические потери

1.1.4. Количественные соотношения различных форм потерь 1,

Си и Со с электропечными шлаками

1.2. Основные факторы, влияющие на потери цветных металлов с электропечными шлаками

1.2.1. Влияние состава шлака на потери цветных металлов

1.2.1.1. Влияние диоксида кремния на потери цветных металлов со шлаком
1.2.1.2 Влияние оксида кальция на потери цветных металлов со шлаком
1.2.1.3 Влияние оксидов железа на потери цветных металлов со шлаком
1.2.1.4. Влияние АЬОз, и Сгз на потери цвел ных металлов со шлаком
1.2.2. Влияние состава штейна на потери цветных металлов со шлаком
1.2.3. Влияние состава газовой фазы на потери цветных металлов со шлаком
1.2.4. Влияние режимов эксплуатации электропечей на потери цветных металлов со ишаком .
1.2.4.1. Влияние температуры процесса на потери цветных металлов со шлаком
1.2.4.2. Влияние заливки конвертерного шлака и загрузки твердой шихты на потери цветных металлов со шлаком
1.2.4.3. Влияние глубины ванны шлака и штейна, а также режима выпуска из печи продуктов плавки на потери цветных металлов с
отвальным шлаком
1.3. Заключение к литературному обзору, постановка задачи исследований
2. Выбор методики определения состава фаз и фазового состава исследуемых шлаков и штейнов
2.1. Исследование состава фаз
2.2. Определение фазового состава
3.Современное состояние процесса электроплавки медноникелевого сырья на предприятиях РАО Норильский никель с позиции распределения цветных металлов между штейном и шлаком
3.1. Методика исследования
3.2. Результаты исследований
3.2.1. Обсуждение результатов исследований
3.3. Основные выводы по разделу
4. Изучение распределения серы между металлическими компонентами в твердых штейнах и сульфидных расплавах
4.1. Изучение металлизации штейнов
4.1.1. Методика исследований
4.1.2. Результаты исследований
4.2. Сравнительная оценка прочности связи серы с железом, никелем, медью и кобальтом сульфиднометаллических расплавов
4.3. Определение отношений активностей металлов в системах РеМв, РеМСоБ
4.4. Основные выводы по разделу
5. Исследование влияния режима загрузки шихты и заливки конвертерного шлака в руднотермические печи медноникелевого производства на потери металлов с отвальными шлаками
5.1. Исследование влияния загрузки шихты и заливки конвертерною шлака на потери металлов с отвальным шлаком при руднотермической плавке с кварцевым флюсом
5.1.1. Методика проводимых исследований
5.1.2. Результаты исследований и их обсуждение
5.1.3. Влияние загрузки шихты
5.1.4. Влияние режима заливки конвертерного шлака
5.2. Исследование влияния загрузки шихты и заливки конвертерного шлака на потери металлов с отвальным шлаком при бесфлюсовой руднотермической плавке
5.2.1. Влияние загрузки шихты
5.2.2. Влияние режима заливки конвертерного шлака
5.3. Основные выводы но разделу
Выводы
Список использованной литературы


При повышении содержания БЮ в шлаке от до масс при температуре С вязкость увеличивается от 5 до пуаз, а межфазное натяжение с до 0 динсм2 при этом содержание никеля в шлаке снижается от 0, до 0,8 9. Однако, как отмечается в работе , при увеличении содержания диоксида кремния выше , коэффициенты распределения цветных металлов практически перестают изменяться, а при содержании БКЛ в шлаке более , коэффициенты распределения никеля и меди снижаются, что вызвано увеличением доли механических потерь вследствие высокой вязкости шлака. Растворимость сульфидов никеля, меди, кобальта и железа в шлаке, по мнению Б. В.Липина и С. Е.Люмкиса, снижается с увеличением содержания в нем БЮг 6,. Люмкис 6 объясняет этот факт изменением строения шлакового расплава. По мнению автора работы , сульфидная растворимость металлов в шлаке обусловлена образованием оксисульфидных ком
плексов, которые можно представить в следующем упрощенном виде МеО. В шлаках с высоким содержанием диоксида кремния, ионы кислорода в этих комплексах замещаются сложными анионами i4v, связь металла с которыми слабее, чем с кислородом. Следствием является снижение воздействия шлака на сульфиды и, соответственно, снижение сульфидной растворимости цветных металлов и железа в шлаковом расплаве. Как считает Люмкис, такую роль i в шлаковом расплаве могут играть любые многовалентные оксиды, образующие сложные комплексы с ионами кислорода. О снижении растворимости цветных металлов в частности меди при снижении концентрации ионов О2 в шлаковом расплаве говорится и в работе . В этой работе Брук отмечает, что снижение концентрации ионов кислорода может быть вызвано увеличением содержания i2, или снижением содержания , о чем будет сказано ниже. Положительное влияние i на снижение физической растворимости цветных металлов и, в частности меди отмечается в целом ряде других работ . Влияние диоксида кремния на величину химических потерь цветных металлов со шлаками заключается в его влиянии на активность точнее на коэффициенты активности цветных металлов и железа шлака ,,. Из уравнения 1. Хейфец В. Л. и Вайсбурд С. Е. отмечают, что коэффициент активности железа шлака резко падает с увеличением кислотности шлака отношения i. Образование подобных соединений с участием цветных металлов 2i происходит в меньшей степени ,. Вместе с тем, указанное влияние диоксида кремния, повидимому, проявляется только при его низком содержании в шлаке. В результате измерений активностей компонентов расплава электрохимическими методами,
авторы работы пришли к выводу, что при матом содержании цветных металлов в шлаке до 1 масс и содержании в шлаке более масс, отношение активностей никеля кобальта и железа при расчетах распределения их между фазами может быть заменено отношением их ионных концентраций . На основании вышесказанного можно заключить, что положительное влияние кремнезема на величину химических потерь путем снижения коэффициента активности железа шлака компенсируется его отрицательным влиянием путем снижения коэффициента активности цветного металла шлака. Этот вывод подтверждается результатами работы , авторы которой исследовали систему РсМЮ используя закалку расплава и последующее исследование образцов методами РСМД и рентгеноструктурного анализа. С1агк Т. РЗЮдРегБЮд и Ре составляют величины одного порядка. И.Д. Резник пишет, что потери Ьй со шлаком не всегда находятся в прямой зависимости от содержания 8Ю2 или Рез в шлаке без учета изменения других параметров 5. При увеличении содержания 8Ю2, растворимость 1 в шлаке может как увеличиваться, так и снижаться в зависимости, например, от активности железа или парциального давления кислорода. Как видно из уравнения 1. Следовательно, кремнезем, играя роль балластной добавки, разбавляет шлак по железу и цветным металлам. Объем шлака при этом увеличивается, в результате количество химически теряемых со шлаком цветных металлов не изменяется, что согласуется с мнением Резника И. Д. 5. Увеличение содержания кремнезема в шлаке приводит к снижению активности кислорода за счет усложнения силикатных комплексов.