Исследование и разработка технологических энергоресурсосберегающих режимов плавки окисленных никелевых руд

• Автор: Волков, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ;
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Технология переработки окисленных никелевых и медных сульфидных руд
1.2. Охлаждение высокотемпературных отходящих газов печей цветной
МЕТАЛЛУРГИИ
1.3. Теплообмен в дисперсных сквозных потоках
1.4. Теплообмен в циклонных устройствах
ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАВКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД НА ШТЕЙН И ФЕРРОНИКЕЛЬ
2.1. Лабораторные исследования сульфидирования окисленных никелевых руд
2.1.1. Постановка задачи и исходные материалы
2.1.2. Методика эксперимента
2.1.3. Результаты опытов и их анализ
2.2. Изучение плавки окисленной никелевой руды на ферроникель в лабораторной печи
2.2.1. Цели экспериментов
2.2.2. Методика опытов и исходные материалы
2.2.3. Полученные результаты и их обсуждение
2.3. Моделирование перемешивания расплавов
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2.Методика проведения эксперимента
2.3.3.Результаты исследования
2.4. Восстановительно-сульфидирующая ПЛАВКА ОКИСЛЕННОЙ НИКЕЛЕВОЙ РУДЫ НА ШТЕЙН В пилотной плазменно-дуговой печи
2.4.1. Описание установки и цель работы
2.4.2.Результаты исследований
2.5. Переработка окисленной никелевой руды на ферроникель в пилотной плазменно-дуговой печи
2.6. Выводы ПО ГЛАВЕ
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРЕВА ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ПОЛУПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКЕ ШАХТНОГО ЦИКЛОННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
3.1. Методика проведения исследований
3.2. Результаты исследования теплообмена в шахтном циклонном теплообменнике
3.3. Выводы по главе
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ШАХТНОГО ЦИКЛОННОГО ТЕПЛООБМЕННИКА НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
4.1. Условия моделирования
4.2. Исследование пылевыноса
4.3. Исследование аэродинамических характеристик в рабочем объеме шахтного циклонного теплообменника
4.3.1. Описание установки

4.3.2. Задачи исследования и полученные результаты
4.3.3. Выводы по главе
Глава 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННОЙ НИКЕЛЕВОЙ РУДЫ В БАРБОТАЖНОМ АГРЕГАТЕ С ГЛУБОКОЙ УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛА
5.1. Выбор способа бескоксовой плавки
5.1.1. Введение
5.1.2. Принципиальные положения нового агрегата
5.2. Теплотехнические расчеты плавки окисленной никелевой руды на ферроникель
5.3. Плавка окисленной никелевой руды на никелевый штейн в Б АГУТе
5.3.1. Технологические расчеты плавки
5.3.2. Технико-экономические показатели плавки
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время для переработки медного и никелевого сырья применяют, главным образом, пирометаллургические процессы. Выбор того или иного процесса для плавки зависит, в основном, от содержания серы в концентрате и выбранного способа подготовки шихты.
Основными пирометаллургическими процессами переработки окисленной никелевой руды (ОНР) является шахтная плавка на штейн и плавка в электрических печах на ферроникель. Эти технологические процессы достаточно хорошо отработаны и надежны в работе.
Технология переработки сульфидного медного и никелевого сульфидного сырья совершенствуется на основе разработок новых и освоения действующих автогенных процессов нескольких разновидностей. Самые известные из них:
- взвешенная плавка на воздушном подогретом и частично обогащенном кислородом дутье (ВП);
- кислородно-факельная плавка на чисто кислородном дутье (КФП);
- плавка в расплаве - процесс плавки Ванюкова (ППВ).
Все разновидности автогенных процессов характеризуются хорошими экономическими и экологическими показателями. Среди большого количества работающих установок, использующих автогенную технологию для плавки шихты, выделяется ППВ своим высоким удельным проплавом, достигающим 60-80 т/м2сутки и низким пылевыносом, составляющим 1-1,5%.
Вместе с тем все рассмотренные выше пирометаллургические процессы обладают недостатками.
Так, для процессов ВП и КФП необходимо проводить глубокую сушку шихты, что вызывает дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты. Вынос пыли для печей КФП и ВП достигает 6,3-9% от производи-

тационным способом, в качестве извлекающей фазы применялся серый чугун с содержанием углерода 4,6%.
Навеска руды и извести в количестве 40 г и чугуна в количестве 50 г помещалась в алундовый тигель, который помещался в другой тигель с крышкой. Эта ячейка помещалась в нагревательную печь. После расплавления навески из тигля, через каждые 5 минут, намораживанием на стальной стержень отбиралась проба шлака. Между отборами проб расплав барботировал-ся аргоном. Проба чугуна отбиралась после окончания опыта.
2.2.3. Полученные результаты и их обсуждение
В табл. 2.2 приведены усредненные данные по восстановлению никеля и
кобальта с перемешиванием расплава при температуре 1450°С.
Таблица
Усредненные данные по восстановлению никеля и кобальта, %
Время отбора проб Содержание в шлаке
никель кобальт
После расплавления 0,46 0
Через 2 минуты 0,21 0
Через 5 минут 0,11 0
Через 10 минут 0,06 0
Через 15 минут 0,015 0
Содержание никеля в слитке - 7,0%.
Результаты, представленные в таблице, показывают, что барботажная переработка ОНР на ферроникель с использованием в качестве восстановителя углерода расплавленного чугуна возможна. Процесс протекает очень быстро. В рассматриваемом случае положительную роль играет увеличение температуры процесса.
В процессе эксперимента установлено, что кроме никеля и кобальта восстанавливается железо. В течение 15 минут восстанавливается от 3-7% железа, на что расходуется от 1,5 до 3,0 кг углерода на тонну руды. В промышленных условиях этот дефицит должен восполняться или науглероживанием чугуна или добавкой в расплав свежего чугуна.