Файл: Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов.pdf

и удаления газов. Кроме того, в своде расположены четыре отвер­ стия для загрузки в печь восстановителя, руды или оборотов (корок). Течки для загрузки твердых материалов снабжены водоохлаждае­ мыми шиберными затворами. Подача материала к течкам произво­ дится двумя скребковыми транспортерами.

Для выпуска продуктов плавки служат два штейновых и два шлаковых шпура. Выпуск штейиа производится через графитовую втулку, вставленную в медную водоохлаждаемую плиту, закреплен­ ную в стальной раме. Выпуск шлака

Трехфазный трансформатор печной установки имеет несколько ступеней напряжения (табл. 33). При наиболее часто приме­

бифилярный. Стационарная часть шинопровода выполнена из мед­ ных шин сечением 1 0 0 x 1 0 мм2, гибкая часть — из медных лент.

Технология обеднительной электроплавки жидких конвертерных шлаков

Процесс обеднительной электроплавки характеризуется разно­ образием технологических вариантов и аппаратурного оформления. В зависимости от конкретных заводских условий схема обеднения может быть двустадийной и одностадийной. Двустадийная схема обеднения конвертерных шлаков, применяемая на комбинате «Североникель», приведена на рис. 98. Согласно этой схемы в электро-

237

печах I стадии обеднения производится усредненное и частичное обеднение конвертерных шлаков, затем шлак поступает на дора­ ботку до отвального шлака в электропечи II стадии обеднения. В этих печах доработка обедненных шлаков до отвальных происходит за счет увеличения времени контакта шлака с ' восстановителем, увеличения расхода бедного штейна, повышения температуры про­ цесса.

Штейнрудной злект роплавпи

Рис. 98. Схема двустадийного обеднения конвертерных шлаков в электропечах

Рассмотрим работу электропечей I стадии обеднения, в которые заливают все шлаки по мере их получения в конвертерном пере­ деле (до 700 т/сут на одну печь). Содержание кобальта в поступающих на обеднение шлаках составляет 0,4—0,6%. Через равные проме­ жутки времени в электропечи I стадии обеднения заливают штейн из электропечей рудной плавки. Количество штейна составляет 25—30% от массы перерабатываемого конвертерного шлака. За­ ливке штейна должна предшествовать выдача обогащенного штейна из печи. Восстановитель загружают в каждую печь не менее четырех раз в смену. Его количество дозируют таким образом, чтобы все зеркало ванны было покрыто слоем восстановителя толщиной 50— 100 мм. Расход восстановителя составляет примерно 20 кг на тонну конвертерного шлака, что обеспечивает получение металлизирован­

238

в пределах 1200— 1700 мм, в том числе глубину штейновой ванны 300—400 мм, шлаковой ванны 900— 1400 мм. ■

Выпуск из печи обогащенного штейна производится 2—3 раза в смену, но не ранее, чем через час после заливки в печь бедного штейна. Обогащенный штейн направляют на конвертирование. Вы­

Рис. 99. Каскадное расположение электропечей для обеднения конвертерных шлаков

В печах первой стадии обеднения содержание кобальта в шлаках снижается с 0,4—0,6% до 0,2—0,30%, никеля с 0,7—0,9% до 0,25— 0,3%, меди с 0,8—0,9% до 0,4—0,5%. Средняя используемая мощ­ ность составляет 5,5— 6 МВт. Расход электроэнергии на переработку шлака в I стадии обеднения составляет примерно 160 кВт-ч/т. Для самотечного перелива обедненного шлака из печи I стадии обеднения в печь II стадии обеднения указанные печи располагают каскадно (рис. 99).

Электропечи II стадии обеднения работают в периодическом

вителя (25—30 кг/т шлака) осуществляется так же, как и в I стадии обеднения. Залитую порцию шлака выдерживают в печи 2—2,5 ч. Затем через шпур, расположенный со стороны шлакового пролета, часть шлака выпускают в шлаковую чашу и отвозят на отвал. Об­

239

щая глубина ванны расплава составляет 1200—1700 мм, глубина слоя шлака 900— 1400 мм, слоя штейна 300—400 мм. Во второй поло­ вине смены в печь заливают новую порцию шлака и рудного штейна, а также загружают восстановитель. После 2—2,5-ч обработки часть шлака выпускают из печи и транспортируют в отвал. Выпуск штейна производят через равные промежутки времени. Содержание в нем кобальта должно быть не более 1 ,2 %.

Во II стадии обеднения содержание кобальта в перерабатывае­ мых шлаках снижается с 0,25—0,35% до 0,05—0,06%, никеля с 0,25—0,3% до 0,04—0,05%, меди с 0,4—0,5% до 0,2—0,3%. Сред­ няя используемая мощность печи 5,5 МВт. Расход электроэнергии на переработку 1 т шлака составляет примерно 340 кВт-ч/т.

Для удлинения срока службы футеровки печей процесс обедне­ ния проводят при температуре, непревышающей 1350° С. При повы­ шении температуры шлака выше 1350°С в печи загружают твердые материалы (сульфидную руду, шлаковые корки, кварцит). Средняя температура шлака, выдаваемого из печей I и II стадий обеднения, составляет 1285°С. Средняя температура штейна из печи I стадии составляет 1185°С, из пёчн II стадии 1240 °С. Основные технические показатели работы электропечей обеднения приведены в табл. 38. Суммарное извлечение в штейн при двустадийной схеме обеднения: 90% Со, 98,5% Ni, 95% Cu. Суммарный расход электроэнергии на двустадийное обеднение 1 т шлака составляет 465 кВт-ч.

На комбинате «Североникель» с внедрением обеднителы-юй плавки конвертерных шлаков значительно уменьшились потери кобальта с отвальным шлаком рудной плавки, так как резко сократился возврат кобальта с оборотным шлаком; кроме того, сокращение количества оборотного шлака уменьшило выход отвального шлака и расход кварцевого флюса при рудной электроплавке. До внедре­ ния обеднительной плавки конвертерных шлаков содержание, ко­ бальта в отвальном шлаке рудной плавки составляло 0,046 %, по­ сле внедрения двустадийного обеднения оно снизилось в среднем до 0,022—0,025%.

За счет сокращения потерь с отвальным шлаком извлечение кобальта в файнштейн возросло примерно в два раза, что позво­ лило резко увеличить выпуск этого важного для народного хозяй­ ства металла.

На Норильском комбинате технологию обеднения жидкого кон­ вертерного шлака до отвального осуществляют в прямоугольной электропечи с площадью пода 83 м2 в одну стадию. В эту печь, кроме конвертерного шлака (1,5% Ni; 1,3% Cu; 0,3% Со) и восстановителя (угольный штыб), загружают сухие окатыши из медно-никелевого концентрата, при плавке которых образуется штейн, являющийся извлекающей фазой.

Следует отметить, что при освоении печи обеднения норильские металлурги делали попытки применить в качестве извлекающей фазы штейн руднотермических печей. Но поскольку такая технология неизбежно приводила к возникновению дугового режима плавки, получению очень низкого значения cos ср, охлаждению штейна

240

и настылеобразованию на подине печи, от нее отказались. Для полу­ чения отвального шлака с содержанием кобальта не более 0,065% в печь необходимо загружать 5% восстановителя, при этом содер­ жание металлического железа в штейне должно быть не менее 16—• 18%. Во избежание осаждения металлического железа на подину печи требуется, чтобы температура штейна была не менее 1200° С. Такую температуру штейна (без перегрева шлака) можно получить лишь при плавке с погруженными в шлак электродами (без вольто­ вых дуг). Бездуговой электрический режим плавки возможен при содержании в шлаке не менее 32—34% SiO2Для получения шла­ ков такого состава конвертерные шлаки плавят совместно с сульфид­ ным медно-никелевым концентратом и кварцевым флюсом (песча­ ником). Загружая в плавку концентрат, преследует две цели: полу­ чают штейн (25% Ni -f Cu, 42—-43% Fe), служащий извлекающей фазой, и шлак с высоким содержанием кремнезема (43—44%).

При смешении малокремнистого конвертерного шлака (23— 24% SiO2 , 55% Fe) со шлаком от плавки концентрата и кварцевого флюса образуется шлак с содержанием 32—34% SiO 2 и 38—40% Fe. Для этого компоненты шихты загружают в печь в определенном соотношении: на 100 т жидкого конвертерного шлака 25 т концен­ трата и 10 т кварцевого флюса. Обеднение шлака ведут при рабочей мощности печи, равной 12— 14 МВт, и напряжении на низкой сто­ роне трансформатора 310—340 В. Ежесменно в печь заливают 15 ковшей (210 т) жидкого конвертерного шлака и загружают 50 т концентрата, 20—25 т песчаника, 10 т угольного штыба.

Твердые компоненты шихты загружают в печь через 12 течек без создания конусов (откосов) на поверхности ванны. Загрузку шихты ведут равномерно в течение всей смены.

За смену ( 6 ч) проводят два цикла заливки в печь конвертерного и выпуска отвального шлаков. В первые 1,5 ч после начала смены в печь заливают 7— 8 ковшей шлака. Общий уровень ванны в печи не должен превышать 2200 мм. Через час после приема конвертер­ ного шлака приступают к выпуску отвального шлака (0,06—0,08% Ni, 0,2—0,25% Cu, 0,055—0,065% Со, 32—34% S i02). При выпуске шлака (4 чаши, 140 т) минимальный уровень общей ванны состав­ ляет 1700— 1800 мм.

Во второй половине смены аналогичным образом обедняют еще 7— 8 ковшей конвертерного шлака.

Штейн (23—25% Ni + Cu, 1,0— 1,2% Со, 23—24% S, 54% Feo6ut, 16— 18% FeMeT) выпускают по требованию конвертерного передела.

Температуру штейна поддерживают в пределах 1200—1250°С, температуру отвального шлака— в пределах 1300—1350° С. Темпе­ ратурный режим плавки регулируют мощностью печи. При возник­ новении дугового режима плавки снижают рабочее напряжение, переключая печной трансформатор на низкую ступень напряжения (без отключения печи).

Замер общего уровня ванны, уровня штейна и толщины настыли выполняют два раза в смену: перед приемом конвертерного шлака и перед вторым выпуском отвального шлака. Толщина настыли