Материал: Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление)

Повышенное содержание меди в шлаке связано, как мы полагаем, не только с составом шлака, образующегося в циклонной камере, но в значительной степени с температурой и составом газовой фазы в от­ стойной части циклона. Избыточный кислород газовой фазы и кисло­ род подсосанного извне холодного воздуха (в случае повышенного раз­ режения в системе), частично окисляя двухвалентное железо первич­ ного шлака, изменяют его состав, причем появляющийся магнетит изменяет его физико-химические свойства и приводит в конечном сче­ те к ухудшению процесса разделения и отстаивания продуктов плавки.

По данным микроскопического анализа, медь в шлаках при плав­ ке с применением дутья, обогащенного кислородом, находится преиму­ щественно (на 90%) в тонкодисперсной металлической и частично в сульфидной формах, в то время как для шлаков от плавки на воздуш­ ном дутье характерно значительное присутствие сульфидной (30— 40 %) и окисленной форм.

Относительно высокий выход пыли в процессе плавки с примене­ нием кислорода объясняется усиленным сульфатообразованием в си­ стеме газоходов (табл. 24) и значительным переходом в шлам соедине­ ний натрия, оставшихся после нейтрализации раствора мокрого элек­ трофильтра.

Расчеты показали, что механический унос пыли без учета возго­ нов в процессе плавки с применением обогащенного кислородом дутья не превышает 4% от веса шихты. Анализ данных по распределению основных металлов показывает, что извлечение меди в штейн, состав­ ляющее 92,5%, сравнительно высокое, тем более, что при этом не учи­ тывается возврат в процесс меди, находящейся в пылях, а также меди, которая в нормальных условиях отстоя может быть дополнительно извлечена из шлака.

Рациональный анализ пылей показывает, что подавляющая часть меди (до 82%) и свинца (до 92%) в пылях газохода и коллектора за­ пыленного газа находится в форме сульфатов. Сульфатного цинка в этих же пылях около 56 %; остальное приходится главным образом на ферриты цинка.

Несмотря на то, что рациональный анализ шлама отсутствует, можно сделать вывод, что условия циклонной плавки с применением кислорода являются особо благоприятными для образования сульфа­ тов тяжелых металлов. Это подтверждается и сопоставлением кон­ центрации металлов и серной кислоты в растворах электрофильтров.

Так, концентрация свободной серной кислоты в рассматриваемом случае (214 г/л) почти в десять раз превосходит ее для случая плавки на воздушном дутье (25,4 г/л), а концентрация меди составила соот­ ветственно 17,86 и 10,19 г/л, цинка — 5,67 и 3,7 г/л, железа — 6,15 и 2,06 г/л.

306

Кадмий почти на 91,03% переходил в пыль, причем 48,94% его (от исходного в шихте) улавливалось также в мокрых электрофильт­ рах. Общее извлечение рения в пыль составило 73,54%.

Рассматривая возможность дальнейшего улучшения отгон­ ки металлов в газовую фазу и пыль следует отметить, что наи­ лучших показателей в циклон­ ном процессе можно достичь как совершенствованием регулирова­ ния соотношения топливо — шихта — воздух, так и устране­ нием подсосов холодного возду­ ха в отстойнике с осуществлени­ ем ряда мероприятий конструк­ тивного порядка.

Общий характер распреде­ ления ценных элементов в слу­ чае применения кислорода из­ меняется незначительно по срав­ нению с распределением их при циклонной плавке на воздуш­ ном дутье.

Результаты, полученные при переработке балхашских медных шихт на полупромыш­ ленной циклонной установке ВНИИЦветмета, показали, что применение дутья, обогащенного кислородом обеспечивает более устойчивую работу циклонной установки. Удельная производи­ тельность, отнесенная к объему циклонной камеры, достигает

77,5 т/м3-сутки, а отнесенная к лещади отстойника — 8,6 т/м2-сутки. Соблюдение оптимальных параметров процесса — состава газовой

фазы при заданном соотношении топливо — шихта — воздушно-кисло­ родная смесь — необходимое условие для снижения потерь металлов со шлаками и получения требуемого состава штейна.

При циклонной плавке с применением кислорода достигается комплексное и сравнительно высокое извлечение ценных компонентов, в том числе редких и рассеянных элементов, в газовую фазу. Большая часть пылей может быть переработана самостоятельно с наиболее пол­

307

ным извлечением из них меди, свинца, цинка и редких металлов; при этом общее извлечение меди в конечный продукт — черновую медь — повысится до 98 %.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛОННОЙ ПЛАВКИ МЕДНЫХ ШИХТ БГМК С РАЗДЕЛЬНЫМ ВЫВОДОМ ПРОДУКТОВ ПЛАВКИ

Комплекс проведенных работ позволил наметить пути усовершен­ ствования процесса циклонной плавки. С целью исключения обратных реакций, которые могут происходить между газовой фазой и распла­ вом в условиях высоких температур отстойной камеры была усовер­ шенствована технология циклонной плавки за счет раздельного выво­ да газов и расплава. Циклонная установка ВНИИЦветмета была ре­ конструирована таким образом, чтобы газы, выходящие из циклонной камеры (диаметр циклона 0,4 м ; 0,65 м), направлялись непосредствен­ но в газоход, а расплав через водоохлаждаемый порог стекал в электрообогреваемый отстойник.

Главной особенностью новой конструкции явилось то, что циклон­ ная камера А устанавливается над специальной камерой разделе­ ния Б. Перегретый расплав, попадая из циклона на порог разделитель­ ной камеры, не задерживаясь стекает в прилегающий электрообогреваемый отстойник Д, из которого по мере накопления и отстаивания периодически выпускаются штейн и шлак.

Газы с содержащимися в них парами летучих металлов и их сое­ динений, выходя из циклона с температурой 1450—1500°, сразу же направляются в газоход Г, расположенный в противоположной от электрообогреваемого отстойника стороне, и затем — в систему пыле­ улавливания. Отстойник представляет собой электропечь для поддер­ жания заданной температуры расплава, а в случае необходимости он использовался как агрегат для глубокого обезмеживания шлака. На этой установке в комбинации с электрообогреваемым отстойником проводились балансовые опыты на подогретом воздухе, обогащенном до 30% кислородом, и на техническом кислороде [18].

Основные технологические показатели опытов на вышеуказанной установке приведены в таблице 25.

Плавка с раздельным выводом газов и продуктов плавки на дутье, подогретом до 450—500°, позволила получить отвальные шлаки, со­ держащие 0,29 % меди, при штейне, содержащем 40 % меди. При пере­ ходе на дутье, обогащенное до 30% кислородом, производительность циклонной камеры возросла до 1800 кг/час, а концентрация сернисто­ го ангидрида повысилась до 9,1% при содержании в газовой фазе 0,5—0,8% свободного кислорода.

308

Как в случае работы нй воздушном дутье, так и на дутье, обога­ щенном кислородом, в пылегазовую фазу было извлечено 72—75% свинца, 58—55% цинка и 95—97% рения. Пылеунос составил 2,5— 3,1 % от веса шихты.

Однако, как видно из таблицы 25, содержание меди в шлаках при переходе на обогащенное кислородное дутье, возросло на 0,58%. Это вызвано недостаточным временем отстаивания расплава (вследствие малого объема отстойника, запроектированного на предельную произ­ водительность циклонной камеры при работе лишь на воздушном дутье). При дополнительной выдержке расплава в отстойнике в течение одного часа содержание меди снйЖйлось с 0,58 до 0,3%.

Таким образом, при переработке шихты с раздельным выводом продуктов плавки с применением Дуткя, обогащенного кислородом, и технического кислорода резко повышается производительность цикло­ на, что позволяет в последнем случае йести плавку автогенно, т. е. без применения углеродистого топлива.

Положительным моментом при йтом является также получение сравнительно небольшого объема гайой с высоким содержанием сер­ нистого ангидрида. Тем не менее полученные по распределению цинка

309