Вопрос 2. Практика процесса.

На рис. 2. показана принципиальная схема переработки сульфидных медных концентратов способом взвешенной плавки . Смесь различных концентратов и флюса (кварцевый песок) складируют в бункерах, далее с помощью коллекторных транспортеров влажную шихту подают в сушку, до конечной влажности < 3%. С этой целью используют барабанную печь с

Рис.2. Схема технологии с применением ПВП

прямоточной сушкой шихты продуктами сгорания топлива. Из сушильного отделения шихту пневмотранспортом направляют в питающий бункер и далее вместе с возвратной пылью подают в печь. Основные показатели работы комплекса ПВП некоторых з-дов следующие:

Основные показатели работы некоторых зарубежных предпри-
ятий, использующих технологию взвешенной плавки						]
	"Харья-	"Тойо"	"Сан-	"Норддойче	"Диас-
Предприятия	валта"	(Япония)	Мануэль"	Аффинери"	Давила"
	(Финляндия)		(США)	(Германия)	(Бразилия)
Производительность,
т/сут.	10 000	1050-1350	1900	1600	1700
Удельная производи-
тельность, т/(м^2-сут.)	11	8.6	-	-	-
02 в дутье, % об.	35	40-50	60-80	<45	40-60
Крупность шихты, мм	0.3	0.5	-	-	-
Влажность шихты, %	0.3	0.3	-	-	_
Содержание Си,
%, по массе:
концентрат	24	30.6	30	30-34	30
штейн	64	57	62	63	62
шлак	2	1-1.3	2.75	1-2	1.2
обедненный шлак	0.3	0.53	-	0.7	-
8О2^В газах, % об.	33	25	35	16-22	26
Пылевынос, %	9	9	_	-	-
Кампания, сут.	330	360	-	-	-

Конструкция печи показана на рис. 1.

С помощью специальной горелки совместно с шихтовыми материалами вводят подогретое технологическое дутье: воздух или кислородно-воздушную смесь (КВС), в количестве, необходимом для замыкания теплового баланса процесса. Мелкодисперсные частицы концентрата поступающие в плавильную шахту печи, воспламеняются и окисляются (сгорают) в потоке окислителя. Количество тепла, выделяемого при взаиамодействии компонентов шихты с кислородом дутья, достаточно для плавления частиц, и капли попадают в нижнюю часть реакционной шахты.

В результате физико-химических процессов, протекающих в шахте и отстойнике образуются штейн (40-60 % Cu), шлак (1-2 % Сu) и газы ( 10-70 %SO₂). Последние, нагретые до температуры 1300-1400^оС поступают через аптейк в котел-утилизатор, где вырабатывается насыщенный пар (Р=4-7 МПа), используемый для подогрева дутья и нужд производства (отопление, выработка электричества, производство кислорода).

В радиационной части котла газы охлаждаются до температуры ~650^оС, а в конвективной, с помощью экранных труб, температуру снижают до ~ 350-400^оС (там же улавливается 40-50% пыли.). Из котла-утилизатора газы поступают в электрофильтры, в которых происходит окончательная их очистка. Уловленную пыль пневмотранспортом подают в специальный бункер, и далее в смеси с концентратом, загружают в печь. Газы направляют на производство серной кислоты.

Медный штейн периодически выпускают из печи и направляют на конвертирование. Шлак поступает на обеднение в электропечь, куда загружают кокс. Вторичный штейн после обеднения перерабатывают в конвертере. На стадию обеднения отправляют также шлак взвешенной плавки и конвертерный шлак. Обедненный шлак гранулируют. Одним из вариантов обеднения конвертерного и плавильного шлаков является флотация. Полученный флотационный концентрат шихтуется вместе с исходным концентратом и после сушки отправляется в агрегат ВП.

При плавке медных концентратов, содержащих 13.6-30.7 % Cu, 22-38 %Fe, 26.6-37 %Sи 4.4-14.7 %SiO₂ получают штейны с 45-65 %Cu, и шлак ( 0.5-2.0 %Cu, 25-40 %SiO₂,34-35 %Fe; 5.4-16.1Fe₃O₄).

Основными преимуществами взвешенной плавки являются сравнительно высокая кампания печи (~ 1 год), небольшой объем отходящих газов (35000-55000 м3/ч), и практически полная автогенность.

Вопрос 3. Перспективы технологии. По мнению Финских металлургов технологию взвешенной плавки наиболее рационально использовать для плавки на черновую медь в одну стадию ("Direkt-To-Blister") с получением богатого шлака, т.е:

CuFeS₂,CuS,Cu₅FeS₂+ О₂=[Сu]_ч._м.+(FeO-Fe₃O₄-SiO₂)+SO₂

Технологическая схема в этом случае состоит из следующих операций: подготовка концентрата; плавка высушенного концентрата с использованием дутья ,обогащенного кислородом в печи ВП; электропечное обеднение шлака; конвертирование медно-свинцово-железного сплава, полученного в электропечи с получением меди, содержащей <0.3 % Cu.

Ниже приведены некоторые технико-экономические показатели такого способа:

Предприятия…………………… Глогув-2 Олимпик-Дам

(Польша ) (Австралия)

Удельный расход, т/сут:

концентрата……………… 1500 (25 %Сu) 350 (57 %Сu)

печная пыли………………. ~250 52

кислорода………………….. 550 (95 % О₂) 90 (96% О₂)

Содержание кислорода в дутье,%, об. 65-80 85

Расход дутья, м³/ч……………… 30-37 4

Удельная производительность, т /сут:

Черновая медь………………………… 360 (98,5%Cu) 180 (99%Cu)

Шлак…………………………………. ~90(14 %Cu) 120 (21%Cu)

Способ обеднения шлака…………… электропечное флотация

Содержание SO₂в отходящих газах,

% об…………………………………. 9-14 27-35

Температура отходящих газов, ^оС 1320-1360 1350

Удельный расход:

кислорода, кг/т … 370 260

топлива, дм³/т … 13-17 (нефть) ~30

Пылевынос, %, от массы концентрата 12 56

Преимуществом данной технологии является получение в одном агрегате стабильного потока высокосернистых газов, что позволяет их эффективно использовать для производства серной кислоты и утилизации тепла. Кроме того, сокращается трудоемкая операция конвертирования штейна. Однако, конечным продуктом взвешенной плавки (Глогув-2) является, только близкий по качеству к черновой меди сплав, содержащий, повышенное количество свинца (0.15-0.30 % Pb). Наряду с этим, технология характеризуется низким извлечением меди (~70%). Проблемным вопросом также является получение богатых шлаков, что в целом, снижает преимущества одностадийного производства черновой меди. Переработка более качественных концентратов, с высоким содержанием меди и сопровождаемая меньшим выходом шлака, повысит эффективность его обеднения и технико-экономические показатели процесса.

Более перспективной является технология взвешенной плавки и последующего конвертирования, в агрегате взвешенной плавки. В настоящее время по данной технологии работает (1995г.) новый завод Гарфильд в г. Солт-Лейк-Сити (США), производительностью 300000 т. анодов в год и производством ~ 900000 т в год серной кислоты.

Концентрат и кремнистый флюс высушивают во вращающейся барабанной сушилке образущиеся газы очищают от пыли. Единственная печь взвешенной плавки плавит подсушенный концентрат. Флюс, оборотный конвертерный шлак с получением богатого медногоштейна (~ 70 % Cu) . По мере востребованности штейн измельчают и подают в единетвенную печь взвешенного конвертирования (ВК). Черновую медь выпускают непосредственно из агрегата ВК в одну из двух вращающихся анодных печей.

Применение взвешенной плавки и конвертирования позволяет наряду с увеличением производительности в два раза сократить эксплуатационные затраты, по сравнению с прежней технологией завода Гарфильд, применявшего ранее агрегаты Норанда и горизонтальные конвертера Пирса-Смита [118]. При этом на 75 % сократилась потребность во внешних топливно-энергетических ресурсах. .

Специалисты фирмы Оутокумпу считают, что потенциальные возможности взвешенного конвертирования практически неограничены, и в скором будущем будет разработан агрегат ВП, производительностью 500 тыс т. Cuв штейне в год, рассчитанного на переработку 1.5 млн. т. концентрата (33 %Cu) для производства ~ 700 тыс. т. штейна, содержащего 70 % Сu[118]. В этом случае, мощностей печи взвешенного конвертирования достаточно для переплавки до 1.5 млн.т. штейна, содержащего 70 % Сu, из которых 700 тыс. т. поступает из собственного агрегата ВП., а остальные 700 тыс. т., можно приобретать у др. заводов-продуцентов. Таким образом, общая годовая мощность комплекса взвешенного конвертирования и агрегата ВП может достигать1 млн. т. меди при наличии всего двух печей ( рис. 5.42.) в общей схеме завода.