Федеральное агентство по образованию

 

Санкт-Петербургский  государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический  университет) 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 
 

По дисциплине  __________________________________________________________

________________________________________________________________________

^{(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)} 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 
 
 

Выполнил: студент гр.   ММ-05     ____________________              /  Иванов А.А.   /

                                            ^{(подпись)                (Ф.И.О.)} 
 
 

ОЦЕНКА: _____________ 

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ

 

Руководитель  проекта __профессор__       __________________         / Петров Г. В. /

                               ^{(должность)                         (подпись)                                                         (Ф.И.О.)} 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2008

Аннотация.

 

             В работе освещены вопросы  теории и практики конвертирования  медно-никелевых штейнов. Проведен  расчет материального и теплового  баланса процесса на основании практики конвертирования медно-никелевых штейнов рудотермических печей комбината «Печенганикель». 

The summary.

 

        In work the questions of the theory and practice of converting copper-nikel stein are covered. The account of material and thermal balance of process is carried out on the basis of practice of converting copper-nikel stein ore-thermal of furnaces of combine «Pechenganikel». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Оглавление

 

Введение…………………………………………………………………………4

1. Теоретическая часть

1.1 Характеристика  исходных материалов процесса  конвертирования…….5

1.2. Теоретические  основы процесса конвертирования  медно-никелевых штейнов………………………………………………………………………….7

1.3 Продукты конвертирования……………………………………………….10

2. Материальный  баланс процесса

2.1 Технологическая  схема конвертирования………………………………..13

2.2 Расчет ведем  в соответствии с технологической  схемой……………….13

3 Аппаратно-технологическая схема конверторного передела…………….22

Список использованной литературы………………………………………....23 
 
 
 

 

       Введение

     АО  «Горно-металлургический комбинат Печенганикель» представляет собой сложный производственный комплекс по добыче и переработке сульфидной медно-никелевой руды.

     Технологическая схема переработки медно-никелевых  руд начинается с процессов обогащения и состоит из четырех циклов:

1. механическое обогащение руд;
2. металлургический передел (плавка концентратов и конвертирования штейна);
3. разделения меди и никеля методом флотации;
4. извлечение полученных из медных и никелевых концентратов меди, никеля и сопутствующих металлов.

    

    Рис.1. Технологическая схема АО “ГМК Печенганикель” 

  Основной  технологической задачей процесса конвертирования штейнов является продувка жидкого штейна воздушным дутьем и получения файнштейна заданного качества. При продувке железо и другие компоненты окисляются и переходят из штейна в шлак, сера, окисляясь, переходят в газовую фазу.

     Конвертерные  газы после очистки от пыли, поступают в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают в сернокислотный завод для получения серной кислоты.

     Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.

     Файнштейн является конечной продукцией комбината. Его дальнейшая переработка осуществляется на комбинате «Североникель».

 1. Теоретическая часть

1.1 Характеристика исходных материалов  процесса конвертирования

 

В таблицах 1 и 2 приведены опытные данные конвертирования.

Таблица 1.                                                          Опытные данные конвертирования, %

 

Таблица 2.                                 Опытные данные конвертирования с загрузкой массы из конвертора 1, %

1.1.1 Штейн

      Штейн - промежуточный продукт, представляющий сплав сульфидов железа и цветных металлов переменного химического состава, в нём аккумулируются имеющиеся в сырье благородные и сопутствующие металлы.

Таблица 3.                                                           Состав штейнов, поступающих на конвертирование, %

    Штейн имеет низкое содержание серы, в связи с этим серы штейна не хватает для связывания всех металлов в сульфид и часть металлов находится в нем в свободном состоянии, такие штейны называют металлизированными.

    Штейны  обеднительного передела имеют большую степень металлизации. Это существенно влияет на режим процесса конвертирования.

    Так же используется штейн из рудотермических  печей, получаемый при плавке в РТП  руды, обожженных окатышей, оборотного шлака и флюса, а так же штейн из электропечей обеднения конверторного шлака, получаемый при переработке в ЭПО конверторного шлака.

1.1.2 Флюсы

      Флюсы - материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования  или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов.

      Кварцевый флюс (70-75% SiO₂) при конвертировании штейнов отвечает всем необходимым требованиям. Необходимо отметить, что кварцевый флюс в конверторном процессе применяют еще и в качестве регулятора температуры. Так же в качестве флюса применяется речной песок (65-68% SiO₂).

            По техническим  условиям содержание кремнезема SiO₂ не должно быть ниже 67 %. Обычно предпочитают флюсы с максимальным содержанием кремнезема, поскольку в этом случае расход флюса минимален, а процесс шлакообразования протекает наиболее успешно. Влажность кварцевого флюса не должно превышать 2 %.

1.2. Теоретические  основы процесса конвертирования  медно-никелевых штейнов

 

    Руда  с низким содержанием металлов подвергается переработке на обогатительной фабрике в городе Заполярном. Полученный медно-никелевый сульфидный концентрат поступает в цех обжига, также расположенный в Заполярном. Обожженные окатыши поступают на рудную электроплавку в плавильный цех в поселке Никель. В сернокислотном цехе перерабатывают газы конверторного передела, содержащие в среднем 3% диоксида серы.

    Богатые сульфидные медно-никелевые руды перерабатываются по схеме прямой селективной флотации с последовательным получением медного, никелевого, пирротинового концентратов и отвальных хвостов. Далее производится плавка.

        Конвертирование штейнов  — один из основных металлургических процессов в производстве меди и  никеля. Конвертерный передел является частью плавильного цеха. В нем размещаются конвертеры - агрегаты, в которых перерабатывается медно-никелевый штейн, поступающий из рудно-термических и обеднительных электропечей. Целью конвертерного процесса является удаление из штейна практически всего железа и получение продукта, который называется файнштейном. В файнштейн с возможной полнотой должны быть извлечены никель, медь, кобальт, благородные (платина, рутений, родий, иридий, осмий) металлы.

            В конверторах расплавленный  штейн продувают воздухом в присутствии вводимого в конвертер кварцевого флюса. Образующее при продувке закисное железо FeO взаимодействует с кварцем флюса, образуя силикат типа фаялита [(FeO)₂ґ´SiO₂].

      В операции конвертирования получают три конечных продукта: файнштейн; конверторный шлак и запыленные отходящие газы, содержащие сернистый ангидрид (SO₂).

      Конверторный  шлак направляют на операцию обеднения  для обеспечения более высокого извлечения ценных металлов в файнштейн.

      Конверторные  газы после очистки от пыли, поступающей в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают на сернокислотный завод для получения серной кислоты.

      Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.    

      Сульфиды  железа, кобальта, никеля и меди, из которых в основном состоит штейн, каждый в отдельности, при температуре конвертирования (1200С-1300^oС) обладает высоким сродством к кислороду. Это означает, что каждый сульфид способен активно окисляться кислородом по следующим реакциям:

                           FeS+0,5ґ´O₂ =FeO+SO₂ ;

                           CoS+0,5ґ´O₂=CoO+SO₂ ;

                           Cu₂S+0,5ґ´O₂=2ґ´Cu+SO₂ ;

                           2ґ´Cu+0,5ґ´O₂=Cu₂O ;

                           Ni₃S₂+1,5ґ´O₂=3ґ´NiO+2ґ´SO₂.

      Высокое сродство к кислороду при температурах конверторного процесса имеют также  свободные металлы -- железо, кобальт, никель и медь -- и поэтому, они каждый в отдельности, весьма, активно взаимодействуют с кислородом.

      При совместном присутствии в расплаве металлы и сульфиды окисляются не одновременно, а в определенной последовательности в соответствии с величинами их сродства к кислороду или сере.

1.2.1 Продувка  штейнов

а) не содержащих свободных  металлов.

      При продувке воздухом медно-никелевого штейна, не содержащего свободных металлов, в начале кислородом воздуха будет  окисляться наиболее активная составляющая расплава FeS по реакции FeS+0.5ґ´O₂ =FeO+SO₂ .

Находящийся в расплаве FeS защищает сульфиды Со, Ni и Cu от окисления, так как обменные реакции MeO+FeS=MeS+FeO, где Me означает  Со, Ni, Cu, протекают слева направо. Основная реакция конвертирования неметаллизированных штейнов:

2ґ´FeS+3ґ´O₂+SiO₂= (FeO)₂ґ´SiO₂+2ґ´SiO₂ .