При конвертировании большее значение имеет процесс образования магнетита (Fe₃O₄). Магнетит образуется при конвертировании любых штейнов вследствие окислительного характера процесса.

б) металлизированных  штейнов.

      При продувке металлизированных штейнов  в начале протекает следующая  реакция:

2ґ´Fe+0.5ґ´O₂+SiO₂= (FeO)₂ґ´SiO₂ 

Только  после практически полного окисления  свободного железа начинает окисляться FeS, характеризующее начало периода  продувки.

  Основная реакция конвертирования металлизированных штейнов:

6ґ´Fe+3ґ´O₂+3ґ´SiO₂=3ґ´(FeO)₂ґ´SiO₂

1.2.2 Тепловая работа конвертора

           Конвертерный процесс  осуществляется за счет тепла экзотермических  реакций окисления свободного железа(Fe) и его сульфида(FeS) и ошлакования закиси железа и по этому не требует использования топлива. Основные реакции конвертирования:

6ґ´Fe+3ґ´O₂+3ґ´SiO₂=3ґ´[(FeO)₂ґ´SiO₂]+448800 кал

2ґ´FeS+3ґ´O₂+SiO₂= (FeO)₂ґ´SiO₂+2ґ´SO₂+246080 кал

     Продувка  металлизированных штейнов имеет значительно большие резервы тепла, чем продувка насыщенных серой не металлизированных расплавов. Основные данные по температурному режиму процесса конвертирования Сu--Ni штейнов:

Температура штейна рудотермических печей, ^oC…………………1100-1200

Оптимальная температура массы в конвертере в период

набора, ^oC……………………………………………………………...1220-1250

Оптимальная температура массы в конвертере в период

варки файнштейна, ^oC……………………………………………………1180

Температура, ^oC:

конвертерных  шлаков…………………………………………….1150-1290

конвертерных  газов………………………………………………...950-1000                 

 

      Количество холодных присадок зависит от степени металлизации штейна и ряда факторов, связанных с емкостью конвертера и характером поведения процесса. В условиях комбината «Печенганикель» количество холодных присадок составляет 10-20 %.    

1.2.3 Механизмы  процессов, протекающих в конверторной ванне окисления штейна

 

           Окисление штейна происходит на границе воздух--штейн газового пузыря, образуемого дутьем, и в самой газовой струе на границе воздух --распыленный штейн, имеющей весьма развитую поверхность. 

      1) При продувке не металлизированных  штейнов на границе газовый  пузырь -- штейновый расплав происходит преимущественное окисление сернистого железа, причем оно протекает непосредственно до магнетита по реакции 3ґ´FeS+5ґ´O₂= Fe₃O₄+3ґ´SO₂. Магнетит далее частично восстанавливается в расплаве по реакции 3ґ´Fe₃O₄+FeS=10ґ´FeO+SO₂. Внутри дутьевого факела, кроме этой реакции, идут также следующие:

2ґ´Ni₃S₂+7ґ´O₂=6ґ´NiO+4ґ´SO₂ (после выгорания FeS)

2ґ´Cu₂S+3ґ´O₂=2ґ´CuO+2ґ´SO₂ (после выгорания основного количества Ni₃S₂)  Сu₂S+2ґ´CuO=6ґ´Cu+SO₂.

Далее образовавшиеся окислы и металлы, взаимодействуя со штейном, восстанавливаются и  сульфидируются по реакциям:

3ґ´NiO+3ґ´FeS=Ni₃S₂+3ґ´FeO+0,5ґ´S₂,

Cu₂O+FeS=Cu₂S+FeO, 2ґ´Cu+FeS=Cu₂S+Fe.

      Таким образом, в конечном счете окисляется сернистое железо штейна при незначительном переходе цветных металлов в шлак, определяемом равновесием последних трех реакций и другими причинами физического характера, рассматриваемыми ниже.

      2) При продувке металлизированных  штейнов окислительные процессы  протекают по несколько иной  схеме. На границе воздух -- штейновый расплав идет реакция избирательного окисления металлического железа до вюстита FeO по реакции 2ґ´Fe +O₂=2ґ´FeO. В дутьевой струе происходит окисление мелких капель штейна по стадиям:

2ґ´Fe +O₂=2ґ´FeO,

3ґ´FeO+0,5ґ´O₂.=Fe₃O₄,

3ґ´FeS+5ґ´O₂=Fe₃O₄+3ґ´SO₂ (после выгорания Fe),

2ґ´Ni₃S₂+7ґ´O₂=6ґ´NiO+4ґ´SO₂ (после выгорания FeS),

2ґ´Cu₂S+3ґ´O₂=2ґ´Cu₂O+2ґ´SO₂ ( после выгорания большей части Ni₃S₂),

Cu₂S+2ґ´Cu₂O=6ґ´Cu+SO₂.

Окислы  цветных металлов и двуокись серы взаимодействуют с расплавленным штейном, в результате чего металлы и сера снова переходят в штейн по реакциям:

3ґ´Ni+2ґ´FeS=Ni₃S₂+2ґ´Fe,

Cu₂O+Fe=2ґ´Cu+FeO,

2ґ´Cu+FeS=Cu₂S+Fe,

SO₂+3ґ´Fe=FeS+2ґ´FeO.

 1.3 Продукты конвертирования

      Конечными продуктами конверторного передела являются медно-никелевый файнштейн, конвертерный шлак периода набора, конвертерные газы и конвертерная пыль. Кроме, того при конвертировании получают шлаки периода варки файнштейна, которые являются внутренним оборотным продуктом конвертерного передела.

  1.3.1 Фанштейн 

      В таблице  приведен состав файнштейна, получаемого на «Печенганикель»..

Таблица 4.                                                                 Состав медно-никелевого файнштейна ,%

 

      Медно-никелевый  файнштейн разделяют методом  флотации. Успешное разделение его на никелевый и медный концентраты  зависит от:

      1) состава и главным образом  от содержания серы и железа. По действующим техническим условиям  содержание серы в файнштейне не должно быть ниже 23%.

      2) отношение меди к никелю в  нем. В настоящее время перерабатывают  файнштейн, отношение меди к  никелю в котором не превышает  1,0.

1.3.2 Конверторные  шлаки

     Состав  конвертерного шлака приведен в  таблице 5.

           Конвертерные шлаки  состоят в основном из силикатов железа фаялита (FeO)₂ґ´SiO₂, в котором растворено небольшое количество окислов, перешедших из кварцевого флюса и футеровки.

           Конвертерные шлаки  также содержат некоторое количество цветных металлов. Цветные металлы в шлаке находятся в трех основных формах: свободных сульфидов, сульфидов, растворенных в шлаке, и окислов, образующих обычно в расплаве силикатные комплексы.

Таблица 5 .                                                                                         Состав конвертерных шлаков, %

 

      В шлаке также растворяется заметное количество сульфида железа, чем объясняется  повышенное содержание в шлаке серы. Характерная особенность конвертерных шлаков -- присутствие в них значительных количеств магнетита. Содержание магнетита в шлаке обычно составляет 10-25 % и зависит от ряда факторов.

1.3.3 Конверторные  газы

 

      Концентрация SO₂ в отходящих газах в газоходе снижается вследствие очень больших подсосов воздуха через напыльник в газоходную систему. С целью повышения концентрации SO₂ в газах для получены из него серной кислоты на предприятии установлены герметичные напыльники.

На графике  приведён состав конверторных газов  по ходу продувки

Рис 2. Состав конверторных газов по ходу продувки 

1- обычный  режим продувки;

2,3 –  продувка обогащённой массы, перелитых  из других конверторов;

4,5 –  продувка штейна, залитого на  оставленный в конверторе шлак;