Способ подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд

 

Сущность: в шихту, состоящую из пиритсодержащего материала, известняка и углеродсодержащего восстановителя, вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду при массовом соотношении, равном 1:(0.8-р,95):(0,15-0,2):(1-1,3). Шихту брикетируют при влажности 3-5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см2, 2 табл.

СОЮЗ, СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (я)5 С 22 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4951993/02 (22) 28.06.91 (46) 07.02,93. Бюл. М 5 (71) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов Гинцветмет" (72) P.È,Ôåëüìàí, Т.А.Харлакова, И,Д,Резник, С.Е-.Люмкис. А.С.Муфтахов, А.И,Оку. нев. Е.Н.Селиванов и А,А.Сорокин (73) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов . (56) Харитиди Г.П., Растяпин B.Â., Волкова

В.Г. и др. Возможности снижения газовых выбросов при переработке окисленных никелевых руд. — Цветные металлы, 1984, N. 5, с.17 — 28.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при шахтной плавке окисленных никелевых руд.

Известен способ подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд, при котором серосодержащий, например пиритсодержащий, материал (по массе 50 — 70%) смешивают с глинистой окисленной никелевой рудой (30-50%) и смесь брикетируют.

Недостатком способа является то, что при применении подготовленного таким образом сульфидизатора, способного заменять кусковой сульфидизатор, степень десульфуризации, как и при шахтной плавке с кусковым колчеданом, составляет более

50%, е результате чего происходит загрязнение окружающей среды серосодержащими отходящими газами.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ подготовки сульфидизатора, включающий окускование шихты из пиритного концентрата, „„ Ц„„1794101 АЗ (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СУЛЬФИДИ-

ЗАТОРА ДЛЯ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД (57) Сущность: в шихту, состоящую из пиритсодержащего материала, известняка и углеродсодержащего восстановителя, вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду при массовом соотношении, равном

1:(0,8 — 0,95):(0,15 — 0,2):(I — 1,3). Шихту брикетируют при влажности 3 — 5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см2, 2 табл. измельченного до крупности минус 0,5 мм известняка, и коксовой мелочи в отношении

1;1:0,25 по массе. Шихтовую смесь с добавкой 2% по массе сульфитно-спиртовой барды (в расчете на сухое вещество) окатывают, окатыши сушат в естественных условиях или при 110 С до остаточного содержания влаги < 1,5%. Такой комплексный сульфидизатор иэ пиритно-известняково-восстановительной смеси рекомендован для использования при шахтной плавке окислейных никелевых руд исходя из .положительных результатов испытаний его при обеднении конвертерного шлака в электропечи, когда потери серы с газами сократились до 15,4%.

Недостатками способа подготовки комплексного сульфидизатора являются получение .сульфидизатора, при применении которого потери серы с газами превышают

15%; использование при окусковании дорогостоящего связующего; необходимость упрочнения окускованного сул ьфидизатора

1794101 сушкой; необходимость измельчения всей массы входящих в состав сульфидизатора известняка и коксовой мелочи до крупности . минус 0,5 мм, Целью изобретения является снижение выбросов серы с газами шахтной плавки при применении комбинированного сульфйдиэатора, а также повышенйе экономичности способа подготовки сульфидизатора, Поставленная цель достигается тем, что в. способе подготовки сульфидизатора для шахтной плавки окисленных никелевых руд, включающем окускование шихты иэ пиритсодержащего материала, известняка и углеродсодержащего восстановителя, в шихту дополнительно вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду 25 железа) г ри следующем массовом отношении компонентов — пиритсодержащий материал: известняк: восстановитель: руда = 1;(0,80,95):(0-15-0,2):(1-1,3) в расчете на сухую руду, причем применяют известняк крупностью минус 2 мм с содержанием фракции минус 0,5 мм 20-40% а. шихту брикетируют при влажности 3 — 5о и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см .

Сущность и редлагаемого способа заключается в том, что окускование пиритноизвестково-восстановительно-рудной (высокожелезистая руда) смеси в заданном соотношении 1:(0,8-0,95):(0,15-0,2):(1 — 1,3) при крупности известняка минус 2 мм (при крупности шихты в целом минус 10 мм) с содержанием фракции минус 0,5 мм 2040% позволяет получить сульфидизатор на основе системы FeSz — СаСОз-С-Ре20з, обеспечивающий степень десульфуризации не более 12,5 t,. Брикетирование шихты при влажности 3-5% и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см позволяет без использования специального связующего получать пригодный для шахтной плавки окускованный материал, не требующий упрочнения, например, сушкой.

При нагревании брикетированного комбинированного сульфидизатора происходит восстановления Ре Оз руды углеродом восстановителя до металлического железа, .которое взаимодействует с пиритом (Fe8z) с образованием FeS, Параллельно протекает реакция диссоциации СаСОз известняка с образованием оксида кальция, который в присутствии восстановителя связывает серу в сульфид кальция. Степень десульфуризации при нагреве брикетов до 1000ОC и выдержке при этой температуре не превышает 12,5, тогда как степень десульфуриэации при существующей практике шахтной плавки агломерата из окисленных никелевых руд с кусковым сульфидизатором или при введении мелкого сульфидизатора в состав брикетов из. окисленной никелевой.руды составляет не менее 50, При применении способа подготовки сульфидизатора согласно прототипу степень десульфуризации, хотя и снижается, составляет не менее 15 .

Проверку предлагаемого способа под10 готовки сульфидиэатора осуществляют следующим образом.

Смесь. пиритсодержащего материала, например колчедана, твердого углеродистого восстановителя, например коксовой ме"5 лочи„ и высокожелезистой окисленной никелевой руды (все материалы крупностью минус 10 мм), а также известняка крупностью минус 2 мм с содержанием 20-40% фракции минус 0 5 мм при разном массовом

20 соотношении компонентов смеси брикетировали при влажности 3-5 и удельном давлении прессования не менее 1000 кгс/см, Для оценки степени десульфуриэацииполучаемого комбинйрованного сульфидизатора брикеты подвергали термической обработке в муфеле при постепенном нагреве до 1000 С со скоростью 7 град/мин и выдержке при 1000 С в течение 30 мин. После

30 прокалки определили изменение массы брикетов, содержание в них серы и рассчитывали степень десульфуризации.

Данные примеров осуществления способа сведены в табл,1.

35 Как видно, лучшие показатели получены при массовом соотношении в брикетируемой смеси пиритсодержащего материала, известняка. углеродсодержащего восстановителя и высокожелезистой окисленной никелевой qy40 ды, равном 1:(0,8 — 0,95):(0,15--0,20);(1-1,3), когда степень десульфуриэации не превышает

12,5 и брикеты обладают необходимой для шахтной плавки прочностью.

Поскольку требования к механической

45 прочности окускованного материала в основном определяются транспортно-перегрузочными условиями при наличии как минимум 4-5 перевалок при транспортировке брикетов от пресса к шахтным печам

50 можно принять, что они должны выдерживать беэ разрушения не менее 4-5 сбрасываний с высоты 1,5 м, Прочность на сжатие не является определяющей, вполне достаточной может быть по2инята прочность по55 рядка всего 10 кгс/см .

При уменьшении доли известняка в составе комбинированного сульфидизатора ниже 0,8 при некотором увеличении прочности окускованного материала степень десульфуризации возрастает до 16

1794101

При увеличении доли известняка в брикетируемой смеси более 0,95 заметно падает прочность брикетов и они разрушаются после 2-3 сбрасываний с 1,5 м.

Все материалы, кроме известняка, используются исходной крупностью минус 10 мм, как это обычно принято при брикетировании, в частности на валковых прессах, которые рекомендуются в качестве промышленных агрегатов для реализации предлагаемого способа подготовки комбинированного сульфидизатора. Изменение крупности компонентов брикетируемых смесей показало. что практически только уменьшение круйности известняка до максимального размера частиц 2 мм положительно сказывается на уменьшении степени десульфуризации. Так, при максимальной крупности частиц известняка 10 вместо 2

MM в составе шихты примера 1 (см.табл.1) степень десульфуризации увеличивается с

11,7 до 19,6%. При этом одное 1 еменно падает прочность брикетов, При уменьшении доли фракций крупностью минус 0,5 мм в известняке. ниже 20%, степень десульфуризации превышает 15%.

Увеличение содержайия в известняке фракций крупностью минус 0,5 мм сверх 40%, практически не сказывается на достигаемой степени десульфуризации, что делает неоправданным увеличение тонины помола известняка.

Уменьшение и увеличение доли углеродистого восстановителя в комбинированном сульфидизаторе ниже 0,15 и выше 0,2 соответственно увеличивает степень десульфуризации до 15,8% или уменьшает прочность получаемого окускованного материала ниже допустимого предела — брикеты разрушаются после 2- 3 сЬрасываний с высоты 1,5 мм.

При уменьшении доли высокожелезистой руды в составе комбинированного сульфидизатора ниже 1 не удовлетворяет

Формула изобретения

1. Способ подготовки сульфидизатора.для шахтной плавки окисленных никелевых руд, включающий окускование шихты из пиритсодержащего материала, известняка и углеродсодержащего восстановителя, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения выбросов серы в атмосферу при плавке, в шихту дополнительно вводят высокожелезистую окисленную никелевую руду при массовом сонеобходимым требованиям прочность получаемых брикетов и одновременно повышается до 15,5% степень десульфуризации.

Увеличение доли руды сверх 1,3, хотя и повышает прочность брикетов. нецелесообразно вследствие разубоживания сульфидизатора, Необходимость использования в составе комбинированного сульфидизатора именно высокожелезистой руды подтверждается тем, что при замене ее в составе примера рудой с содержанием железа 10,2% степень десульфуризации возрастает более чем вдвое (с 12,5 до 29,7%), Одновременно падает прочность брикетов.

При влажности шихты в интервале от 3 до 5% обеспечивается необходимая прочность брикетов комбинированного сульфидизатора, которая становится ниже требуемой как при уменьшении, так и при увеличении влажности за пределы указанного интервала. Аналогичным образом сказывается и уменьшение удельного давления прессования ниже 1000 кгс/см .

В табл. 2 приведены сравнительные данные по основным технико-экономическим показателям способа-прототипа и предлагаемого способа подготовки сульфидизатора.

Предлагаемый способ подготовки сульфидизатора по сравнению с известным способом позволит снизить выбросы серы в атмосферу при шахтной плавке окисленных никелевых руд; сократить затраты на производство сульфидизатора за счет загрубления помола, исключения затрат на связующее и упрочнение сушкой получаемого брикетированного сульфидизатора.

Применение данного способа на комбинате "Южуралникель" позволит получить экономический эффект порядка 1 млн.руб., в том числе экологическая составляющая эффекта — 350 тыс, руб. отношении пиритсодержащего материала, известняка, восстановителя и высокожелезистой окисленной никелевой руды, равном

1:(0,8-0-95):(0,15-0,2):(1,0-1,3), при этом используют известняк крупностью менее 2 мм с содержанием фракции менее 0,5 мм составляющим 20-40%, 2, Способ по и. 1, отличающийся тем, что шихту брикетируют при влажности

3 — 5% и удельном, давлении прессования не менее 1000 кгс/см

1794101

Таблица!

Поквзвтел» нзвестнотв н пРОДлатаетаото Cnocoáoe подтотовки сульфнднзвтОРО!!арактеристикв окускованноптсульфидизвтора

Максюнлальная крупность компонентов, мм

Массовое сост»сотенке компонентов в составе сульфндизатоВял»кость, Прочность

Сте. пень десульфуризвции колче- »заест- коксодвн няк вав ме- руда лвчЬ колче- нзвест- коксе. дан нлк вая мелочь

0.5 0.5 О 5

t:yulns естественная прн

11Очс

40921!

51 5

15,4

Окаты ванне

Способ прототип

0.25!!рединей способ

1200

4.3 94/54

Не требуется

11,7

Брике- Не третнро- буетск ван

0.95 0.2

10! а

1б.

80/4

83/5

1000

19,6

t 1.4

1О

4,6

4.5

0.95

0.95

0.2

0.2!

О

t 100

10 .!О

4,8 81/3

10.7

1Q т. ч.

0.5 мм

ЗО

2. 10

4,4 90/6

125

10 в т.ч.

0.5 мм

25 $

2,в

93/5

4.7

15.6

10!

О т.ч.

4.6 41/2

1!00

Не требуется

29.7

Брике- Не трет»ров. буется

1О

52 39/3

10

0.5 ммз к

1О 2.втч.

4.4 74/3

900

12.2

0.5 мм25

2. в т ч.

4.0 77/7

10

1á,О

0.5 мм40 л

2. в т.ч.

43 0 67/5

10

1О

1,2

11,0

0.5 мм10 аобу, 2. в т.ч.

3.4 60/5!.2!

1О

2.8 53/3

1000

1,2

10.8

3.1 60/3

10 . 10

12!

11,2

2 в т.ч .

0,5 мм

20 $

2 в т. ч.

0.5 мм

20 1ь

2.в

0.5 мм

t5 $

2. в т.ч.

0,5 мм25 $

2, в тлс

0.5 мм50

2. в т.ч.

0.5 мм40 $

2. в т.ч.

0.5 мм40 л. Спо. соб

onycno ванне суп ьфи днзатО рв раскод сеязуктUlOlO.

7ь от

Фкассы

CIlOCN компонентов

2 (в расчете на суков Вво. которогОе связующем

503) Удельное давке ние

ïðåcñîвам»я

nc/c

Способ упрочив ння окуько. ванното сульфиднзатора

1794101

Продолжение табл.1

Способ упрочн ния окускованного сульфидизатора

Характеристике окускованного сульфидизатора

Удел ьное давление прессования, кгс/см

Раскод связующего, 7, отмассы смеси компонентов

Способ окусковвния сульфиднзэто ра

Пример Массовое соотношение компсн нентов в составе сульфидизатоа

Максимальная крупность компонентов, мм

Сто. десульФур» зации

Влажность. калче- извест- коксодан няк взя мелочь извест- .коксоняк вая ме. лочь колчедан

Руда руда

Be тре- 4.1 74/8 15.8 буетсв

Брике- Не тре- 1000 тиров. буется

0.85 0.1

2.вт. ч.

0,5 мм

35»

2. в т.ч.

0.5 мм

30 т, 2, вт.ч.

0,5 мм

35 Б 2, в.т.ч.

0,5 мм35 $

2, в т,ч.

0,5 мм35 ть

2. вт,ч.

0,5 мм40

0.85 0.25 1,1

69/2 12.0

4.3

1000

10

10

5.0 51/5 10.0

10

1.3

0,2

0.9

0.9

5.0 46/4 10.2

950

10

1.3 10

0,2

8а

0.2

4 7 74/3 15.5

1000

10

0.9

4,6 59/8 13,0

1000 .

0.2

1О

1.5

0.95

10 аксимальная крупность пиритного концентрата после частичного скатывания при сушке и укрупнения за счет слекгивания при транспортировке. Прочность на сжатие а are/окатыш (1кгс - 9.8 K).

При обеднении конверторного шлака а электропечи. гп Здесь и далее в числителе - прочность на сжатие в кгс/смз. в знаменателе - количество сбрасываний с высоты 1.5 м на металличвск по или у до расколабрикетов.

Руда с содержанием железа 10.2 .

Таблица2

Составитель P.Ôåëüìàí

Техред М,Моргентал . Корректор М,Демчик

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 525 Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5