Способ пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла и поточная линия для его осуществления

Изобретения относятся к пирометаллургии цветных металлов. Техническим результатом группы изобретений является организация экономичного производства в малых и средних объемах с использованием мобильного оборудования в малообжитых местах с отсутствующей или слаборазвитой инфраструктурой. Способ включает плавку с использованием дутьевого кислородсодержащего газа, конвертирование, обеднение шлаков в газификаторе, восстановление газов от плавки и конвертирования горючими газами из газификатора. В качестве дутьевого кислородсодержащего газа используют выхлопные газы энергетической газотурбинной установки, работающей на природном газе или газогенераторном газе от газификации угля. В качестве газа для газотурбинной установки используют газогенераторный газ от газификации угля на ванне при обеднении шлака. Поточная линия включает плавильную барботажную печь, конвертер, газификатор для обеднения шлаков, при этом она содержит энергетическую газотурбинную установку с системой газоотводящего тракта, соединенного с помощью отводов с фурмами плавильной печи, конвертера и газификатора, снабженных перед каждым из них регулятором давления и расхода. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Типовая технологическая схема пирометаллургической переработки сульфидных или окисленных руд цветных металлов обычно состоит из операций - подготовки шихты к плавке, плавки \для окисленных материалов плавка бывает совмещена с сульфидированием\, конвертирования, обеднения шлаков, рафинирования металлов. /Худяков И.Ф., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля, кобальта. М.: Металлургия, 1977, т.1, 2., Мечев B.B., Быстров В.П., Тарасов А.В. и др. Автогенные процессы цветной металлургии. М.: Металлургия, 1991/. Имеются многочисленные способы плавки /в электропечи, шахтной печи, автогенных агрегатах/, способы конвертированиях с вертикальным, боковым, донным дутьем и др./, способы обеднения шлаков /в электропечи, в барботажной печи и др,/. Во всех технологических схемах используются энергоносители - электрический ток, сжатый воздух, кислород, уголь, природный газ, мазут и др. В последние годы особое значение приобрели автогенные процессы с использованием кислорода, что позволило использовать тепло от окисления сульфидов в технологических процессах. Примерами эффективных автогенных процессов являются процессы по патентам - №54147, С 22 В 5/14, пат. №4294433, 4252540 /США/, №2851098 /ФРГ/, №2444721 /Франция/. Нами предложен еще более эффективный процесс - пат. №20935936 С 22 В 7/14. Большинство из вышеперечисленных способов рассчитаны на крупнотоннажное производство в условиях развитой инфраструктуры. В последние годы в России возникают малые и средние металлургические предприятия в малообжитых местах, где отсутствует энергоснабжение, но имеется уголь или природный газ или попутный газ при добыче нефти, который нерационально сжигается.

Техническим результатом изобретения является новый способ пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов и новая поточная металлургическая линия, позволяющие организовать экономичное производство в малых и средних объемах с использованием мобильного оборудования в малообжитых местах с отсутствующей или слаборазвитой инфраструктурой.

Технический результат достигается способом пирометаллургический переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающим плавку с использованием дутьевого кислородсодержащего газа, конвертирование, обеднение шлаков в газификаторе, восстановление газов от плавки и конвертирования горючими газами из газификатора, согласно изобретению в качестве дутьевого кислородсодержащего газа используют выхлопные газы энергетической газотурбинной установки, работающей на природном газе или газогенераторном газе от газификации угля. При этом в качестве газа для газотурбинной установки используют газогенераторный газ от газификации угля на ванне при обеднении шлака. Технический результат достигается также поточной линией пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающей плавильную барботажную печь, конвертер, газификатор для обеднения шлаков, согласно изобретению она содержит энергетическую газотурбинную установку с системой газоотводящего тракта, соединенного с помощью отводов с фурмами плавильной печи, конвертера и газификатора, снабженных перед каждым из них регулятором давления и расхода.

Газотурбинные установки, мощностью (ГТУ) 2,5-25,3 МВт, работающие на природном газе, широко используются на газоперекачивающих станциях, при этом отходящие газы с содержанием 17-18% кислорода и температурой 400-500°С выбрасываются. В больших стационарных ГТУ отходящие газы направляются в котел, где тепло утилизируется. Однако кислород газов не используется, содержащийся в газах NO выбрасывается в атмосферу, что нарушает экологию. Использование газов после ГТУ в технологии получения цветных металлов позволяет утилизировать тепло и содержащийся в них остаточный кислород, удешевить технологию, в частности, за счет отказа от кислорода и сжатого воздуха. Применение кислородсодержащего газа с температурой 400-500°С не дает возможности образоваться настылям на фурмах в конвертерах, в барботажных печах любого назначения. Это обстоятельство дает возможность не только избавиться от трудоемких операций при существующих технологиях, но полностью автоматизировать процессы, перейти на их управление с помощью компьютеров. Удельная производительность агрегатов при этом будет ниже, чем при использовании кислорода, однако для малых и средних предприятий это не имеет значения. Значительно возрастет стойкость агрегатов и их межремонтный период. ГТУ работают при коэффициенте избытка воздуха α=4-5. Получим, что можно проплавить 350-400 т/сутки медного концентрата. Затраты электроэнергии на собственные нужды завода будут невелики - освещение, питание электродвигателей транспортных и загрузочных устройств, насосов и т.д. На чертеже приведена аппаратурно-технологическая схема такого предприятия. В ГТУ 1 подается природный газ и воздух 5 с соотношением 1:4-5, выхлопной газ поступает на распределительную подстанцию 7 и по системе газоотводов 11, проходя через систему регуляторов расхода и давления 10, поступает в фурмы 6 барботажной печи 2 и газификатор 4, а также конвертера 3. Газы из газификатора, содержащие водород и моноокись углерода, могут дожигаться с утилизацией тепла или использоваться для восстановления серы от печи плавки 2 и конвертера 3.

Горючие газы поступают по газоходу 13 и смешиваются с газами плавки и конвертирования, поступающие на смешение по газоходам 8 и 9, далее они поступают по газоходу 12 на утилизацию серы и очистку от пыли. Содержащийся в газах ГТУ оксид азота будет во всех агрегатах восстанавливаться. Избыточного давления газов ГТУ достаточно для преодоления столба расплава во всех трех агрегатах. Расход и давление газов ГТУ перед каждым агрегатом регулируются расходомерами и регуляторами давления. При использовании более мощных ГТУ возможно иметь более высокие показатели в технологии и в обеспечении предприятия теплом, паром и горячей водой. Преимущества способа и предлагаемой металлургической линии - возможность использования в местности с неразвитой инфраструктурой типовых агрегатов, отсутствие кислородной станции, высокие технико-экономические показатели. Специально следует отметить возможность работы ГТУ от горючих газов газификатора угля, что позволяет организовать металлургическое производство в отсутствие природного газа. Поточная металлургическая линия с включением в ее схему ГТУ может перерабатывать как сульфидные, так и окисленные руды и концентраты. В этом случае используются добавки сульфидизатора или ведется плавка восстановление в электропечи с получением металла, например при получении сурьмы. Для некоторых материалов может быть использована отражательная, вращающаяся печи, где также будут использованы выхлопные газы ГТУ вместо воздуха. Способ и линия могут быть использованы в металлургии меди, никеля, свинца, цинка, сурьмы, золота и др.

Пример использования способа

Поточная линия снабжена ГТУ-2,5 МВт с выходом выхлопных газов 21 м/сек. Около 50% выхлопных газов используется для плавки, остальные для газификации и конвертирования. В печь плавки подается 215 м\мин выхлопных газов с температурой 550-600°С. По опыту плавки медного концентрата в печи Норанда с расходом дутья 1090 м /мин на проплав - 903 т/сутки медного концентрата, получим, что на холодном дутье можно проплавить около 180 т концентрата в сутки. Учитывая, что используются горячие газы /600°С/, проплав составит около 400 т / сутки. /Температура плавки сульфидных концентратов -1220-1250°С/.

1. Способ пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающий плавку с использованием дутьевого кислородсодержащего газа, конвертирование, обеднение шлаков в газификаторе, восстановление газов от плавки и конвертирования горючими газами из газификатора, отличающийся тем, что в качестве дутьевого кислородсодержащего газа используют выхлопные газы энергетической газотурбинной установки, работающей на природном газе или газогенераторном газе от газификации угля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа для газотурбинной установки используют газогенераторный газ от газификации угля на ванне при обеднении шлака.

3. Поточная линия пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающая плавильную барботажную печь, конвертер, газификатор для обеднения шлаков, отличающаяся тем, что она содержит энергетическую газотурбинную установку с системой газоотводящего тракта, соединенного с помощью отводов с фурмами плавильной печи, конвертера и газификатора, снабженных перед каждым из них регулятором давления и расхода.