RU2496893C1

RU2496893C1 - Polymetallic matte conversion method, and tuyere for combined melt blowdown

Info

Publication number: RU2496893C1
Application number: RU2012124842/02A
Authority: RU
Inventors: Константин Евгеньевич Старков; Константин Валерьевич Булатов; Арсений Евгеньевич Саблин; Максим Николаевич Морозов; Станислав Анатольевич Криворучко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Святогор"
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-10-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method for combined blowdown of molten polymetallic matte involves melt blowdown by supplying oxygen-containing air-blast to the melt and above the melt. Air-blast is supplied to the melt in the quantity of 1.7-5.0% of total amount of air-blast; matter is partially oxidised and mixed with slag so that slag-matte emulsion can be obtained. The rest amount of air-blast is used for oxidation of the formed slag-matte emulsion. A tuyere for combined blowdown of molten polymetallic matte includes concentric steel pipes equipped with supply branch pipes of oxygen-containing air-blast, cooling water supply and discharge branch pipes, nozzles located on an external concentric steel pipe, and a tip with nozzles, which is located at the bottom; nozzles are directed upwards at an angle of 65-75° to the tuyere axis.

EFFECT: increased formation of melt splashes and accretions on furnace walls, excluding destruction of lining of the bottom under matte layer, as well as increasing copper content in matte, and reducing costs for its further conversion.

2 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к металлургии меди, и может быть использовано на медеплавильных предприятиях при получении полиметаллических штейнов в плавильных печах.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular, to the metallurgy of copper, and can be used at smelters in the production of polymetallic mattes in smelting furnaces.

Известен способ по авт. св №1721109, кл. C22B 15/06, 1990, по которому продувку расплава при конвертировании медных, никелевых и медно-никелевых штейнов ведут через два ряда фурм: ряд, погруженный в расплав (нижний ряд), и ряд, расположенный над расплавом (верхний ряд) под углом 40-50° к поверхности, при этом через нижний ряд фурм подают воздушное или с пониженным содержанием кислорода дутье, а через верхний ряд фурм - воздушное дутье, обогащенное до 21-50% кислородом с расходом дутья 15-30% от общего количества дутья, подаваемого в конвертер.A known method according to ed. St. No. 1721109, class C22B 15/06, 1990, according to which the melt is blown during the conversion of copper, nickel and copper-nickel mattes through two rows of tuyeres: a row immersed in the melt (lower row) and a row located above the melt (upper row) at an angle of 40 -50 ° to the surface, while air blowing with a low oxygen content is supplied through the lower row of tuyeres, and air blast enriched up to 21-50% oxygen with a blast flow rate of 15-30% of the total amount of blast supplied through the upper row of tuyeres to the converter.

Недостатками способа являются: необходимость использования обогащенного кислородом дутья, что в совокупности с повышенным его давлением приводит к удорожанию процесса. Кроме того, конструкция фурменного пояса с двумя рядами фурм с различным наклоном их к поверхности расплава слишком сложна для использования в большинстве плавильных агрегатов, например в отражательных печах.The disadvantages of the method are: the need to use oxygen-rich blast, which in combination with its increased pressure leads to a rise in the cost of the process. In addition, the design of the tuyere belt with two rows of tuyeres with their different inclination to the surface of the melt is too complicated for use in most melting units, for example, in reflective furnaces.

В качестве ближайшего аналога выбран способ конвертирования медно-никелевых штейнов по патенту №2010879, кл. C22B 15/06, 1991, при котором медно-никелевые штейны конвертируют путем подачи воздушного дутья в расплав и воздушно-кислородного дутья над расплавом под углом 40-50° к его поверхности и при этом дутье в расплав подают в количестве 30-60% от общего количества дутья, подаваемого в конвертер.As the closest analogue, the method of converting copper-nickel mattes according to patent No. 20100879, class. C22B 15/06, 1991, in which copper-nickel mattes are converted by supplying air blast into the melt and air-oxygen blast over the melt at an angle of 40-50 ° to its surface, and in this case, 30-60% of total amount of blast fed to the converter.

Недостатком этого способа является слишком большой объем дутья, подаваемого в расплав, что в условиях плавильного агрегата, например отражательной печи, приводит к образованию фонтана расплавленных брызг. Последние налипают на свод и стены печи, образуя трудно удаляемые настыли.The disadvantage of this method is too large a volume of blast supplied to the melt, which in the conditions of a melting unit, for example a baking oven, leads to the formation of a fountain of molten spray. The latter adhere to the arch and walls of the furnace, forming difficult to remove nastily.

В качестве ближайшего аналога устройства для осуществления предлагаемого способа конвертирования полиметаллического штейна выбрана фурма многоярусная для комбинированной продувки расплава в конвертере по патенту №96867, кл. С21С 5/48, 2010. Фурма содержит концентрические стальные трубы, оснащенные патрубками для подвода кислорода, инертного газа и снабжена внизу наконечником с соплами для подачи в расплав кислорода. Кроме того, фурма имеет сопла для подачи инертного газа над поверхностью расплава, размещенные на концентрической наружной стальной трубе.As the closest analogue of the device for implementing the proposed method for converting polymetallic matte, a multilevel lance was selected for combined blowing of the melt in the converter according to patent No. 96867, class. С21С 5/48, 2010. The tuyere contains concentric steel pipes equipped with nozzles for supplying oxygen, inert gas and is equipped with a tip at the bottom with nozzles for supplying oxygen to the melt. In addition, the lance has nozzles for supplying inert gas above the surface of the melt, placed on a concentric outer steel pipe.

Недостатком такой фурмы является практически вертикальное (вниз) расположение сопел наконечника. Такая конструкция предназначена для продувки высокого слоя расплава (более 2 м), что характерно для сталеплавильных конвертеров. В случае нахождения наконечника фурмы в слое штейна, высота которого не превышает 1 м, струя газа из сопел наконечника будет интенсивно воздействовать на футеровку подины под слоем штейна, разрушая ее. Кроме того, интенсивность образования шлако-штейновой эмульсии будет низка из-за значительного рассеивания пузырьков газа в слое штейна.The disadvantage of such a lance is the almost vertical (down) arrangement of the nozzles of the tip. This design is designed to purge a high melt layer (more than 2 m), which is typical for steelmaking converters. If the lance tip is in the matte layer, the height of which does not exceed 1 m, the gas stream from the nozzle nozzles will intensively affect the lining of the bottom under the matte layer, destroying it. In addition, the rate of formation of the slag matte emulsion will be low due to the significant dispersion of gas bubbles in the matte layer.

Задачей изобретения является исключение затруднений при плавке металла, связанных с повышенным образованием брызг расплава и настылей на стенках печи, исключение разрушения футеровки подины под слоем штейна.The objective of the invention is to eliminate difficulties in melting metal associated with increased formation of melt splashes and deposits on the walls of the furnace, the destruction of the lining of the hearth under the matte layer.

Техническим результатом изобретения является повышение содержания цветных металлов в штейне, сокращение затрат на его последующее конвертирование.The technical result of the invention is to increase the content of non-ferrous metals in matte, reducing the cost of its subsequent conversion.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе продувки полиметаллического штейна, включающем продувку расплава путем подачи кислородсодержащего дутья в расплав и над расплавом предусмотрены следующие отличия: дутье в расплав подают в количестве 1,7-5,0% от общего количества дутья, частично окисляют штейн и перемешивают со шлаком, создавая шлако-штейновую эмульсию, остальным количеством дутья окисляют образующуюся шлако-штейновую эмульсию.The problem is solved due to the fact that in the known method for blowing a polymetallic matte, including blowing a melt by supplying an oxygen-containing blast into the melt and above the melt, the following differences are provided: the blast is fed into the melt in an amount of 1.7-5.0% of the total amount of blast, they oxidize matte and mix with slag, creating a slag-matte emulsion, the remaining amount of blast oxidizes the resulting slag-matte emulsion.

В предлагаемой фурме для комбинированной продувки расплава, содержащей концентрические стальные трубы, оснащенные патрубками для подвода кислородсодержащего дутья, патрубками для подвода и отвода охлаждающей воды, снабженной внизу наконечником с соплами, и сопла, расположенные на наружной концентрической стальной трубе, предусмотрены следующие отличия: сопла наконечника направлены вверх под углом 65-75° к оси фурмы.In the proposed tuyere for combined melt blowing containing concentric steel pipes equipped with nozzles for supplying oxygen-containing blast, nozzles for supplying and discharging cooling water, equipped with a nozzle with nozzles at the bottom, and nozzles located on an external concentric steel pipe, the following differences are provided: nozzle nozzles directed upward at an angle of 65-75 ° to the axis of the lance.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично показана фурма для комбинированной продувки расплава. Фурма представляет собой корпус 1, содержащий концентрические стальные трубы, нижние сопла 3, верхние сопла 4 и наконечник 7. Верхние сопла расположены на наружной концентрической стальной трубе. Нижние сопла установлены в наконечнике фурмы. Концентрические стальные трубы оснащены патрубками для ввода кислородосодержащего дутья в нижние сопла 6 и верхние сопла 2, а также трубками для подачи охлаждающей воды 5.The essence of the proposed invention is illustrated in the drawing, where figure 1 schematically shows a lance for combined blowing of the melt. The lance is a housing 1 containing concentric steel pipes, lower nozzles 3, upper nozzles 4 and tip 7. The upper nozzles are located on the outer concentric steel pipe. The lower nozzles are installed in the lance tip. Concentric steel pipes are equipped with nozzles for introducing oxygen-containing blast into the lower nozzles 6 and upper nozzles 2, as well as pipes for supplying cooling water 5.

Для осуществления изобретения фурму погружают в расплав, состоящий из двух слоев: нижний слой - сульфидный штейн, верхний -шлак. Через сопла наконечника фурмы (нижние сопла) в нижнюю часть расплава подается воздух для поднятия штейна на поверхность расплава печи: воздушное дутье подают в количестве 1,7-5,0% от общего количества дутья, частично окисляют штейн и перемешивают его со шлаком, создавая шлако-штейновую эмульсию. Небольшой объем дутья, подаваемый в расплав, исключает образование брызг расплава. Сопла наконечника развернуты вверх и расположены под углом 65-75° к оси фурмы. В этом случае струя газа из сопел направляется вверх, т.е. в противоположную от подины сторону, исключая разрушение ее футеровки. Также создаются благоприятные условия для транспорта штейна пузырьками газа вверх в слой шлака и образования шлако-штейновой эмульсии. Последнюю окисляют остальным количеством дутья, подавая его от верхних сопел под углом к поверхности расплава.To implement the invention, the lance is immersed in a melt consisting of two layers: the lower layer is a sulphide matte, and the upper layer is slag. Air is supplied through the nozzles of the tuyere tip (lower nozzles) to the lower part of the melt to raise the matte on the surface of the furnace melt: air blast is supplied in an amount of 1.7-5.0% of the total amount of blast, partially oxidizes the matte and mix it with slag, creating slag matte emulsion. The small amount of blast supplied to the melt eliminates the formation of melt spatter. The nozzle tip is turned up and located at an angle of 65-75 ° to the axis of the lance. In this case, the gas stream from the nozzles is directed upward, i.e. to the side opposite from the bottom, excluding the destruction of its lining. Favorable conditions are also created for the transport of matte with gas bubbles up into the slag layer and the formation of a matte slag emulsion. The latter is oxidized by the remaining amount of blast, feeding it from the upper nozzles at an angle to the surface of the melt.

Воздушное дутье в количестве менее 1,7% от общего дутья оказывается малоэффективным. Воздушное дутье в количестве более 5,0% от общего дутья вызывает повышенное образование брызг расплава.Air blast in an amount of less than 1.7% of the total blast is ineffective. Air blast in an amount of more than 5.0% of the total blast causes increased formation of melt spatter.

При угле наклона меньше 65° рассеивание пузырьков газа в штейне будет слишком большим и транспорт штейна в шлак станет незначительным. При угле наклона больше 75° интенсивное движение пузырьков газа и расплава вдоль корпуса фурмы приведет к его быстрому износу.If the angle of inclination is less than 65 °, the dispersion of gas bubbles in the matte will be too large and the matte's transport to slag will become insignificant. When the angle of inclination is greater than 75 °, the intense movement of gas and melt bubbles along the tuyere body will lead to its rapid wear.

Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.

Процесс получения полиметаллического штейна проводится в отражательной печи. Фурму погружают на 0,8 м в расплав. Через сопла, расположенные в нижней части фурмы подают воздух с расходом 160-180 нм³/ч и давлением 1,8-2,5 кгс/см² для поднятия штейна на поверхность расплава печи. Воздушное дутье подают в штейн в количестве 1,7-5,0% от общего дутья. Шлако-штейновый расплав, поднятый на поверхность, встречается с потоком воздуха от щелевидных сопел (расход 8000-10000 нм³/ч, давление 2,5-3,0 кгс/см²), в результате чего происходит окисление сульфидов штейна с обильным выделением газа в газовое пространство отражательной печи. Щелевидные сопла охлаждаются водой для предотвращения образования на них настыли, которая при нарастании затрудняет проход воздуха на окисление сульфидов штейна.The process for producing polymetallic matte is carried out in a reflective furnace. The lance is immersed at 0.8 m in the melt. Through nozzles located in the lower part of the tuyere, air is supplied with a flow rate of 160-180 nm ³ / h and a pressure of 1.8-2.5 kgf / cm ² to raise the matte on the surface of the furnace melt. Air blast is supplied to matte in an amount of 1.7-5.0% of the total blast. The slag-matte melt raised to the surface meets the air stream from the slit-like nozzles (flow rate 8000-10000 nm ³ / h, pressure 2.5-3.0 kgf / cm ² ), as a result of which oxidation of matte sulphides occurs with abundant release gas into the gas space of a reflective furnace. Slit-shaped nozzles are cooled by water to prevent the formation of accretion on them, which, when growing, makes it difficult for air to pass through to oxidize matte sulfides.

Claims

1. The method of combined blowing a molten polymetallic matte, including blowing the melt by supplying oxygen-containing blast into the melt and above the melt, characterized in that the blast is fed into the melt in an amount of 1.7-5.0% of the total amount of blast, partially oxidize the matte and mix with slag, creating a slag matte emulsion, the remaining amount of blast oxidizes the resulting slag matte emulsion.

2. A tuyere for combined blowing of a molten polymetallic matte containing concentric steel pipes equipped with nozzles for supplying oxygen-containing blast, nozzles for supplying and discharging cooling water, a nozzle located at the bottom with nozzles and nozzles located on an external concentric steel pipe, characterized in that the nozzle the tips are directed upward at an angle of 65-75 ° to the axis of the tuyere.