Станислав Горобченко - Курс «Применение трубопроводной арматуры». Модуль «Применение поворотной арматуры в металлургии»

– Окисленные руды, характерен огневой метод получения никеля из руды, в основном за рубежом

– Сульфидные в основном медно никелевые руды, с обязательным присутствием кобальта, металлов платиновой группы, (платина, палладий, родий, рутений, осмий, иридий) Переработка на основе флотационного обогащения, (для бедных руд 1-2,5% Ni) характерны для РФ.

Состав продуктов обогащения приведен в табл. 3.3.

Табл. 3.3. Состав продуктов при обогащении медно никелевых руд

Для извлечения никеля используют пиро и гидрометаллургические процессы

Окисленные руды при их переработке получают огневой никель для применения в черной металлургии, с небольшим рафинированием и очисткой от основных примесей (Fe, Cu, Co, S) в течение всей многостадийной обработки с получением марки Н3, Н4, по ГОСТ 849-70.

Сульфидные руды – требуют обязательного разделения меди и никеля с обязательным окончательным электролитическим рафинированием чернового металла. Получают никель высших марок вплоть до Н-0 с содержанием никеля не менее 99, 99% с извлечением до 14 ценных компонентов. Уровень производства и потребления клапанов отвечает более высоким требованиям.

Рабочие среды никелевого производства

Рабочие среды никелевого производства приведены в табл. 3.4.

Табл. 3.4. Рабочие среды никелевого производства

2. ОСНОВНЫЕ КОНТУРЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ РУД

1. Флотационное обогащение – с разделением на пирротиновый концентрат, медный концентрат и никелевый концентрат

Основные контуры флотационного обогащения – контуры подачи концентрата, добавки воздуха, пенообразователей, диспергентов, коагулянтов и т.п., отвода пены и шламов, циркуляционные схемы

Требования к процессу

Для эффективной работы флотоустановок должны соблюдаться следующие требования к регулированию процесса:

– рН оборотной воды должен поддерживаться на оптимальном уровне.

– Дозировка реагентов должна поддерживаться на стабильно постоянном и правильном уровне.

– Давление подаваемой воды должно поддерживаться на постоянном уровне и регулироваться в соответствии с требованиями процесса наиболее точно.

При несоблюдении требований потери и нестабильность процесса увеличивается.

Дополнительными требованиями являются использование контуров регулирования с широкими расходными характеристиками, что важно для воздуха, потребляемого в объеме до 50% от объема очищаемого раствора

Переработка никелевого концентрата имеет следующие процессы: плавка на штейн, завалка в печи, добавка флюса отвод газов, обработка шлака.

Основными процессами являются – добавки флюса, охлаждения печей, газоотвода и очистки, плавка никелевых концентратов на ГМК НН производится в руднотермических печах во взвешенном состоянии на подогретом обогащенном кислородом дутье.

Основными контурами являются – контуры горения, кислорода, подогрева дутья, сушки концентрата, участки пневмотранспорта подачи флюса и кокса, отвода газов и электрофильтра, водяного испарительного охлаждения

Контуры подвода флюса

В результате плавки получают небольшой выход штейна, обычно 8% от массы перерабатываемой руды. В тоже время загрузка флюса, сульфидизатора, (пирита), или гипса, известняка может потребовать такого количества, что технически и экономически будет неоправданно. Технико-экономические показатели плавки будут снижены, возрастут потери никеля со шлаками.

Контур пневмотранспорта флюса по этим причинам также является важным, поскольку точность дозирования определит погрешность заполнения печи материалом.

С учетом большего внедрения вместо гравитационных систем и систем пневмотранспорта в контролируемой среде, например, в конвертерных цехах вместо подачи воздухом используется подача контролируемого соотношения кислорода и азота по своим веткам, повышения степени автоматизации процесса, эффективность внедрения специализированных клапанов увеличивается.

Контур горения

Процесс горения топлива является одним из главных факторов, определяющие параметры работы печей при плавке никелевых руд. Качество сжигания топлива определяет температуру в печах, восстановительную способность топочных газов, производительность печей, расход топлива, извлечение металлов в штейн. Используется дорогой и дефицитный вид топлива – кокс. В фурмы должно подаваться дутье, обогащенное кислородом.

Совокупность этих параметров указывает на то, что обслуживающие печь контуры регулирования могут быть отнесены к критическим.

Контур испарительного охлаждения печей

До недавнего времени стены шахтных печей, например, на никелевых заводах изготавливали из водоохлаждаемых кессонов, шатер на колошнике выполняли также в виде огнеупорной кладки в металлическом каркасе или также из кессонов.

Кессоны шахтных печей представляли собой сварные коробчатые конструкции из листовой стали с патрубками для ввода и вывода охлаждающей воды. Перепад температуры входящей и выходящей воды обычно составлял 5-15оС. В этих условиях каждый литр воды отбирал максимально 4,18-15=63 КДж теплоты, где 4,18 – теплоемкость воды, кДж/кг оС)

Более эффективный способ отвода избыточной теплоты – испарительное охлаждение с использованием скрытой теплоты испарения воды (2253 кДж\кг), т.е. замене подогрева воды на испарение кипящей. При испарительном охлаждении каждый килограмм воды будет отбирать от охлаждаемых элементов около 2550 кДж теплоты, т.е. почти в 40 раз больше, чем при использовании кессонов. Во столько же раз уменьшается расход охлаждаемой воды. В результате получают пар, который может быть использован для технологических нужд, тогда как ранее вода нагревалась только на 10 оС, и тепло безвозвратно терялось при охлаждении.

Для реализации принципа охлаждающие элементы представляют собой сваренные из труб кессоны, объединенные 2 коллекторами – нижним для подвода воды и верхним для отвода пара.

Однако, реализация этого способа потребовала:

– использования только химически очищенной воды,

– перевода контура на работу с более высокими давлениями и температурами,

– возможности регулирования в т.ч. с учетом двухфазного состояния воды – пара – конденсата.

Сам контур стал более критическим, т.е. небольшие отклонения на входе могут вызывать большие погрешности на выходе.

Контур дутья

Интенсификации процесса плавки и снижению расхода кокса способствует подогрев дутья и обогащение воздуха кислородом. Так, нагрев дутья при агломерированной плавке ведет к экономии топлива на 15.2%, а при 400 оС – на 23,3% и к росту проплава соответственно на 10 и 15,3%. Обогащение дутья кислородом до содержания 25% позволяет повысить проплав печи на 22,2%, а расход кокса уменьшить на 17%.