p { margin-bottom: 0.21cm; }

ЛЕКЦИЯ 17. КОНВЕРТИРОВАНИЕ ШТЕЙНОВ

Переработка медно–никелевого штейна имеет иную цель – получение медно-никелевого файнштейна, представленного преимущественно сульфидом меди (Cu₂S) и никеля – (Ni₃S₂). Для этого необходимо из штейна окислить сульфид FeS и перевести в шлак оксид FeO. Продувку штейна проводят с добавкой кварцевого флюса; основные химические взаимодействия соответствуют первому периоду конвертирования медного штейна.

Медно-никелевые штейны содержат кобальт, который необходимо сохранить в файнштейне. Поэтому оставляют 2–3,5 % железа, а конвертирование ведут при низкой температуре (1470–1520 К), подгружая холодные присадки.

Файнштейн представляет собой сплав сульфидов никеля и меди, в котором растворено некоторое количество сульфидов железа и кобальта, а также металлической фазы. Состав медно–никелевого файнштейна, % 40–55 Ni,
20–30 Сu, 0,6–1,2 Со, 2,5–3,5 Fe.

Конвертерный шлак содержит 1,2–1,8 % (Сu + Ni), до 0,5 % Со и подвергается обеднению с целью доизвлечения цветных металлов.

Никелевые штейны отличаются содержанием до 20 % никеля и железа в форме металлической фазы. Целью конвертирования является получение никелевого файнштейна с минимальным содержанием железа. В первом периоде конвертирования окисляется преимущественно металлическое железо и переходит в шлак в форме фаялита:

2Fe + O₂ + SiO₂ = 2FeОSiO₂.

Окисление сульфида железа составляет суть второго периода и протекает по реакции (2FeS + 3O₂ + SiO₂ = 2FeОSiO₂ + 2SO₂). Поскольку реакция Ni₃S₂ + 4NiO = 7Ni + 2SO₂ протекает с заметной скоростью при температурах свыше 1970 К, получать никель в конвертере нецелесообразно в связи с большим расходом огнеупоров и загрязнением металла; поэтому конвертирование завершают получением файнштейна содержащего, %: 76–78 Ni, 19–21 S,
0,2–0,4 Fe, 0,5–0,9 Co, до 2 Сu.

Состав конвертерного шлака, %: 0,7–1,2 Ni, 0,2–0,5 Co, 27– 30 SiO₂, 49–53 Fe и до 3 МgО. Его подвергают обеднению в конвертерах или электропечах с целью доизвлечения из них кобальта и никеля.

Горизонтальные конвертеры (рис. 4.39) представляют собой цилиндрическую емкость, опирающуюся с помощью опорных бандажей на ролики. Для заливки штейна, загрузки флюса и холодных материалов, слива расплава и удаления газов в верхней части цилиндрической поверхности корпуса имеется горловина. Поворот бочки вокруг горизонтальной оси осуществляется от электродвигателя через редуктор и зубчатую пару, в которую входят зубчатый венец, охватывающий корпус, и ведущая шестерня. Помимо рабочего привода предусмотрен привод аварийного поворота с двигателем, питающимся от аккумуляторной батареи. Аварийный привод включается при падении давления дутья и служит для предотвращения заливки фурм для подачи дутья расплавом.

Воздух поступает от воздуходувной машины по трубопроводу в расплав через фурмы. Количество и диаметр фурм определяется размерами конвертера. Для уменьшения гидравлического сопротивления при подводе дутья к фурмам коллектор конструктивно объединен с фурмами (рис. 4.40). Бочка конвертера изготовлена из листовой стали и изнутри футерована огнеупорным кирпичом. Толщина футеровки составляет 230–380 мм, а в области фурменного пояса 450–800 мм. Футеровка выполнена насухо, зазоры между кирпичами заполняют магнезитовым порошком. Преимущественно применяют хромомагнезит, периклазошпинелид, магнезит. Температурная компенсация обеспечивается наличием температурных швов в кладке, а также компенсирующими пружинами.

Подача холодного воздуха в расплав приводит к зарастанию фурм, в связи с чем их необходимо прочищать. Конвертеры современных конструкций оснащаются индивидуальными или групповыми пневмофурмовщиками, позволяющими снизить трудозатраты при проведении процесса.

Горловина конвертера, работающего под дутьем, закрыта сверху напыльником для отвода отходящих газов. Напыльник имеет испарительное охлаждение. Конвертерные газы проходят грубую и тонкую очистку от пыли соответственно в циклонах и электрофильтрах, затем направляются в сернокислотное производство.

Подготовленные флюсы подают к бункеру, расположенному над конвертером, и далее по системе транспортеров, по загрузочной течке через горловину.

Транспортировку расплавов от конвертера осуществляют ковшами. Основные параметры горизонтальных конвертеров приведены в табл. 4.16.

Таблица 4.16

Основные параметры горизонтальных конвертеров