Введение к работе
Актуальность темы. На комбинате «Печенганикель» ОАО «КГМК» сульфидный медно-никелевый концентрат подвергается окатыванию и обжигу Окатыши совместно с богатой рудой плавятся в электропечах, полученный штейн конвертируется с получением файнштейна Конвертерный шлак заливается в рудные электропечи Конвертерные газы используются для производства серной кислоты
В последнее время произошло существенное повышение содержания оксида магния в перерабатываемом сырье, а также предстоит внедрение брикетирования конценграта взамен обжига Оба этх фактора приведут к изменению технологических режимов и составов образующихся продуктов Поиск оптимальных параметров в условиях изменяющихся факторов наиболее эффективно может быть осуществлен с помощью математических моделей
При переработке сульфидного медно-никелевого сырья образуется большое количество различных твердых оборотов, в том числе ковшевые настыли, пыли, проливы, свернутый шлак от производства черновой меди Особые проблемы возникают при переработке крупнокусковых твердых шлаков Эффективно они могут быть переработаны лишь в конвертере Однако возможности конвертерного передела по их переработке ограничиваются энергетическим ресурсом жидких штейнов, поступающих на передел Скорость усвоения свернутого шлака в барботируемом оксидно-сульфидном растворе зависит от целого ряда факторов, когорые не могут быть учтены при выполнении тепловых расчетов Необходимо исследование закономерностей поведения твердого шлака при конвертировании штейнов и изыскание путей снижения выхода внутрицеховых оборотов
Указанные обстоятельства обуславливают актуальность задач количественного анализа процессов настылеобразования, разработки мер по сокращению выхода оборотов, исследования кинетики усвоения свернутого шлака и разработки режимов конвертерной плавки, обеспечивающих максимально возможное количество шлака в переработке
Цель работы — совершенствование технологии производства файн-штейна и оптимизация переработки металлосодержащих полупродуктов на переделах рудно-термической электроплавки и конвертирования штейнов
Методы исследования Экспериментальные исследования выполнялись в плавильном цехе комбината «Печенганикель» Замеры температур для идентификации модели настылеобразования регистрировались с помощью инфракрасной камеры 1R928+ Изучение вещественного состава отобранных проб проводилось методами рентгенодифракционного анализа (РФА), растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа (РЭМ и РСМА) с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-6 (РФА) и растровых электронных микроскопов Tescan 5130ММ и CamScan-4 (РЭМ и РСМА)
Идентификация параметров модельных уравнений осуществлялась с учетом физико-химических закономерностей процесса методами регрессионного анализа по результатам статистической обработки массішов производственных данных Математические модели кинетики усвоения расплавом холодных присадок и процессов настылеобразования разрабатывались на основе методов математической физики и сеточных методов численного решения уравнений в частных производных
Научная новизна
получены новые данные но вещественному составу продуктов рудно-термической и конвертерной плавок, а также ковшевых насгылей, которые использованы для анализа металлургических процессов и при разработке математических моделей,
в результате исследования кинетики усвоения твердых шлаков медного производства жидкой конвертерной ванной показано, в частности, что время, за которое они полностью растворяются в расплаве, прямо пропорционально квадрату их исходного размера,
исследование процесса образования ковшевых настылей на осеіовє те-плофизической модели для многослойной двухфазной среды позволило сделать вывод, что динамика их роста описывается степенным уравнением, частным
случаем которого является закон квадратною корня,
- разработаны математические модели основных переделов производ
ства файнштейна на основе уравнений множественной регрессии, связывающих
взаимные зависимости содержаний компонентов в продуктах, что позволило
минимизировать число исходных параметров, повысить достоверность и упро
стить технологические расчеты материальных и тепловых потоков
Практическая ценность Полученные результаты использованы при усовершенствовании технологической схемы переработки медно-никелевого сульфидного сырья в плавильном цехе комбината «Печенганикель» для разработки техішлопіческого регламента реконструкции плавильного производства комбината «Печенганикель»
Внедрение результатов работы позволяет
снизить знері озаграты на переделе рудной плавки на 4%,
сократить выход ковшевых настылей и количество собственных оборотов на 8%,
оптимизировать объемы переработки привозных шлаков медного производства комбината «Североникель» между переделами РТП и конвертерным,
- повысить прямое извлечение металлов в файнштейн на 0,8%
Основные положения, выносимые на защит}':
Результаты исследований вещественного состава медно-никелевого концентрата, окатышей, штейна РТП, файнштейна, конвертерного и отвального шлаков, а также медного шлака, настылей и пылей
Результаты исследования кинетики усвоения кусков твердого шлака медного производства конвертерной ванной
Результаты анализа процессов настылеобразования в ковшах па основе теплофизической модели для многослойной двухфазной среды
Математические модели подготовительных операций, переделов РТП и конвертирования и комплексной модели цеха в целом
Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались на научно-техническом совещании «Компьютерное моделирование и оп-
тимизация технологических процессов злектротермичесюїх производств» (г С -Петербург, научно-техническое совещание «ДУГА-200», 2002 г ) и на 4-й международной научно-практической конференции «Современные технологии в области производства и обработки цветных металлов» (г Москва, 13-ая международная выставка МЕТАЛЛ-ЭКСПО, 2007 г )
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 9 печатных работ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 93 наименований В работе содержится 232 страницы текста, в т ч 53 рисунка, 61 таблица, приложение
Автор выражает сердечную благодарность за научное соруководство и творческую помощь в постановке задачи и обсуждении почученных результа-
тов канд техн наук Блинову В А и д-ру техн наук \Козыреву В Ф
