Введение к работе
Актуальность темы. Применение вторичного сырья при производив меди и медных сплавов - важный резерв экономии свежих шихто-с материалов и снижения себестоимости готовой продукции.
Одним из источников вторичного сырья являются шлаки заводов обработке цветных металлов (ОЦМ), образующиеся при выплавке ме-нх сплавов. Шяак представляет собой сложный конгломерат, содер-щий металлические корольки и неметаллическую шлаковую состав-адуго. Доля металлических корольков в шлаке достигает 4С$ и бо-е, в зависимости от вида выплавляемого сплава. Объемы образова-я шлаков достигают порядка 15-17 тыс.тонн в год.
Для утилизации медьсодержащих шлаков в настоящее время приме-гот два процесса: переплав шлака в шахтной печи и технологию, едренную практически на каждом из заводов ОЦМ. Суть технологии водов ОЦМ заключается в измельчении шлака в шаровой мельнице с следующим разделением продуктов помола на сите на металлический нцентрат и хвосты. Концентрат используют в качестве шихты для плавки медных сплавов, переплавляя его в индукционной канальной чи (ИКП), хвосты направляют на медеплавильные заводы. Преиму-ством данной технологии перед плавкой шлака в шахтной печи яв-ется то, что она позволяет переводить содержащийся в шлаке металл расплав с минимальными потерями с угаром, поскольку плавка ших-в ИКП не сопровождается высоким перегревом расплава над линией квидус, а сама технология проста в эксплуатации, значительно лее дешевая и экологически менее опасная.
Недостатком технологии является то, что схема механической
обработки материала и оборудование, при помощи которого процесс осуществляется, в большинстве случаев подобраны случайным образом и к настоящему моменту морально и физичеокн устарели. Это приводит к большим потерям металла как на стадии получения концентрата, так и при его последующем переплаве. До половины всей металлической части шлака направляется при обработке шлака во фракцию хвостов и еще порядка 20-25$ металла теряется при переплавке концентрата. Кроме того, действующая на заводах ОЦМ техно логия утилизации металла из шлака предназначена для шлаков выпла вки латуней. Обработка шлаков выплавки специальных сплавов, брон сплавов системы медь-никель, медь-никель-цинк и т.д. не проводит ся и шлаки направляются на медеплавильные предприятия.
Шлак выплавки медных сплавов - особый вид сыпучих материалов, содержащий пластичную (корольки) и упруго-хрупкую шлаковую составляющие. Различие физико-механических характеристик основны частей шлака предопределяет разработку специального подхода к проблеме полноты извлечения металла в концентрат и качества само го концентрата. В этой связи представляют интерес достижения, по лученные в последние годы в обогащении полезных ископаемых, где широко используется явление избирательности для обработки сложных систем, а также методы повышения качества низкосортной шихты применяемые в литейном производстве.
Целью работы является выявление условий, при которых обеспе чивается максимально возможная сквозная степень извлечения метал ла из шлаков, образующихся при выплавке медьсодержащих сплавов в заводах по обработке цветных металлов, в слиток.
Состояние вопроса и задачи исследования. До проведения данн работы задача снижения потерь металла при производстве мецьсодер жащих сплавов решалась в направлении поиска эффективных техноло-
гий обработки расплава флюсами для снижени потерь металла с угаром при выплавке сплавов или разработкой режимов высокотемпературной плавки шлака для наиболее полного извлечения в черновую медь ценных цветных металлов. Весомый вклад в разработку вышеназванных процессов внесла 0.Д.Молдавский, И.С.Герасимова, В.А.Из. -майлов, Р.К. Мысик, В.М.Чурсин, А.В.Курдюмов, а также ряд зарубежных ученых. Решение поставленной в работе цели исследований позволит использовать металл, соцержащийся в шлаках, для выплавки марочных медных сплавов.
Обработку материалов механическим способом, основанном на явлении избирательности, как правило, связывают с изучением структурных, гранулометрических, физических, физико-механических, химических характеристик сырья. Теоретические основы процесса избирательного дробления и данные о различных характеристиках материалов, связывают с именами С.Е.Андреева, К.А.Ромадина, В.В.Товарова, С.Ф.Шинкаренко, Р.А.Родина и других ученых. Однако, сведений, касающихся вышеназванных характеристик для шлаков и связанных с ними показателями, в литературе нет, либо они не учитывает изменения технологии и других условий производства медных сплавов, произошедшие за последние десятилетия.
Для количественной оценки эффективности технологии обработки злаков механическим способом важно иметь параметр, позволяющий іроводить эту оценку.
Важным представляется вопрос выработки общих требований к
качеству концентрата в связи с особенностями переплава его в от
крытых ИКП. Как правило, переплав концентрата в ИКП осущест
вляют россыпью под слоем солевого флюса. Засоренность концентрата
неметаллической частью шлака затрудняет ассимиляцию металлических
сорольков расплавом, обуславливая потери металла. В этой связи
важно изучение эффективности специальной обработки концентр
та метоцом прессования с определением рациональных режимов обра бо тки сырья.
Рассмотрение поставленных проблем потребовало решения елец; гощих задач:
-
Выявление особенности процесса подготовки концентрата к плавке в открытой печи.
-
Изучение эффективности извлечения металла из шлака в кої центрат методами дробления, измельчения и классификации материала.
-
Разработка и внедрение рациональной технологии извлечен: металла из шлака в слиток.
Научная новизна. Введен параметр, характеризующий эффектив' ность обработки шлака механическим метоцом. Предложена методика выбора схемы шлакоперерабатывающего участка (ПШУ). Определены характеристики прочности неметаллической части шлаков выплавки ; дных сплавов. Изучена кинетика процесса измельчения шлака в шаровой мельнице. Изучено влияние неметаллической части шлака на эффективность переплава концентрата в открытой печи.
Проктичсскал ценность. Изучены структуриыо, гранулометрические, химические свойства шлаков. Экспериментально установлена эффективность обработки шлака методами дробления, измельчени классификации виброинерцнонными агрегатами. Разработана схема утилизации металла из шлака. Результаты работы внедрены на Тайском заводе ОЦМ и ПО "Красный выборжец". Определены параметры обработки концентрата метоцом прессования.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на: Всесоюзном научно-техническом совещании "Разработка и совершен-
ктвование технологии и оборудования по подготовке к плавке трудно-юрерабатываемого лома и отходов цветных металлов" (Москва, сентябрь 1988г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Прогрессивные процессы плавки и литья цветных металлов и сплавов" Т.Артемовск, май 1989г.).
Публикации. По материалам дессертационной работы имеются і публикации и получено 3 положительных решения на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих швоцов и списка литературы, изложена на 161 странице машинопис-юго текста (включая таблицы), содержит 23 рисунка и 38 таблиц, іиблиографию в количестве 83 наименований.