Оптимизация технологии извлечения меди и сопутствующих элементов при барботажном восстановительном обеднении многокомпонентных шлаков
![Диссертация: Оптимизация технологии извлечения меди и сопутствующих элементов при барботажном восстановительном обеднении многокомпонентных шлаков](https://westud.ru/work/3278421/cover.png)
Диссертация
Совокупность полученных результатов позволяет дать некоторые практические рекомендации по проведению промышленного процесса обеднения. Так, оптимальной температурой является температура 1300 °C. Повышение температуры приводит к необоснованному увеличению энергетических затрат и расхода восстановителя, а её понижение ниже указанного уровня приводит к увеличению механических потерь металлов… Читать ещё >
Содержание
- 1. Анализ состояния проблемы и постановка задачи исследований
- 1. 1. Технологии и перспективы обеднения медеплавильных шлаков
- 1. 2. Поведение ценных компонентов при восстановительном обеднении шлаков
- 1. 3. Поведение примесей при восстановительном обеднении шлаков
- 1. 4. Моделирование поведения примесей
- 1. 5. Выводы и постановка задачи исследований
- 2. Исследование поведения меди и примесей в условиях восстановительной1 барботажной обработкишлаков с контролируемым парциальным давлением кислорода в системе
- 2. 1. Выбор методики проведения экспериментов и характеристика исходных материалов
- 2. 2. Отладка методики восстановления шлаков газовой смесью СО-СОг
- 2. 3. Результаты экспериментальных исследований восстановления шлаков газовой смесью -С0-С
- 2. 3. 1. Выход на равновесие. Поведение железа
- 2. 3. 2. Восстановление меди
- 2. 3. 3. Поведение примесей
- 2. 3. 4. Анализ механизма восстановления многокомпонентного шлакового расплава
- 2. 4. Выводы по главе 2
- 3. Восстановление шлаков в условиях барботажа с использованием различных типов восстановителей
- 3. 1. Исходные материалы и методика экспериментов с твердыми восстановителями
- 3. 2. Обеднение шлаков с использованием пропана
- 3. 3. Результаты и обсуждение экспериментальных исследований по обеднению шлаков твердыми восстановителями
- 3. 4. Выводы по главе 3*
- 4. Математическая модель процесса восстановительного барботажного обеднения шлаков
- 4. 1. Выбор подхода к моделированию
- 4. 2. * Методика расчета
- 4. 3. Анализ процесса с использованием модели
- 4. 4. Выводы по главе 4
Список литературы
- Gorai В., Jana R.K. Characteristics and utilisation of copper slag a review // Resources, Conservation and Recycling, 2003, 39, 299 — 313.
- M. Шестеркин. Битое стекло вместо бетона // Изобретатель и рационализатор. 2002. — № 4.
- J. P. Goncalves, М. В. Leite Lima. Copper slag waste as a supplementary cementing material to concrete // Journal of materials science 2007.-V. 42 — P. 2226−2230.
- A.A. Francis. Conversion of blast furnace slag into new glass-ceramic material // Journal of the European Ceramic Society.- 2004.-V. 24.-P. 2819−2824.
- XU Delong, LI Hui. Future Resources for Eco-building Materials: I. Metallurgical Slag // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci.-2009.-V. 24.-P. 451−456.
- M. Khanzadi, A. Behnood. Mechanical properties of high-strength concrete incorporatingcopper slag as coarse aggregate // Construction and Building Materials —2009.-Y. 23-P. 2183−2188.
- W. Wu, W. Zhang, Guowei Ma. Optimum content of copper slag as a fine aggregate in high strength concrete // Materials and Design.- 2010.-V. 31.- P. 2878−2883.
- L.S. Pioro, I.L. Pioro. Reprocessing of metallurgical slag into materials for the building industry // Waste Management.-2004.-V. 24.-P. 371−379.
- Ладыго E.A. Закономерности распределения меди и никеля между продуктами обеднительной плавки в восстановительных условиях: Диссертация на соискание ученой степени < кандидата технических наук. М., 2003- 149 с.
- Norbert L. Piret Cleaning copper and Ni/Co slags: The technical, economic, and environmental aspects //JOM.- 2000.8. p. 18.
- Nagamori M. Metal loss to slag: Part I. Sulfidic and oxidic dissolution of copper in fayalite slag from low grade matte // Metallurgical Transactions.-1974.-V. 5 P. 531−538.
- А.Д. Васкевич, M.JI. Сорокин, В. А. Каплан. Общая термодинамическая модель растворимости меди в шлаках // Цветные металлы.- 1982. 10. стр. 22−26.
- Нус Г. С. Обеднительная шлаковая электропечь — технологическое долголетие // Цветные металлы.- 2009 № 2.
- М. Р. Русаков. Конструкция обеднительного агрегата для процесса высокоинтенсивного обеднения шлака // Цветные металлы.- 2006. 10. стр. 28−33.
- Ю.М. Смирнов, С. В. Александровский, М. Б. Гейликман. Алюмотермическое обеднение конвертерных шлаков медно-никелевого производства // Цветные металлы — 2006 № 10 — С. 4649.
- М.С. Федоров, Л. Б. Цымбулов, Д. Б. Максимов, JI.III. Цемехман. Исследование процесса обеднения шлака, образующегося при плавке медного никельсодержащего концентрата на черновую медь // Цветные металлы 2003- № 8−9 — С. 61−64.
- Р.В. Старых, К. Г. Колесникович, JI.B. Крупнов, В. Б. Фомичев. Обеднение шлака медно-никелевого производства в электропечах при использовании маложелезистого сульфидизатора // Цветные металлы 2007.- № 4 — С. 60−64.
- Н.М. Барсуков, И. А. Блатов, Ю. Г. Зудин, В. К. Пиотровский и др. Обеднение высокожелезистых шлаков с использованием известковых флюсов // Цветные металлы.- 1995 — № 11- С. 10−12.
- Пирометаллургические процессы и методы анализа в технологии никеля и кобальта / Русаков М. Р., Востриков Г. В., Пинин JI.H. и др. // Научные труды института Гипроникель.- JL, 1979- С. 8−15.
- S. Hughes. Applying Ausmelt technology to recover Cu, Ni, and Co from slags // JOM.- 2000.8. pp.30−33.
- S. Demetrio, J. Ahumada, M. A. Duran, E. Mast. Slag cleaning: The Chilean copper smelter experience //JOM.-2000.8. pp.20−25.
- A.H. Федоров, A.A. Комков, B.H. Бруэк и др. Освоение процесса Ванюкова для переработки окисленных никелевых руд наЮжно-Уральском никелевом комбинате // Цветные металлы — 2007.-№ 12,-С. 33−36.
- В.А. Роменец, B.C. Валавин, А. Б. Усачев и др. Процесс Ромелт. М.: МИСиС, «Руда и Металлы», 2005.-400 с.
- М. Barati, K.S. Coley. Kinetics of C0-C02 Reaction with Ca0-Si02-Fe0x Melts // Metallurgical and Materials Transactions B, 2005, 36B, 169−178.
- Y. Li, I.P. Ratchev. Rate of Interfacial Reaction between Molten Ca0-Si02-Al203-Fe0 and C0-C02 // Metallurgical and Materials Transactions B, 2002, 33B, 651−660.
- T. Utigard, G. Sanchez, J. Manriquez и др. Reduction Kinetics of Liquid Iron Oxide-Containing Slags by Carbon Monoxide // Metallurgical and Materials Transactions B, 1997,28B, 821−826.
- D. Xie, G.R. Belton. Kinetics of Reduction of Ferric Iron in Fe203-Ca0-Si02-Al203 Slags under Argon, C0-C02, or H2-H20 // Metallurgical and Materials Transactions B, 2003, 34B, 225−234.
- Быстрое В.П., Манцевич Н. М., Ступин В. А., Цесарский B.C. Физико-химические характеристики богатых медных штейнов, получаемых в печи Ванюкова. // Цветные металлы. -1993.№ 5.-С. 4−8.
- Зайцев В.Я., Цесарский B.C., Васкевич А. Д. и др. Растворимость меди в железосиликатных расплавах: Научные труды МИСиС. Сб. № 91. М.?Металлургия, 1976.- С. 17−28.
- Wang S.S., Kurtis A.J., Toguri J.M. Distribution of copper-nickel and copper-cobalt between copper-nickel and copper-cobalt alloys and silica saturated fayalite slags. // Can. Met. Quart. 1973. — Vol. 12. -P. 383−389.
- Yazawa A. Distribution of various elements between copper, matte and slag. // Erzmetall -1980. -Vol.33. -Nr. 7/8. -P. 377−382.
- Зайцев В.Я., Цесарский B.C., Сагимбеков Б. М. и др. Термодинамическое исследование системы Fe-Cu-S-0-Si: Научные труды МИСиС. Сб. № 111.- М.: Металлургия, 1978.- С. 34−45.
- Н. G. Kim, Н. Y. Sohn. Minor-element behavior and iron partition during the cleaning of copper converter slag under reducing conditions // Canadian Metallurgical Quarterly .-1997- V. 36.
- Кубашевски О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа. М.: Металлургия, 1985.- 183 с.
- W. Banda, N. Morgan, J.J. Eksteen. The role of slag modifiers on the selective recovery of cobalt and copper from waste smelter slag // Minerals Engineering. 2002. — Vol. 15. — P. 899−907. .
- Дробченко A.T., Мазаник B.H., Ранский Б. Н. и др. // Цветная металлургия (бюл.ЦИИН ЦМ), 1963, № 14, с. 17−20.
- В.Б. Фомичев, М. В. Князев, А. А. Рюмин, JI.III. Цемехман и др. Исследование процесса обеднения шлаков продувкой их газовыми смесями с различным парциальным давлением кислорода // Цветные металлы.- 2002. № 9. С. 32−36.
- ГОСТ 859–2001. Медь. Марки. Переизд. фев. 2003 с изм. 1, — М.: Изд-во стандартов, 2003.
- Ванюков А. В., Уткин Н. И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Учебник для вузов.-Челябинск: Металлургия, 1988.
- Комков А.А., Рогачёв М. Б., Бруэк В. Н. // Распределение примесей при плавке медного сульфидного сырья в печи Ванюкова // Цветные металлы. 2000. — № 11. — С. 55−59.
- Nagamori М., Mackey P.J., Tarassoff P. Copper Solubility in Fe0-Fe203-Si02-Al203 slag and distribution of Pb, Bi, Sb and As between slag and metallic copper // Metallurgical and Materials Transactions B, 1975, 6B, 295−301.
- Coursol P., Stubina N. Arsenic and Lead Volatilization from Molten Copper at High Oxygen Levels // Metallurgical and Materials Transactions B, 2005, 36B, 411−413.
- Matsuzaki K., Ishikawa Т., Tsukada Т., Ito K. Distribution Equilibria of Pb and Cu between CaO-Si02-Al203 Melts and Liquid Copper // Metallurgical and Materials Transactions B, 2000, 31B, 12 611 266.
- Takeda Y., Ishiwata S., Yazawa A.: Trans. Jpn. Inst. Met., 1983, vol. 24, pp. 518−28.
- Kim H. G., Sohn H. Y. Effects of CaO, A1203, and MgO Additions on the Copper Solubility, Ferric/Ferrous Ratio, and’Minor-Element Behavior of Iron-Silicate Slags // Metallurgical and Materials Transactions B, 1998,29B, 583−590.
- Kudo M., Jak E., Hayes P, Yamaguchi K., Takeda Y. Lead Solubility in Fe0x-Ca0-Si02 Slags at Iron Saturation // Metallurgical and Materials Transactions B, 2000, 31B, 15−24.
- Azakami Т., Yazava A. Activity ¦ Measurements of Liquid Copper Binary Alloys // Canadian Metallurgical Quarterly, 1976,.V. 15,111−122.
- Kocur J. др.Pyroselekciaarzenuprivyrobemedi // Rutnicke' Listy, 1983- 4,259−263.
- Антипов’Н. И. Вывод мышьяка из технологического цикла при производстве цветных металлов* // Цветные металлы.- 1996. № 4. С. 56−59.
- Itagaki К., Yazawa A. Thermodynamic Evaluation- of Distribution Behaviour of Arsenic in Copper Smelting // Trans. Jpn. Inst. Met., 1982, vol. 23, pp. 759−767.
- Leach R.M. An Alternative to Arsenic Disposal: Wood Preservation // JOM, 1999, № 9, 34.
- Nakamura Т. идр. The Removal of Group Vb Elements (As, Sb, Bi) From Molten Copper Using a Na2C03 Flux // The Canadian Institute of Mining and Metallurgy 23 Annual Conference of Metallurgists, 1984, Quebec, Canada.
- Sohn H.S., Fukunaka Y., Oishi Т., и др. Kinetics of As, Sb, Bi and Pb Volatilization from Industrial Copper Matte during Ar + O2 Bubbling // Metallurgical and Materials Transactions B, 2004, 35B, 651 -561.
- Zhong T., Lynch D.C. Henrian Activity Coefficient of As in Cu-Fe Mattes and White Metal // Metallurgical and Materials Transactions B, 2001, 32B- 437 447.
- Itagaki K., Hino M., Yazawa A. Phase relations and activity of arsenic in liquid Cu-Fe-S-As systems // Erzmetall, 1983, 36, 59−64.
- Dabbs D.M., Lynch D.C. Reevaluation of the Activity of Arsenic in Molten-Copper // Metallurgical and Materials Transactions B, 1983, 14B, 502 504.
- Рцхиладзе В.Г. Мышьяк // M.: Металлургия, 1969, 187 с.
- М.М. Лакерник, Э. Н. Мазурчук, С. Я. Петкер, Р. И. Шабалина. Переработка шлаков «цветной металлургии. М. Металлургия, 1977.
- Дэвенпорт У. Г., Джоунс Д. М., Кинг М. Дж, Партелпоег Е. Г. Взвешенная плавка: контроль, анализ, оптимизация // Перевод с англ. под ред. Р. В. Старых М.: МИСИС, 2006.-400 с.
- PiretN.L. The Removal and Safe Disposal. of Arsenic in Copper Processing // JOM, 1999, 9, 16−17. 68rArslanC., Arslan F. Recovery of copper, cobalt, and zinc from copper smelter and converter slags // Hydrometallurgy, 2002, 67,1 -7.
- Corbari R., Matsuura H., Haider S., Walker M., Fruehan R. Foaming and the Rate of the*Carbon-Iron. Oxide Reaction in Slag // Metallurgical and Materials Transactions B, 2009,40B, 940 948.
- Roine A. Activities of As, Sb, BiandPb in Copper Mattes Effect of O, Ni, and Co // Metallurgical and Materials Transactions B, 1987,18B, 203 — 212.
- Roine A. Activities of As, Sb, Bi and Pb in Copper Mattes — Impurity Elimination // Metallurgical and Materials Transactions B- 1987, 18B, 213 223.
- Mackey P. J. The Physical Chemistry of Copper Smelting Slags-A Review // Can. Metall. Q., 1982, vol. 21 (3), 221 260.
- Chaubal P.C., Sohn N.Y., George D.B., Bailey L.K. Mathematical1 Modeling of Minor-Element Behavior in Flash Smelting of Copper Concentrates and Flash Converting of Copper Mattes // Metallurgical and Materials Transactions B, 1989,20B- 39−51.
- Chaubal P.C., NagamoriM. Thermodynamics for Arsenic and Antimony in Copper Matte Converting Computer Simulation // Metallurgical and Materials Transactions B, 1988, 19B, 547 556.
- Комков A.A., Быстров В. П., Рогачев М. Б. Распределение примесей при плавке медного сульфидного сырья в печи Ванюкова // Цветные металлы, 2006, 5, 17−25.
- Seo K.W., Sohn H.G. Mathematical Modeling of Sulfide Flash Smelting Process: Part III. Volatilization of Minor Elements // Metallurgical and Materials Transactions B, 1991,22B, 791 799.
- Tan P., Neuschutz D. A Thermodynamic Model of Nickel Smelting and Direct
- High-Grade Nickel Matte Smelting Processes: Part II. Distribution Behaviors of Ni, Cu, Co, Fe, As, Sb, and Bi // Metallurgical and Materials Transactions B, 2001, 32B, 353 361.
- Surapunt S. Computer Simulation of the Distribution Behavior of Minor Elements in the Copper Smelting Process // Thammasat Int. J. Sc. Tech., 2004, Vol. 9. No. 4.
- Комков А.А., Быстрое В. П., Ладыго E.A. Прогнозирующая модель восстановительного обеднения шлаков в печи Ванюкова. // Цветные металлы, 2008, 10, 44−49.
- Шубский А.Г. Технология переработки сульфидного свинцового сырья в жидкой ванне и фазовые равновесия между продуктами плавки: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1986.- 207 с.
- Degterov S.A., Pelton A.D. Thermodynamic Modeling of Lead Distribution among Matte, Slag, and 1 Liquid Copper// Metallurgical and Materials Transactions B, 1999, 30B, 1033 1044.
- Reddy R.G., Font J.M. Arsenate Capacities of Copper Smelting Slags // Metallurgical and Materials Transactions B, 2003, 34B, 565 571.
- B.M. Тозик, M. П. Данилов, В. А. Потанцев, A.JI. Кожанов. Обеднение медеплавильных шлаков в печи Ванюкова Медного завода ЗФ ГМК „Норильский никель“ // Цветные металлы 2006.-№ 11.
- Комков А.А., Баранова Н. В., Быстров В. П. Исследование восстановительного обеднения высокоокисленных шлаков в условиях барботажа // Цветные металлы 1994.-№ 12. С. 26−30.
- Пинин JI. Н. Исследование процесса обеднения конверторных шлаков никелевого производства газообразными и жидкими восстановителями: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — М., 2003.- 149 с.
- Roinne A., Jalkanen H. Activities of As, Sb, Bi and Pb in Copper Mattes // Metallurgical and Materials Transactions B, 1985, 16B, 129 -141.
- Шелудяков JI.H., Косьянов Э. А. Комплексная переработка шлаков цветной металлургии.-Алма-Ата: Наука, 1990. 168 с.
- Maweja К., Mukongo Т., Mutombo L. Cleaning of a copper matte smelting slag from a water-jacket furnace by direct reduction of heavy metals // Journal of Hazardous Materials, 2009, V. 164, 856−862.
- Федоров A.H., Малевский A.A., Инденбаум Г. В., Гладюк Е. В. Поведение цветных металлов при восстановлении глубоко окисленных шлаков // Цветные металлы. 1995.- № 1. С. 7−10.
- Chen C., Jahanshahi S. Thermodynamics oa Arsenic in Fe0x-Ca0-Si02 Slags // Metallurgical and Materials Transactions B, 2010, 41B, 1166 1174.
- M. Kashima, M. Eguchi, and A. Yazawa // Trans. Jpn. Inst Met., 1978, vol. 19, pp. 152−58.
- M. Kashima, Y. Nishikawa, M. Eguchi, A. Yazawa // J. Jpn. Inst. Met., 1980, vol. 96, pp. 907−11.
- D.C. Lynch and K.W. Schwartze // Can. Metall. Q., 1981, vol. 20, pp. 269−78.
- D.M. Dabbs and D.C. Lynch // Advances in Sulfide Smelting, vol. 1, The Metallurgical Society of AIME, Warrendale, PA, 1983, pp. 143−69.
- I. Jimbo, S. Goto, and O. Ogawa//Metall. Trans. B, 1984, vol. 15B, pp. 535−41.
- H. Eerola, K. Jylha, and P. Taskinen // Trans. Inst. Min. Metall. C, 1984, vol. 93, pp. C193−99.
- C. Chen, L. Zhang, S. Jahanshahi. Thermodynamic Modeling of Arsenic in Copper Smelting Processes // Metallurgical and Materials Transactions B, 2010,41B, 1175 1185.
- A.H. Квятковский, B.M. Бобров, E.A. Ситько, Б. Г. Переседов. Активность оксида свинца в конвертерных шлаках // Комплексное использование минерального сырья, 1981, № 1, с. 81−83.
- А.Д. Васкевич, С. Н. Володченко, M.JI. Сорокин, А. В. Ванюков. Исследование равновесия в системе свинец-шлак-газовая фаза // Цветные металлы, 1983, № 8, с. 31−35.
- А.В. Ванюков, А. Д. Васкевич, Л. И. Дитятовский, Н. А. Миклин, И. И. Кириллин. Изучение равновесного давления кислорода над шлаками и его влияние на потери цветных металлов // Комплексное использование минерального сырья, 1981, № 10, с. 26−31.
- M.JI. Сорокин, Н. А. Андрюшечкин, А. Г. Николаев. Термодинамика системы Cu-Fe // Изв. ВУЗов. Цветнаяметаллургия. -1996. № 6. С. 10−14.
- Н.Н. Kellogg. A computer model of slag-fuming process for recover of zinc oxide. // Transactions of the metallurgical society of AIME. 1967-V. 239. стр. 1439−1449.
- Турктоган E.T. Физическая химия высокотемпературных процессов. Пер. с англ. М. Металлургия, 1985, 344 с.
- M. Larrain, Sang L. Lee, Herbert H. Kellogg. Thermodynamic Properties of Copper-Sulfur Melts // Canadian Metallurgical Quarterly.- 1979-V. 18. 395−400.
- S.L. Cockcroft, G.G. Richards, J.K. Brimacombe. Mathematical Model of Lead Behaviour in the Zinc Slag Fuming Process // Canadian Metallurgical Quarterly 1988 — V.27. 27−40.
- Y. Li, LP. Ratchev. Rate of Interfacial Reaction Between Molten Ca0-Si02-Al203-Fex0 and CO-C0211 Metallurgical and Materials Transactions B, 2002, 33B, 651 660.
- A.B. Ванюков, В. П. Быстрое, А. Д. Васкевич, В. Н. Бруэк, и др. Плавка в жидкой ванне.- М. Металлургия, 1988.
- Комков А.А., Васкевич А. Д. Модель двухфазного газожидкостного потока // Металлы, 1989, № 6, 24−29.
- М. Rychlewski. Iron, Cobalt, and Nickel Interactions With Zinc in Dilute Solution with Molten Copper //Bd., 1978,214−217.
- K. Verscheure, M. Van Camp, B. Blanpain, et. al. Continuous Fuming of Zinc-Bearing Residues: Part I. Model Development // Metallurgical and Materials Transactions B, 2007, 38B, 13−20.
- K. Verscheure, M. Van Camp, B. Blanpain, et. al. Continuous Fuming of Zinc-Bearing Residues: Part II. The Submerged-Plasma Zinc-Fuming Process// Metallurgical and Materials Transactions B, 2007, 38B, 21 -33.
- Баласанов A.B., Вереин В. Г., Тупиков А. А., Усачёв А. Б. Освоение производства чугунана опытно-промышленной установке жидкофазного восстановления железа Ромелт // Металлург, 2010, № 4, 41−44.
- Утверждаю» Генеральный ТОО «AB К
- Согласовано» Директор нста^т Стальпроект"1. М. А, Омаров|1. А. Б. Усачев, д.т.н.5:" а? а'Я 'I'2011 г.
- Проведения опь1тно-промышлен>1ь1х испь1тан1ш процесса восстановительной плавки окисленной медной руды на черновую медь
- От исполнителей: Технический директор ООО
- Институт Стальпроект", к.т.н. «Баласанов A.B.
- Главный специалист-конструктор ООО «Институт Стальпроект"1. Доцент БИТУ МИСиС, к.т.п.1. Аспирант НИТУ МИСиС1. Камкин Р.И.1. Вереин В.Г.1. Комков А. А