Обжиг медных и медно - никелевых концентратов

Переработка высокосернистой медно - никелевой руды по традиционной схеме без частичного удаления S перед плавкой затруднена повышенным выходом обедненного по Ni штейна. Вследствие этого в руднотермиче­ских электропечах практически не достигается окисления сернистого Fe.

На канадском заводе "Томпсон" в руднотермических печах плавят огарок от обжига флотационного рудного концентрата без добавки не­обожженной руды или концентрата. Содержание в концентрате перед обжигом, %: 7,5 Ni; 0,25Cu; 28 S; 41 Fe. Степень десульфуризации при обжиге в печах кипящего слоя составляет 35 - 45 %. В результате получают богатый штейн, содержащий 16 - 17 % (Ni + Cu) и отвальный шлак, содер­жащий, %: 0,17 Ni; 0,01 Cu; 0,06 Со; 35 SiO₂. Содержание цветных метал­лов в штейне и шлаке регулируют степенью десульфуризации при обжиге концентрата.

На комбинате "Североникель" в руднотермических печах вместе с рудой плавят окатыши, получаемые в результате окатывания и обжига флотационного рудного концентрата. Степень десульфуризации при обжи­ге окатышей составляет 35 - 40 %. Содержание в обожженных окатышах, %: 5,5 N i; 3,5Cu; 7,5 S; 30 Fe. При плавке шихты, содержащей 33 % окатышей (остальное руда), получен штейн с 13,5 % (Ni + Cu) и отвальный шлак, содержащий, %: 0,1 Ni; 0,1 Cu; 0,048 Со; 42,5 SiO₂. Извлечение металлов в штейн при этом составляет, %: 97,1 Ni; 97,0 Cu; 85,7 Со. Таким образом, содержание цветных металлов в отвальных шлаках можно регулировать изменением степени десульфуризации при обжиге концентрата (что легко достигается в печах КС) и соотношения "ру­да: обожженное сырье" в шихте электроплавки. В связи с этим выпол­нены исследования по обжигу высокосернистой медно - никелевой руды в печи кипящего слоя. Обжигали руду, содержащую, %: 4,6 - 6,7 Ni; 7,5 - 8,6Cu; 35,8 - 46,4 Fe; 23,5 - 27,5 5; крупность ее составляла: - 6 мм; - 3 мм; 56 % - 74 мкм. Влажность меняли в различных опытах от 2,3 (для самой крупной руды) до 24,1 % (для самой мелкой). В большинстве опытов процесс обжига в аэродинамическом и кинетическом отношении шел устойчиво. Однако при интенсивной подаче в печь пульпы (18 - 24 % влаги) на стенке печи на уровне кипящего слоя наблюдали образование спеков, которые периодически падали в слой, нарушая нормальное тече­ние процесса.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что с увеличением количества загружаемой в печь руды пропорционально возрастает коли­чество удаляемой из нее S.

При этом Соответственно уменьшается степень десульфуризации руды,, повышается концентрация S в твердых продуктах обжига и увеличивается степень использования O₂ дутья. Из этих данных следует, что для увеличения глубины удаления S из руды необходимо повышение
удельного расхода дутья. Сульфидная часть руды представлена в основном
пирротином, поэтому глубокий обжиг ее, особенно крупной фракции,
сопряжен g определенными кинетическими трудностями.

При обогащении дутья O₂ достигается увеличение удельной производи­тельности печи КС, Степень десульфуризации руды и концентрации SO₂ в обжиговых газах. Как показали расчеты, обогащение дутья до 30 % O₂ позволяет осуществлять обжиг измельченной руды или флотационного концентрата в виде пульпы без подогрева дутья.

Благоприятно влияет на показатели обжига повышение температуры в слое: с ее увеличением при прочих одинаковых условиях степень десуль­фуризации руды возрастает. При обжиге крупной руды (- 6 и - 3 мм) пылевынос составляет 20 - 28 % от массы исходной руды. С уменьшением крупности пылевынос возрастает и при крупности 90 % - 0,074 он состав­ляет 90 - 95 % от загрузки.

Влажность руды на кинетические показатели десульфуризации не влияет, а влияет на тепловую работу печи КС: при повышенной влажности (более 10%) для поддержания температуры обжига на достаточно высо­ком уровне (1070 К) необходимо либо обогащать дутье O₂, либо подогре­вать его.

Расчеты исследователей показали, что реализация обжига руды в кипя­щем слое на комбинате "Североникель" даже в небольшом масштабе (230 т/сутки) может дать экономический эффект около 500 тыс. руб/год (без учета утилизации газов). Установка может быть построена на сущест­вующих производственных площадях в минимальные сроки. Следует, однако отметить, что наряду с достоинствами, десульфуризация в кипя­щем слое имеет существенные недостатки: 1) велик вынос пыли, при обжиге концентрата флотационной крупности приближающийся к 100 %, что усложняет сuстему пылеулавливания; 2) нестабильность процесса вследствие не всегда успешно контролируемого укрупнения обжигаемого материала, что нарушает кипящий слой; 3) неприемлемость для рудно­термической плавки негранулированного огарка. В связи с изложенным, на комбинате "Печенганикель" осуществлен обжиг флотационного медно­никелевого концентрата с предварительным его окомкованием.

На Ждановском горно - обогатительном комбинате эксплуатируется пер­вая фабрика окомкования сульфидных медно - никелевых руд, предназначенная для производства обожженных окатышей флотационного концентрата. Технология его переработки позволяет получить проч­ные окатыши с сохранением необходимого количества в них S.

Подготовка материала для окатывания по проекту заключалась в дозировке возврата и его перемешивании с концентратом в двухвальных смесителях для обеспечения влажности шихтёг перед окомкованием, равной 10 - 11 %. Расход возврата (класс - 8 мм) 30 - 40 % от массы сухой шихты.

Практика работы фабрики в период освоения показала, что для получе­ния необходимой влажности окомкования расход возврата достигал 70 - 100 % и не может быть обеспечен только отделением класса - 8 мм из обожженных окатышей. Недостаток возврата был.ликвидирован после строительства специального узла измельчения готовой продукции на воз­врат, одновременно была внедрена автоматическая cuстема регулирования отношения "концентрат : возврат'', позволившая оптимизировать расход возврата. Однако окончательное исключение технологической необходи­мости выделения возврата для получения шихты требуемой влажности стало возможным только после ввода в схему передела подсушки от­фильтрованного концентрата. Подсушка позволяет получить материал, близкий по влажности к оптимальной для окатывания и исключает под­готовку и транспорт больших объемов оборотного продукта.

Окомковывают шихту на тарельчатых грануляторах (по Два на каждую обжиговую машину) с диаметром тарели 5,6 м. Угол наклона тарели 45 - 46°, частота вращения 6 8 об/мин. Грануляторы работают в режиме получения свыше 90 % сырых окатышей крупностью 6 - 15 мм. Нагрузка на гранулятор 30 - 46 т/ч по сухой шихте. Влажность шихты 8 - 10 %.

Использование возврата в больших количествах до пуска отделения подсушки концентрата не позволяло поднять содержание класса - 0,044 мм в шихте более 40 - 50 %, поэтому сырые окатыши имели неравномерный гранулометрический состав и невысокую прочность. Процесс окомкова - ния шел неудовлетворительно, с большим выходом мелочи - 5 мм (до 30%).

Окомкование подсушенного концентрата не требует использования возврата, т.е. процесс ведется практически при том же содержании класса - 0,044 мм в шихте, что и в отфильтрованном концентрате. Таким обра­зом, подсушка концентрата перед окомкованием повысила качество сырых окатышей, что привело к общему снижению выхода возврата до 5 - 20 % от массы концентрата.

Наряду с отмеченными положительными изменениями в технологии производства окатышей с вводом сушки, ее осуществление в сушильных барабанах имеет и существенные недостатки. Так, концентрат в них от вращательного движения частично окомковывается: до 70 % подсушенного концентрата содержит непрочные комки крупностью более 6 мм. Установленный за сушильным барабаном двухзальный смеситель разру­шает лишь 20 - 25 % этих комков. Концентрат, поступающий на тарельча­тый окомкователь, уже содержит около 50 % гранул. Эти гранулы имеют низкую прочность, поэтому вся масса окатышей после гранулятора имеет низкую прочность на раздавливание 6 - 21Н на окатыш и на сбрасывание с высоты 500 мм от 4 до 20 раз на окатыш.

Положение усугубляется тем, что в барабане окомковывается преиму­щественно класс - 0,044 мм, что ухудшает процесс грануляции в тарельча­тых окомкователях, так как оптимальным для окомкования содержа­нием этого класса в концентрате является 73 - 76 %. Более рациональной сушкой в этих условиях, по - видимому, является подсушка пульпы в спе­циальных распылительных сушилах по типу применяемых на Надеждинском металлургическом заводе НГМК. Такая сушка позволит улучшить гранулометрический состав подсушенного концентрата, поступающего на окомкование и существенно повысить качество сырых окатышей.

Несмотря на неудовлетворительное качество подсушенного концентра­та (по крупности), технология окомкования в тарельчатых грануляторах отработана удовлетворительно, что позволяет вести саморазгрузку гото­вых окатышёй безконтрольного грохочения. Это соответствует наиболее передовой технологии окомкования как на отечественных (Лебединский и Северный горнообогатительные комбинаты), так и зарубежных фабри­ках окомкования, перерабатывающих железорудные концентраты. Прак­тика эксплуатации первой очереди фабрики окомкования Лебединского ГОКа показала, что контрольное грохочение сырых окатышей после та­рельчатых грануляторов ведет к частичному разрушению сырых окаты­шей - количество мелочи увеличивается на 3 - 5 %.

Сырые окатыши, сходящие с гранулятора, доставляются ленточным транспортером на маятниковый шихтоукладчик, который распределяет их на паллеты обжиговой машины. Следует отметить, что такая загрузка нарушает газодинамику слоя и в настоящее время не применяется ни на одной другой отечественной фабрике окомкования. Поэтому установ­ка роликовых укладчиков является обязательным элементом загрузки окатышей на обжиговую машину, что позволяет, во - первых, улучшить гранулометрический состав окатышей вследствие отсева мелочи и чрез­мерно крупных окатышей, во - вторых, обеспечить равномерную укладку слоя окатышей на колосниковую решетку.

Сушку и обжиг сырых окатышей осуществляют на конвейерной обжи­говой машине ОК - 1 - 72 с рабочей площадью 72 м², скорость движения паллет 1,5 - 2,5 м/мин, количество вакуум - камер - 18.

Сушат окатыши базами рециркуляции из зоны обжига, обжигают газами от сжигания топлива и тепла экзотермических реакций. Рабочая пло­щадь машины имеет три технологические зоны: сушки, обжига и охлаж­дения. В настоящее время сушка занимает 40 % от рабочей площади машины, обжиг - 40 % и охлаждение - 20 %.

Обращает на себя внимание нерациональное распределение технологи­ческих зон по длине обжиговой машины - растянутую зону сушки и укороченную зону охлаждения.