CC BY
40
-------------------------------------------- © Т.Н. Нарбекова, 2006
УДК 622.785.2:622.765.5 Т.Н. Нарбекова
АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЯ ОШЛАКОВАННЫХ МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫХ ФУТЕРОВОК ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ
Я а медеплавильных заводах из конвертеров во время капитальных ремонтов удаляют кладку, которая пропитана шлаком, штейном, черновой медью и содержит 6-28 % На некоторых заводах отслуживший огне-упор возвращают в плавку с целью извлечения из него этого металла, а также серебра и золота. При возврате в плавку отслужившего хромомагнезитового ог-неупора в расплаве на границе шлак-штейн образуется вязкий промежуточный слой вследствие накопления здесь зерен тугоплавкого минерала огнеупора-хромита. Это приводит к нарастанию в подине печей настылей. Хромит, являясь более тугоплавким минералом, чем магнетит, принимает участие в образовании настылей в печах, интенсифицирует процесс роста этих настылей и препятствует их оплавлению [1].
В связи с тем, что настылеобразова-ния приводит к серьезному нарушению процесса плавки, отслуживший хромомагнезитовый огнеупор направляют в отвалы. При этом увеличивается доля безвозвратных потерь меди и благородных металлов. С целью устранения отрицательного влияния настылеобразо-вания на процесс выплавки медных штейнов и для сокращения потерь ценных металлов с отвальными материалами целесообразно исключить из оборотов отслуживший огнеупор и организовать отдельную его переработку. Был разработан способ флотационного извле-
чения меди, серебра и золота из огнеупоров, испытанный в полупромышленных условиях и внедренный на одном из медеплавильных заводов. Мы предлагаем аналогичную, т.е. флотационную технологию переработки отработанной конвертерной футеровки.
Продолжительность кампании металлургических печей не имеет стабильности и в отдельных случаях находится на довольно низком уровне. Стойкость материалов даже на однотипных агрегатах разных заводов комбината колеблется в значительных пределах.
Продолжительность кампаний конвертера находилась в пределах 39-77 суток, в основном преобладает продолжительность 66-77 суток. После службы кладки были проведены ее рентгенофазовые и петрографические исследования. Остаточная толщина огнеупора после кампании в 50-60 суток снижается от 460-520 мм до 235-255 мм. В оставшейся футеровке происходит проникновение меди в надфурменную зону на глубину 35 мм в виде прожилок и корольков. В рабочей зоне отмечается резкое насыщение зерен периклаза оксидами железа с образованием твердых растворов состава (Mg, Fe)O•Fe2Oз. Медь и ее соединения, в основном ^^, проникая в сростки периклаза, разобщают их на отдельные зерна. Переходная зона имеет включения меди, но сохраняет свою первоначальную структуру. Наименее измененная зона по структурно-
Массовая доля, %
SiO2 Al2Oз Fe2Oз CaO MgO Cr2Oз № S п.п.п.
Материал до службы 4,3 3,4 6,2 11,9 64,6 16,1 - - - - 0,8
Рабочая зона 5,5 2,6 16,9 1,1 43,0 11,4 13,6 3,4 0,13 0,3 2,4
Переходная зона 3,8 2,4 8,2 1,3 46,3 12,0 16,5 2,0 0,04 0,8 3,4
измененная 3,9 3,3 6,7 1,7 63,0 16,0 - - - 1,3 1,3
минералоги-ческим особенностям аналогична исходному материалу.
Было проведено опробование футеровки конвертера с двумя целями: изучение пропитки кладки тяжелыми и благородными металлами; извлечение рассеянных металлов в полупродукты на лабораторных установках.
Пробы, взяты с торцов, фурменной и надфурменной зоны, а также с подины конвертера. Масса каждой исходной пробы составляла 1,5-2,0 кг, масса лабораторной пробы - 100 г.
При исследовании проб на содержание Аи, Р^ Pd применялся метод пробирно-спектрального определения с использованием свинцово-серебря-ного
коллектора. При определении содержания серебра в пробе применялся метод атомно-абсорбционного определения.
Он используется для определения содержания серебра в сухих продуктах в интервале 0,05-500 г/т. Содержание в пробах меди, никеля, кобальта определялось тоже атомно-абсорбционным анализом.
Анализ результатов показал, что наибольшее проникновение в футеровку конвертера металлов приходится на надфурменный, подфурменный пояса и торцы конвертера, а наименьшее на противоположную фурменному поясу сторону, которая характеризуется более низкой темпе-ратурой, чем в области фурм.
Проведенный минералографический анализ футеровочной массы показал, что с изменением химического состава
огнеупоров связаны изменения его минералогического состава. Для исследования были взяты образцы фурменного пояса (таблицы).
Методом оптической микроскопии при помощи микроскопа «№орЬо1:-2» и микрозондового анализа установлено, что представленный образец является частью хромомагнезитового огнеупора, насыщенного продуктами плавки. Визуально и оптически в огнеупоре обнаруживаются три зоны плавки: а) зона наименее измененная; б) переходная или зона пропитки; в) рабочая и корочка настыль.
Зона наименее измененная имеет мощность 70-80 мм, представлена агрегатами периклаза, крупными зернами хромита и связующей массой, состоящей из зерен периклаза и силикатов. По составу и структуре эта зона приближается к составу и структуре огнеупора до службы. Отличительной особенностью минерального состава наименее измененной зоны является наличие меди и халькозина, размещенных в порах вокруг агрегатов и зерен хромита. Зерна периклаза сцементированы тонкими пленками силикатов (содержание их мало) и хромшпинели. Шпинель образует также точечную вкрапленность в периклазе.
Переходная зона или зона пропитки имеет такую де мощность 70-80 мм. В этой зоне происходят более заметные изменения минерального состава, она имеет более плотную структуру. При сохранении формы и размеров агрегатов
периклаза, отдельные зерна хромита покрываются продольными и поперечными трещинами мощностью до 0,5-0,7 мм, которые заполнены медью, силикатами.
Большинство крупных зерен хромита оконтуриваются медью и сульфидом меди халькозином. Металлическая медь и халькозин продукты плавки содержатся в этой зоне до 15-20 % объвм- Боковые части футеровочного кирпича (вдоль швов футеровки) характеризуются более глубоким проникновением металла до 120-150 мм: здесь встречен участок, пропитанный медью на 70 %. Остаточная часть футеровки перекристаллизо-вана с увеличением количества силикатной связки. Минеральный состав и структура огнеупора в рабочей зоне футеровочного кирпича мощностью « 5-8 мм, претерпели существенные изменения. Эта зона представляет собой новообразованную оксидную корочку (Ре203), насыщенную шлаковой («10 %) и штейновой («15 %) составляющими. Агрегаты периклаза и связующая масса в этой зоне как структурные элементы отсутствуют. Сульфиды представлены халькозином и сульфидным твердым раствором типа хизлевудита, силикаты
- фаялитом и силикатным стеклом. Пе-
1. Добровольский, В.В. Тяжёлые металлы: Загрязнение окружающей среды и глобальная геохимия [Текст] / Добровольский В.В. - М.: Наука, 1980. - 272 с.
2. Закономерности техногенеза благородных металлов при переработке сульфидных медно-никелевых руд на НГМК [Текст]: Отчет
реход между зонами достаточно четкий. При приближении к рабочей зоне в зоне пропитки заметно увеличивается содержание хромшпинели. Изменяется состав, форма и размеры зерен хромита. Примеси цветных металлов в составляющих фазах огнеупора отсутствует [1, 2].
Таким образом, химические и минералогические исследования показали, что отработанная футеровка имеет зональное строение. Были обнаружены изменения фазового состава и структуры огнеупорных изделий, выявлено глубокое проникновение медь-содержащего расплава в массу огнеупора по порам и трещинам.
Замечено химическое перерождение огнеупора, в первую очередь силикатов
- в более легкоплавкие соединения.
На основе минералогических и химических анализов сделан вывод о необходимости переработки отслужившей огнеупорной массы с целью извлечения тяжелых и благородных металлов.
В результате исследований предложены флотационная и флотационномагнитная схемы переработки отработанной футеровки конвертерного передела.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
(заключ.) / НИИ; рук. Говорова Л.К.; исполн.: Томилина Т.Н., Говорова Л.К., Макарова Т.А., Литвинова А.В., Петухова Л.И.- Норильск. 1994.- № ГР 01.93.0001511. - УДК
669.21/23(571. 51).- 149 с. - инв. №
01.950.002860.
— Коротко об авторах ------------------------------------------
Нарбекова Татьяна Николаевна - Норильский индустриальный институт.
