способ пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла и поточная линия для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающий плавку с использованием дутьевого кислородсодержащего газа, конвертирование, обеднение шлаков в газификаторе, восстановление газов от плавки и конвертирования горючими газами из газификатора, отличающийся тем, что в качестве дутьевого кислородсодержащего газа используют выхлопные газы энергетической газотурбинной установки, работающей на природном газе или газогенераторном газе от газификации угля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа для газотурбинной установки используют газогенераторный газ от газификации угля на ванне при обеднении шлака.

3. Поточная линия пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающая плавильную барботажную печь, конвертер, газификатор для обеднения шлаков, отличающаяся тем, что она содержит энергетическую газотурбинную установку с системой газоотводящего тракта, соединенного с помощью отводов с фурмами плавильной печи, конвертера и газификатора, снабженных перед каждым из них регулятором давления и расхода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Типовая технологическая схема пирометаллургической переработки сульфидных или окисленных руд цветных металлов обычно состоит из операций - подготовки шихты к плавке, плавки для окисленных материалов плавка бывает совмещена с сульфидированием, конвертирования, обеднения шлаков, рафинирования металлов. /Худяков И.Ф., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля, кобальта. М.: Металлургия, 1977, т.1, 2., Мечев B.B., Быстров В.П., Тарасов А.В. и др. Автогенные процессы цветной металлургии. М.: Металлургия, 1991/. Имеются многочисленные способы плавки /в электропечи, шахтной печи, автогенных агрегатах/, способы конвертированиях с вертикальным, боковым, донным дутьем и др./, способы обеднения шлаков /в электропечи, в барботажной печи и др,/. Во всех технологических схемах используются энергоносители - электрический ток, сжатый воздух, кислород, уголь, природный газ, мазут и др. В последние годы особое значение приобрели автогенные процессы с использованием кислорода, что позволило использовать тепло от окисления сульфидов в технологических процессах. Примерами эффективных автогенных процессов являются процессы по патентам - №54147, С 22 В 5/14, пат. №4294433, 4252540 /США/, №2851098 /ФРГ/, №2444721 /Франция/. Нами предложен еще более эффективный процесс - пат. №20935936 С 22 В 7/14. Большинство из вышеперечисленных способов рассчитаны на крупнотоннажное производство в условиях развитой инфраструктуры. В последние годы в России возникают малые и средние металлургические предприятия в малообжитых местах, где отсутствует энергоснабжение, но имеется уголь или природный газ или попутный газ при добыче нефти, который нерационально сжигается.

Техническим результатом изобретения является новый способ пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов и новая поточная металлургическая линия, позволяющие организовать экономичное производство в малых и средних объемах с использованием мобильного оборудования в малообжитых местах с отсутствующей или слаборазвитой инфраструктурой.

Технический результат достигается способом пирометаллургический переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающим плавку с использованием дутьевого кислородсодержащего газа, конвертирование, обеднение шлаков в газификаторе, восстановление газов от плавки и конвертирования горючими газами из газификатора, согласно изобретению в качестве дутьевого кислородсодержащего газа используют выхлопные газы энергетической газотурбинной установки, работающей на природном газе или газогенераторном газе от газификации угля. При этом в качестве газа для газотурбинной установки используют газогенераторный газ от газификации угля на ванне при обеднении шлака. Технический результат достигается также поточной линией пирометаллургической переработки руд и концентратов цветных металлов для получения штейна или металла, включающей плавильную барботажную печь, конвертер, газификатор для обеднения шлаков, согласно изобретению она содержит энергетическую газотурбинную установку с системой газоотводящего тракта, соединенного с помощью отводов с фурмами плавильной печи, конвертера и газификатора, снабженных перед каждым из них регулятором давления и расхода.

Газотурбинные установки, мощностью (ГТУ) 2,5-25,3 МВт, работающие на природном газе, широко используются на газоперекачивающих станциях, при этом отходящие газы с содержанием 17-18% кислорода и температурой 400-500°С выбрасываются. В больших стационарных ГТУ отходящие газы направляются в котел, где тепло утилизируется. Однако кислород газов не используется, содержащийся в газах NO выбрасывается в атмосферу, что нарушает экологию. Использование газов после ГТУ в технологии получения цветных металлов позволяет утилизировать тепло и содержащийся в них остаточный кислород, удешевить технологию, в частности, за счет отказа от кислорода и сжатого воздуха. Применение кислородсодержащего газа с температурой 400-500°С не дает возможности образоваться настылям на фурмах в конвертерах, в барботажных печах любого назначения. Это обстоятельство дает возможность не только избавиться от трудоемких операций при существующих технологиях, но полностью автоматизировать процессы, перейти на их управление с помощью компьютеров. Удельная производительность агрегатов при этом будет ниже, чем при использовании кислорода, однако для малых и средних предприятий это не имеет значения. Значительно возрастет стойкость агрегатов и их межремонтный период. ГТУ работают при коэффициенте избытка воздуха =4-5. Получим, что можно проплавить 350-400 т/сутки медного концентрата. Затраты электроэнергии на собственные нужды завода будут невелики - освещение, питание электродвигателей транспортных и загрузочных устройств, насосов и т.д. На чертеже приведена аппаратурно-технологическая схема такого предприятия. В ГТУ 1 подается природный газ и воздух 5 с соотношением 1:4-5, выхлопной газ поступает на распределительную подстанцию 7 и по системе газоотводов 11, проходя через систему регуляторов расхода и давления 10, поступает в фурмы 6 барботажной печи 2 и газификатор 4, а также конвертера 3. Газы из газификатора, содержащие водород и моноокись углерода, могут дожигаться с утилизацией тепла или использоваться для восстановления серы от печи плавки 2 и конвертера 3.

Горючие газы поступают по газоходу 13 и смешиваются с газами плавки и конвертирования, поступающие на смешение по газоходам 8 и 9, далее они поступают по газоходу 12 на утилизацию серы и очистку от пыли. Содержащийся в газах ГТУ оксид азота будет во всех агрегатах восстанавливаться. Избыточного давления газов ГТУ достаточно для преодоления столба расплава во всех трех агрегатах. Расход и давление газов ГТУ перед каждым агрегатом регулируются расходомерами и регуляторами давления. При использовании более мощных ГТУ возможно иметь более высокие показатели в технологии и в обеспечении предприятия теплом, паром и горячей водой. Преимущества способа и предлагаемой металлургической линии - возможность использования в местности с неразвитой инфраструктурой типовых агрегатов, отсутствие кислородной станции, высокие технико-экономические показатели. Специально следует отметить возможность работы ГТУ от горючих газов газификатора угля, что позволяет организовать металлургическое производство в отсутствие природного газа. Поточная металлургическая линия с включением в ее схему ГТУ может перерабатывать как сульфидные, так и окисленные руды и концентраты. В этом случае используются добавки сульфидизатора или ведется плавка восстановление в электропечи с получением металла, например при получении сурьмы. Для некоторых материалов может быть использована отражательная, вращающаяся печи, где также будут использованы выхлопные газы ГТУ вместо воздуха. Способ и линия могут быть использованы в металлургии меди, никеля, свинца, цинка, сурьмы, золота и др.

Пример использования способа

Поточная линия снабжена ГТУ-2,5 МВт с выходом выхлопных газов 21 м/сек. Около 50% выхлопных газов используется для плавки, остальные для газификации и конвертирования. В печь плавки подается 215 ммин выхлопных газов с температурой 550-600°С. По опыту плавки медного концентрата в печи Норанда с расходом дутья 1090 м /мин на проплав - 903 т/сутки медного концентрата, получим, что на холодном дутье можно проплавить около 180 т концентрата в сутки. Учитывая, что используются горячие газы /600°С/, проплав составит около 400 т / сутки. /Температура плавки сульфидных концентратов -1220-1250°С/.