Экология.

к.т.н., доцент Меркулова В.П.

Казахский Национальный технический университет им.К.И.Сатпаева,

Казахстан

Пути повышения технологических показателей и

улучшения условий труда процесса конвертирования

Вопросы повышения извлечения меди в черновую медь, улучшения качества получаемых продуктов и воздействие вредных примесей на здоровье рабочего персонала при конвертировании до сих пор остаются открытыми [1]. Особую актуальность эти вопросы приобретают при конвертировании штейнов сложного состава.

В настоящей работе рассмотрены вопросы распределения меди и вредных примесей – свинца, мышьяка и сурьмы при конвертировании медно-свинцовых штейнов в Усть-Каменогорском металлургическом комплексе ОАО «Казцинк» и проведена качественная оценка их воздействия на атмосферу рабочего цеха и здоровье рабочего персонала.

Конвертирование штейнов на УК МК проводят в горизонтальных конверторах с добавлением кварцевого флюса следующего состава, % мас.: 2-5 Fe; до 2,0 CaO и 65-75 SiO2. В конвертерном переделе перерабатывается около 60 тонн штейна в сутки. Усредненные составы перерабатываемых штейнов и продуктов конвертирования представлены в таблице.

Нетрудно видеть, что основные потери меди при конвертировании приходятся на конверторные шлаки, которые с целью обеднения направляют в печь шахтной сократительной плавки. При конвертировании штейнов сложного состава выход конвертерного шлака значителен и составляет 42 тонны или ~ 60 % от общей исходной загрузки. Циркуляция конвертерного шлака в цепи «плав-

ка – конвертирование ведет к размазыванию меди между продуктами шахтной

Таблица

Усредненные составы исходного штейна и продуктов конвертирования

Наименование продуктов	Содержание металлов, % мас.
	Cu	Pb	Zn	As	Sb
Штейн	35,3	25,9	3,4	3,8	0,7
Черновая медь	94,8	1,1	Н.о	0,9	0,6
Конв. Шлак 1-го периода	3,83	33,5	4,54	2,3	0,94
Конв. Шлак 2-го периода	35,0	20,0	1,0	7,0	3,0
Конвертерная пыль	8,3	54	3,5	13,5	1,3

плавки и конвертирования, что обуславливает ее потери с продуктами плавки. Кроме того, конвертерные шлаки, ввиду повышенных концентраций в них примесей, являются основным источником накопления свинца, мышьяка и сурьмы в технологической схеме, которые в конечном итоге определяют качество получаемых продуктов плавок. При получаемых составах продуктов конвертирования вряд ли следует ожидать высокого извлечения меди и свинца в целевые продукты.

Принимая во внимание среднее содержание примесей и установленный выход конвертерного шлака нетрудно рассчитать количество свинца, мышьяка и сурьмы, циркулирующих в цепи «плавка – конвертирование». Так, в составе шихты шахтной сократительной плавки только с оборотным конверторным шлаком постоянно циркулирует до 4,0 т. меди, ~10,0 т. свинца, 0,5 т. мышьяка и 0,3 т. сурьмы. Это указывает на то, что решение вопроса вывода примесей, влияющих на качество получаемых продуктов плавки из постоянной циркуляции, а также снижения потерь меди с конвертерным шлаком, является одним из основных для предприятия.

Выход черновой меди при конвертировании составляет ~20 т., или 25 % от общего количества загружаемых материалов. Обращает на себя внимание низкое извлечение меди в черновую медь, которое находится на уровне 60 %. Повышенные содержания примесей - Pb, As и Sb, присутствующие в черновой меди, снижают ее качество.

Основными компонентами, влияющими на качество черновой меди, являются медь, свинец, мышьяк и сурьма. Процесс конвертирования штейнов на УК МК ведется без добавления каких-либо холодных присадок. Следовательно, можно считать, что конечное содержание указанных выше металлов в черновой меди, в основном определяется составом штейна, поступающим на переработку.

Результаты расчетов материального баланса и распределения цветных металлов и примесей между продуктами конвертирования подробно изложены нами в работе [2].

Установлено, что низкое извлечение меди в черновую медь ~60 % обусловлено повышенным переходом ее в конвертерный шлак и пыль - 15% и 5 % соответственно. Снижение извлечения свинца в пыль вызвано перераспределением свинца между продуктами плавки конвертирования, в основном, за счет значительной концентрации его в конвертерном шлаке до 57%. По данным практики извлечение свинца в пыль едва достигает 40 %.

Несколько иначе обстоит дело с распределением мышьяка и сурьмы. При конвертировании эти примеси распределяются между конвертерным шлаком, пылью и черновой медью. Несмотря на то, что основная часть мышьяка – 70 %, переходит в пыль, значительная его часть 22 % концентрируется в конвертерном шлаке. До 7 % мышьяка распределяется в черновую медь.

В черновую медь переходит 26 % сурьмы, что в четыре раза превышает аналогичный показатель мышьяка. В результате низкой возгонки сурьмы при конвертировании ее распределение в пыль незначительно, и составляет всего лишь 38 %. Оставшаяся часть сурьмы - до 35 %, концентрируется в конвертерном шлаке.

Из полученных данных следует, что повышенная концентрация цветных металлов (меди и свинца) и таких вредных примесей как мышьяк и сурьма в конвертерном шлаке значительно повышает уровень загрязнения атмосферы цеха концентрациями указанных металлов при выпуске шлакового расплава из конвертера.

Также следует ожидать, что ввиду отсутствия достаточной герметизации конвертера во время работы, наблюдаемые выбросы конвертерной пыли оказывают негативное воздействие, прежде всего, на работу крановщиков, обслуживающих конвертера и плавильщиков. Указанные негативные воздействия на рабочий персонал объясняется высокой упругостью пара свинца, мышьяка, сурьмы и их соединений, которые в результате выпуска расплавленных продуктов конвертирования – конвертерного шлака и черновой меди в значительных количествах испаряются с поверхности расплавов в атмосферу цеха.

Таким образом, как показывают результаты при конвертировании штейнов, имеющих сложный химический и фазовый состав, достичь оптимального распределения базовых металлов и примесей между продуктами плавки не представляется возможным. Для достижения оптимальных показателей по распределению металлов при конвертировании необходимо либо значительно улучшать качество штейна до конвертирования, либо уже в условиях ведения процесса конвертирования предусматривать дополнительные технологические мероприятия, обеспечивающие повышение качества продуктов. На наш взгляд, наиболее перспективным представляется первый вариант. Безусловно, решение поставленных вопросов требует проведения дополнительных исследований, что позволит значительно улучшить безопасность, как самого процесса, так и рабочего персонала, обслуживающего процесс конвертирования.

Литература

1. Ванюков А. В. Комплексная переработка медного и никелевого сырья.

Ч. I . -Алма-Ата: Наука, 1980, 272 с.

2. Досмухамедов Н. К., Онаев И. А., Егизеков М. Г. Распределение металлов при конвертировании медных штейнов совместно с медно-цинковым концентратом. // Комплексное использование минерального сырья, 1989, № 12, С. 39-42.