АО «Русская медная компания», Екатеринбург, Россия:

Ю. А. Король, вице-президент, эл. почта: tsvetmet@rudmet.ru

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:
С. С. Набойченко, зав. каф. металлургии цветных металлов

Обеднение конвертерных шлаков методом перемешивания фаз основано на обменных реакциях между оксидами меди, никеля и кобальта и железом массы расплава. Для никелевых штейнов дополнительным и существенным фактором, улучшающим эффективность процесса обеднения, является наличие в штейне железа в металлической форме. По мере взаимодействия шлаковой и штейновой фаз происходят восстановление и сульфидирование оксидов цветных металлов и переход их в массу расплава. Железо окисляется и ошлаковывается кварцем с образованием дополнительного количества шлака, который удаляют из конвертера после предварительного отстаивания. В связи с этим расплав конвертера обеднения обогащается никелем, кобальтом и медью при одновременном уменьшении содержания железа. Данное обстоятельство приводит к уменьшению восстановления и сульфидирования металлов и росту их содержания в обработанном шлаке. Шлаки становятся оборотными. Для предотвращения потерь металлов в конвертеры добавляют новые порции штейна или организуют вторую стадию обеднения по аналогичному способу. Это приводит к задействованию дополнительного оборудования за счет конвертеров набора и варки файнштейна или перераспределению потоков никеля между файнштейном и автоклавной массой. С целью повышения эффективности метода обеднения перемешиванием фаз в конвертерах предложено использовать фурмы с защитной оболочкой из природного газа. Практическая реализация такого подхода позволила не только продлить кампанию конвертера обеднения за счет более равномерного износа огнеупорной футеровки, но и замедлить взаимодействие кислорода с железом в момент перемешивания фаз шлака и штейна. Данное обстоятельство продлило восстанавливающие и сульфидирующие способности расплава. На одном и том же первоначальном количестве штейна появилась возможность увеличить переработку шлака и обеспечить заданные содержания извлекаемых металлов в нем. Внедрение данного способа обеднения позволяет уменьшить количество оборотных шлаков и объем незавершенного пирометаллургического производства. Дополнительный эффект обеднения шлаков в рассматриваемых условиях был отмечен только для кобальта и никеля. Доля меди в никелевых шлаках не снижалась в связи с ее низким содержанием и иным механизмом распределения между массой расплава и шлаком. Высокие концентрация растворенной сульфидной меди и ее механические потери указывают на эффективность извлечения меди из шлаков при хорошем перемешивании, достаточном последующем отстаивании, снижении вязкости и увеличении температуры шлакового расплава.

1. Захаров Б. Н., Воробьев В. А. Шахтная плавка окисленных никелевых руд и конвертирование никелевых штейнов. — М. : Металлургия, 1974. — 168 с.
2. Окунев А. И., Костенецкий В. П., Танутров И. Н. Физико-химические и технологические основы обеднения шлаковых расплавов восстановительно-сульфидирующими комплексами // Исследование и разработка технологии извлечения
цветных металлов из металлургических шлаков. — Свердловск : УНЦ АН СССР, 1977. С. 3–63.
3. Окунев А. И., Костьяновский И. А., Донченко П. А. Фьюмингование шлаков. — М. : Металлургия, 1966. — 259 с.
4. Андронов В. Н., Чекин Б. В., Нестеренко С. В. Жидкие металлы и шлаки. — М. : Металлургия, 1977. — 128 с.
5. Смирнов В. И., Худяков И. Ф., Деев В. И. Извлечение кобальта из медных и никелевых руд и концентратов. — М. : Металлургия, 1970. — 256 с.
6. Клушин Д. Н. Сульфидирование цветных металлов. — М. : Металлургия, 1968. — 212 с.
7. Линев В. Д., Рачинский Я. Д., Силенко А. К., Мишин А. И., Коротков С. В. Совершенствование технологии переработки медно-никелевых руд и внедрение прогрессивных проектных решений на никелевых предприятиях Кольского полуострова // Научные исследования и проектные разработки в металлургии никеля, кобальта и олова : сб. науч. трудов. — Л. : Гипроникель, 1984. С. 21–37.
8. Rumbu R. Metallurgie Extractive du Cobalt. — France : 2RAEdition, 2013. — 246 p.
9. Matusewicz R., Mounsey E. Using Ausmelt technology for the recovery of cobalt from smelter slags // JOM. 1998. Vol. 50, No. 10. P. 53–56.
10. Shen Y. F., Xue W. Y., Li W. Selective recovery of nickel and cobalt from cobalt-enriched Ni–Cu matte by two-stage countercurrent leaching, Separation and Purification Technology. 2008. Vol. 60, No. 2. P. 113–119.
11. Смирнов В. И., Худяков И. Ф., Тихонов А. И. Извлечение кобальта из конвертерных шлаков. — Свердловск : Металлургиздат, 1963. — 152 c.
12. Рябко А. Г., Старых В. Б., Цемехман Л. Ш., Распопин В. Г., Копаев Н. Г. Поведение никеля и кобальта при
конвертировании медно-никелевых штейнов на Норильском ГМК // Совершенствование технологии и улучшение качества продукции в никель-кобальтовом производстве : сб. науч. трудов. — Л. : Гипроникель, 1981. С. 34–38.
13. Резник И. Д., Ермаков Г. П., Шнеерсон Я. М. Никель. Т. 2. — М. : Наука и технологии, 2001. — 467 с.
14. Кубашевский О., Олкокк К. Б. Металлургическая термохимия : пер. с англ. — М. : Металлургия, 1982. — 392 с.
15. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — М. : Химия, 1977. — 376 с.
16. Морачевский А. Г., Цемехман Л. Ш., Цымбулов Л. Б. Термодинамика системы никель – кислород. Вып. 12. — СПб. : Изд-во Политех. ун-та, 2008. — 148 с.
17. Чермак Л. Л. Металлизация никелевых файнштейнов // Цветные металлы. 1958. № 9. С. 37–39.
18. Король Ю. А., Набойченко С. С., Гуляев С. В. Использование природного газа в фурмах с защитной оболочкой // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 46–50.
19. Король Ю. А., Набойченко С. С., Гуляев С. В. Практика применения фурм в защитной оболочке при конвертировании // Цветные металлы. 2018. № 6. С. 14–20.