ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», Норильск, Россия

Паймушкин П. Г., главный менеджер Управления технологического планирования и контроля Научно-технического департамента, эл. почта: PaymushkinPG@nornik.ru
Харин А. Д., главный менеджер Департамента инноваций, эл. почта: KharinAD@nornik.ru

ООО «Датана», Москва, Россия
Пироженко К. Ю., бизнес-аналитик, эл. почта: kpirozhenko@datana.ru
Доронин Р. Д., бизнес-аналитик, эл. почта: rdoronin@datana.ru

Активные окислительные процессы, протекающие в агрегатах автогенной плавки, требуют оперативного управления режимами работы. Традиционные методы определения химического состава продуктов плавки приводят к несвоевременным корректировкам технологических режимов работы плавильных агрегатов. Специалистам цветной металлургии давно известно влияние окисления меди на цвет пламени. На основании этого наблюдения авторы выдвинули гипотезу о возможности оперативного контроля процесса конвертирования медно-никелевых штейнов по спектрам пламени отходящего газа применительно к действующему пирометаллургическому производству на Надеждинском металлургическом заводе имени Б. И. Колесникова Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель». Для этого была проведена серия лабораторных и промышленных исследований с применением отечественного оборудования. Лабораторные эксперименты для определения оптимальной конфигурации оборудования с использованием спектрометров проводили совместно с ЦНИИчермет им. И. П. Бардина на лабораторной печи Таммана. Опытнопромышленные испытания осуществляли на горизонтальных конвертерах Надеждинского металлургического завода имени Б. И. Колесникова, в результате выраженные спектральные линии не были выявлены, что связано с условием размещения оборудования и отсутствием примесей, способных влиять на спектр пламени. Дополнительно проведены исследования на горизонтальных конвертерах Медного завода, где отмечен более высокий потенциал использования спектрометров в связи с наличием фазовых переходов и значительно больших концентраций элементов определяемых спектров. Представлены результаты испытаний и опыт, полученный по итогам проведенных работ, а также предложены направления для дальнейших исследований с целью повышения точности методов контроля на основе зависимости спектральных линий от протекания химических реакций в агрегатах автогенной плавки.

1. Крупнов Л. В., Мидюков Д. О., Малахов П. В. Направления поддержания сырьевой базы медно-никелевой подотрасли // Обогащение руд. 2022. № 2. С. 37–41.
2. Крупнов Л. В., Мидюков Д. О., Дациев М. С., Ильин В. Б. Изменение ресурсной базы производства тяжелых цветных металлов на примере меди и никеля // Горный журнал. 2024. № 3. С. 10–16.
3. Крупнов Л. В., Цымбулов Л. Б., Малахов П. В., Озеров С. С. Работа автогенных агрегатов в Заполярном филиале компании «Норникель» при переработке сырья с пониженным энергетическим потенциалом // Цветные металлы. 2022. № 2. С. 40–48.
4. Крупнов Л. В., Малахов П. В., Озеров С. С., Мидюков Д. О. Обоснование выбора технологии переработки низкоэнергетического сырья // Металлургия цветных, редких и благородных металлов : сборник докладов XV Международной конференции имени члена-корреспондента РАН Г. Л. Пашкова, Красноярск, 06–08 сентября 2022 г. — Красноярск : Научно-инновационный центр, 2022. С. 237–242.
5. Крупнов Л. В., Румянцев Д. В., Цемехман Л. Ш., Озеров С. С., Малахов П. В. Исследование условий возникновения промежуточного слоя в печах Ванюкова // Современные технологии производства цветных металлов : материалы Международной научной конференции, посвященной памяти С. С. Набойченко, Екатеринбург, 27 октября 2023 г. — Екатеринбург : Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2023. С. 52–61.
6. Крупнов Л. В., Румянцев Д. В., Попов В. А., Малахов П. В., Каверзин А. В. Технические решения по улучшению условий эксплуатации печей Ванюкова при переработке техногенного сырья // Металлург. 2024. № 4. С. 106–111. DOI: 10.52351/00260827_2024_4_106
7. Крупнов Л. В., Пахомов Р. А., Каверзин А. В., Косов Я. И., Малахов П. В. Изучение свойств промежуточного слоя печей Ванюкова при переработке медного никельсодержащего сырья // Цветные металлы и минералы-2024 : сборник тезисов докладов XII Международного конгресса, Красноярск, 09–13 сентября 2024 г. — Красноярск : Научно-инновационный центр, 2024. С. 883–888.
8. Крупнов Л. В., Пархоменко И. Ю. Применение SWOT-анализа для выбора технологии плавки сульфидного медно-никелевого сырья с учетом различных факторов // Металлургия цветных, редких и благородных металлов : сборник докладов XVI Международной конференции имени члена-корреспондента РАН Г. Л. Пашкова, Красноярск, 05–08 сентября 2023 г. — Красноярск : Общественное учреждение «Красноярский краевой Дом науки и техники Российского союза научных и инженерных общественных объединений», 2023. С. 412–421. DOI: 10.47813/sfu.mnfrpm.2023.412-421
9. Ицкович Э. Л. Методы рациональной автоматизации производства. — М. : Инфра-Инженерия, 2009. — 256 с.
10. Крупнов Л. В., Малахов П. В., Озеров С. С., Пахомов Р. А. Анализ металлургии кобальта в России и подходы к повышению извлечения металла в готовую продукцию // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 25–33.
11. Малахов П. В., Крупнов Л. В., Пахомов Р. А., Озеров С. С., Румянцев Д. В. Повышение извлечения кобальта при конвертировании на медно-никелевый файнштейн // Металлургия цветных, редких и благородных металлов : сборник докладов XVI Международной конференции имени члена-корреспондента РАН Г. Л. Пашкова, Красноярск, 05–08 сентября 2023 г. — Красноярск : Общественное учреждение «Красноярский краевой Дом науки и техники Российского союза научных и инженерных общественных объединений», 2023. С. 301–317. DOI: 10.47813/sfu.mnfrpm.2023.301-317
12. Pakhomov R. A., Malakhov P. V., Krupnov L. V., Dymov I. M. Improving cobalt extraction through oxidative blowing of coppernickel matte // 12th International Conference of Molten Slags, Fluxes and Salts (MOLTEN 2024) Proceedings, June 19, 2024. P. 1187–1193. DOI: 10.62053/zfvs9836
13. Малахов П. В., Пахомов Р. А., Янбекова О. Ю., Миличенко В. П. Применение кварцита в пирометаллургическом производстве медно-никелевого файнштейна // Цветные металлы и минералы – 2024 : сборник тезисов докладов XII Между народного конгресса, Красноярск, 09–13 сентября 2024 г. — Красноярск : Научно-инновационный центр, 2024. С. 918–922.
14. Ванюков А. В., Уткин Н. И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья : учебник для вузов по специальности «Металлургия цветных металлов». — Челябинск : Металлургия : Челябинское отделение, 1988. — 431 с.
15. Bezuidenhout G. A., Eksteen J. J., Akdogan G., Van Beek B. et al. Implementation of flame optical emission spectroscopy system for converter Fe end-point control associated with Ni – Cu – S – PGM converter mattes // Minerals Engineering. 2017. Vol. 100. P. 132–143. DOI: 10.1016/j.mineng.2016.10.024
16. Rigby Joe. Controlling the processing parameters affecting the refractory requirements for Peirce-Smith converters and anode refining vessels. TMS Annual Meeting. 2005. — URL: https://www.researchgate.net/publication/215453242_Controlling_the_processing_parameters_affecting_the_refractory_requirements_for_Peirce-Smith_converters_and_anode_refining_vessels.
17. Prietl T., Filzwieser A., Wallner S. Productivity increase in a Peirce-Smith converter using the COP KIN and OPC system // 13th TMS Annual Meeting, San Francisco. 2005. P. 177–190.
18. Vásquez A., Pérez F., Roa M., Sanhueza I. et al. A radiometric technique for monitoring the desulfurizatio n process of blister copper // Sensors. 2021. Vol. 21, Iss. 3. 842. DOI: 10.3390/s21030842
19. Myakalwar A. K., Sandoval C., Velásquez M., Sbarbaro D. et al. LIBS as a spectral sensor for monitoring metallic molten phase in metallurgical applications – a review // Minerals. 2021. Vol. 11, Iss. 10. 1073. DOI: 10.3390/min11101073
20. Wendt W., Alden M., Persson W. Application of emission and absorption spectroscopy for characterization of a copper converting process // Applied Spectroscopy. 1988. Vol. 42, Iss. 1. P. 128–133.
21. Arias L., Torres S., Toro C., Balladares E. et al. Flash smelting coppe r concentrates spectral emission measurements // Sensors. 2018. Vol. 18, Iss. 7. DOI: 10.3390/s18072009
22. Toro C., Torres S., Parra V., Fuentes R. et al. On the detection of spectral emissions of iron oxides in combustion experiments of pyrite concentrates // Sensors. 2020. Vol. 20, Iss. 5. DOI: 10.3390/s20051284
23. Angus W. R. The identification of molecular spectra // Nature. 1941. Vol. 148. P. 240. DOI: 10.1038/148240A0
24. Mputu Kanyinda Jean-Noël, Kaniki Tshamala Arthur, Baele Jean-Marc. LIBS technology and its application: overview of the different research areas // Journal of Environmental Science and Public Health. 2020. Vol. 4. P. 134–149. DOI: 10.26502/jesph.96120090