авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Исследование закономерностей и разработка технологии окатывания медьсодержащих материалов и технологических отходов металлургии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КАРАТАЕВА АЛЕКСАНДРА ВЛАДИМИРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОКАТЫВАНИЯ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИИ

Специальность 25.00.13 – «Обогащение полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Морозов Юрий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шемякин Владимир Сергеевич

кандидат технических наук

Иванов Виктор Васильевич

Ведущая организация – Учреждение Российской академии наук

Институт металлургии Уральского

отделения РАН

Защита диссертации состоится «_15_»_февраля__2012 г. _13_часов в аудитории 2142 на заседании диссертационного совета Д 212.280.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет» по адресу: г. Екатеринбург, ул. Куйбышева 30, 2 –й учебный корпус.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан «___»_______________2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук Багазеев В. К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В результате истощения запасов минерального медьсодержащего сырья все интенсивнее вовлекаются в переработку более бедные руды и концентраты сложного фазового и минералогического состава с взаимным прорастанием минералов. Получаемые из данных руд медные концентраты характеризуются высокой дисперсностью, и они неприемлемы для металлургического производства, так как пылевынос при их загрузке в печи составляет до 40 %. Высокая запыленность, температура отходящих газов и сложный фазовый состав пыли являются причинами образования трудноудаляемых настылей в газоходах. Одним из способов снижения потерь за счет пылевыноса и вероятности образования трудноудаляемых настылей является окускование дисперсных медьсодержащих материалов перед подачей в металлургические аппараты. Наиболее технологически доступным, экономически и экологически целесообразным при подготовке медных концентратов является окатывание. Таким образом, разработка технологии окатывания медных концентратов является актуальной задачей.

Объектом исследования является технология окатывания дисперсных медьсодержащих материалов и концентратов.

Предметом исследования является зависимость повышения прочности получаемых окатышей от системы «сульфат свинца – сульфат цинка».

Целью диссертационной работы является повышение эффективности переработки медьсодержащих материалов и концентратов с использованием технологических отходов металлургии при получении окатышей.

Идея работы заключается в использовании клинкера, сульфата цинка и сульфата свинца при окатывании медьсодержащих материалов и концентратов для достижения необходимой прочности получаемых окатышей.

Задачи исследования:

1. Изучение зависимости прочности окатышей из медных концентратов от массовых долей сульфатов цинка и свинца.

2. Изучение влияния клинкера на процесс окатывания и плавки медьсодержащих материалов.

3. Разработка технологии окатывания медных концентратов и технологических отходов металлургии в условиях ОАО «Святогор».

Методы исследований. Рентгеноструктурный анализ (дифрактометр Bruker D8 ADVANCE), количественный анализ сульфатных и оксидных соединений; рН-метрия; гранулометрический анализ, методы определения плотности, пористости, влажности, предела прочности при сжатии; методы математической статистики и компьютерной обработки экспериментальных данных.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Прочность окатышей из медных концентратов на сброс с использованием клинкера и смеси ZnSO4 - PbSO4 в качестве вяжущей системы достигает максимальных значений при соотношении массовой доли сульфата свинца к массовой доле сульфата цинка в диапазоне от 2 до 3,5 за счет экзотермичности реакции сульфатизации сульфида свинца и использования сульфата свинца в качестве кристаллизатора.

2. Введение клинкера в состав шихты при окатывании медьсодержащих материалов интенсифицирует процесс окатывания за счет крупности и высокой пористости клинкера и позволяет сократить время окатывания с нескольких часов до нескольких минут, повысить прочность окатышей на сброс в два раза, исключить вынос частиц коксика клинкера с отходящими газами, снизить потери меди с отвальным шлаком.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждаются результатами экспериментов, удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и промышленных испытаний с результатами теоретических исследований.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

Получена зависимость упрочнения окатышей из клинкера и медных концентратов со значительным содержанием цинка и свинца. Экспериментально установлена зависимость между прочностью на сброс и молекулярным соотношением содержания сульфата свинца к сульфату цинка при использовании в качестве основного связующего сульфата цинка, а сульфата свинца в качестве добавки-кристаллизатора за счет экзотермичности реакции сульфатизации и низкой растворимости. Получены диаграммы прочности окатышей в зависимости от соотношения содержания сульфата свинца к сульфату цинка, что позволяет определить оптимальный состав шихты для окатывания.

Разработана математическая модель формирования окатыша из медных концентратов и клинкера в условиях экзотермических реакций, позволяющая с учетом пористости частиц клинкера и массовой доли составляющих шихты определить гранулометрический состав окатышей.

Практическая значимость работы состоит в разработке технологии и режимов окатывания медьсодержащих материалов, включая медные концентраты, совместно с клинкером цинкового производства в условиях ОАО «Святогор», что позволит повысить объемы переработки клинкера, снизить потери за счет пылевыноса и получить окатыши необходимой прочности и гранулометрического состава.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертации технические решения использованы в регламенте промышленных испытаний по окатыванию цементационной меди с последующей плавкой в конвертерах.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Международном совещании «Плаксинские чтения» (г. В. – Пышма, 2011 г. – диплом за лучший доклад); VI Конгрессе обогатителей стран СНГ (г. Москва, 2007 г.); Международной научно – технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (г. Екатеринбург, 2011 г.); Международной научно – технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (г. Екатеринбург, 2009 г.); технических совещаниях ОАО «Святогор» при подготовке и реализации промышленных испытаний по окатыванию цементационной меди (г. Красноуральск, 2010 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в четырех печатных работах, в том числе в одной статье российского издания, рекомендованного ВАК РФ.

Вклад автора состоит в разработке теории и математической модели, проведении исследований в лабораторных условиях, в математической обработке, анализе и обобщении полученных результатов, выполненных автором самостоятельно, в разработке регламента и непосредственном проведении промышленных испытаний.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников из 101 наименования и содержит 148 страниц машинописного текста, 38 рисунков, 14 таблиц, 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы исследований, сформулированы задачи, цель и идея исследований, изложены методы исследований, научная новизна и практическое значение работы.

В первой главе представлен аналитический обзор опубликованных работ в области подготовки медьсодержащих материалов к металлургической переработке, рассмотрены особенности различных технологических способов окускования дисперсных материалов, в том числе и медных концентратов, и связанные с ними решения по охране окружающей среды. При этом установлено, что обжиг медных концентратов имеет существенный недостаток - большой пылевынос и образование трудноудаляемых настылей, а окатывание с органическими связующими экономически неэффективно и сильно осложняет утилизацию отходящих газов. Безобжиговое окускование позволяет сохранять неизменным состав шихты, что ставит данный метод вне конкуренции при подготовке медных концентратов, а использование серной кислоты является наименее затратным способом для получения окатышей. Анализ опубликованных исследований по окатыванию медных концентратов и оборотных материалов с использованием серной кислоты показал, что они характеризуются продолжительностью окатывания до нескольких часов в несколько стадий со значительными энергозатратами на подогрев шихты до 90 200 С с использованием дополнительных различных добавок в качестве вяжущих материалов: гашеная или негашеная известь, лигносульфонаты, кремнеземсодержащие добавки, цементы различных составов, глина, растворы сульфатов цинка и меди. Влияние сульфата свинца на прочность окатышей, полученных при окатывании медных концентратов, ранее не рассматривалось.

Вовлечение в переработку клинкера цинкового производства, в который извлекается основная масса драгоценных металлов из цинковых концентратов, является одной из важнейших задач в направлении повышения комплексности использования сырья, поскольку этот материал представляет собой дешевый источник получения драгоценных металлов. Исследования по переработке клинкера без предварительной подготовки в отражательной печи показали его непригодность, так как при содержании клинкера более 1,5 2 % от массы твердой шихты процесс отражательной плавки полностью расстраивался. Переработка клинкера сопряжена с проблемой выноса частиц коксика с отходящими газами, что приводит к его горению в газоходной системе и стимулированию образования трудноудаляемых настылей. Для металлургической переработки клинкер подвергают агломерации или брикетированию с медьсодержащими материалами. Влияние клинкера на интенсификацию процесса окатывания ранее не рассматривалось.

На основании проведенного анализа были сформулированы задачи исследования, одной из которых является окатывание медьсодержащих материалов с клинкером для получения окатышей с необходимой прочностью и оптимальным гранулометрическим составом без значительных энергозатрат с учетом свойств перерабатываемых материалов и технических характеристик существующего промышленного оборудования.

Во второй главе приведены результаты исследований основных физико-химических характеристик шихтовых составляющих для получения окатышей, оценены их способности к окатыванию и влияние на окатывание. Результаты представлены в таблице 1. Кинетика впитывания воды в слой сухого сыпучего материала описывается уравнением:

V = Kскп · , (1)

где V – объем воды, впитанный слоем через 1 см2 полного сечения колонки, см3;

Kскп – коэффициент скорости капиллярного пропитывания, см3/с;

– время пропитывания, с.

Количество впитанной слоем воды и скорость капиллярного пропитывания зависят от природы дисперсного материала и плотности слоя. Коэффициент комкуемости концентратов (без добавок) рассчитывается по формуле:

К = (Wн – Wг)/( Wм - Wн), (2)

где Wг - максимальная гидроскопическая влагоемкость, %;

Wн - наименьшая капиллярная влагоемкость, %;

Wм - максимальная капиллярная влагоемкость, %.

Согласно практическим данным, подходящими для окатывания являются материалы с показателем комкуемости 0,6 0,8. Начальные скорости пропитки медных концентратов, клинкера ОАО «Челябинский цинковый завод» и цементационной меди достаточно велики, что позволяет снизить продолжительность процесса окатывания до нескольких минут. Исследования показали, что для окатывания наиболее подходящими материалами являются медные концентраты, а для окатывания цементационной меди и клинкера цинкового производства необходимы дисперсная среда и связующая составляющая.

Таблица 1 – Результаты физико-химических свойств материалов для окатывания

Наименование материала Химический состав, % Kскп · 10-2, см3/с К
Сu Zn Рb
Медный концентрат ОАО «Сибирь – Полиметаллы» 17 20 614 <20 5,4 0,76
Медный концентрат ОАО «Святогор» 17 20 57 1 4,9 0,69
Клинкер ОАО «Челябинский цинковый завод» 35 14 - 2,1 1,05
Медь цементационная 80 0,72 1,3 3,7 2,18
Доменный шлак ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова» 0,09 0,03 - 4,6 0,46


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.