Лекция №14
Автогенные процессы
Автогенные процессы - технологические процессы, которые осуществляются полностью за счет внутренних энергетических ресурсов без затрат посторонних источников тепловой энергии — топлива или электрического тока.
При переработке сульфидного сырья, обладающего достаточно высокой теплотворной способностью, автогенность пирометаллургического процесса (плавки) достигается за счет тепла экзотермических реакций горения (окисления) сульфидов перерабатываемой шихты.
Вкачестве окислительного реагента при плавке можно использовать
воздух
обогащенное кислородом дутье
технологический кислород.
Автогенные |
процессы |
позволяют |
создавать |
технологические |
схемы, |
обеспечивающие
минимальные энергетические затраты
высокую комплексность использования сырья
предотвращение загрязнения воздушного и водного, бассейнов
.
В основе любого автогенного способа плавки сульфидных медных, медно-цинковых и медно-никелевых концентратов и руд лежит следующая суммарная реакция:
2FeS + 3О2 + SiО2 = 2FeO∙SiО2 + 2SО2 + 1030290 кДж.
Протекает в две стадии: I ) 2FeS + 3О2 = 2FeO + 2SО2 + 937340 кДж,
II ) 2FeO + SiО2 = 2FeO∙SiО2 + 92950 кДж.
При окислении сульфидных материалов возможно также переокисление железа до магнетита: 6FeO + О2 = 2Fe3О4 + 635560 кДж
с последующим его разрушением сульфидом железа
3Fe3О4 + FeS + 5SiО2 = 5(2FeO∙ SiО2) + SО2 — 19930 кДж.
2
.
С технологической точки зрения автогенные металлургические процессы применительно к флотационным концентратам в первую очередь различаются методом сжигания сульфидов:
в факеле (во взвешенном состоянии)
в расплаве.
Сжигание сульфидов в факеле (во взвешенном состоянии)
При сжигании сульфидов в факеле (во взвешенном состоянии) мелкий хорошо вы сушенный концентрат вдувается в разогретое до высоких температур плавильное пространство вместе с кислородсодержащим дутьем. Сульфидные частицы, находясь во взвешенном состоянии, окисляются кислородом дутья и в зависимости от температуры частично или полностью расплавляются.
Образовавшиеся в факеле капли сульфидно-оксидного расплава падают на поверхность спокойной шлаковой ванны, где продолжаются основные физико-химические взаимодействия и превращения, включая процессы шлако- и штейнообразования и отстаивания.
3
.
Печь имеет три основных рабочих узла: вертикальную плавильную |
|
камеру (шахту), горизонтальную отстойную камеру и газоход с котлом- |
|
утилизатором. |
4 |
.
Плавка во взвешенном состоянии на подогретом и обогащенном кислородом дутье является в настоящее время самым распространенным в цветной металлургии автоген ным процессом.
5
.
Кивцэтная плавка — сокращенное название очень сложного по своей структуре пирометаллургического процесса. Это название расшифровывается следующим образом: кислородно-взвешенная циклонно-электротермическая плавка. Процесс основан на сочетании принципов взвешенной и циклонной плавок и рационального использования технологического кислорода и электроэнергии.
Автогенное протекание процесса обжига и плавки обеспечивается за счет теплоты реакции окисления сульфидов кислородом.
Удельная производительность кивцэтного агрегата, отнесенная ко всей его рабочей площади, составляет 7— 8 т/(м2∙сут).
6
Плавка в расплаве
Стадии автогенных процессов, осуществляемых в расплавах :
плавление загруженной шихты
растворение компонентов шихты в первичном, хорошо перегретом сульфидно-оксидном расплаве
окисление сульфидов
процессы штейно- и шлакообразования.
Фактически все стадии идут одновременно в определенном объеме расплава.
Подачу шихты можно производить:
на поверхность расплава
вдуванием в расплав вместе с окислительным реагентом.
7
Плавка в жидкой ванне
Среди автогенных процессов особое место занимает плавка в жидкой ванне (ПЖВ), разработанная в Московском институте стали и сплавов под научным руководством профессора А. В. Ванюкова.
8
9
Плавки в расплавах по методу «Норанда» (Канада)
Непрерывную плавку сухих медных концентратов по методу «Норанда» осуществляют в горизонтальном цилиндрическом поворотном аппарате длиной 21,3 м и диаметром 5,18 м.
Газы по выходе из печи, содержащие 16—20 % SO2, используют для производства серной кислоты.
10