авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< 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:     | 1 ||

Карботермическое восстановление металлов из неокускованного сырья

-- [ Страница 2 ] --

Для проведения плавки приготовили 900 кг чугуна, 3200 кг плавикового шпата, 4000 кг хромовой руды и 700 кг анодных огарков. В результате плавки получено 3100 кг сплава, имеющего состав (мас. %) Cr – 49,2, Fe – 43,5, C – 4,5, Si – 2,0, Ti – 0,5, P и S – следы. Количество в сплаве хрома – 1525 кг, а в исход ной руде – 1546 кг, то есть, извлечение хрома из руды равно 98,6%. Без учета массы чугуна в шихте получено 2200 кг феррохрома, содержащего (мас. %): Cr – 69,3, Fe – 20,4, С – 5,3.

На рис. 31 показан график изменения содержания Cr2O3 и FeO в шлаке от времени, из которого видно, что восстановление Cr2O3 из расплава плавикового шпата прекращается только при снижении его концентрации менее 1%.

Cr2O3 FeO FeO Cr2O 4,50% 0,80% 4,00% 0,70% 3,50% 0,60% 3,00% 0,50% 2,50% 0,40% 2,00% 0,30% 1,50% 0,20% 1,00% 0,10% 0,50% 0,00% 0,00% 16:35 17:30 18:00 18:30 19: Врем я Рис. 31. Изменение содержания Cr2O3 и FeO в расплаве плавикового шпата от времени при восстановлении неокускованной хромовой руды в печи ДС–6Н1.

Остаточное содержание в шлаке Cr2O3 – 0,8%, FeO – 0,25% Для проведения плавки приготовили 150 кг феррохрома и 4000 кг шлака предыдущей плавки, а также 9000 кг руды, 350 кг чугуна и 1500 кг анодных огарков. В результате плавки получено 4900 кг сплава, содержащего (мас. %):

Сr – 66,8;

Fe – 24,5;

C – 7,7;

Si – 0,35;

P – 0,05;

S – 0,02, и 7600 кг шлака.

На рис. 32 показан график изменения содержания Cr2O3 и FeO в шлаке от времени, из которого видно, что восстановление Cr2O3 из расплава плавикового шпата не прекращается даже при снижении его концентрации менее 2%.

Cr2O3 FeO Cr2O3 FeO 12% 1,00% 0,90% 10% 0,80% 0,70% 8% 0,60% 6% 0,50% 0,40% 4% 0,30% 0,20% 2% 0,10% 0% 0,00% 22:30 23:50 0:17 0:38 0:55 1:15 1:35 1:55 2:15 2:30 3: Врем я Рис. 32. Изменение содержания Cr2O3 и FeO в расплаве плавикового шпата от времени при восстановлении неокускованной хромовой руды в печи ДС–6Н1.

Остаточное содержание в шлаке Cr2O3 – 1,9%, FeO – 0,37% Газификация углеродистого восстановителя. Известная схема газифика ции углеродистого вещества основана на том, что это вещество должно гореть, а газифицирующий газ (СО2, Н2О) должен содержать свободный кислород, под держивающий горение. В этом случае тепло, выделяемое от горения углероди стого вещества, обеспечивает его газификацию, а газификация негорючих угле родистых веществ по этой схеме невозможна – если в газогенератор, предна значенный для газификации угля, задавать графит, то процесс остановится.

Однако для газификации негорючего графита требуются все те же условия:

наличие газифицирующих газов (СО2, Н2О) и высокая температура процесса.

Такие условия создаются при горении углеводородного топлива (метана, мазу та) – в качестве конечных продуктов сгорания образуются СО2 и Н2О, имеющие высокую температуру. Следовательно, для газификации негорючего графита следует разделить процессы горения углеводородного топлива и газификации.

Принцип комбинированного сжигания углеводородного топлива – горение газа с газификацией углеродистого материала продуктами сгорания – позволяет использовать теплотворную способность негорючего углеродистого вещества, превращая графит в горючие газы (СО и Н2), которые можно транспортировать и сжигать в другом месте [Дигонский и др., 2000, 2003, 2004].

Точно так же, при восстановлении оксида хрома из расплава по реакции Cr2O3(ж)+3С(т) 2Cr(ж)+3CO(г). (9) имеются все условия, необходимые для газификации негорючего углеродистого материала (отходы угольной футеровки, анодные огарки): 1) газифицируемый материал, 2) кислород в виде оксида, 3) высокая температура. Следовательно, восстановление оксида хрома из расплава плавикового шпата можно рассмат ривать как газификацию негорючего углерода с образованием стехиометриче ского количества оксида углерода, поэтому с энергетической точки зрения про цесс получения феррохрома не является затратным.

Выводы. Эксперименты по карботермическому восстановлению оксидов металлов, растворенных в расплаве плавикового шпата, показали, что процесс протекает по прямой реакции МеО(ж)+C(т)Ме(ж)+СО(г) в неравновесной хими ческой системе, из которой непрерывно удаляется оксид углерода, смещая рав новесие реакции в сторону получения продукта и обеспечивая низкое остаточ ное содержание оксидов металлов в шлаке, при этом процесс можно рассмат ривать как газификацию твердого углерода кислородом оксидов.

3. Руднотермическая плавка золотосодержащих полупродуктов Хотя формально руднотермическая плавка золотосодержащих полупродук тов не относится к карботермическому восстановлению металлов, поскольку извлекается металлическое золото, но, во-первых, объектом плавки служит не окускованное сырье, загружаемое в расплав на основе технической соды с раз личными добавками, включающими фториды, во-вторых, в плавке различных полупродуктов широко применяется карботермическое восстановление туго плавких оксидов, в-третьих, плавка полупродуктов золота наглядно показывает, как загрузка шихты в предварительно наведенный расплав позволяет интенси фицировать процесс получения целевого продукта.

Определенный этап в развитии руднотермической плавки золотосодержа щих полупродуктов основан на исследованиях восстановительной плавки мар ганцевого, железного, хромового сырья, которые показали основные преиму щества перехода от твердой завалки шихты к ее загрузке в предварительно на веденный расплав с последующей плавкой в руднотермическом режиме и под твердили правильность выбора руднотермической печи в качестве основного агрегата для плавки золотосодержащих материалов.



В период 1997–1999 гг. были проведены комплексные исследования рудно термического процесса, усовершенствованы основные узлы конструкции печей и отработаны различные аспекты плавки неокускованных золотосодержащих полупродуктов [Дигонский и др., 1996, 1997, 19971, 19972, 19973, 1998, 19981, 19982, 1999, 2000, 20001].

Комплексный подход к переработке золотосодержащих полупродуктов по зволил разработать технологию сквозного извлечения золота из упорного суль фидного гравиоконцентрата месторождения «Западное» на уровне 98,5–99,0%.

Для этого была предложена следующая последовательность операций:

– окислительный обжиг концентрата с получением огарка и переводом сульфидов железа и магнетита в гематит;

– декрептация и доизмельчение оксидного материала (прежде всего – квар ца) путем мягкого перетирания огарка во влажной среде;

– обогащение измельченного огарка на концентрационном столе или цен тробежном концентраторе с извлечением 99% золота в «золотую головку»;

– накопительная плавка «золотой головки» в руднотермической печи с из влечением 99,5% золота в черновой сплав.

Проведенная работа показала реальную возможность переработки упорных гравитационных концентратов одними только пирометаллургическими метода ми. Отказ от применения технологии цианирования позволит до минимума све сти расход реагентов, осуществить сухое складирование хвостов переработки руды и значительно улучшить экологические условия золотодобычи.

Учитывая, что месторождение «Западное» является частью месторождения «Сухой Лог» с абсолютно идентичным составом руды, можно говорить о хо роших перспективах применения разработанной технологии для будущего Су холожского золоторудного комбината [Дигонский и др., 2003, 20031, 20032, 2004, 20041, 20042, 2005].

4. Общие выводы по работе 1. Карботермическое восстановление оксидов металлов в куполообразном нагревательном устройстве осуществляется при пространственном разделении реагирующих веществ за счет газофазных транспортных реакций, в которых кислород транспортируется к углероду преимущественно водородом.

2. Куполообразное нагревательное устройство, имеющее выход газообраз ных продуктов ниже реакционной зоны, позволяет удерживать и многократно использовать в качестве восстановителя водород, регенерируемый углеродом из воды, при этом образующийся оксид углерода вытесняется водородом вниз.

3. Водород, удерживаемый в реакционной зоне куполообразного нагрева тельного устройства, обеспечивает восстановление оксидов по всему объему сырья, а также газофазный транспорт и сегрегацию продуктов восстановления.

4. Применение в руднотермической печи расплава на основе плавикового шпата позволяет загружать неокускованное оксидное сырье и осуществлять карботермическое восстановление оксидов в жидкой фазе.

5. Карботермическое восстановление оксидов из расплава плавикового шпа та осуществляется по прямой реакции МеО(ж)+C(т)Ме(ж)+СО(г) и протекает в неравновесной химической системе, из которой постоянно удаляется оксид уг лерода, смещая равновесие реакции и обеспечивая низкое остаточное содержа ние оксидов металлов в шлаке.

6. Карботермическое восстановление оксидов металлов из расплава плави кового шпата протекает не по всему объему расплава, а в основном на его по верхности, что позволяет избежать пенообразования.

7. При восстановлении оксидов металлов из расплава плавикового шпата вместо кокса и энергетического угля можно применять анодные огарки и отра ботанную футеровку электролизеров, при этом процесс можно рассматривать как газификацию углерода кислородом оксидов.

8. Электропроводность расплава на основе плавикового шпата позволяет перейти от дуговой плавки к режиму электросопротивления, что обеспечивает тепловыделение в самом расплаве.

9. Стандартная система газоочистки позволяет проводить восстановление хромовых и марганцевых руд с допустимыми экологическими показателями.

Список основных печатных работ по теме диссертации 1. Патент РФ № 2033431. Способ получения металлов / В.В. Дигонский, С.В. Дигонский, В.Е. Горбовской, Н.А. Дубинин // Заявл. 02.04.91.

2. Патент РФ № 2037543. Способ получения металлов и сплавов / В.В. Ди гонский, С.В. Дигонский, В.Е. Горбовской, Н.А. Дубинин, С.Е. Горбовской // Заявл. 15.07.91.

3. Дигонский, В.В. Химизм процесса образования кристаллической структу ры графита / В.В. Дигонский, С.В. Дигонский // Закономерности образования алмаза. – СПб.: Недра. – 1992. – С. 5–31.

4. О роли водорода в твердофазных углеродвосстановительных технологи ческих процессах / В.В. Дигонский, С.В. Дигонский, А.В. Дигонский, Н.А. Ду бинин // Металлургия будущего. – Новосибирск: Наука. – 1993. – С. 4–36.

5. Комплексное избирательное восстановление твердым углеродом оксидов металлов, растворенных в расплаве галогенидов щелочных или щелочнозе мельных металлов / В.В. Дигонский, С.В. Дигонский, А.В. Дигонский, Н.А. Ду бинин // Металлургия будущего. – Новосибирск: Наука. – 1993. – С. 37–57.

6. Дигонский, С.В. Перспективы развития черной металлургии / С.В. Дигон ский, И.Н. Белоглазов // Сб. докладов Первого Международного симпозиума «Проблемы комплексного использования руд». – Санкт-Петербург. – 10– мая 1994 г.– С. 170.

7. Патент РФ № 2096382. Способ обжига керамических изделий / В.В. Ди гонский, С.В. Дигонский, Е.Д. Кравцов // Заявл. 09.10.95.

8. Патент РФ № 2095446. Способ переработки золотосодержащих полупро дуктов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов // Заявл. 08.02.96.

9. Патент РФ № 2111271. Способ получения металлов из их сульфидов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов // Заявл. 22.10.96.

10. Патент РФ № 2115747. Способ восстановления металлов из смеси их ок сидов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов, И.А. Герасимов, В.В. Ка люта, В.В. Мечев // Заявл. 08.09.97.

11. Дигонский, С.В. Восстановление твердым углеродом оксидов металлов, растворенных в расплаве галогенидов щелочных или щелочноземельных ме таллов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин // Сб. докладов Пятого Международно го горно-геологического форума «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ.

Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии, экология». – Санкт-Петербург. – 7–10 октября 1997 г. – С. 103.

12. Патент РФ № 2119541. Способ извлечения благородных металлов из полупродуктов и устройство для его осуществления / С.В. Дигонский, Н.А.

Дубинин, Е.Д. Кравцов, В.В. Тен, В.Н. Тимофеев // Заявл. 17.11.97.

13. Патент РФ № 2133291. Устройство для восстановления оксидов метал лов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов, В.В. Тен // Заявл. 15.04.98.

14. Патент РФ № 2130500. Способ получения металлов и сплавов / С.В. Ди гонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов, В.В. Тен // Заявл. 08.06.98.

15. Патент РФ № 2148664. Способ переработки алюминиевых шлаков / С.В.

Дигонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов, В.В. Тен // Заявл. 08.06.98.

16. Патент РФ № 2148672. Способ получения феррохрома / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Е.Д. Кравцов, В.В. Тен // Заявл. 14.10.98.

17. Дигонский, С.В. Новые способы получения металлов из их окисленных соединений / С.В. Дигонский // СПб.: Наука. – 1998. – 110 с.

18. Патент РФ № 2148102. Способ получения ферромарганца / С.В. Дигон ский, Н.А. Дубинин, В.В. Тен // Заявл. 28.05.99.

19. Патент РФ № 2156821. Способ извлечения благородных металлов из цинковых осадков / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Р.Р. Ахмеров, В.В. Тен // Заявл. 04.10.99.

20. Патент РФ № 2163268. Способ получения алюминия из его оксида / С.В.

Дигонский, Н.А. Дубинин, Р.Р. Ахмеров, В.В. Тен // Заявл. 14.06.00.

21. Патент РФ № 2164543. Способ получения низкоуглеродистых металлов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Р.Р. Ахмеров, В.В. Тен // Заявл. 14.06.00.

22. Патент РФ № 2184905. Способ комбинированного сжигания углеводо родного топлива / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, Р.Р. Ахмеров, В.В. Тен // За явл. 15.09.00.

23. Дигонский, С.В. Новые возможности восстановительной электроплавки / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин // Технология металлов. – 2001. – № 5. – С. 2–6.

24. Дигонский, С.В. Интенсификация твердофазных углеродвосстанови тельных технологических процессов / С.В. Дигонский // Технология металлов.

– 2002. – № 5. – С. 42–44.

25. Дигонский, С.В. Огнеупорный конструкционный материал на основе карбида кремния и кремния / С.В. Дигонский // Технология металлов. – 2002. – № 12. – С. 17–18.

26. Дигонский, С.В. Термодинамика углетермического восстановления ок сидов металлов, растворенных в расплаве фторидов / С.В. Дигонский, Н.А. Ду бинин // Технология металлов. – 2003. – № 3. – С. 2–6.

27. Дигонский, С.В. Восстановление оксидов марганца и хрома из расплава плавикового шпата / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин // Технология металлов. – 2003. – № 6. – С. 2–3.

28. Дигонский, С.В. Интенсификация сжигания углеводородных топлив / С.В. Дигонский // Технология металлов. – 2003. – № 7. – С. 7–8.

29. Дигонский, С.В. Технология и оборудование для плавки бедных полу продуктов и шлаков / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, О.А. Горбунов // Сб. тру дов четвертой Международной конференции «Благородные и редкие металлы – 2003». – Донецк. – 22–26 сентября 2003 г. – С. 198–200.

30. Патент РФ № 2240367. Способ извлечения благородных металлов из гравитационных концентратов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, В.С. Кочетков, В.В. Тен, В.М. Полинкин, А.В. Рожнов, С.И. Ли, К.В. Федотов, А.А. Потемкин, А.Л. Шептунов, В.В. Ишпахтин // Заявл. 07.10.03.

31. Патент РФ № 2241774. Способ получения ниобия из его оксида / С.В.

Дигонский, Н.А. Дубинин, Б.М. Кузьмин, В.В. Тен // Заявл.23.12.03.

32. Технология пирометаллургического извлечения золота из продуктов гравитационного обогащения сухоложской руды ГОКа «Западный» / С.В. Ди гонский, Н.А. Дубинин, В.С. Кочетков, В.В. Тен, В.М. Полинкин, А.В. Рожнов, В.В. Рудаков // Материалы VI Международной конференции «Золотодобываю щая промышленность России. Проблемы и перспективы». – Москва. – 4–6 фев раля 2004 г. – С. 114–125.

33. Дигонский, С.В. Получение низкоуглеродистого феррохрома из концен трата за одну стадию восстановительной электроплавки / С.В. Дигонский, Н.А.

Дубинин, В.В. Тен // Технология металлов. – 2004. – № 4. – С. 2–5.

34. Дигонский, С.В. Пирометаллургическое извлечение золота из бедных полупродуктов / С.В. Дигонский, Н.А. Дубинин, В.В. Тен // Технология метал лов. – 2004. – № 7. – С. 4–6.

35. Технология пирометаллургического извлечения золота из продуктов гравитационного обогащения сухоложской руды ГОКа «Западный» / С.В. Ди гонский, Н.А. Дубинин, В.С. Кочетков, В.В. Тен, В.В. Рудаков // Цветные ме таллы. – 2004. – № 7. – С. 38–41.

36. Дигонский, С.В. Газификация негорючих углеродистых материалов – неисчерпаемый источник водорода (синтез-газа) / С.В. Дигонский, В.В. Тен // Сб. докладов Международного симпозиума «Водородная энергетика будущего и металлы платиновой группы в странах СНГ». – М., 2004. – С. 101–103.

37. Дигонский, С.В. Некоторые итоги пирометаллургического извлечения золота из продуктов обогащения сухоложской руды / С.В. Дигонский, В.В. Тен // Разведка и охрана недр. – 2005. – № 10. – С. 115–117.

38. Дигонский, С.В. Роль водорода в процессе коксования углей / С.В. Ди гонский, В.В. Тен // Вестник водородной экономики и экологии. – 2005. – № 2.

– С. 32–41.

39. Дигонский, С.В. Роль водорода в процессе коксования углей / С.В. Ди гонский, В.В. Тен // Технология металлов. – 2005. – № 11. – С. 47–51.

40. Дигонский, С.В. Роль водорода в твердофазных углеродвосстановитель ных процессах / С.В. Дигонский, В.В. Тен // Неизвестный водород. – СПб.:

Наука. – 2006. – С. 74–133.

41. Дигонский, С.В. Роль водорода в спекании порошков, коксовании углей и упрочении керамики при обжиге / С.В. Дигонский, В.В. Тен // Неизвестный водород. – СПб.: Наука. – 2006. – С. 134–191.

42. Digonsky, S.V. Carbon Allotropy and Parameters of Graphite Transformation to Diamond / S.V. Digonsky, V.V. Ten // Proceedings: 9th International Ceramic Processing Science Symposium. – Coral Springs, Florida, USA. – January 8–11, 2006. – Р. 24.

43. Дигонский, С.В. Некоторые закономерности электрометаллургии алю миния / С.В. Дигонский // Технология металлов. – 2007 – № 7. – С. 2–8.

44. Решение о выдаче патента РФ по заявке № 2007125797. Способ извлече ния металлов из замасленной окалины / С.В. Дигонский, В.В. Тен // Заявл.

10.07.07.

45. Дигонский С.В. Теоретические основы и технология восстановительной плавки металлов из неокускованного сырья / С.В. Дигонский // СПб.: Наука. – 2007. – 322 с.

46. Дигонский С.В. Роль водорода в восстановлении оксидов металлов твердым углеродом / С.В. Дигонский // Технология металлов. – 2008. – № 4. – С. 2–14.

47. Дигонский, С.В. Роль водорода в твердофазном карботермическом вос становлении оксидов металлов / С.В. Дигонский // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Технология и оборудование руднотермиче ских производств». – Санкт-Петербург. – 3–5 июня 2008 г.

48. Дигонский, С.В. Карботермическое восстановление неокускованного оксидного сырья из фторидных расплавов / С.В. Дигонский // Материалы Все российской научно-технической конференции «Технология и оборудование руднотермических производств». – Санкт-Петербург. – 3–5 июня 2008 г.

49. Дигонский, С.В. Карботермическое восстановление оксидного сырья в неравновесных химических системах / С.В. Дигонский // Технология металлов.

– 2008. – № 8.

Издательство Южно-Уральского государственного университета Подписано в печать 09.06.2008. Формат 6084 1/16. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 2. Тираж 120 экз. Заказ 168/261.

Отпечатано в типографии Издательства ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.



Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

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.