гл. специалист
195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., 11
senior specialist
195220, Russia, St. Petersburg, Grazhdanskii av., 11
канд. техн. наук, зам. начальника научно-технического управления, гл. металлург
663300, Красноярский кр., г. Норильск, пл. Гвардейская, 2
Cand. Sci. (Eng.), deputy head of the Science and Technology Department, chief metallurgist
663300, Russia, Krasnoyarsk region, Norilsk, Gvardeiskaya sq., 2
канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник
195220, г. Санкт-Петербург, Гражданский пр., 11
Cand. Sci. (Eng.), leading researcher
195220, Russia, St. Petersburg, Grazhdanskii av., 11
гл. специалист Центра инженерного сопровождения производства
663300, Красноярский кр., г. Норильск, пл. Гвардейская, 2
senior specialist, Production Engineering Support Center
663300, Russia, Krasnoyarsk region, Norilsk, Gvardeiskaya sq., 2
канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии цветных металлов
663310, Красноярский кр., г. Норильск, ул. 50 лет Октября, 7
Cand. Sci. (Eng.), assistant prof., Department of non-ferrous metallurgy
663310, Russia, Krasnoyarsk region, Norilsk, 50 Let Oktyabrya str., 7
Изменение конфигурации производства в Заполярном филиале (ЗФ) ГМК «Норильский никель» после 2015 г. ставит новые задачи перед традиционными пирометаллургическими процессами – плавкой и конвертированием. Проектной схемой Надеждинского металлургического завода им. Б.И. Колесникова (НМЗ) было «перекрестное» конвертирование, когда один конвертер сначала обрабатывал медный штейн с получением черновой меди, а потом, минуя стадию вывалки сухого сверну- того шлака, переходил на переработку никелевых штейнов с получением медно-никелевого файнштейна. Такая схема работы позволяла оптимизировать тепловой баланс конвертера, снизить образование тугоплавких оборотов и существенно продлить кампанию конвертера. Закрытие Никелевого завода ЗФ повлекло ликвидацию медного производства на НМЗ с переводом конвертеров на классическую схему никелевого конвертирования. Это обусловило необходимость решения вопросов продления кампании конвертеров при сохранении возможности переработки значительного количества никелевого шлака второго периода конвертирования, поступающего с Медного завода ЗФ в твердом виде. С этой целью проведен ряд лабораторных исследований по разработке технологии и конструкторской документации для систем подачи обогащенного кислородом дутья (до 45 %) в горизонтальные конвертеры с применением оболочковых фурм. Кроме того, проанализированы литературные данные по данной тематике, а также работа металлургических предприятий в этом направлении. Выполнены технологические расчеты. В работе совместно участвовали специалисты ЗФ и лаборатории пирометаллургии института «Гипроникель». Установлено, что использование оболочковых фурм с уменьшенным диаметром фурмы для подачи кислородно-воздушной смеси (КВС) приводит к снижению объема подаваемого в конвертер дутья и объема отходящих газов. При сокращении объема отходящих газов уменьшаются тепловая нагрузка на горловину конвертера, на газоходный тракт и общий пылевынос из конвертера. С применением обогащенного кислородом дутья следует ожидать более высокой скорости разогрева расплава. Для компенсации избыточного тепла необходимо своевременно загружать холодные обороты и флюс. В случае аварийных ситуаций (отсутствие холодных оборотов) следует снижать содержание кислорода в дутье вплоть до перехода на чисто воздушное дутье. Комплекс таких мер позволит поддерживать температуру отходящих газов конвертера с оболочковыми фурмами на существующем уровне. Таким образом, при постоянном контроле и оперативном управлении температура и объем отходящих газов на входе в систему охлаждения и газоочистки не будут превышать существующих предельных значений. Внедрение оболочковых фурм с уменьшенным диаметром фурмы для подачи КВС не требует модернизации существующей системы охлаждения и очистки газов. Более того, переход на данные фурмы позволит снизить газовую нагрузку на газоходный тракт и тепловую нагрузку на водоохлаждаемый напыльник, уменьшить пылевынос и безвозвратные потери пыли после системы газоочистки.
Since 2015 the processing capacity reconfiguration at the Polar Branch of MMC Norilsk Nickel (hereinafter PB) sets new goals for conventional pyrometallurgical processes of smelting and converting. The design flowsheet of Kolesnikov Nadezhda Metallurgical Abstract: Plant (hereinafter NMP) provided for «cross-converting» when copper matte was first processed in one converter to produce blister copper followed by nickel matte processing to yield copper-nickel converter matte bypassing the discharge of dry coagulated slag. This flowsheet allowed for converter heat balance optimization, decreasing the formation of refractory reverts and significant extension of the converter campaign. PB Nickel Plant shutdown resulted in copper processing elimination at NMP and switching the converters to the conventional nickel converting flowsheet. In turn, it gave rise to the need for solutions to extend converter campaign while maintaining the possibility to process large amounts of nickel slag from the second converting stage at the PB Copper Plant. For this purpose the series of lab experiments were carried out to develop the technology and design documentation for the system to supply oxygen-enriched air (up to 45 %) to horizontal converters using shell-type tuyeres. In addition, literature data were analyzed on this topic along with the experience of smelters in this area. Process design calculations were done. The efforts were taken in cooperation with the PB engineering personnel and Laboratory of Pyrometallurgy of LLC «Gipronickel Institute». The use of reduced diameter shell-type tuyeres to inject the oxygen-air mixture was found to decrease the converter blowing and off-gas volumes. The decline in off-gas quantity leads to reduced heat load on the converter mouth and flue duct system, as well as to lowered converter dust entrainment. The use of oxygen-enriched blowing implies the higher smelt heating rate. Excess heat compensation requires timely charging of cold reverts and flux. In emergencies (if cold reverts are not available) the oxygen content of the blowing has to be reduced until switching over to air blowing. The series of the above efforts will offer a possibility to use the shell-type tuyeres keeping the converter off-gas temperature at the current level. Thus continuous monitoring and efficient control will ensure the off-gas temperature and volume at the inlets of gas cooling and cleaning systems not exceeding the limiting values. The introduction of the reduced diameter shell-type tuyeres for air-oxygen mixture injection does not require any upgrade of the existing gas cooling and cleaning systems. Moreover, switching to these tuyeres will reduce gas load on the flue duct system and heat load on the water-cooled dust cap, lower dust entrainment and non-recoverable dust losses after the gas cleaning system.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.