Введение к работе
Актуальность темы. По запасам и производству металлов платиновой группы (МПГ) ЮАР и Россия занимают лидирующее положение в мире. Вклад нашей страны в мировое производство индивидуальных МПГ составляет по платине 25%, по палладию 65-70%, по родию 35-37%. Основным сырьевым источником этих металлов (до 95%) являются норильские медно-никелевые руды, технология переработки которых направлена на производство никеля и меди. Платиновые металлы при этом извлекаются попутно из электролитных шламов медного и никелевого производства и по технологии включают обжиг, выщелачивание огарка, плавку и электролитическое растворение анодов с получением платиновых концентратов. Существующая технология обеспечивает полноценное извлечение из исходного сырья не менее 95 % МПГ. Такие высокие показатели являются результатом многолетней работы специалистов научно исследовательских институтов и производственников. Заметный вклад в решение проблемы увеличения товарного выхода платиновых металлов был сделан такими выдающимися ученными как: Н.С. Курнаков, О.Е. Звягинцев, И.Н. Масленицкий, Н.С. Грейвер и др. В то же время при высокой востребованности металлов платиновой группы в современной промышленности и высокой стоимости этих металлов, дальнейшее снижение потерь МПГ представляет собой важную научно-техническую задачу.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной тематики Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) имени Г.В. Плеханова (СПГГИ (ТУ)) по направлению «Новые технологии в цветной металлургии», гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) «Поддержка ведущих научных школ» РФФИ-99-03-32541, а также в рамках программы «Поддержка ведущих научных школ» по проекту №00-15-99070, по теме «Разработка теоретических основ наукоемких технологий в области комплексной переработки рудного и техногенного сырья цветных, благородных и редких металлов».
Цель работы. Совершенствование процесса плавки пром-продуктов металлургического цеха ОАО ГМК «Норильский никель»
и его аппаратурного оформления с целью снижения потерь платиновых и благородных металлов.
Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:
-определение оптимальных шлаковых систем и химического состава;
-экспериментальные исследования потерь благородных металлов при плавке медного и никелевого шламов в зависимости от его химического состава;
-многопараметрическая оптимизация состава шлака по показателям на футеровку дуговой плавильной печи;
-экспериментальные исследования возможности использования в качестве готовых флюсов шлаков обеднительных печей (ОП) Надеждинского металлургического завода (НМЗ) с учетом введения корректирующих силикатных материалов;
-уточнение параметров плавки в опытно-промышленном масштабе.
Научная новизна: о экспериментально установлено, что в интервале кислотности шлаков 1,3-4,7, происходит увеличение размера комплексных ионов силикатной составляющей, что обеспечивает снижение потерь Pd и Ag в два раза;
о по экспериментальным данным получено уравнение регрессии, определяющее зависимость содержания палладия в шлаке от содержания основных компонентов шлака и сплава и устанавливающее наибольшую значимость таких технологических факторов как: количество вводимых флюсов и восстановителя на показатели извлечения МПГ;
о обосновано оптимальное содержание восстановителя в шихте на уровне 7,5-8 %, при котором выход сплава составит 50-65 % при восстановительной электроплавке медных и никелевых шламов. Практическая значимость: о Разработан технологический режим плавки, обеспечивающий снижения потерь драгметаллов с 1000 г/т до 300 г/т и рекомендуемый для внесения изменений в существующий технологический регламент процесса;
о разработана технология оптимальной шихтовки флюсовых материалов с использованием отвального шлака ОП НМЗ и корректирующих добавок;
о в результате опытно промышленных испытаний получены уточненные данные по показателям плавки медных и никелевых шламов, что позволяет использовать установленные технологические параметры ведения процесса в условиях ОАО ГМК «Норильский никель» и на предприятиях имеющих аналогичные переделы.
Предполагаемое внедрение металлургический цех Медного завода ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель». Основные защищаемые положения:
1. Повышение извлечения МПГ при плавке медных и нике
левых шламов в дуговых сталеплавильных печах (ДСП-1.5) достига
ется выбором оптимального состава шлака, обладающего низкой
температурой плавления, средней кислотностью и вязкостью.
2. Оптимальный состав шлака по показателям снижения по
терь при восстановительной электроплавке медных и никелевых
шламов обеспечивается следующим соотношением компонентов
шихты при дозировке флюсов т/т шихты: отвального шлака НМЗ -
0,12-0,13, речного песка - 0,028-0,05 и цемента - 0,025-0,03.
Методы исследования. Экспериментальные методы исследования включали лабораторные и полупромышленные испытания с последующей статистической обработкой в стандартных компьютерных программах и при помощи пакета MathCAD. Анализ шлаковых расплавов выполнялся методами классического химического анализа и методом атомной-абсорбции, фазовый анализ методом -рентгеновской дифрактометрии. При проведении атомно-абсорбционной спектрометрии состав шлака определялся по программе SLAK (оксидная и элементная матрицы), количество элементов определения 30, анодный сплав по программе ANNI с количеством элементов определения 48.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на конференции в Норильском индустриальном институте «Добыча и переработка руд Норильского промышленного района» (НИИ, Норильск, 2005); открытой научно-практической конференции молодых специалистов (ОАО ГМК «Норильский ни-
кель», г. Норильск, 2005); 1 Всероссийской школе - конференции «Молодые ученые - новой России. Фундаментальные исследования в области химии и инновационная деятельность» (ИХРРАН, г. Иваново, 2005); семинаре «Промышленные печи и высокотемпературные реакторы» (ВО «РЕСТЭК», Санкт-Петербург, 2006); конференции «Асеевские чтения» (Санкт-Петербург, 2006); научно-технических конференциях молодых ученых СПГГИ (Санкт-Петербург, 2006, 2007); семинарах кафедр печей, контроля и автоматизации металлургического производства (ПКАМП), а также автоматизации технологических процессов и производств (АТПП) СПГГИ (ТУ).
Публикации. Результаты диссертации в полной мере освещены в 10 опубликованных печатных работах, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста (в том числе 23 рис., 27 табл., 3 прил.) и включает введение, четыре главы, выводы, библиографический список из 161 литературных источников.
