Введение к работе
Актуальность работы заключается в том, что она посвящена созданию термодинамических моделей для анализа поведения компонентов при пирометаллургической переработке сложного никелевого сырья. Современная металлургия характеризуется развитием все более интенсивных технологий, которые позволяют приблизиться к получению продуктов равновесного состава. В настоящий момент в металлургии накоплен большой объем экспериментального материала, посвященного- свойствам отдельных металлургических расплавов, а также изучению реальных процессов и характеристик получаемых продуктов. Термодинамическое моделирование признано одним из немногих корректных средств для систематизации и обобщения этого материала и перенесення результатов анализа в промышленное использование. До сих пор в металлургии цветных металлов решались лишь отдельные задачи термодинамического моделирования: создание согласованных термодинамических баз данных, разработка алгоритмов поиска равновесия, подбор параметров моделей неидеальных расплавов и т.п. В этой связи решение задачи шшплексно является актуальной научной проблемой.
Настоящая работа является частью научных исследований по расчетам пиромёталлургических процессов с использованием модели ассоциированных расплавов, проводимых на-кафедре тяжелых и драгоценных металлов МИСиС со средины 1980-х годов учениками А.В.Вамюкова.
Цель работы состояла в разработке комплексной модели никелевых кобальтсодержащих расплавов и анализа с ее помощью поведения компонентов при пироме галлургической переработке сложного никелевого сырья.. .
Научная новизна состоит в том, что построена полная ассоциированная модель никелевых кобальтсодержащих расплавов: штейнов, шлаков и сплавов, основанная на фундаментальных физико-химических законах и опирающаяся на большое количество согласованных экспериментальных данных. Построены фазовые диаграммы Fe-Co-O и Fe-Co-S, которые отсутствовали в литературе. Уточнены
границы на фазовых диаграммах Со-О и CoO-Si02. С помощью полученных моделей удалось уточнить структуру металлических, штейновых и шлаковых расплавов. Показано, что микронеоднородность этих расплавов связана в основном с образованием ассоциированных комплексов типа Me-S и Ме-О. При анализе структуры штейновых расплавов была количественно обоснована приоритетность металлизации компонентов расплава, которой посвящено большое количество исследований. . Было показано, что в области рядовых штейнов наиболее металлизированы никель и кобальт, а не железо, как считалось ранее.
' Практическая значимость работы заключается в том, 'что установлены количественные зависимости состава продуктов автогенных плавок и конвертирования от обогащения, количества подаваемого дутья, температуры расплавов и ряда других параметров процессов. Проанализировано влияние времени продувки, количества подаваемых флюсов, периодичности сливов шлака и температурного режима конвертирования на распределение ценных компонентов между штейном и шлаком и на возможность выпадения твердых оксидных фаз. Анализ методов восстановления шлаков позволил рекомендовать вид и количество подаваемого восстановителя при котором достигается наилучшие условия перехода Ni и Со в штейновую фазу. Показано, что присутствие донного штейна при проведении операции восстановления препятствует выпадению твердого сплава, что дает возможность существенно повысить извлечение ценных компонентов.
На базе полученных результатов были созданы компьютерные программы технологических расчетов режимов плавки никелевого концентрата для процесса ПЖВ, а также ряд симуляторов промышленных процессов, которые используются в качестве тренажеров в учебном процессе, а также для тренировки персонала на реальном производстве. Среди научных и промышленных организаций, использующих разработанное программное обеспечение, такие известные компании как АО "Норильский никель" (Россия); ПО "Балхашмедь" (Казахстан); Outokumpu Оу (Финляндия); Weslern Mining Corporation (Австралия); CRA Advanced Tecnical Development (Австралия); Magma Metals (США); Molten Metal Technology (США); Futlanbridge (Канада).
Апробация работы. Основные результаты' работы были представлены .на следующих конференциях; "Конвертирование, огневое рафинирование и разливка", Сан-Франциско 1994, "Пром-продукты и малые элементы в цветной металлургаи", Лас-Вегас 1995, "Применение компьютеров в современной металлургии", Москва, МИСиС 1995, "Конференция молодых ученых и аспирантов", Москва, МИСиС 1996.
Публикации. Автором опубликовано 7 научных трудов по теме настоящей >, диссертации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, б глав, заключения, списка использованной литературы. Содержит 134 стр. машинописного текста, 40 рисунков, 6 таблиц. Список литературы насчитывает 278 наименований. Содержание Работы