Пылегазовые потоки и рациональные направления их оптимизации при переработке сульфидных медно-никелевых руд: на примере ЗФ ОАО "ГМК "Норильский никель" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат наук Велюжинец, Галина Анатольевна

• Велюжинец, Галина Анатольевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Велюжинец, Галина Анатольевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Сульфидные медно-никелевые руды, методы их переработки, основные экологические проблемы. (Литературный обзор)

1.1 Основные месторождения

1.2. Краткое описание принципиальной технологической схемы

ЗФ ОАО «ГМК "Норильский никель"»

1.3. Кольская горно-металлургическая компания

1.4. Переработка медного сырья на Российских предприятиях

1.5. Зарубежные предприятия, перерабатывающие сульфидное медно-никелевое и медное сырье

1.6. Характеристика воздействия на человека приоритетных химических веществ

1.7. Методы утилизации серы из металлургических газов

1.8. Утилизация пыли

2. Исследование состава и запыленности газов основных

источников металлургического производства

2.1. Выбор основных источников выбросов металлургического производства

2.1.1. Агломерационный цех (АЦ) Никелевого завода

2.1.2. Плавильный цех (ПЦ) Никелевого завода

2.1.3. Обжиговый цех (ОЦ) Никелевого завода

2.1.4. Плавильный цех (ПЦ) Медного завода

2.1.5. Плавильный цех (ПЦ) Надеждинского металлургического завода (НМЗ)

2.2. Методика проведения работ

2.3. Результаты исследования и их анализ

2.4. Методическое обоснование исследования

2.4.1 Определение содержания паров воды в пылегазовых потоках

2.4.2 Выполнение измерений массовой концентрации оксидов азота в пробах промышленных выбросов фотометрическим методом

2.4.3 Выполнение измерений массовой концентрации железа, кобальта, меди, никеля, свинца в пробах промышленных выбросов атомно-эмиссионным методом с индуктивно-связанной плазмой

2.5 Сравнительный анализ со статистическими данными наблюдений

2.6 Заключение по главе 2

3. Исследование вещественного состава пылей металлургического производства Никелевого и Надеждинского заводов

3.1. Методики исследования вещественного состава пылей

3.2. Вещественный состав пылей плавильного цеха Никелевого завода

3.3. Вещественный состав пылей обжигового цеха Никелевого завода

3.4. Вещественный состав пылей Надеждинского металлургического завода

4. Разработка методики расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от предприятий медно-никелевого производства

4.1. Медный завод

4.1.1. Математическая модель выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от ПВ-2, 3

4.1.2. Математическая модель и алгоритм расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на переделе

конвертирования штейна ПВ до черновой меди

4.2 Никелевый завод

4.2.1 Математическая модель расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на переделе РТП НЗ

4.2.2 Математическая модель и алгоритм расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на переделе конвертирования штейна РТП НЗ до файнштейна

4.2.3 Математическая модель и алгоритм расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ окислительного обжига никелевого концентрата

4.3. Надеждинский металлургический завод

4.4. Верификация методики расчета выбросов в атмосферу загрязняющих веществ по данным технических отчетов

4.5. Заключение по главе 4 207 5. Перспектива совершенствования металлургического производства Заполярного филиала ОАО "ГМК "Норильский никель" с целью снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 208 Заключение 217 Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пылегазовые потоки и рациональные направления их оптимизации при переработке сульфидных медно-никелевых руд: на примере ЗФ ОАО "ГМК "Норильский никель"»

ВВЕДЕНИЕ

Медно-никелевые руды являются важнейшим сырьевым источником производства никеля, меди, кобальта и металлов платиновой группы. Характерной их чертой является наличие в них помимо меди, никеля, кобальта, благородных металлов и металлов платиновой группы достаточно больших количеств железа и серы. В настоящее время из этого вида сырья производится 1655 тыс. т никеля, 19700 тыс. т меди, 82,2 тыс. т кобальта, 412,7 т благородных металлов и металлов платиновой группы [1-3].

Добываемые руды подвергаются обогащению с получением сульфидных концентратов, которые перерабатываются, в основном, пирометаллурги-ческими методами. В процессе переработки практически вся имеющаяся в концентрате сера переходит в газы в виде 802. Образуются значительные количества пыли. Как правило, на никелевых и медно-никелевых металлургических предприятиях основная часть серы утилизируется в виде серной кислоты, изредка в виде жидкого диоксида серы. Проблема утилизации серы резко обостряется, когда в регионе нахождения предприятия отсутствует или крайне ограничена потребность в серной кислоте. К таким предприятиям относятся и заводы, расположенные в Норильске. Транспортировка этих продуктов в районы возможного их потребления из-за большого расстояния и климатической специфики расположения экономически нецелесообразна. Единственным продуктом, который в условиях Норильска может быть утилизирован, это элементная сера.

Актуальной проблемой для предприятий, перерабатывающих сульфидные медные и медно-никелевые концентраты, в том числе заводов Заполярного филиала (ЗФ) ОАО «ГМК «Норильский никель», остаётся и пылеобра-зование в пирометаллургических процессах. Известны различные методы

пылеулавливания, их рациональный выбор возможен лишь при наличии сведений о количестве, химическом и вещественном составе газов и пылей.

В настоящее время количество диоксида серы и пыли в отходящих газах регулярно определяется экспериментально, что представляет собой весьма дорогостоящую задачу. С научной и практической точки зрения представляется полезной разработка математической модели и программы для расчета количества диоксида серы и пыли, содержащихся в газах металлургического производства.

В связи возрастающим в последние годы вниманием к решению экологических проблем, имеющих место в металлургическом производстве, решение вопросов, связанных с образованием и утилизацией вредных газов и пыли, является актуальной задачей цветной металлургии.

Решению этих вопросов посвящена настоящая диссертация, в этом состоит ее актуальность.

Целью диссертационной работы является:

1. Исследование состава, запыленности газов, пылевыноса и вещественного состава пылей, образующихся в основных металлургических процессах переработки сульфидного медно-никелевого сырья.

2. Разработка математической модели и программы для расчета количества диоксида серы и пыли, образующихся в металлургическом производстве.

3. Разработка научно-обоснованных мероприятий, реализация которых позволит резко снизить выбросы вредных веществ в атмосферу при переработке сульфидного медно-никелевого сырья и достичь современных требований.

Содержание работы

В первой главе рассмотрены вопросы технологии переработки сульфидного медно-никелевого и медного сырья на отечественных и зарубежных предприятиях, в том числе экологические аспекты работы этих предприятий, такие как образование, утилизация и переработка серосодержащих газов и пыли. Особое внимание уделено рассмотрению металлургического производства, образованию и утилизации вредных выбросов на предприятиях ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

Во второй главе приведены результаты экспериментальных промышленных исследований запыленности, состава и количества отходящих газов на всех важнейших переделах пирометаллургического производства ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

В третьей главе приведены результаты исследований вещественного состава пылей, образующихся на важнейших пирометаллургических переделах ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» при переработке сульфидного медно-никелевого сырья.

В четвертой главе рассмотрены разработанные впервые методики компьютерного расчета поведения серы и количества образующихся газов и пылей в металлургическом производстве.

В пятой главе приведены результаты разработки мероприятий, внедрение которых позволит резко снизить выбросы диоксида серы и пыли в атмосферу и достичь требуемые нормативы ПДВ в металлургическом производстве ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

Научная новизна работы.

1. С использованием методов РЭМ и РСМА (растровая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ) впервые изучен вещественный состав, формы нахождения и распределение элементов, в том числе благородных металлов (Р^ Рс1,1г, Шп, Яи, селена, теллура, свинца и цин-

ка в пылях основных технологических переделов Никелевого (НЗ) и Надеж-динского заводов (НМЗ) ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

Установлено, что основу всех пылей составляют компоненты продуктов соответствующих технологических процессов (концентратов, сульфидных расплавов, шлаков, огарков, продуктов восстановления и т.п.). Во всех пылях концентрируется свинец, в пылях РТП, ПВП и конвертерных НМЗ -цинк. В пылях КС концентрируются в значительной степени - селен и теллур, отмечено повышенное содержание рутения и серебра.

2. Разработана научно- и экспериментально обоснованная методика, основанная на системно-аналитическом подходе и широком использовании современных компьютерных информационных технологий, расчета состава и количества образующихся металлургических газов и пылей в важнейших пи-рометаллургических переделах.

Практическая ценность работы.

1. В промышленных условиях экспериментально определены составы и запыленность отходящих газов на важнейших пирометаллургических переделах, химический и вещественный состав образующихся пылей.

Полученные в настоящей работе данные о вещественном составе пылей металлургического производства Никелевого и Надеждинского металлургического завода могут быть использованы для совершенствования методов их улавливания и переработки в действующем производстве или разработки новых процессов их утилизации.

2. Предложена и разработана методика компьютерного расчета выбросов вредных веществ в атмосферу за любой интервал времени, которая позволяет оперативно определять с высокой точностью и регулировать показатели выбросов.

3. На основании результатов проведенных исследований разработаны мероприятия по совершенствованию методов утилизации серы и улавливания пылей.

На защиту выносятся

1. Данные о количестве и составе вредных выбросов в атмосферу (газов, пыли) могут быть использованы для рациональной их утилизации.

2. Количество и состав пыли (N1, Си, Со Ре) и газов (802), выделяющиеся в атмосферу от различных металлургических агрегатов, могут быть рассчитаны с использованием разработанной математической модели и программы.

3. Реализация разработанных мероприятий по утилизации вредных выбросов в атмосферу газов (802) и пыли (№, Си, Со Бе) обеспечит достижение всех требований ПДВ и приведет к оздоровлению атмосферы в г. Норильске.

1. Сульфидные медно-никелевые руды, методы их переработки,

основные экологические проблемы. (Литературный обзор)

Сульфидные медно-никелевые руды являются основным сырьем для получения никеля и металлов платиновой группы. Кроме того, из них производят значительные количества меди и кобальта. Однако помимо ценных металлов они содержат большие количества серы и железа. Удаление серы связано с образованием больших количеств 80г и загрязнением окружающей среды. Наличие железа приводит к образованию больших количеств шлака. Кроме того, в процессе производства образуется значительное количество пыли.

Рассмотрим основные месторождения медно-никелевых руд, методы их переработки и экологические проблемы, возникающие при этом.

1.1 Основные месторождения

Результаты исследований различных геологических аспектов, касающихся месторождений сульфидных медно-никелевых руд, приведены в трудах многих исследователей [4-11]. Для руд всех месторождений характерна постоянная рудная ассоциация пирротин-пентландит-халькопиритового состава, сопровождающаяся близкими второстепенными и редкими минералами. Месторождения - комплексные, помимо основных полезных компонентов: никеля, меди, кобальта и серы, в рудах в тех или иных количествах концентрируются металлы платиновой группы, золото, серебро, селен, теллур.

Наиболее крупные сульфидные медно-никелевые месторождения в России расположены на северо-западе Сибирской платформы и Кольском полуострове. В других регионах мира они находятся в Канаде (юго-восток Онтарио - месторождения района Садбери, провинция Лабрадор), Южной Африке (провинция Карру, месторождение Инсизва) и Западной Австралии.

По запасам никеля и меди сульфидные медно-никелевые месторождения Норильского района относятся к уникальным, не имеющим аналогов в мире; кроме того, ценность руд значительно повышается за счет высокого содержания в рудах металлов платиновой группы, золота, серебра (по запасам металлов платиновой группы месторождения норильского района сопоставимы с Бушвельдом).

Печенгский никеленосный район расположен в крайней северозападной части Мурманской области.

Минеральный состав руд простой и представлен главными рудными минералами: пентландитом, пирротином, халькопиритом и магнетитом. Содержание никеля во вкрапленных рудах составляет в среднем 0,55-0,60%, меди - 0,22-0,30%; в богатых рудах содержание никеля - 2,2-2,6-% и меди -1,0-1,2%, в сплошных рудах содержание никеля может достигать 7-8%. Отношение никеля к меди довольно выдержанное во всех типах руд и составляет 2 к 1. Содержания металлов платиновой группы, золота и серебра довольно низкие и на их долю в извлекаемой ценности руд приходится от 1-2% (во вкрапленных рудах) до 5-6% (в богатых рудах). Добыча руд ведется открытым и подземным способами [7, 12].

Месторождения района Садбери (юго-восток Онтарио, Канада). В районе Садбери известно более 50 месторождений сульфидных медно-никелевых руд, разработка их начата с 1885 года [9, 13, 14].

Главные рудные минералы представлены пентландитом, пирротином, халькопиритом, кубанитом, второстепенные - сульфоарсенидами и арсени-дами никеля (герсдорфитом, маухеритом и никелином) и магнетитом, редкие - теллуридами золота и серебра, пиритом, сфалеритом, молибденитом, галенитом, минералами элементов платиновой группы и др. По отдельным месторождениям отношение никеля к меди в рудах изменяется от 1:1 до 5:1, в среднем составляет 2:1. Среднее содержание никеля в добываемой руде колеблется от 1,2 до 1,7%, меди - от 0,8 до 1,9%, кобальта - от 0,06 до 1% (в

среднем 0,12%). Кроме никеля, меди и кобальта в рудах месторождений Садбери содержится золото, серебро, металлы платиновой группы, селен, теллур, которые извлекаются попутно. Отношение палладия к платине изменяется в пределах 2-4, суммы платины и палладия к сумме осмия, иридия и рутения -около 6-7. Для руд месторождений характерно повышение концентрации полезных компонентов с глубиной. Запасы никеля по отдельным месторождениям оцениваются в 1-1,5 млн. т. Металлы платиновой группы обычно содержатся в незначительных количествах (в среднем около 0,8 г/т), но учитывая большой объем перерабатываемой руды и высокую эффективность технологических процессов ее переработки, Канада является одним из наиболее крупных производителей этих металлов [15, 16].

Месторождение сульфидных медно-никелевых руд Войси-Бей (провинция Лабрадор, Канада) является крупнейшим объектом, открытым в последние годы (1994 г.). Среднее содержание никеля по месторождению составляет 2,09%, запасы - 3,1 млн. т, причем около 1 млн. т можно добыть открытым способом. Отношение никеля к меди составляет от 1,68 до 2,25. Содержание кобальта изменяется в среднем по участкам месторождения от 0,09 до 0,12% [16, 17]. Главные рудные минералы представлены пентландитом, пирротином, халькопиритом, кубанитом и магнетитом.

Сульфидные медно-никелевые месторождения Австралии.

Среднее содержание никеля в руде составляет 1,5-4%, меди - около 0,3%, кобальта - около 0,04%. Запасы по никелю оценены 1100 тыс. т. В рудах содержатся также золото, серебро, элементы платиновой группы, селен, теллур. Руды сложены пентландитом, пирротином, пиритом, в меньших количествах - миллеритом, халькопиритом, магнетитом, арсенопиритом и другими сульфидами и арсенидами. Отношение никеля к меди составляет более 10. Среднее содержание элементов платиновой группы составляет (г/т): Р1 - 0,326, Рс1 - 0,425, И1 - 0,220, Об - 0,110,1г - 0,060; золота - 0,339, серебра -1,170 [13, 14].

1.2. Краткое описание принципиальной технологической схемы

ЗФ ОАО «ГМК "Норильский никель"» [18]

В связи с тем, что диссертационная работа посвящена, в основном, решению экологических проблем металлургического производства предприятий ЗФ ОАО «ГМК «НН»», рассмотрим этот вопрос более подробно.

Обогатительное производство

За исключением наиболее богатой по содержанию цветных и драгоценных металлов селективной руды рудника «Октябрьский» добываемая руда подвергается предварительному обогащению, с целью вывода сопутствующей пустой породы в отвальные хвосты и получению товарных никелевых, медных и пирротинового концентратов. Обогащение руд осуществляется на Норильской (НОФ) и Талнахской (ТОФ) обогатительных фабриках.

Готовые концентраты после сгущения высоконапорным гидротранспортом транспортируются на металлургические заводы:

- медный концетрат на УФМК (НОФ) и дальше на Медный завод;

- никелевый концентрат на Надеждинский металлургический завод (НМЗ) и (или) в агломерационный цех Никелевого завода;

- пирротиновый концентрат - на Надеждинский металлургический завод.

Никелевый завод

Сгущенный никелевый концентрат смешивается с оборотным агломератом и известью (связующая добавка). Готовая шихта транспортируется по цепи ленточных конвейеров на агломашины. Пористый агломерат содержит 4,5-5,5% никеля, 3-4% меди, 9-14% серы и плавится в рудно-термических печах.

Шихта печи состоит из агломерата, богатой никелевой руды рудника «Таймырского», металлосодержащих оборотов, оборотного никелевого шлака Медного завода, флюса (песчаника Кайерканского угольного разреза).

Технологические газы печи эвакуируются на газоочистку, пыль возвращается в процесс, очищенный газ направляется в трубу. Жидкие продукты плавки шлак и штейн периодически скачиваются через специальные отверстия (шпуры) из печи в специальную технологическую посуду. Шлак -сплав силикатов окислов железа, кальция, магния транспортируется на грануляцию (процесс водного разбивания расплавленного шлака на мелкие гранулы), гранулят используется в приготовлении закладочных смесей для рудников и на строительные нужды ЗФ ОАО «ГМК «НН»».

Штейн, содержащий 11-13% никеля, 6-10% меди, 23-25% серы, направляется в конвертерный передел плавильного цеха.

Конвертерный шлак содержит до 2% никеля, 1,5% меди, 0,5% кобальта и является богатым оборотным продуктом, для извлечения из него ценных компонентов он заливается в рудно-термические печи. Конвертерная плавка ведется до остаточного содержания железа в сульфидной фазе около 3% и заканчивается получением файнштейна.

Файнштейн, содержащий никеля, меди, кобальта 73-76%, серы 22,5%, разливается в стальные изложницы емкостью 28 тонн и медленно охлаждается (период охлаждения 4 суток). После остывания файнштейн дробят в щеко-вых и конусных дробилках до крупности кусков 20-35 мм.

На участке разделения файнштейн измельчают в шаровых мельницах до крупности частиц 50-55 микрон. Разделение никеля и меди осуществляется флотационным методом. В результате флотационного разделения файнштейна получают никелевый концентрат, содержащий никеля 64-66%, меди 4-5%, до 1% кобальта, 22% серы и медный концентрат, содержащий никеля 4,5-5,5%, меди 67-68%, до 0,12% кобальта, 22% серы.

Медный концентрат направляется на переработку на Надеждинский металлургический завод. Никелевый концентрат направляется на обжиг в печи «КС». Технологические газы направляются на очистку от пыли, которая возвращается в процесс, очищенные газы поступают на трубу. Обожженный концентрат поступает в трубчатые вращающиеся печи, в которые подается уголь и природный газ, происходит частичное восстановление закиси никеля в огарке, с получением никелевого порошка, содержащего 78% никеля, до 7% меди, 1,5% кобальта, до 3% железа, до 0,4% серы.

Никелевый порошок поступает на анодную плавку, которая ведется в дуговых электропечах. Шихта печи включает в себя никелевый порошок, анодный скрап, восстановитель (уголь Кайерканского угольного разреза). Анодный никель разливается на карусельных машинах на аноды размером 840 мм на 910 мм, массой 350-370 кг, содержащие 86-88% никеля, до 9% меди, до 1,8% кобальта, драгоценные металлы, до 3,0% железа, до 0,5% серы. Аноды являются сырьем для цеха электролиза никеля. Шлак сливается в специальные рюмки и возвращается на передел конвертирования.

Кроме этого, в обжиговом цехе Никелевого завода производится никелевый реагентный порошок, применяемый на переделе цементации меди из электролита в цехе электролиза никеля.

Никелевые черновые аноды поступают на электролитическое рафинирование в цех электролиза никеля, который состоит из двух основных участков - электролизного и гидрометаллургического. Основная задача электролизного участка состоит в растворении никелевых анодов под действием постоянного электрического тока в сульфат-хлоридном электролите с получением на катоде чистого никеля. Чистота (марочность) катодного никеля определяется требованиями государственного стандарта (ГОСТ 849-97. Никель первичный. Технические условия).

В гидрометаллургическом участке анолит проходит последовательно очистку от меди никелевым порошком с получением цементной меди, на-

правляемой на плавку в печи Ванюкова медного завода, от кобальта и железа хлором при поддержании необходимой кислотности пульпой карбоната никеля с получением железо-кобальтовой пульпы, поступающей для извлечения кобальта в хлорно-кобальтовый цех никелевого завода (ХКЦ).

Цех состоит из следующих основных участков: гидрометаллургического (ГМУ), плавильного (ПУ), производства хлора и щелочи (УПХ). Продуктами цеха являются металлический кобальт марок К-1 Ау, К-1 А, К-1, К-2.

Медный завод

Медные концентраты обогатительных фабрик подвергаются сгущению, фильтрации и сушке и поступают на плавку в печи Ванюкова (ПВ) плавильного цеха. В состав шихты входят: медный концентрат, селективная, богатая руда р-ка «Октябрьский», оборотные металлосодержащие продукты, оборотная цементная медь цеха электролиза никеля Никелевого завода, флюс (песчаник «Кайерканского» угольного разреза, речной песок острова «Сере-дыш»).

В процессе плавки шихты образуются штейн и шлак. Технологические газы печи эвакуируются на мокрую газоочистку в сушильный цех, пыль возвращается в процесс, очищенный газ частично направляется на производство товарной серы и серной кислоты, остальное количество выбрасывается.

Штейн содержит 65% никеля и меди, 23-25% серы, он заливается в конвертера Пирса-Смитта. На первом периоде ведется окислительная плавка с переводом железа в конвертерный шлак, который направляется на обеднение в печи Ванюкова. Во втором периоде конвертирования получают черновую медь, содержащую 98% меди, драгоценные металлы и 2% примесей (в основном никель, кислород, серу). Технологические газы конвертеров очищаются от пыли в циклонах, пыль возвращается в процесс, очищенные газы -в трубу. Черновая медь заливается в анодные печи. В процессе огневого рафинирования черновой меди из нее удаляется никель (переводится в анодный шлак), кислород и сера - в отходящие газы.

Готовая анодная медь разливается на карусельных машинах на аноды. Аноды содержат 99,2% меди, 0,5% никеля, драгоценные металлы.

Медные аноды поступают на электролитическое рафинирование в цех электролиза меди. Продуктами цеха является катодная медь и шлам, содержащий цветные, платиновые и благородные металлы, селен и теллур.

На Медном заводе организовано производство товарных концентратов драгоценных металлов, технического селена, теллура, гранулированного серебра. Сырьем для металлургического цеха Медного завода служат электролитные шламы медного и никелевого производств и шламы ОАО «КГМК». По мере переработки исходных продуктов происходит их многократное обогащение, целью которого является вывод неблагородных примесей на смежные производства и получение концентратов драгоценных металлов, направляемых для дальнейшей переработки в аффинажное производство, а также технического селена, теллура, гранулированного серебра. Электролитные шламы содержат в основном цветные металлы (14-45% никеля, 8-42% меди, 0,01-0,5% кобальта), селен (0,2-24%), до 1,0% теллура, до 8,0% железа и до 17% серы. Содержание платиновых в пределах от 0,4% до 3,5%, содержание золота от 0,02% до 0,25%, содержание серебра от 0,08% до 10,0%.

Товарными продуктами цеха являются концентрат платиновых металлов ПК-1, концентрат металлов спутников платины - КП-2 и иридиевый концентрат КП-3.

Наделсдинский металлургический завод

Никелевые концентраты обогатительных фабрик и сульфидный концентрат гидрометаллургического передела после сгущения, обезвоживания и предварительной сушки высушиваются в распылительных сушилках до остаточной влажности 0,1%.

Высушенный концентрат совместно с высушенным флюсом (речной песок о. «Середыш») подается в загрузочные бункера печей ПВП на взвешенную плавку. Получаемый штейн, содержащий 52 % никеля и меди, 23-25% серы, направляется на конвертирование.

Технологические газы эвакуируются на очистку в котле-утилизаторе и электрофильтрах, пыль возвращается в процесс, очищенный газ - на трубу.

Шлак содержит 1,5% никеля, 0,6-0,8% меди, 0,2% кобальта, периодически через шпуры скачивается на обеднительные электропечи, где вместе с конвертерными шлаками в смеси с рудой рудника «Комсомольский», кокси-ком и песчаником обедняется в электропечах. Образующийся штейн заливается в конвертера. Шлак обеднительных электропечей гранулируется и эвакуируется на шлаковый отвал, гранулят используется в приготовлении закладочных смесей для рудников ЗФ ОАО ГМК «НН».

Конвертерные газы и газы обеднительных печей очищаются от пыли, пыль возвращается в процесс, очищенный газ выбрасывается в трубу.

Файнштейн с содержанием никеля, меди, кобальта 73-76%, серы 22,5% разливается в стальные изложницы емкостью 25 тонн, после охлаждения файнштейн поступает на дальнейшую переработку на Никелевый завод и на ОАО «КГМК».

На НМЗ организована переработка медного концентрата от разделения файнштейна. Плавка ведется в ПВ-6,2. Штейн перерабатывается в конвертерах с получением черновой меди. Черновая медь поступает на огневое рафинирование, а на оставшийся в конвертере никелевый шлак загружается никелевый штейн и конвертер идет на производство файнштейна (так называемое

перекрестное конвертирование). На заводе установлены поворотные стотонные анодные печи. Аноды отправляются в цех электролиза меди Медного завода на электролитическое рафинирование.

Гидрометаллургическое производство введено в эксплуатацию 10 октября 1979 года. В ГМП НМЗ перерабатывают пирротиновый концентрат ТОФ и производят сульфидный никелевый концентрат и элементарную серу. Отходы производства - отвальные железосодержащие хвосты направляют на складирование в хвостохранилище НМЗ.

1.3. Кольская горно-металлургическая компания

Кольская ГМК входит в ОАО «ГМК «Норильский никель». В состав предприятия входят рудники, обогатительная фабрика и плавильный цех, расположенные на площадке «Печенганикель», и рафинировочные мощности, расположенные на площадке «Североникель».

Концентрат подвергается окатыванию и обжигу. Обожженные окатыши совместно с богатой рудой и различными оборотами направляются на электроплавку с получением штейна, отвального шлака и газа (содержание 80г - менее 1%). Штейн направляется на конвертирование с получением файнштейна. Конвертерный газ частично утилизируется в сернокислотном производстве. Обжиговые и электропечные газы после очистки от пыли выбрасываются в атмосферу.

Предполагалось, что для резкого повышения степени утилизации серы (более 90%) концентрат будет перерабатываться в специально построенной двухзонной печи Ванюкова с получением богатого штейна и утилизацией всех печных и конвертерных газов в сернокислотном производстве [19]. Проект был утвержден и прошел Госэкспертизу. Однако в связи с высокой стоимостью этого проекта от его реализации отказались.

До настоящего времени практических решений об улучшении экологической обстановки на площадке «Печенганикель» не принято.

На площадке «Североникель» перерабатываются медно-никелевые файнштейны, произведенные на Надеждинском металлургическом заводе ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» и площадке «Печенганикель» КГМК.

Технология включает флотационное разделение файнштейна, обжиг никелевого концентрата в печах КС, предварительное восстановление огарка в трубчатых печах и его плавку в электропечах с получением никелевых анодов, которые подвергаются электролитическому рафинированию [20].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Велюжинец, Галина Анатольевна, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Cobalt Development Institute. Cobalt News: 11/4; 11/2. -83 p.

2. Brook Hunt, Metals Market Service - Long Term Outlook Nickel, September 2012.-248 p.

3. CPM Platinum Group Metals Yearbook 2012. - 43 p.

4. Годлевский M.H. Магматические месторождения// Генезис эндогенных рудных месторождений. - М.: Недра, 1968. - С. 7-84.

5. Годлевский М.Н. Проблемы формирования медно-никелевых место-рожде-ний// Эндогенные рудные месторождения: Докл. сов. геологов на XXIII сесс. МГК. - М.: Наука, 1968. - С. 7-15.

6. Годлевский М.Н., Лихачев А.П. Физико-химические условия образования сульфидных норильских месторождений// Конференция норильских геологов: Материалы. - Норильск, 1971. - С. 239-242.

7. Горбунов Г.И. Геология и генезис сульфидных медно-никелевых месторождений Печенги. - М.: Недра, 1968. - 352 с.

8. Елисеев H.A., Горбунов Г.И. и др. Ультраосновные и основные интрузии Печенги. - Изд-во АН СССР, 1961. - 182 с.

9. Налдретт А.Дж. Сульфидные никелевые месторождения: классификация, состав и генезис// Генезис рудных месторождений. Т. 2. - М.: Мир, 1984. - С. 253-333.

10. Полферов Д.В. Геология, геохимия и генезис месторождений медно-никелевых сульфидных руд. - Л.: Недра, 1979. - 294 с.

11. Рудные месторождения СССР. Т.2. - М.: Недра, 1974. - 392 с.

12. Блатов И.А., Соколов C.B. Минерально-сырьевая база АО «ГМК Печенга-никель»// Цв. металлы. - 1996. - № 5. - С. 43-47.

13. Naldrett A.J., Bray J.G., Gasparrini E.L., Podolsky T., Bucklidge J.C. Cryptic variation and the petrology of the Sudbury Nickel Irruptive// Econ. Geol. -1970 Vol.65, №2. -P. 122-155.

14. Налдретт А.Дж., Куллеруд Г. Отложение руды в руднике Стракко-на, Садбери, Канада, из еульфидно-окиеной магмы в распыленном состоянии в молодых норитовых интрузиях: Геология и геохимия рудных месторождений. - М.: Мир, 1971. - С. 65-77.

15. Быховер Н.А. Распределение мировых ресурсов минерального сырья по эпохам рудообразования. - М.: Недра, 1984. - 576 с.

16. Минеральные ресурсы зарубежных стран. - М.: ВНИИзарубежгео-логия, 1997. - 129 с.

17. Naldrett A.J., Chusi Li, Sasa Krstic. The Voise's Bay Ni-Cu-Co deposit, Labrador, Canada: Implications for exploration elsewhere, P. 9-10.

18. Производство металлов за Полярным кругом. Под общей редакций Н.Г. Кайтмазова. - Норильск: Антей лимитед, 2007. - 296 с.

19. Цымбулов Л.Б., Князев М.В., Цемехман Л.Ш., Рюмин А.А., Максимов Д.Б. Опытно-промышленные испытания технологии переработки брикетированного медно-никелевого концентрата комбината «Печенганикель» в двухзонной печи Ванюкова с получением богатых штейнов и отвальных шлаков / Цветные металлы. - 2008. - № 6. - С.30-36.

20. Поздняков В.Я. Североникель (Страницы истории комбината "Се-вероникель»). - М.: Изд. дом «Руда и металлы», 1999. -432 с.

21. Максимов Д.Б. Совершенствование пирометаллургических технологий переработки медного концентрата от разделения файнштейна: дисс. ... канд. техн. наук. - Спб., 2007. - 207 с.

22. Интернет: http://www.ugmk.com/ru/

23. Интернет: http://www.rmk-group.ru/

24. Sulphur Dioxide and Toxic Metal Emission from Smelters in Ontario. Report February 2003 (Интернет).

25. С. Landollt, A. Dutton, A. Fritz, S. Segsworth. Nickel & copper smelting at Inco's Copper Cliff Smelter. Proceedings of the Paul E. Queneau International Symposium, 1993, Febr.21-25. Vol.11, p.1497-1527.

26. H. Carr, M.J. Humphris, A. Longo. The smelting of bulk Cu-Ni concentrates at the Inco Copper Cliff smelter. Proceedings of the International Symposium Nickel-Cobalt' 97, 1997, August 17-20. Vol. Ill, p.5-16.

27. FINAL REPORT. Multi-pollutant Emission Reduction Analysis Foundation (MERAF) for The Base Metals Smelting Sector. MINERALS AND METALS DIVISIONNATIONAL OFFICE OF POLLUTION PREVENTIONENVIRON-MENT CANADA. Revision: September 17, 2002. - 148 p.

28. Inco Report 10-K, 2001 (Интернет).

29. Е.И. Ежов, В.Д. Мурашов, А.В.Филатов, В.М. Худяков. Состояние производства никеля и кобальта на ведущих металлургических предприятиях Канады. 1989. М. ЦНИИцветмет ЭИ. 121 стр.

30. Canadian Mining Journal, 1988, June, p. 71-90.

31. Boliden. Capital Markets Days, 2010 1-2 November. - 44 p.

32. Report "Kalgoorlie Nickel Smelter" 2001. (Интернет)

33. Nickel West Analyst Presentation, 11 December 2006. - 56 p.

34. Outokumpu Engineering, 1989, 10 Nov. p. 48-53.

35. Outokumpu News, 1994, N1, p. 10-12.

36. Outokumpu News, 1995, N1, p. 10-11.

37. Outokumpu Engineering, 1992, March 25, Press Release. 8 p.

38. Tuomo Sarkikoski. A Flash of knowledge. Printed in Finland by Savy-paino Espoo, 1999, p.229-230.

39. Marja Riekkola-Vanhanen "Finnish expert report on best available techniques in nickel production" The Finnish Environment, Helsinki, 1999. (Интере-нет).

40. C.J. Newman and oother. Increased productivity from Kidd Creek Copper Operation. International Symposium "Extractive Metallurgy of Copper, Nickel and Cobalt. 1993. V. 2. P. 1477-1496.

41. Sulphur Dioxide and Toxic Metal Emmission from Smelters in Ontario/ Report, February, 2003. - 63 p.

42. Environmental and Productive Improvements at Tamano Smelter. Proceedings of the IV International Conference on Clean Technologies for the Mining Industry. Santiago, Chile, 1998, May 13-15. V.II, p.741-752.

43. Бюллетень «Цветная металлургия», 1988, №2, стр.84-85.

44. Р. Willbrandt. Operational Results of Norddeutsche Affinerie Copper Smelter. Proceedings of the Paul E. Queneau International Symposium, 1993, Febr.21-25. Vol.11, p. 1361-1386.

45. Интернет: http://www.aurubis.com/fileadmin/media/documents/en/ Umwelt/NA Sustainabilitv Report 2008.pdf

46. Management Report Noddeutsche Affinerie , 2002( Интернет)

47. Thomas G. Goonan. Flows of Selected Materials Associated with World Copper Smelting. U.S. Geological Survey Open-File Report 2004, p. 1395.

48. Интернет: http: // www.Boliden/se/l-CMD2010R.

49. Mining Journal, 2000 v.335, N8603, p.265.

50. Проспекты завода Ronnskar, 1993 и 1996 гг.

51. Richard W. Phelps. RONNSKAR: Double Up, Without Downtime. Engineering & Mining Journal, Feb 1, 2001. - 110 p.

52. Boliden. Nickel West Analyst Presentation, 2010, 11 December. - 63 p.

53. Вредные вещества в окружающей среде. Элементы V-VIII групп и их неорганические соединения. Под ред. В.А. Филова. НПО «Профессионал», Санкт - Петербург, 2007г. - 452 с.

54. Agents reviewed by the I ARC monographs. V. 1-99 (by CAS numbers).

55. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду/ Онищенко Г.Г., Новиков С.М., Рахманин Ю.А. и др./ под. ред. Рахманина Ю.А., Онищенко Г.Г. - М.: НИИ ЭЧ и ГОС, 2002. - 408 с.

56. Рекомендации по качеству воздуха в Европе / Пер. с англ. - М.; Издательство «Весь мир», 2004 - 312 с.

57. Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки воздействия на здоровье человека. Региональные публикации ВОЗ, Европейская серия, №85. - Копенгаген.: ВОЗ ЕРБ, 2001. - 293 с.

58. АРИПС - Автоматизированная распределительная информационно-поисковая система «Опасные вещества». - 2004. - 76 с.

59. Интернет: http://www.alhimikov.net/elektronbuch/kislota.html

60. Синев JI.A., Борбат В.Ф., Козюра А.И. Плавка сульфидных концентратов во взвешенном состоянии. - М.: Металлургия, 1979. -150 с.

61. Malstrom R., Tuominen Т. //Advances in extractive metallurgy and refining. The Institution of Mining and Metallurgy, London: London, 1972. P.529-548.

62. Илюхин И.В., Платонов О.И., Рябко А.Г., Цемехман JI.III. //Цветные металлы. 2005, май. Специальный выпуск. С. 62-66.

63. Абрамов Н.П., Ерёмин О.Г., Барышев А.А. и др.//Цветные металлы. 1987. №7. С. 26-28.

64. Ушаков К.И., Хагажеев Д.Т., Козюра А.И. и др.//Цветные металлы. 1982. №7. С. 23-24.

65. Ушаков К.И., Ерёмин О.Г., Калнин Е.И. и др.//Цветные металлы. 1980. №2. С. 34-37.

66. Ладин Н.А., Данилов М.П., Северилов А.В. и др.//Химическая технология. 2003. № 12. С. 4-6.

67. Галанцев В.Н., Деревнин Б.Т., Лебедев Б.А. и др.// Цветные металлы. 1999. №11. С. 50-54.

68. Бурухин А.Н., Галанцев В.Н., Деревнин Б.Т. и др.// Цветные металлы. 1999. №2. С. 26-29.

69. Васильев Ю.В., Платонов О.И., Рябко А.Г. и др.// Цветные металлы. 2004. №12. С. 122-126.

70. Platonov O.I. //Sulphur. 2006. № 2 (303). P. 55-57.

71. Галанцев В.Н., Горемыкин Е.Ю., Платонов О.И.//Вестник МАНЭБ. 1999. №8 (20). С. 39-41.

72. Платонов О.И., Васильев Ю.В., Рябко А.Г. и др.// Цветные металлы. 2004. №2. С. 68-72.

73. Platonov O.I., Ryabko A.G., Tsemekhman L.Sh. //Proceedings of European Metallurgical Conference EMC-2005, Dresden, Germany.Vol. 3, 2005.P. 1293-1299.

74. Платонов О.И., Цемехман Л.Ш. Производство серы из металлургических газов: история, состояние, перспективы//Цветные металлы. 2007. № 2. С, 63-68.

75. Platonov O.I. //Sulphur. 2006. № 5 (306). P. 47-49.

76. Платонов О.И., Цемехман Л.Ш. Производство серы из металлургических газов: история, состояние, перспективы/ЛДветные металлы. 2007. № 2. С, 63-68.

77. Платонов О.И.//Журнал прикладной химии. 2007. Т.80, № 9. С. 1440-74.

78. Платонов О.И., Цемехман Л.Ш. // Журнал прикладной химии. 2008. Т.81, № 10. С. 1597-1600.

79. Platonov O.I., Tzhemekhman L.Sh. //Sulphur. 2009. № 3 (322). P. 51-54.

80. Платонов О.И., Цемехман Л.Ш. Производство серы из металлургических газов: история, состояние, перспективы/ЛДветные металлы. 2009. № 8. С. 47-52.

81. Rameshni М., Santo S. // Sulphur 2005. Conference papers. London: CRU Publishing Ltd, 2005. P. 83-98.

82. Connock L. // Sulphur. 2006. № 4 (305). P. 29-40.

83. Жилинская И.Г. Применение фильтровальных керамических эле-

3D

ментов Cerafil для очистки высокотемпературных газовых выбросов (Стан-дартИммаш, Россия). Сб. докладов международной конференции «МЕТАЛ-ЛУРГИЯ-ИНТЕХЭКО-2008». - М.: ГК «Измайлово», 25-26 марта.- С. 23-27.

84. Производство металлов за полярным кругом. Технологическое пособие. Под общ. ред. Н.Г. Кайтмазова. Норильск: Библиотека Норильского никеля, 2007. 296 С.

85. Блинов В.А. Методологические принципы математического моделирования пирометаллургических процессов медно-никелевого производства и их реализация на примере плавки Ванюкова // Цветные металлы. — 2011. —№8/9. —С. 159—165.

86. Блинов В.А. , Цемехман Л.Ш., Карасёв Ю.А., Велюжинец Г.А., Северилов A.B. Методика расчета выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от металлургических предприятий // Цветные металлы. — 2010. — № 10. —С. 34—38.

87. Санна П. И и др. Visual Basic® для приложений (версия 5) в подлиннике. — СПб.: BHV — Санкт-Пертербург, 1988. — 704 с.

88. Технологическая инструкция. Плавильный участок №1 плавильного цеха. Часть 1. Плавка медного никельсодержащего сырья в печах Ванюкова. ТИ 44577806.14.55-27-2000/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Медный завод. — Норильск, 2000. - 233 с.

89. Плескунин В.И., Воронина Е.Д. Теоретические вопросы организации и анализа выборочных данных в эксперименте. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1979. —232 с.

90. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Наука, 1979. — 496 с.

91. Диомидовский Д.А., Шалыгин Л.М., Гальнбек A.A., Южанинов И.А. Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. — М.: Метал-лургиздат, 1963. — 459 с.

92. Агеенков В.Г., Михин Я.Я. Металлургические расчеты. — М.: Металлургиздат, 1962. — 209 с.

93. Кубашевский О., Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия. — М.: Металлургия, 1982. —391 с.

94. Вайсбурд С.Е., Зедина И.Н.// Труды проектного h научно-исследовательского института "Гипроникель", 1978, вып. 46, — С. 118—129.

95. Диомидовский Д.А.. Металлургические печи. — М.: Металлург-издат, 1961. —704 с.

96. Равич М.Б. Топливо и эффективность его использования. — М.: Наука, 1971. —358 с.

97. Технологическая инструкция. Плавильный участок №1 плавильного цеха. Часть 2. Конвертирование медных и медно-никелевых штейнов в плавильном цехе медного завода. ТИ 44577806.14.55-50-2000/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Медный завод. — Норильск, 2000. - 158 с.

98. Петрович И.Ю., Чумаков Ю.А., Блинов В.А., Желдыбин О.И., Мосиондз К.И., Цемехман Л.Ш. Компьютерный расчет плавки сульфидного медно-никелевого сырья в руднотермической печи // Электрометаллургия. — 2003. —№7.-С. 18—22.

99. Петрович И.О., Блинов В.А., Желдыбин О.И., Цемехман Л.Ш., Чумаков Ю.А. А.К. Крохинов, Ю.Г. Ураков. Математическая модель конвертирования медно-никелевых штейнов// Цветные металлы. — 2004. — № 12. — С. 65—70.

100. Технологическая инструкция по переработке рудного сырья и агломерата в рудно-термических печах плавильного цеха никелевого завода. ТИ 48.0401.14.54-53-97/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Никелевый завод. — Норильск, 2003. - 171 с.

101. Технологическая инструкция. Конвертирование медно-никелевого штейна плавильного цеха никелевого завода. ТИ 0401.14.54-6297/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Никелевый завод. — Норильск, 1997.- 163 с.

102. Технологическая инструкция. Обезвоживание и агломерирующий обжиг никелевого концентрата. ТИ 14.111-17-98/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Никелевый завод. — Норильск, 1998. - 256 с.

103. Технологическая инструкция передела обжига никелевого концентрата участка разделения файнштейна в печах кипящего слоя и получения никелевого порошка в трубчатых вращающихся печах. ТИ 44577806.14.54-82002/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Никелевый завод. — Норильск, 2002.-213 с.

104. Технологическая инструкция. Производство чернового анодного никеля в печах РНБ и ОКБ. ТИ 44577806.14.54-10-2004/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Никелевый завод. — Норильск, 2004. - 148 с.

105. Синев J1.A., Борбат В.Ф., Козюра А.И. Плавка сульфидных концентратов во взвешенном состоянии. — М.: Металлургия, 1979. — 159 с.

106. Технологическая инструкция. Взвешенная плавка медного и никелевого концентратов. ТИ 48.0401.14.109-34-88/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Надеждинский металлургический завод. — Норильск, 1988. — 195 с.

107. Технологическая инструкция. Плавильный цех №2 Надеждин-ского металлургического завода. Раздел: Плавка медного концентрата в печи Ванюкова. ТИ 44577806.14.109-97-2001/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Надеждинский металлургический завод. — Норильск, 2001. - 156 с.

108. Технологическая инструкция плавильного цеха №2 Надеждин-ского металлургического завода. Раздел: Электропечное обеднение шлаков. ТИ / ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Надеждинский металлургический завод. — Норильск, 1987. - 128 с.

109. Технологическая инструкция плавильного цеха №2 Надеждин-ского металлургического завода. Раздел: Конвертирование медных и медно-никелевых штейнов. ТИ 44577806.14.109-35-2010/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Надеждинский металлургический завод. — Норильск, 2010. 143 с.

110. Технический отчет никелевого завода по цветным металлам и сере за декабрь и с начала 2010 года/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Никелевый завод. — Норильск, 2010. - 38 с.

111. Технический отчет медного завода. Раздел 1 «Использование сырья и технологические показатели» за 2010 год/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Медный завод. — Норильск, 2010. - 44 с.

112. Технический отчет за декабрь 2010 года/ ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель», Надеждинский металлургический завод. — Норильск. — 79 с.