Продування ванни конвертера при рафінуванні феронікеля із застосуванням односоплових та трисоплових фурм

Abstract
UKR: Заключною стадією процесу отримання феронікелю, одного з варіантів переробки окиснених нікелевих руд перед гранулюванням, є рафінування феронікелю. Технологічні схеми рафінування феронікелю на підприємствах в світі, в основному, містять схожі етапи виробництва з незначними варіаціями, але нерідко використовується процес у вертикальних кисневих конвертерах. Двоетапність (дуплексність) рафінування феронікелю полягає в тому, що побічний продукт плавки, що утворюються в початковий період обробки чорнового феронікелю, містить багато оксиду кремнію, відповідно першу стадію рафінування проводять в конвертерах з кислим футеруванням. Другу стадію обробки, з видаленням залишків хрому, вуглецю, сірки, фосфору, та інших домішок, здійснюють в конвертерах з основним футеруванням. В цій статті мова йде про конвертори, які мають верхнє підведення кисню. Отже процес продування киснем необхідний для зниження вмісту сірки, фосфору, вуглецю та заліза в металі FeNi до заданого рівня. Окислення домішок відбувається здебільшого у зоні циркуляції, де метал стикається з футеровкою, шлаком і присадками плавки. Візуальне спостереження, дослідження газового струменя, процесу циркуляції рідкого металу і шлаку всередині конвертера неможливе, тому що середовище непрозоре, а конвертер має металевий корпус і вогнетривке футерування. У цій доповіді буде проведено комп'ютерне моделювання гідродинамічного процесу продування конвертерної ванни із застосуванням односоплових та трисоплових фурм де сопла розташовані під різним кутом до вертикалі. Розглянуто способи збільшення ефективності та стабільності продування на прикладах моделювання об'ємної концентрації рідини, масової концентрації рідини та траєкторії руху газу в розплаві. Звернено увагу на питання стійкості футерування агрегату.
ENG: The final phase of ferronickel production process, one of the options of oxidized nickel ores processing before granulation, is ferronickel refining. Ferronickel refining technological methods at industrial enterprises in the world mainly consist of the similar steps of production with minor variations, but the process in vertical oxygen converters is often used. The two-stage (duplexity) nature of ferronickel refining lies in the fact that smelting by-product, which is formed in the initial period of processing of rough ferronickel, contains a lot of silicon oxide, accordingly, the first phase of refining is carried out in converters with silica lining. The second stage of processing with removing of chromium, carbon, sulfur, phosphorus, and other admixtures, is carried out in converters with basic linings. This article is about converters with upper oxygen supply. Therefore, the purging process with oxygen is required in order to reduce the content of sulfur, phosphorus, carbon and iron in FeNi metal to a given level. Oxidation of impurities occurs mainly in the circulation zone, where the metal collides with the lining, slag and melt additives. Visual inspection, study of the gas jet, the process of circulation of liquid metal and slag inside the converter is impossible, because the environment is opaque, converter has a metal body and a refractory lining. In this report, computer simulation of the hydrodynamic process of purging a converter bath using single-nozzle and three-nozzle lances will be investigated, where the nozzles are located at different angles to the vertical. On the base of examples of modeling the volumetric concentration of liquid, the mass concentration of liquid and the trajectory of gas movement in the melt, methods for increasing of the efficiency and stability of purging are considered. The issue of durability of the unit lining are highlighted.
Description
В. Акреєв: ORCID 0009-0009-3705-4129; С. Приходько: ORCID 0009-0005-0013-2198; С. Мельник: ORCID 0009-0009-3964-312X
Keywords
рафінування феронікелю, конвертер, киснева фурма, односоплова фурма, трисоплова фурма, моделювання процесу продування, стійкість футерування агрегату, ferronickel refining, converter, oxygen lance, single-nozzle lance, three-nozzle lance, modeling of the purging process, durability of the unit lining, КЕМ (ІПБТ)
Citation
Акреєв В. В., Приходько С. В., Мельник, С. О., Овчарук А. М. Продування ванни конвертера при рафінуванні феронікеля із застосуванням односоплових та трисоплових фурм. Modern Engineering and Innovative Technologies. 2023. № 29-01. С. 71–86. DOI: 10.30890/2567-5273.2023-29-01-068.