COPPER-NICKLE MATTES GRANULATION PROCESS STUDY
Authors: Озеров С.С. , Богатырев Д.М. 
Published: October 2023

Существующая традиционная технология конвертирования медных никельсодержащих штейнов с использованием горизонтальных конвертеров Пирс-Смитта не удовлетворяет современным требованиям экологического характера. Современной тенденцией в мировой практике является переход от традиционного периодического процесса к технологии непрерывного конвертирования с получением жидкотекучих шлаков. В рамках реализации проекта Комплекса непрерывного конвертирования медных никельсодержащих штейнов ПАО «ГМК «Норильский Никель» с целью минимизации рисков получения некондиционной черновой меди, требующей проведения окислительной стадии огневого рафинирования, проектом предусмотрена грануляция и экспресс-анализ химического состава поступающего на конвертирование штейна с помощью потокового анализатора. Проведены исследования по изучению влияния состава гранулируемого штейна на изменения pH воды. По результатам проведенных исследований установлено заметное подкисление воды, пошедшей на грануляцию расплава, вероятно, связанное с образованием растворимых сульфатов цветных металлов и серной кислоты. Для минимизации риска износа оборудования предложен способ нейтрализации оборотной воды узла грануляции щелочью. На основе химического состава гранулируемых штейнов установлено время накопления сульфата натрия до предела растворимости в условиях замкнутого цикла водоснабжения установки грануляции. Данные, полученные в рамках исследования проб гранулированного штейна методами ДТА и ТГА, указывают на снижение эквивалентного диаметра частиц гранулированного штейна по мере увеличения степени перегрева относительно температуры ликвидус. Наряду с величиной перегрева расплава установлено влияние напора подаваемой на грануляцию водно-воздушной струи на степень диспергации расплава.

Conventional converting of nickel-bearing copper mattes in horizontal Peirce–Smith converters does not conform with the current environmental regulations. A general global trend includes a transition from conventional batch converting to a continuous converting process producing running slags. The main purpose of the continuous matte converting process is to obtain commercial blister copper that would not require oxidation during further anode refining. As part of PJSC MMC Norilsk Nickel project for Continuous Converting of Copper Nickel-Containing Mattes, in order to minimize the risks of obtaining off-grade blister copper, the project provides for granulation and rapid determination of chemical composition of the matte for converting using on-stream analyzer. Currently matte granulation process is still underinvestigated. The objective of this paper is to study granulation of copper-nickel mattes of variant composition under various process conditions. Researches on studying the effect of granulated matte composition on changes in water pH have been undertaken. The research undertaken found a noticeable acidification of water used for melt granulation, probably associated with formation of soluble sulfates of non-ferrous metals and sulfuric acid. To minimize the risk of equipment wear, a method has been proposed for neutralizing process water of the granulation unit with alkali. Based on chemical composition of granulated mattes, the storage time of sodium sulfate has been set to the solubility limit under conditions of closed water supply cycle of granulation plant. Data obtained within DTA and TGA studies of granulated matte samples indicate a decrease in the equivalent diameter of granular matte particles as the superheat degree relative to liquidus temperature increases. In addition to the melt superheat value, the influence of the pressure of water-air jet supplied to granulation on the degree of melt dispergation has been established.