ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия

Озеров С. С., ведущий научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, эл. почта: OzerovSS@nornik.ru
Богатырев Д. М., научный сотрудник лаборатории пирометаллургии, эл. почта: BogatyrevDM@nornik.ru
Иванова Е. А., инженер 2-й категории лаборатории пирометаллургии, эл. почта: IvanovaElAn@nornik.ru

Современные мировые тенденции развития металлургии предполагают использование на действующих производствах наиболее эффективных процессов переработки минерального сырья. В то же время такие технологические процессы имеют значительный внутренний ресурс относительно повышения производительности за счет интегрирования в существующее производство передовых способов и методов оперативного контроля ряда технологических параметров (температуры, химического состава шихтовых материалов и получаемых продуктов, окислительного потенциала газовой фазы). Полученные таким образом данные представляют собой необходимую и объективную базу, позволяющую рационально и своевременно управлять технологическим процессом. Актуальность вопроса обеспечения оперативного управления подтверждают приведенные производственные данные о рассогласовании дутьевых параметров работы печи Ванюкова Медного завода ПАО «ГМК Норильский никель» и состава загружаемой шихты, что является одной из причин колебания содержания цветных металлов в получаемых продуктах. Из литературы и производственного опыта известно, что вариативность содержания цветных металлов также является следствием нарушения обратной связи, возникающего в результате значительной длительности вспомогательных технологических операций. Рассмотрены способы обеспечения оперативного контроля состава получаемых продуктов пирометаллургического производства, предполагающие использование потоковых лазерных оптико-эмиссионных спектрометров, рентгенофлуоресцентного анализа, кислородных зондов и массспектрометров. Испытание указанных методов проведено в лабораторном, укрупненно-лабораторном и производственном масштабах на печах Ванюкова и анодных печах Медного завода ПАО «ГМК Норильский никель». Полученные результаты подтверждают возможность применения указанных методов анализа, что может служить основанием для совершенствования существующих систем управления технологическим процессом.

1. Косов Я. И., Румянцев Д. В., Попов М. С., Трофимов А. В. и др. Исследование получения ангидрита из гипса техногенного происхождения и возможность его использования при производстве закладочных смесей для условий рудников Талнаха // Строительные материалы. 2023. № 8. С. 26–34.

2. Васильев Ю. В., Зотиков О. В., Платонов О. И., Цемехман Л. Ш. Достижения и проблемы промышленной технологии получения серы из металлургических сернистых газов // Цветные металлы. 2015. № 1. С. 18–23.
3. Алтушкин И. А., Король Ю. А., Заварин А. С. Производство серной кислоты на ЗАО «Карабашмедь» методом мокрого катализа // Цветные металлы. 2012. № 10. С. 25–52.
4. Платонов О. И., Цемехман Л. Ш. Резервы десульфуризации сернистого газа печей Ванюкова Медного завода // Цветные металлы. 2021. № 1. С. 19–25.
5. Дмитриев И. В., Крупнов Л. В., Кудрин Е. Г., Петров А. Ф. и др. Вовлечение лежалого пирротинового сырья в автоклавную окислительную технологию переработки никельпирротиновых концентратов // Цветные металлы. 2010. № 6. С. 70–73.
6. Alexander Ch., Johto H., Lindgren M., Pesonen L. et al. Comparison of environmental performance of modern copper smelting technologies // Cleaner Environmental Systems. 2021. Vol. 3. 100052. DOI: 10.1016/j.cesys.2021.100052
7. Yuan H.-B., Cai B., Song X.-C., Tang D.-Z. et al. Insight on the reduction of copper content in slags produced from the Ausmelt converting process // Journal of Mining and Metallurgy. 2021. Vol. 57, Iss. 2. P. 155–162.
8. Вернигора А. С., Казанцев А. Н., Красильников Ю. В., Милованов М. Ф. и др. Анализ показателей печи Ванюкова на ОАО СУМЗ с целью стабилизации режимов плавки // Цветные металлы. 2008. № 3. С. 24–29.
9. Васильева Н. В., Федорова Э. Р. Анализ качества управления технологическим процессом // Цветные металлы. 2020. № 10. С. 70–76.
10. Салихов З. Г., Рутковский А. Л., Ковалева М. А. Оценивание состояния металлургических процессов в задачах оптимального управления // Цветные металлы. 2020. № 1. С. 84–91.
11. Семенова И. Н., Кирпиченков И. А. Разработка системы управления температурным режимом печи Ванюкова // Цветные металлы. 2009. № 5. С. 59–63.
12. Барышников А. М., Гафт М. Л. Применение лазерного анализатора для сортировки минерального сырья и стабилизации сырьевых смесей в режиме реального времени в произ водстве цветных металлов // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2014. № 7. С. 327–338.
13. Тихонов Д. Н., Мансурова Н. Р., Барышников А. М., Исаенко Г. Е. и др. Опыт стабилизации химического состава агломерата с помощью поточного on-line анализатора MAYA // Металлург. 2013. № 2. С. 40–43.
14. Аксельрод Л. М., Зайцев В. А., Шаров М. Б., Савченко А. В. и др. Система сортировки сырого магнезита на дробильно-обогатительной фабрике ОАО «Комбинат «Магнезит» с применением потокового лазерного анализатора MAYA 6060-М2010 // Новые огнеупоры. 2012. № 11. С. 21–24.
15. Sowerby B. D., Lim C. S., Tickner J. R., Manias C. et al. A new on-belt elemental analyser for the cement industry // Applied Radiation and Isotopes. 2001. Vol. 54, Iss. 1. P. 11–19. DOI: 10.1016/S0969-8043(00)00180-9
16. Lim C. S., Sowerby B. D., Abernethy D. A. On-belt analysis of ash in coal // Coal Preparation. 2002. Vol. 22, Iss. 3. P. 165–179. DOI: 10.1080/07349340213848
17. Lim C. S., Sowerby B. D. On-line bulk elemental analysis in the resource industries using neutron-gamma techniques // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2005. Vol. 264. P. 15–19.
18. Лахтионов С. В., Чумаков И. С., Филинков С. Г., Чукин Д. М. и др. Использование потокового рентгенофлуоресцентного анализа для определения химического состава бурового шлама // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. 2021. № 6. С. 147–153.
19. Падерин С. Н., Серов Г. В., Шильников Е. В., Алпатов А. В. Электрохимический контроль и расчеты сталеплавильных процессов. — Москва : Издательский дом МИСиС, 2011. — 284 с.
20. Шильников Е. В., Алпатов А. В., Падерин С. Н. Термодинамический анализ поведения кислорода при внепечной обработке высоколегированной стали 08Х18Н10Т // Известия вузов. Черная Металлургия. 2013. Т. 56, № 11. С. 19–24. DOI: 10.17073/0368-0797-2013-11-19-24
21. Шакиров М. К., Протопопов Е. В., Зимин А. В., Турчанинов Е. Б. Прогнозирование содержания углерода в металле заключительного периода продувки в кислородном конвертере с использованием нейронной сети // Известия вузов. Черная Металлургия. 2023. Т. 66, № 6. С. 638–644. DOI: 10.17073/0368-0797-2023-6-638-644
22. Озеров С. С., Цымбулов Л. Б., Ерошевич С. Ю., Грицких В. Б. Исследование закономерностей изменения состава черновой меди, получаемой в процессе непрерывного конвертирования // Цветные металлы. 2020. № 12. С. 64–69.
23. Пигарев С. П. Строение и свойства шлаков процесса непрерывного конвертирования медных никельсодержащих штейнов и концентратов: дис. … канд. техн. наук. — СПб., 2013. — 209 с.
24. Sun Y., Chen M., Cui Zh., Contreras L. et al. Development of ferrous-calcium silicate slag for the direct to blister copper-making process and the equilibria investigation // Metallurgical and Materials Transactions. 2020. Vol. 51. P. 973–984. DOI: 10.1007/s11663-020-01817-9