10 Июля 2020

Эксперимент с Ванюковым

Как на Медном заводе в Норильске, где изначально работали традиционные отражательные печи, удалось успешно внедрить экспериментальную и прорывную технологию?
Поделиться в социальных сетях

О том, какие плавильные печи есть у «Норникеля», читайте по этой ссылке.

Отдельная тема – судьбы Медного завода (МЗ) и Надеждинского металлургического комбината (НМЗ) в Норильске, самых мощных предприятий в структуре «Норникеля», на которых еще в 1980-х удалось успешно внедрить разные автогенные процессы. Технологический рывок был обусловлен расширением рудной базы Таймыра – открытием богатых руд Талнаха, с переработкой которых действовавшие на тот момент МЗ и НЗ справится не могли. В итоге концентраты Талнахской обогатительной фабрики, в том числе никель-пирротиновый, решено было перерабатывать на совершенно новом предприятии – НМЗ. Но перемены затронули и Медный завод, нагрузки на который также возрастали: предприятие пережило тогда поистине революционную трансформацию. 

МЗ запустили в Норильске еще в 1949 году, первый медный слиток отправили лично Сталину. Изначально здесь работали отражательные печи – пламенные агрегаты, которые относятся к классу печей теплообменников с радиационным режимом тепловой работы. На том этапе развития технологий использование подобных печей для производства меди было стандартным решением. Однако такие агрегаты, при всех плюсах, отличались сравнительно высоким удельным расходом топлива (сначала угля, потом – газа), а также полным отсутствием очистки выбросов от пыли и сернистого ангидрида. 

Интересно, что в том же 1949 года потомственный ученый-металлург Андрей Ванюков запатентовал свою автогенную технологию плавки в жидкой ванне (ПЖВ). Как объяснили авторы книги «История Норильска» (издательство «АПЕКС», 2013 год), такой непрерывный процесс осуществляют в плавильном пространстве печи, стены которой выполнены из медных водоохлажденных плит, а под и свод – из огнеупоров. Длина печи составляет 10-30 метров, ширина – 2,5-3 метра, а высота – 6-6,5 метров. Фурмы для подачи дутья расположены в боковых стенах в ряд по всей длине печи на высоте 1,5-2 метра от пода. Дутьем служит обогащенный кислородом воздух. Шихту загружают через расположенные в своде воронки. Температура расплава превышает 1000 градусов по Цельсию. Выпуск штейна и шлака происходит непрерывно и раздельно через сифоны, расположенные в противоположных торцах печи. Разделение происходит уже в процессе плавки – более легкий шлак остается наверху, а штейн оседает.

В получаемом штейне содержание меди достигает 45-66%, что является очень высоким показателем. Кроме того, на выходе можно было получать богатый серосодержащий отходящий газ. 

Однако внедрение изобретения в практику обернулось для Ванюкова настоящим хождением по мукам. Чиновники считали его печь слишком новаторской, дорогой и неприменимой на практике, некоторые даже называли ПЖВ авантюрой. После долгих лет в попытках доказать фантастическую перспективность своей технологии Андрей Ванюков добился разрешения поставить опытно-промышленный плавильный агрегат на МЗ в Норильске. Это случилось в 1977 году. Рассказывают, что новый директор МЗ Джонсон Хагажеев как-то увидел эту печку в углу одного из цехов и приказал демонтировать «кастрюлю» непонятного назначения. Но инженеры-новаторы не позволили это сделать, и вместе с самим Ванюковым доказали руководству комбината, что за ПЖВ – будущее. Однако в то время в Норильске ударными темпами шло строительство НМЗ, и промышленное внедрение «печи Ванюкова» отодвинулось еще на семь лет, до 1984 года.

Автогенную технологию плавки в жидкой ванне инженер Андрей Ванюков запатентовал в 1949 году, но внедрить ее в практику на МЗ в Норильске удалость только в 1980-е.

«В практике комбината такого еще не было – строительство велось без остановки действующих плавильных агрегатов. Комплекс ПЖВ построили на месте отражательной печи, дававшей норильскую медь в течение последних 35 лет. Теперь на ее месте должен был встать новый металлургический комплекс, производительность которого в десятки раз выше. Роме того, новый метод был гораздо более экологичен и позволял работать практически с любым сырьем», - отмечается в книге «История Норильска».

«Медное производство отличается избытком тепла при плавлении, потому что медные концентраты выделяют больше тепла. Поэтому печи Ванюкова и решено было внедрять именно на Медном заводе. На самом деле, такая печь способна делать, что угодно – от переработки мусора до производства стройматериалов. Даже в Норильске на одном из предприятий стояла печь Ванюкова под производство азерита – это тоже самое, что керамзит», - рассказывает «Кислород.ЛАЙФ» главный металлург ЗФ «Норникеля» Леонид Крупнов

В связке с двумя печами Ванюкова (1985 и 1986 годов запуска, первая экспериментальная печь, работавшая с 1977 года, давно выведена из эксплуатации) на МЗ сегодня работают шесть горизонтальных конвертеров типа Пирс-Смита производительностью по 80 тонн/час. В них поступает медный штейн, из которого в процессе медного конвертирования получается кондиционная черновая медь. «Этот результат достигается путем окисления и железа, и серы продувкой воздухом через слой расплава штейна. Процесс конвертирования проводят в два периода: в первом периоде практически полностью окисляется сульфид железа с получением богатой массы по содержанию цветных металлов (белый матт), во втором периоде получается черновая медь – за счет окисления полусернистой меди и выводом примесей (никеля) в свернутый никелевый шлак», - разъяснили «Кислород.ЛАЙФ» на МЗ. 

Четыре анодных печи, которые запустили еще в 1953 году, работают на природном газе. В этих рафинировочных агрегатах отражательного типа и периодического действия перерабатывается твердая (скрап – остаток анода после электролиза) и жидкая черновая медь, на выходе получается анодная медь, которая в дальнейшем поступает на электролитическое рафинирование в металлургический цех на том же МЗ. Основной и конечной продукцией этого предприятия является катодная медь. 

Стоит отметить, что МЗ в Норильске стал чуть ли не первым и одним из немногих предприятий медной промышленности, где печи Ванюкова вообще заработали – среди таковых в России можно назвать только Среднеуральский медеплавильный завод УГМК в Ревде (Свердловская область). Аналог в черной металлургии – печь Ромелт, экспериментальный образец которой некоторое время работал на Новолипецком меткобинате (НЛМК). Конкурентом ПЖВ считается технология взвешенной плавки (ПВП), также автогенная; споры между адептами двух процессов не утихают десятилетия. Например, считается, что печи Ванюкова проще и надежнее, но ПВП – более мобильные и управляемые. Если ПЖВ способна «переварить» в своей «кастрюле» все что угодно, то ПВП аристократически требует тщательной подготовки шихты. Как бы там ни было, но в Норильске уже четыре десятилетия успешно работают обе системы.

О взвешенной плавке на НМЗ читайте по этой ссылке.

Медный завод в Норильске стал чуть ли не первым и одним из немногих предприятий медной промышленности, где печи Ванюкова вообще заработали.
Александр Попов Учредитель и шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»
Если вам понравилась статья, поддержите проект