Медеплавильщик
..pdfсоздают откос из гранулированного шлака, |
который выполня |
|||
ет роль опалубки, горелки на ремонтируемой |
половине печи |
|||
выключают, печь переводят на |
пониженный |
режим |
работы. |
|
По окончании ремонта шлаковый |
откос постепенно |
расплав |
||
ляется. |
|
и стен и |
резком |
|
При износе большей части кладки свода |
сокращении объема ванны из-за зарастания лещади печь оста навливают на к а п и т а л ь н ы й ре м_о н т. Перед остановкой печи загрузку прекращают, но температуру повышают до мак симального предела, чтобы сплавить откосы. Штейн и шлак непрерывно окачивают, одновременно расплавленную массу через отверстие в боковой стене выпускают наружу. После ох лаждения печи разбирают кладку и снимают крепление.
Вслед за разборкой печи приступают к уборке оставшейся массы и расчистке лещади. Для этого участки лещади подры вают зарядами аммонита или аммонала. Поскольку эта работа опасна, ее проводят со строжайшим соблюдением соответствую щих правил техники безопасности.
По окончании расчистки лещади устанавливают колонны, выкладывают стены и свод печи, газоотвод и боров, уста навливают загрузочные патрубки и горелки, после чего печь готова к пуску. Общий расход кирпича на кладку печи площа дью 178 м2 следующий, т:
Динас (М-1, М-17, М-18, М-22, М-24, М-42, М-49) |
412,4 |
|||
Магнезит (М-1) |
. . |
. . |
......................... 175,0 |
|
Термостойкий хромомагнезит (МХС-2, МХС-3, МХС-4, МХС-5, |
|
|||
МХС-6, МХС-7) |
|
|
|
156,1 |
|
|
|
И т о г о |
743,5 |
Расход кирпича 'можно снизить путем сортировки старого кирпича и использования его в кладке неответственных элемен тов печи (например, верхней части боковых стен в конце печи).
Автоматизация теплового режима пени
Схема автоматического управления тепловым режимом от* ражательной печи с пылеугольным отоплением приведена на рис. 53. В основе принципа автоматического регулирования за ложена температура в плавильной зоне печи, в зависимости от которой автоматически регулируется подача топлива, первич ного и вторичного воздуха, температура и разрежение в конце печи. Автоматизация позволяет стабилизировать температур ный режим печи (рис. 54), не менее чем на 10% повысить ее производительность, на 6—9% сократить расход топлива.
От/инлеуголмой |
Воздух |
|
вторичный |
фабрики |
от компрессора |
подогретый |
|
|
,I |
воздух |
Первичный воздух ^
|
|
|
Рис. 53. Схема автоматического регулирования теплового |
режима отражательной печи с |
пылеугольным отоплением: |
|
|||||||||
1 — |
увел контроля |
и |
регулирования |
температуры в |
начале |
печи |
(1а |
— |
электронный |
потенциометр; /о |
- радиационный |
пирометр; 1в — изодромный регулятор; 1г — |
уынверсаль |
||
ный |
переключатель; |
1д — исполнительный |
механизм |
электрический; |
1е |
— магнитный |
пускатель; 1ж — |
переключатель; |
1з — лагометр); 2 — узел контроля и регулирования рас |
||||||
хода угольной пыли (2а — диафрагма переменного сечения; 26 — кольцевой дифманометр; |
2а |
тахокомпреесор; 2г — реостаты ручного регулирования; 2д — универсальные переклю |
|||||||||||||
чатели; 2е — магнитный |
пускатель); 3 |
— узел |
регулирования |
расхода |
первичного воздуха |
(За |
кольцевой |
дифманометр; 36 — измерительная диафрагма; За — струйный |
регулятор. |
Зг — кран дистанционного управления; |
Зд — исполнительный механизм |
гидравлический; |
Зе —дроссельный клапан); 4 — узел регулирования расхода вторичного воздуха |
(4а |
— коль |
|
|||||||||||||||||||||||
цевой дифманометр; 46 — измерительная диафрагма; 4в — струйный регулятор; 4г — кран |
дистанционного управления; 4д — исполнительный механизм гидравлический; |
4е |
—- дрос |
|
|||||||||||||||||||||||||
сельный |
клапан); |
5 — |
узел контроля и регулирования температуры |
в |
(конце |
печи |
(5а |
электронный потенциометр; 56 — радиационный пирометр; 5в — переключатель; |
5г |
— лаго |
|
||||||||||||||||||
метр); |
6 — узел |
регулирования |
разрежения в |
рабочем |
пространстве |
печи |
(6а |
тягопапоромер; Об |
кнопочный пост |
управления; |
6в |
— сигнальные |
лампы; |
бг |
— отбор |
|
|||||||||||||
разрежения); 7 — |
узел |
анализа отходящих газов (7а — газоанализатор; 76 |
милливольтметр |
самопишущий; |
7в |
отбор |
пробы |
газа); «5 — |
узел |
регулирования |
режима |
загрузки |
|
||||||||||||||||
(8а — милливольтметр |
самопишущий; |
86 — контактное |
устройство); |
9 — узел |
регулирования |
давления |
первичного |
воздуха |
(9а — тягонапоромер; 96—отбор давления); /С—узел |
регулиро |
|||||||||||||||||||
вания давления вторичного |
воздуха |
(16а — |
тяюнаперомер; |
106 |
— отбор |
давления); 11 |
— узел контроля температуры |
»:ладки свода |
(На — переключатель; 116 — милливольтметр; |
lie |
-- тер |
||||||||||||||||||
мопары); 12 — узел контроля температуры |
вторичного |
воздуха |
(12а |
— милливольтметр; |
126 |
термометр сопротивления); 13 — узел контроля температуры угольной пыли в бункере |
(13а |
— |
|||||||||||||||||||||
ртутно-контактные термометры; 136 — сигнальные лампы); |
14 — узел |
контроля уровня |
угольной |
пыли в бункере (14а |
ртутно-контактные сигнализаторы; 146 — сигнальные |
лампы; |
lie |
— |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
кнопочный |
пост |
управления); |
15 |
узел |
контроля |
давления |
первичного |
и вторичного |
воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
Технико-экономические показатели отражательной плавки (табл. 22)
|
|
|
|
Т а б л и ц а 22 |
|
техн ич еская ха рактерис тика о траж ател ь н ы х |
печей |
||
|
|
|
Предприятия |
|
|
Показатели |
№1 |
№2 |
№3 |
|
|
|||
Основные размеры печи, м |
32x6,57 |
31,7X 7,6 |
3 2 ,5x6,3 |
|
Площадь |
пода, м2 |
169 |
225 |
178 |
Характер |
перерабатываемой |
Сырая |
Подсушенная |
Обожженная |
шихты |
|
Передняя часть |
Большемерный |
Большемерный |
Кладка свода |
||||
|
|
из хромомагне |
хромомагнезит |
хромомагнезит |
|
|
зита, осталь |
|
|
Способ уборки шлака |
ное — динас |
|
Грануляция |
|
Горячая отвозка Горячая отвозка |
||||
Топливо |
|
Мазут (10 фор- |
и грануляция |
Угольная пыль |
|
Угольная пыль |
|||
|
|
сунок) |
(5 горелок) |
(4 горелки) |
Воздушный режим отопления: |
8000 м3/ч |
|||
первичный воздух |
|
|||
|
|
|
|
(180 мм pm. cm ) |
вторичный воздух |
|
to о ОО |
||
|
° |
|||
|
|
|
|
о |
третичный воздух |
|
0,8—0,9 ати |
||
Состав шихты, %: |
|
|
64 |
|
медные концентраты |
||||
кварцевые флюсы |
|
45. |
||
конвертерный шлак |
|
9,6 |
||
пыль |
|
|
|
7,7 |
известняк |
|
кон |
7,7 |
|
золотосодержащие |
6,5 |
|||
центраты |
|
|
||
Способ загрузки |
|
|
Вагонетки |
|
Температурный режим, |
°С: |
|
||
начало печи |
|
|
1430—1450 |
|
конец |
» |
|
|
1280—1300 |
Тяговый режим, мм вод. cm. |
± 0 |
|||
Состав шлака, %: |
|
|
0,34—0,36 |
|
Си |
|
|
|
|
Zn |
|
|
|
3 ,5 - 4 $ |
Fe |
|
|
|
30,5 |
Si02 |
|
|
|
33,5 |
А120 3 |
|
|
|
7,8—9,6 |
CaO + |
MgO |
в штейне, |
~ 9 |
|
Содержание меди |
13—16 |
|||
% |
|
|
|
3—3,5 |
Удельнаяпроизводительность |
||||
печи, т/м2/сутки |
|
170—150 |
||
Удельный |
расход |
топлива, |
кг/т шихты
23000 м3/ч
50000 м3/ч
—
65
—
23
—
4,6
—
Скребковый
транспортер
1500—1550
1250—1300
± 0 ,4
О |
О сл |
|
1 |
|
— |
|
— |
30—35
—
4—6 (СаО) 16 -18
5
235—245
25%
65% (250° С)
10%
50
22,2
6
—
2,6
18,2 Вагоны бункер
ного типа
1450—1500 1280—1300 2—3
0,38
5,4
31,2
35
7,8
5,2
20—23
8 - 9
125-135
Рис. 54. Температура в начале и в конце печи:
а — автоматическое регулирование; б — ручное регулирование
НОВЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Плавка в электрических печах
Применение электроплавки для переработки медных кон центратов наиболее эффективно при наличии дешевой электро энергии и недостатке топлива, поэтому до настоящего времени ее практиковали в скандинавских странах (Швеция, Норвегия, Финляндия). В СССР по этим же соображениям применяют электроплавку медно-никелевого сырья на предприятиях Коль ского полуострова.
В электропечи быстро достигается высокая температура, теп ло концентрируется в небольшом объеме, шихта нагревается изнутри, футеровка печи работает в более благоприятных усло виях, шлаки сильно перегреваются и возможна работа на высо кокремнистых шлаках, количество отходящих газов невелико и
потери тепла и меди с ними незначительны, а |
концентрация |
S02 достаточна для сернокислотного производства, кроме того, |
|
печь может иметь практически любую форму. |
|
Принципиальная схема работы прямоугольной электропечи |
|
(в сравнении с работой отражательной печи) |
показана на |
рис. 55. Электроды погружены в слой шлака, шихту загружают через воронки и она плавает на шлаке.
Электрическая энергия превращается в шлаке в тепло в со ответствии с формулой
Q = 0,239 • / 2 • R - t ,
где Q —.количество тепла, кал\ I — сила тока, а;
R — общее сопротивление, ом\ t —время, сек.,
Шлаж циркулирует от электродов ж стенжам печи, тепло шлака передается шихте и расплавляет ее. Образующиеся газы отводятся через газоход, причем температура газов не превыша ет 600° С. Из-за большого выделения тепла в печи ее устанав ливают на колоннах для охлаждения пода воздухом. Печь рабо-
Рис. 55. Принципиальная схема работы отражательной
(а) и электрической (б) печей для плавки медных кон центратов:
1 — горелки; 2 — загрузочные воронки; 3 - шихта; 4 — отхо дящие газы; 5 — электроды; 6 — трансформаторы; 7 — шлак; 8 — штейн; 9 — штейновое отверстие; 10 — шлаковое отверстие
тает на переменном тоже напряжением 110—230 б, расход электроэнергии 500—700 квт-ч/т шихты, расход электродов 3—4 кг/т шихты. При плавке шихты с 6% Си, 28—30% S, 28%' Si02 полу чали шлак с 0,3—0,4% Си, 62% S02 и штейн с 30—40% Си. В электропечах можно перерабатывать тугоплавкие шихты, при чем с увеличением мощности печей удельный расход электро энергии снижается. В табл. 23 приведены сравнительные дан ные расхода электроэнергии и топлива на 1 т шихты, при электроплавке и отражательной плавке. Как видно из этой таблицы, в пересчете на килокалории расход условного топлива или элек троэнергии при электроплавке в два раза ниже, чем при отра жательной плавке.
|
РАСХОД ТОПЛИВА ИЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПЛАВЛЕНИЕ |
|
||||||
|
|
|
1 т МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ |
|
|
|
||
|
1 |
к к а л = 4,1868 кд ж ; 1 |
кет *<= 3,6 10е дж = |
3,6 |
М дж |
|
||
|
|
|
|
Плавильная |
Условное Электро |
Количество |
||
|
Материалы |
потребность |
||||||
|
шихты |
топливо |
энергия |
тепла |
||||
|
|
|
|
ккал/кг |
кг |
кет |
ч |
ккал |
Отражательная плавка |
|
|
|
|
|
|||
Концентрат из |
сульфидных |
260 |
170 |
|
|
1190*1 |
||
руд . |
из |
....................... |
|
|
||||
Концентрат |
вкрапленных |
350-450 |
220-260 |
|
|
1540—1820 |
||
РУД |
• |
|
|
|
|
|||
Электроплавка |
|
сульфидных |
|
|
|
|
|
|
Концентрат из |
|
|
600 |
516** |
||||
руд |
|
. |
. . . . |
|
|
|||
Концентрат из вкрапленных |
До 575 |
|
До 800 |
688** |
||||
РУД |
|
|
|
— |
||||
|
|
|
|
|||||
+1 Из них |
400 ккал используется для выработки |
пара. |
|
|
|
*г Без учета к. п. д. электростанций.
Практика показала, что наиболее целесообразной является
прямоугольная электропечь с тремя парами |
|
электродов, так |
||||
как каждая пара может работать с различным |
напряжением. |
|||||
Для печей мощностью до 12000 ква расстояние |
между |
осями |
||||
электродов принимают |
3000 мм, диаметр |
электродов |
750— |
|||
1400 мм, плотность тока на |
1 см2 сечения электрода 2—3 а, ко |
|||||
личество электроэнергии |
на |
1 м2 площади пода печи (нагрузки |
||||
'трансформатора) 75—ПО кет. Термический |
к.п.д. печей (по |
|||||
лезно использованное тепло) составляет |
55—61%, электротер |
|||||
мический к. п .д. (полезно использованная |
электроэнергия, |
пере |
водящая в тепло) — 70—77% в зависимости от мощности печей и характера перерабатываемой шихты. Электроды делают не прерывными самоспекающимися.
Высота слоя шлака в электропечи должна находиться в пре делах 20—80 см, чтобы в печи постоянно находилось необходи мое количество тепла. Для сохранения подины от перегрева и разрушения IB печи всегда должно находиться достаточное коли чество штейна. Выпуск штейна производится так же, как и в отражательной печи. Шихту необходимо тщательно перемеши вать, кроме того, ее надо загружать небольшими порциями и по возможности покрывать все зеркало ванны.
При наличии дешевой электроэнергии электроплавка имеет большие перспективы, однако выбор того или иного метода плавки должен быть обоснован соответствующими технико экономическими расчетами.
В табл. 24 приведены показатели работы электропечей не которых зарубежных заводов.
|
|
|
ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1 |
кет. н = 3,6 10е дж |
|
|
|
||
|
|
|
П оказатели |
|
|
Сули- |
Иматра |
Геншер (Швеция) |
|||
|
|
|
|
|
тельма |
(Финлян |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
(Норвегия) |
дия) |
|
|
|
Мощность трансформатора, |
ква |
3000 |
9000 |
4000 |
12000 |
||||||
Нагрузка |
|
печи, кеш |
|
. . |
|
2000 |
5500 |
4200 |
790 |
||
Удельная |
|
мощность, |
квгп/м2 |
76 |
106 |
62 |
60 |
||||
Размеры печи, м |
|
|
|
— |
d = |
10 |
■— |
23 ,5 x 6 |
|||
Количество и размер электродов |
|
h = |
3,5 |
|
6 шт. |
||||||
— |
3 шт |
— |
|||||||||
Производительность |
печи, т/сутки |
|
1420 мм |
|
1200 мм |
||||||
— |
350—400 |
— |
450—480 |
||||||||
Расход |
электродов |
на 1 |
щ твердой |
|
|
|
—■ |
|
|||
шихты, кг |
|
|
. . |
|
|
|
1,8—2,7 |
1,54 |
|||
Медный концентрат, %: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
сырой |
. . |
|
|
|
100 |
47 |
— |
— |
|||
обожженный |
|
|
|
— |
32 |
100 |
83 |
||||
Известняк, |
кварц, % |
|
|
— |
21 |
— |
17 |
||||
Обороты, |
% от шихты |
|
|
21 |
13 |
8 |
7 |
||||
Характер |
шихты |
|
|
|
Холодная, Холодная, |
Нагретая до |
|||||
Содержание Си, %: |
|
|
|
сырая |
сырая |
600 |
с |
||||
|
|
|
|
39,4 |
|
34,4 |
|||||
в штейне |
|
|
|
— |
— |
||||||
в шлаке . |
|
|
|
— |
0,57 |
— |
0,4 |
||||
'Содержание S 02 в газах, |
% |
— |
До 3% |
— |
|
||||||
Удельный |
|
проплав |
|
шихты, |
|
|
|
|
|
||
m /м 2/ сутки |
|
|
|
|
|
2,7 |
4,7 |
3,2 |
3,7 |
||
Расход электроэнергии на 1 т ших |
600 |
520 |
440 |
390 |
|||||||
ты, кет |
ч |
|
|
|
|
|
Обжиг-плавка во взвешенном состоянии
Плавка концентратов во взвешенном состоянии представля ет собой совмещение двух 'процессов: обжита во взвешенном состоянии с частичным расплавлением шцхты и окончательного расплавления и отстаивания продуктов плавки в отражательной печи, причем оба эти процесса конструктивно совмещают в од ном агрегате (рис. 56). Для интенсификации процесса воздух подают подогретым или обогащенным кислородом. Штейн по-
лучается с высоким |
содержанием меди, а |
газы — с высоким |
|
содержанием S€)2. |
|
|
|
На заводе в Харьявалта в Финляндии этим методом перера |
|||
батывают концентрат состава: 21,4% Си, 31,4% |
Fe, 34,1% S, |
||
до 1,3% Si02, 1,5;% |
А120 3, 1,0% СаО, 7,9% |
влаги. |
Концентрат |
предварительно подсушивают в барабанной вращающейся пе чи, известняк обжигают.
Шахта печи, в которой происходит обжиг шихты (высота 8 м, диаметр 3,5 м) выложена из магнезитового кирпича. Не-
посредс1венно под шахтой расположена отражательная печь длиной 18,5 ж, шириной 4,5 м и высотой 2,5 м. Печь также выло жена из магнезитового кирпича и служит в основном отстойни ком.
Шихту и воздух подогретыми до 500° С подают в печь тремя* горелками с мазутным отоплением.
По выходе из горелок шихта воспламеняется и в течениенескольких секунд, пока она опускается по шахте, протекают все основные реакции обжига, плавки и, частично, конвертиро вания. В отражательной печи заканчиваются процессы штейно- и шлакообразования и происходит отстаивание расплавов.
Рис. 56. Печь для обжига-плавки во взвешенном состоянии
Производительность установки 230—260 т/сутки. Газы с тем пературой 1300—1350°С и концентрацией S02 6—7% проходят котел-утилизатор, теплообменник (рекуператор), электрофильт ры, и затем их направляют на производство серной кислоты. Шлак содержит 1—2% Си, около 52% FeO, 23—31% Si02, 2—4% СаО. Этот шлак совместно с конвертерным шлаком до полнительно отстаивают и обезмеживают в электропечи. Содер жание меди в отвальном шлаке 0,6—0,7%.
На заводе Коппер-Клифф в Канаде работает печь (рис. 57) производительностью до 1100 т концентрата в сутки с исполь зованием технического кислорода (автогенная плавка). Штейн
содержит 45% Си + Ni, отвальный |
шлак обедняют, подавая вы |
|
печь со стороны шлакового торца |
пирротиновый |
концентрат. |
Расход кислорода составляет 20,8% |
от веса шихты, |
отходящие- |
газы содержат около 75% S02 и их используют для получения жидкого сернистого ангидрида.
Швпезо
Рис. 57. Продольный разрез печи для автогенной плавки концентратов на заводе КоплерЖлифф:
/ — отверстие кислородной горелки для вдувания концентрата; 2 — газоход; 3 — печь; 4 — отверстие горелки для вдувания пирротина
о
со
Циклонная плавка
Одним из перспективных направлений (переработки сложных полиметаллических концентратов является плавка их в циклон
ной камере.
Установка для циклонной плавки представляет собой ком бинацию циклонной горелки (рис. 58) с отстойной камерой. В горелку тангенциально вдувают воздух, шихту и тошьиво. Вихревым потоком воздуха частицы шихты отбрасываются к стенкам горелки и прилипают к пленке расплава. Поток газов
;
Рис. 58. Циклонная горелка:
1 — патрубки для загрузки шихты; 2 — смотровые от верстия; 3 — диафрагма; 4 — кессонированные воздуш ные заслонки
с большой скоростью омывает стенки горелки, обеспечивая ин тенсивное окисление прилипших сульфидов. Расплав через диф фузор стекает в отстойную камеру, где разделяется на штейн и шлак.
Полученные результаты испытаний этого процесса показы вают, что применение его сокращает капитальные затраты и эксплуатационные расходы, обеспечивает более высокую про изводительность на единицу объема агрегата, создает возмож
ность получения |
богатых |
(до 65%) штейнов и сернистых газов |
с концентрацией |
S02 до |
10%, позволяет объединить процессы |
обжига, плавки и возгонки в одном агрегате. Кроме того, поз воляет полностью механизировать и автоматизировать процесс, а также резко улучшить условия труда.