2.4.1.4. Трубчатые печи для спекания шихты

Трубчатая печь для спекания шихты по длине условно разделяется на ряд температурных зон, отражающих физические и физико-химические процессы, протекающие в материале по мере его нагрева. Первая – зона сушки; материал выходит из этой зоны с температурой 200 – 250 ⁰С и влажностью 6 – 10 % при бокситовой шихте и 3 – 5 % – при нефелиновой. Во второй зоне материал нагревается до 750 – 800 ⁰С, где полностью удаляется влага. В третьей – зоне кальцинации – происходит разложение известняка и удаление СО₂. В четвертой – зоне спекания – при 1150 – 1200 °С для бокситов и 1250 – 1300 ⁰С для нефелинов осуществляются химические реакции образования алюмината и феррита натрия (калия) и двухкальциевого силиката. В пятой зоне спек охлаждается до 1000 – 1100 ⁰С.

При питании печи пульпой для нефелиновой шихты применяют метод налива, бокситовую и шламовую пульпу подают механической пульповой форсункой.

Дозирование пульпы осуществляют ковшовыми или щелевыми дозаторами. Ковшовый дозатор – это закрытый бак, внутри которого на валу приводного механизма укреплен диск с ковшами. Пульпа подается в бак из коллектора, при вращении диска она зачерпывается ковшами и сливается в приемную воронку, откуда течет по трубе в печь. С учетом объема ковшей и скорости вращения диска устанавливают заданную производительность.

В дозаторе щелевого типа производительность по пульпе регулируется изменением площади сечения щели бака.

Печь по всей длине футеруется огнеупорным кирпичом. Футеровка может отсутствовать только в холодном конце до начала цепной завесы. В зоне сушки, нагрева и кальцинации применяют шамотный кирпич, в зоне спекания и охлаждения – высокоглиноземистый или хромомагнезитовый огнеупоры.

Цепная завеса печи в зоне сушки шихты представляет собой сложную систему навески цепей на участке, длина которого составляет 6 – 8 диаметров печи. Конструкция цепной завесы (вид цепей, плотность навески и длина цепной зоны) должна обеспечить хороший теплообмен между газами и шихтой, приемлемую скорость перемещения шихты через завесу и исключение образования комьев, наростов и колец при подсушке материала. Шихта должна выходить из цепной зоны в виде достаточно прочных гранул влажностью 3 – 5 %, что гарантирует хорошее продвижение материала в зону спекания с минимальным истиранием. Цепная зона начинается на расстоянии 3 – 5 м от обреза барабана в месте установки шайбы, препятствующей переливу пульпы. Цепи вешают свободно или гирляндами; к корпусу барабана их крепят с помощью скоб, "пальцев" или колец. Важные характеристики цепной завесы: поверхностная плотность (отношение поверхности цепей к внутренней поверхности участка печи), шаг подвески (расстояние между точками подвески по оси печи), центральный и продольный углы навески и др.

Пылевынос из печи достигает 30 – 40 % массы сухой шихты. При этом 55 – 65 % пыли образуется в цепной зоне, около 10 % – в зоне подогрева и 25 – 35 % – в зоне кальцинации и спекания.

Отходящие газы проходят систему пылеулавливания, состоящую из пылевой камеры, циклонов и электрофильтра. Уловленную грубую пыль вдувают с горячего конца в печь для регулирования температурного режима в зоне спекания.

Существующий способ спекания мокрых шихт (пульп) во вращающихся трубчатых печах характеризуется следующими основными недостатками: 1) 27 – 40 % воды из шихты испаряется в печи, на это расходуется до 1/3 тепла, затрачиваемого на спекание; 2) из-за несовершенного теплообмена тепловой к.п.д. современных мощных печей не превышает 30 %; 3) необходимое время пребывания материала в печи составляет 3 – 5 ч, что вызывает необходимость увеличивать длину печей; 4) удельная производительность не превышает 40 кг спека на 1 м ² внутренней поверхности печи.

Размеры трубчатых печей стандартизованы. Дальнейшее увеличение длины и мощности трубчатых печей вряд ли целесообразно.

Ниже приведены показатели работы вращающихся печей спекания для различных глиноземных шихт.

Шихта	Нефелиновая		Бокситовая	Шламовая
Размеры печей (D Х L), м	3,6 х 30; 3 х 30	6х 150; 5 х 185	3,6 х 65	5 х 100
Производительность, т/ч	39,8	100,0	17,3	50,0
Расход тепла, кДж/кг	5000	4440	5400	5600
Температура отходящих газов, °С	200	180	300	220