1236

загрузки шихты можно использовать все отверстия. При плавке сырой подсушенной шихты вдоль боковых стен печи образуются откосы, на которых происходит плавление шихты. При подаче в печь горячего огарка откосы не образуются вследствие большой «текучести» огарка. В этом случае шихта плавится на поверх­ ности жидкой ванны.

Подсушенную (сырую) шихту подают в бункера отражатель­ ных печей ленточными транспортерами, оборудованными автома­ тическими весами. Из бункеров шихта подается ленточными или тарельчатыми питателями по течкам (трубам) на скребковые

транспортеры. В дне скребковых транспортеров также имеются течки, по которым шихта разгружается в печь. На ряде заводов шихту подают в печь с помощью передвижных реверсивных лен­ точных транспортеров. Транспортировка горячей обожженной шихты связана с выделением из нее сернистых газов, поэтому го­ рячий огарок подают на -загрузочную площадку отражательной печи в плотных закрытых вагонетках-кюбелях и через отверстия в их днище загружают в приемные воронки загрузочных рукавов печи.

Для выпуска шлака служат окна в задней иди в боковой стенке печи, на расстоянии 3—4 м от ее конца. Выпускают шлак периодически или непрерывно.

Шпуровое отверстие для выпуска штейна, как правило, де­ лают в одной из боковых стен на уровне лещади в конце печи. В последнее время на многих медеплавильных заводах внедрен сифонный выпуск (рис. 17) штейна, что значительно облегчило

труд обслуживающего персонала. Сифон соединен с ванной печи каналом сечением 230X230 мм. Выпускной порог сифона нахо­ дится ниже уровня жидкой ванны на 100—150 мм. Сифонный спо­ соб выдачи штейна позволяет организовать непрерывный выпуск его из печи. Высоту слоя штейна в отражательной печи поддер­ живают на уровне 500—550 мм, шлака 400—500 мм.

Удельный проплав отражательной печи определяют следую­ щим образом: если печь с площадью пода 200 м2 проплавляет

мевается не фактическая площадь пода, а площадь сечения печи на уровне поверхности шлака.

Расход топлива в значительной мере определяется видом пере­ рабатываемой шихты, а также тем, используется ли для сжигания топлива воздух, подогретый до 200—300 °С, или дутье, обогащен­ ное кислородом. Так, при отоплении отражательной печи уголь­ ной пылью и при подогреве воздуха до 200 °С расход топлива со­ ставляет 16—17%, а без подогрева воздуха 24—25 % от массы шихты.

§5. Плавка концентрата во взвешенном состоянии

икивцэтная плавка

За последние годы процесс плавки во взвешенном состоянии по­ лучил широкое распространение во всем мире. Промышленное внедрение нашли две разновидности плавки во взвешенном состоя­ нии: взвешенная плавка на подогретом воздушном дутье — фин­ ская (КВП) и кислородно-взвешенная или кислородно-факельная плавка (КФП). В последнее время появилась смешанная плавка, проводимая на подогретом дутье, обогащенном кислородом до 40%. Как финская, так и кислородно-факельная плавка требуют глубокой сушки шихты (концентрата) с доведением ее влажности до 1 %. Взвешенная плавка в струе воздуха, подогретого до200°С (КВП), впервые была применена в Финляндии фирмой «Оуто­ кумпу». Плавка во взвешенном состоянии подсушенного концент­ рата совмещает процессы обжига и плавки в одной печи в фа­ келе, образуемом при окислении-горении и плавлении сульфид­ ных концентратов.

Применение технологического кислорода с 96—98 % 0 2 в фа­ кельных процессах в промышленных масштабах осуществила фирма «Коппер-Клифф» (Канада). Процесс заключается в плавке сульфидных концентратов в струе кислорода в самом факеле. В Советском Союзе также внедрена кислородно-факельная плавка. Эта плавка является автогенным процессом, т. е. на процесс плав­ ления не расходуется топливо, плавление происходит за счет тепла, выделяемого при окислении кислородом сернистого железа. Кисло­ родно-факельная плавка позволила сократить энергозатраты на 30 % и решить вопросы оздоровления окружающей среды. Печь для кислородно-факельной плавки (рис. 18), как и отражатель­

ная, состоит из подины, свода, поперечных и продольных стенок и имеет прямоугольную форму. Под выкладывают из магнезито­ вых огнеупоров, свод — из магнезитохромитовых. Над сводом для

удаления газов расположен вертикальный газоход (аптейк). Общии Рабочего пространства составляет 600 м3, площадь.

Рис. 18. Печь кислородно-взвешенноГг плавки:

1 пнритно-кнслородная горелка; 2 — вер­

зеркала ванны 120 м2. При длине 20 м и ширине 6 м печь осна­ щена двумя шихтово-кислородными горелками.

В целях защиты продольных стенок печи, работающих в наи­ более тяжелых условиях от шлакового пояса до свода, в кладке стен стали устанавливать водоохлаждаемые плоские медные кес­ соны.

В Советском Союзе разработана и освоена на Иртышском ме­ деплавильном заводе кислородно-взвешенная циклонная электро­ термическая плавка (КИВЦЭТ). Плавка окисленного или мало­

сульфидного сырья проводится с добавкой газообразного, жидкого или твердого топлива. При кивцэтной плавке (рис. 19) об­ жиг и плавка концентрата (шихты) совмещаются в одном комби­ нированном агрегате — циклонной камере, жидкий расплав разделя­ ется на шлак и штейн в отстойной камере. Шлак дорабатывается

Рис. 19. Схема кивцэтного агрегата:

ствием восстановителя (углерода) из шлака возгоняются цинк и другие летучие компоненты: медь при добавке пирита частично переходит из шлака в бедный штейн, который перетекает в от­ стойную камеру. Суточная производительность КИВЦЭТ-агрегата 60—75 т/м2, температура в циклоне 1600—1800 °С.

Высокие технико-экономические показатели, резкое сокраще­ ние объемов подлежащих очистке технологических газов, отсутст­ вие загрязнения окружающей среды делают кивцэтную плавку очень перспективной в цветной металлургии.§

§6. Конвертеры

ВСоветском Союзе и за рубежом для переработки медных и ни­ келевых штейнов применяют горизонтальные конвертеры. Совре­ менный стандартный конвертер для переработки медных и никеле-

вых штейнов имеет форму цилиндра (бочки). По устройству и принципу действия горизонтальные конвертеры одинаковы и от­

воздушно-кислородное дутье, что позволяет использовать конвер­ тер как плавильный агрегат. В последние годы созданы новые конструкции конвертерных агрегатов: вертикальный конвертер с верхним кислородным дутьем и конвертер с боковым отводом газа.

Горизонтальный конвертер представляет собой сварной цилинд­ рический кожух из толстых (30 мм) стальных листов с днищами (рис. 20). Изнутри бочка футерована хромомагнезитовыми или периклазохромитовыми огнеупорами (340—540 мм). Перед футе­ ровкой на внутренние стенки укладывают листы асбеста, а между ними и огнеупорной кладкой делают засыпку из магнезитового порошка слоем 50—70 мм.

На кожухе на концах его укреплены два стальных литых обода, которыми конвертер опирается на четыре ролика. Рядом с одним из ободов установлен зубчатый венец, соединенный через редук­ тор с электродвигателем. С помощью этого устройства конвертер можно поворачивать. Поворотный механизм позволяет вращать его на 360°

Торцовые днища конвертерной бочки крепят стальными бал­ ками, которые притягивают к кожуху бочки болтами. На болты надеты пружины, допускающие некоторое перемещение днищ при тепловом расширении огнеупорной кладки конвертера.

В середине верхней части кожуха конвертера имеется отвер­ стие, на котором установлена горловина. Для защиты кожуха от брызг расплава вокруг горловины делают фартук из котельного железа. Над горловиной устанавливают охлаждаемый водой напыльник для отвода газа. Горловина предназначена для заливки штейна, загрузки кварца, слива конвертерного шлака, разливки черновой меди (файнштейна) и удаления газа. При большой гор­ ловине легче удалять настыли и газы. Отверстие горловины пря­ моугольное, размером до 8,0 м2.

Для подачи воздуха в жидкую ванну штейна конвертер имеет фурмы, которые крепятся к кожуху по длине конвертера. Каждая: фурма состоит из стальной трубки, через которую поступает воз­

дух под давлением 0,1—0,13 МПа, и запорного клапана со сталь­ ным шариком.

В последние годы на конвертерах стали применять фурму-кол-

лектор или фурму прямо­ точной конструкции. Осо­ бенность ее конструкции за­ ключается в следующем. Воздушный коллектор уста­ навливают на уровне распо­ ложения фурм. К коллекто­ ру приварены конусы с резь­ бой, в которые ввернуты фурменные трубки. Запор­ ные клапаны со стальным шариком приварены с про­ тивоположной стороны воз­ душного коллектора. При прочистке фурм шарик кла­ пана отталкивается фурмовкой в верхнее гнездо, имею­ щееся в теле фурмы, и фурмовка свободно проходит вперед, прочищая фурмен­

ную трубку от налипшего на ее конце штейна. После выхода фурмовки из отверстия фурм шарик возвращается (скатывается) в ис­ ходное положение, запирает входное отверстие для фурмовки и

предотвращает утечку воздуха в атмосферу. Для прочистки фурм конвертеров стали применять механические фурмовщики.

Производительность конвертера при прочих равных условиях определяется объемом вдуваемого в него воздуха и зависит от диаметра фурм и их числа. Установлено, что через 1 см2 сечения фурмы проходит 0,9—1,1 м3/мин воздуха.

Вертикальный кислородный конвертер. Вертикальный конвер­ тер состоит из двух опорных узлов, установленных на станинах; корпуса, выложенного изнутри огнеупорной футеровкой; горло­ вины и привода наклона конвертера, целиком насаженного на одну из цапф опорного кольца.

В отличие от горизонтальных конвертеров в кислородных верти­ кальных конвертерах расплавы продувают техническим кислоро­ дом (96—98 % Ог). Кислород подают в конвертер сверху через горловину по водоохлаждаемой фурме-трубе, которая может пе­ ремещаться по вертикали над конвертером. Для продувки рас­

кислородного дутья кислородом ускоряет реакции окисления же­ леза, серы и других примесей. В зоне реакции развивается высо­ кая температура, способствующая переработке в конвертере кон­ центратов и богатых руд.

В кислородном конвертере успешно продувают ферроникель с целью его обогащения и удаления примесей. Так, на одном из заводов Греции черновой ферроникель (20% Ni) продувают в конвертере до содержания 90 % никеля.

Ниже приведена характеристика вертикальных конвертеров:

Конвертер с боковым отводом газа. Большой интерес представ­ ляет конвертер с боковым отводом газа (рис. 21). Применение этого конвертера позволяет получить более богатые газы (до 10 % SO2) и устранить выделение газов в атмосферу конвертер­ ного передела. От горизонтального конвертера указанный кон­ вертер отличается боковым отводом газа и герметичным уплот­ нением между поворачивающимся конвертером и газоходом. На торцовой правой стороне бочки конвертера установлен коленооб­ разный газоход в виде буквы П, имеющий цилиндрическую царгу, конец которой выходит в стационарную камеру. Ось царги совпа­

дает с осью вращения конвертера. При наклоне конвертера газо­ ход поворачивается вместе с конвертером, опираясь бандажом на ролики пружинной опоры. Для уравновешивания поворотного га-

Рис. 21. Конвертер с боковым отводом газа:

1 — уплотнение подвижного стояка с газовой коробкой; 2 — газовая коробка; 3 — П*образнын газоход; 4 — горловина; 5 — кожух

дохода устанавливают противовесы. Горловина конвертера рас­ положена таким образом, что при наклонах бочки расплав не мо­ жет затечь в цилиндрическую царгу.§

§ 7. Отражательные печи для рафинирования меди

На рис. 22 показана отражательная печь, используемая для плав­ ления и рафинирования меди. На рафинирование поступает чер­ новая медь, содержащая примеси других металлов (см. гл. VI). Черновую медь подвергают огневому рафинированию с последую­ щим электролизом (см. гл. VI).

Устройство печи для рафинирования меди подобно устройству отражательной печи для плавки концентратов, однако имеются и некоторые конструктивные отличия. Современная мощная печь этого типа имеет емкость до 400 т жидкой меди. Для ее монтажа делают сложный фундамент; устанавливают стойки (столбики) из бетона или кирпича, на которые затем кладут чугунные плиты. На чугунных плитах по бетонной подстилке укладывают лещадь в три слоя в виде обратных сводов из огнеупоров. Такая конст­ рукция способствует охлаждению лещади печи воздухом, вслед­ ствие чего увеличивается ее стойкость.

В отличие от печей для плавки концентратов печь для рафини­ рования имеет форкамеру, в которой начинается горение топлива. Необходимость такой камеры объясняется тем, что для нагрева топлива до температуры воспламенения требуется некоторое

время, а следовательно, некоторое пространство. Форкамеру вы­ кладывают из динасового кирпича или шамота.

Свод печи выкладывают из динаса толщиной 300—400 мм

.арочным прямым, а к концу печи наклонным, чтобы прижать го­ рячие газы к ванне и этим сохранить необходимую температуру металла в конце печи. В последние годы на мощных рафиниро­ вочных печах своды стали выполнять из основных магнезитовых или нейтральных хромомагнезитовых изделий подвесными или распорно-подвесными.

Стену и подину выкладывают из магнезитохромитовых изде­ лий, которые служат очень долго. Стены и свод печи крепят вер­ тикальными стойками, стянутыми тягами над сводом и под ле­ щадью. В боковых стенках печи имеются закрываемые заслонками два-три окна для загрузки в печь меди. Окна для съема шлака расположены в торцовой стенке против форкамеры; они служат также для дразнения (восстановления) меди. Кроме того, в бо­ ковой стенке со стороны разливочного пролета имеется щель (летка) шириной 150 мм и высотой 1000 мм для выпуска из печи металла.

Загрузка шихты и плавление.. Твердую медь загружают в ра­ финировочные печи с помощью загрузочных механизмов (см. гл. XVI). Практика розлива меди после рафинирования и устрой­ ство разливочной машины описаны в гл. XVI.

Ниже приведены емкость и размеры стационарных рафиниро­ вочных печей:

Наклоняющиеся рафинировочные печи

В настоящее время для огневого рафинирования жидкой меди стали применять цилиндрические наклоняющиеся печи. Конструк­ ция их подобна конструкции горизонтальных конвертеров боль­ шой емкости. Наклоняющиеся печи конвертерного типа произво­ дительностью 200—300 т применяют как в Советском Союзе, так и за рубежом. Эти печи устанавливают обычно в продолжение конвертерного пролета, чтобы жидкую черновую медь можно было доставить к рафинировочной печи непосредственно после слива ее из конвертера.

Современная наклоняющаяся печь размерами 4X 9,2 м имеет отверстие для бокового отвода газа диаметром 1000 мм. В проти­ воположной торцевой стенке печи расположены отверстия для по­ дачи мазута или газа, а также для окисления и дразнения меди. Черновую медь из конвертеров заливают в печь через горловину