книги из ГПНТБ / Лакерник, М. М. Электротермическое оборудование. (Руднотермические печи)
.pdfwoo
Узел I
Рис.21. Устройство для перепуска электродов конструкции фирмы "Элкем"
5 0
Гидравлическая системе перемещения и перепуска электродов с двумя гидравлическими домкратами применяется на электропечах фирмы "Демзг" на заводе "Дониамбо". Ток к электродам подводится медными винами, прижатыми гидравлическими держателями [14].
Электропечь завода "Харьявалта" оборудована автоматизирован ными системами поддержания заданной мощности и перепуска элект родов на заданную величину.
Перепуск электродов на электропечи фирмы "Элкем" на заводе *Рэстенбург"производится при помощи комбинированной пневмогидравлической системы. Устройство для перепуске электродов состоит из верхнего и нижнего колец, соединенных с четырьмя гидравличес кими домкрэтами. Кольца изготовлены из литой стали с резиновыми диафрагмами не внутренней стороне. Во время перепуска электрода верхнее кольцо ослабляется и перемещается вверх вдоль корпуса электроде при помощи гидравлических домкратов. Затем верхнее кольцо зажимается, нижнее ослабляется и корпус электроде переме щается вниз через контактные щени, причем гидравлические домкра ты используются для преодоления трения контактных щек. Затем нижнее кольцо зажимается [8 ].
Механизм перепуска электродов диаметром 1,9 м фирмы "Элкем" состоит из двух стальных манжет высотой I м, плотно охватывающих кожух электроде (рис.21). Каждая манжета состоит из четырех дуг, соединенных шарнирно. С внутренней стороны дуги покрыты листовой резиной, образующей полость, в которую подается сжатый воздух под давлением 2,5 кГ/сн2 . Давление резиновых подушек передается кожуху электрода через стальные щеки, боковые стороны которых срезаны под углом во избежание образования вертикальных щелей. Передвижение манжет осуществляется при помощи восьми домкратов, работающих под давлением 7 кГ/м2 [2б].
Не рис. 22 изображены электрододержатель и устройство для перепуска электродов фирмы "Элкем11 для печи мощностью 40 Мва.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ПЕЧЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПЛАВКИ В ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРШИ ----------:-----------------
Злектропл8вк8 медных концентратов
Опыты по применению электропечей для плавки медных концент ратов начались с первого десятилетия текущего века, с того време ни, как появилась возможность сооружать мощные электроэнергети ческие агрегаты.
Впервые реальное практическое воплощение эти опыты нашли в работах йене Вестли, построившего в 1928 г . в Норвегии первую промышленную электропечь мощностью 3000 ква.
Позднее в Финляндии была построена печь мощностью 9000 ква, которая непрерывно совершенствовалась.
Применение самоспекающихся электродов позволило значительно увеличить мощность строящихся электропечей. Печи, сооружаемые в настоящее время для плавки медных концентратов, достигают мощ ности 50-60 Мва и имеют тенденцию к дальнейшему увеличению.
Электроплавке подвергаются, как правило, сульфидные концент раты. Плавке ведется с получением штейна и шлака, успешно разде ляющихся в электропечи.
Возможность хорошей герметизации печей и получения небольшо го количества технологических газов позволяет подучать их с кон
центрацией |
Ъ-0% S0Z , что гарантирует |
успешное использование га |
|
зов для получения серной |
кислоты и, |
что особенно важно, исклю |
|
чает выброс |
этих гвзов в |
атмосферу. |
|
Ниже приведено описание нескольких заводов, работающих по схеме алектроплавки.
Завод "Роншер"
Наиболее старьм предприятием, перерабатывающим медные кон центраты электротермическим методом, является эввод "Роншер" в Швеции. До 1946 г . на заводе применяли отражательную плавку.
Медное производство зввода включает обжиг и сушку концент ратов, электроплввку их на штейн, бессемерование штейна, огне вое и электролитическое рафинирование меди, электроплавку катод ной меди на вайербарсы и фьюмингование шлаков для извлечения из них цинка и свинца.
Концентрат доставляют на завод в специальных.бункерах-ваго нах с донной разгрузкой. Для оттаивания концентратов, иногда омерзающиХся в зимнее время, служит тепляк, отапливаемый горячим воздухом с принудительной циркуляцией.
Концентрат разгружают в бункере, откуда транспортером и элеватором подают в пихтарник. В шихтовом отделении имеются ли нии подвесных бункеров параболической формы емкостью 4500 т каж дый, Концентраты и флюсы закладывают слоями с последующим выпус ком усредненной шихты на транспортеры, расположенные под каждой линией бункеров.
Обжиг проводят в двенадцатиподовых печах диаметром 6 м, отапливаемых мазутом.
53
К онцентраты сортир ую т п о содерж анию мыш ьяке, # :
|
|
Си |
fis |
S |
|
Медный концентрат |
группы А .... . . |
25-27 |
0,5 -2,0 |
30 |
|
Медный концентрат |
группы Б . .. . . . |
25-27 |
2-6 |
30 |
|
Мышьяковый концентрат................. |
|
10-12 |
20 |
-25 |
|
Концентраты группы А сушат до содержания |
2-3# влаги. |
Кон |
|||
центраты группы Б обжигают в многоподовой печи. В отдельной пе чи обжигают мышьяковый концентрат в смеси с пылью, полученной при обжиге медного концентрата, с возгонкой мышьяке в виде трехокис1. Производительность обжиговых печей 150-200 т/сутки.
В огарке от обжига медного концентрата остается 14% S и 0,36%As . После обжиге мышьякового концентрата в огарке остается 13,9# S и 1,37# fis . Газы направляются на сернокислотное производ
ство, а |
пыль электрофильтров - на производство металлического |
и белого |
мышьяка и других мышьяковых продуктов. |
Мышьяковая пыль содержит, #: 0 ,4 Си; 0,01Л/2 ; 0,1Л? ;
0,07 Bi ; 0,45 ; 0,1 8 Si ; 81-90fis203 .
Следует отметить, что "Роншер" является единственным извест ным заводом, перерабатывающим сырье со столь высоким содержанием мышьяка, выводящим мышьяк из производственного цикле и успешно его использующим.
Обожженный медный концентрат выпускают из печи в бункер ем костью 5 т,откуда он пересыпается в контейнер. Один из трех подъемников поднимает контейнеры с огарком и подсушенным концент ратом на колошниковую площадку, затем их подхватывает электро погрузчик и доставляет на загрузочную площадку электропечи.
Размеры печи: длина |
23,5, ширина |
6, высота 2,8 м. |
С каждой продольной |
стороны печи |
находится пять бункеров, |
закрываемых круглыми чугунными крышками. При загрузке машинист электрокары снимает крышку, опустеет течку контейнере в горлови ну бункере, выдвигает шибер и разгружает содержимое контейнера в бункер. Над люками бункеров печи расположена система вентиля ции, включвемвя машинистом в период выгрузки огарка. Температу ра огарка, загружаемого в печь, составляет 650-750°С, соотноше ние между обожженным и подсушенным концентратами равно 1:1.
Бункера’ снвбкены 17 чугунными течками круглого сечения, в которых имеются внутренние дисковые клепаны для ручного регули рования количества подаваемого в печь концентрата. Пять течек расположены вблизи электродов, а двенадцать - дальше от них. Этим обеспечиваются равномерная загрузка и необходимая толщина
54
слоя шихты не любом участке, что дзет возможность влиять на проп лав, содержание меди в шлаках и на состав штейне, поскольку кон центрат расплавляется главным образом за счет теплопередачи пе регретого шлака.
Энергия подается шестью самоспекающимися электродами диа метром 1,2 и от шести трвнсформвторов мощностью 2000 квэ каждый, разделенными на три группы. Группы соединены параллельно и питают по два электрода. Ток подводится к электродэм посредством восьми шин сечением 325x10 мм, объединенных в пакет. К концам шин присо единено 48 гибких кабелей, оканчивающихся толстостенными медны ми трубками, охлаждаемыми водой и прикрепленными к электрододержэтелям.
Сила тока регулируется вручную или автоматически с пульта управления по принципу поддержания постоянного сопротивления между электродами и штейном посредством вертикального перемеще ния электрода. Принятая система регулирования позволяет концент рировать выделение тепле в различных уровнях слоя шлака и сох ранять защитный слой магнетита на подине под электродом. Если
толщина слоя увеличивается - |
электроды опускают, если уменьшает |
||
ся - поднимают. Для контроля |
за |
оптимальной толщиной магнетита |
|
в подине печи на глубине |
250 мм под проекцией электродов вмон |
||
тированы термопэры. Температуру в этой точке поддерживают на |
|||
уровне 180-200°С. |
|
|
|
Для выпуска шлака в |
торце печи имеются три летки, армиро |
||
ванные медными кессонами, |
и три |
медных водоохлаждаемых желоба. |
|
Летки расположены на высоте |
1,0; |
1,12 и 1,25 м от пода. Желоба |
|
укрыты чугунными плитами и вентилируются. Шлвк выпускают в ковши, которые транспортируют его к фьюминг-печи.
На противоположном торце печи, обращенном в конвертерное отделение, расположенное перпендикулярно плавильному, находятся три штейновых шпура. Один из них, находящийся ниже других, - аварийный,-остальные две работают поочередно в течение двух не дель каждый.
Штейн выпускают в ковши по мере потребности конвертерного отделения. Шпуры открывают, прожигая их кислородом, а закрывают с помощью "пушки". Обычно штейн содержит 36-405! Си ,
В своде печи имеются отверстия для отводе газов в коллек тор грушевидного сечения, находящийся в стороне от печи, выше свода. Дно коллектора футеровано износостойкими базальтовыми плитами, и пыль из него непрерывно возвращается в печь скребко вым транспортером.
55
Печь работает ври разрежении 5-6 нм вод.от. Образующиеся газы с температурой около 300°С оовмеотно о газани обжиговых печей направляют на производство серной кислоты, выпуск которой
составляет 160000 т |
в год. |
Удельный расход энергии |
|
380-390 квт•ч/т шихты. Мощность печи 12000 ква. |
|
||
Печь работала без |
ремонта |
б лет; в 1952 г . |
она была рекон |
струирована во время остановки из-за отсутствия энергии. Износа кладки обнаружено не было.
Соствв получающихся при плавке штейна и илака приведен в табл. 9 .
При фьюминговании шлака извлечение цинка в возгоны состав ляет 93?. После фьюминговання шлак сливают в отапливаемый мазу том отстойник, в который добавляют пирит. При этом образуются отвальный шлак и бедный штейн, направляемый в конвертер вместе со штейном электропечи. Извлечение меди в штейн при этой опера ции составляет 60?. Состав продуктов из отстойника приведен в тэбл.Ю [7].
Завод "Роншери является примером хорошо Организованного предприятия, электроплавкв на котором ведется с высокими тех нико-экономическими показателями, степенью использования оеры и коэффициентом комплексности использования сырья.
Завод им.Дэмянова
Электроплввка не медеплавильном заводе им.Дамянова (НРБ) - пример переработки "трудного" сырья.
Завод работает по схеме: обжиг концентратов в кипящем слое, электроплавкв огврка, бессемерование штейна, огневое рафинирова ние, электролиз анодной меди.
До 1967 г . не 38воде работали две электропечи о площадью пода по 30 м2 и мощностью по 4 Ква. Они имели.по три самоспекающихся электрода диаметром 750 мм.
Печи работали с напряжением на электродах 178,5-256,0 в о удельной производительностью 6-7 т/м2 в сутки и удельным расхо дом электроэнергии 440 к в т -з /т . Количество газов от каждой пе чи составляло 10000 нм?/час.
Эти печи были заменены одной прямоугольной печью мощностью 24 Uss с площадью ванны 118 и2 и глубиной 1,7 м при глубине шлакового слоя 1 м .
Проектная удельная мощность 203 квт/н2 при практической величине этого параметра НО квт/м2. Удельная производительность по иихте 6,73, по огарку 4,75 т/м2 в оутки. Суточный нроплвв
56
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц е |
9 |
|||||
|
|
|
|
Состав ИТ9ЙН8 | |
ШЛ8К8, |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Продукт |
Си |
Fe |
NL |
S |
In |
РЬ |
fls |
sloz |
Fed |
CaO + |
|
|
flu, |
4 |
’ |
|
MpP |
W o Ф |
|||||||||||||||
r/ T |
||||||||||||||||
Штейн••••••• |
40 |
27-30,2 |
0,4 |
24,6 |
5,4 |
2,7 |
0,3 |
- |
- |
- |
- |
|
30 |
340 |
||
Шлак............... . |
0,79 |
—• |
0,04 |
0,9 |
10,7 |
2,2 |
0,24 |
31,7 |
39,7 |
1,9 |
8,1 |
«■> |
— |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Состав штейне и шлака из отстойника, % |
|
Т а б л и ц а ' |
10 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Продукт |
Си |
|
Zn |
РЬ |
sioz |
CaO |
|
Fe |
Cl |
F |
|
fls |
|
Sb |
|
|
Штейн............. |
22,6 |
0,7 |
0,2 |
- |
- |
|
41,8 |
- |
- |
|
0,7 |
|
1,5 |
|
||
Шлак............... |
0,39 |
0,8 |
0,01 |
38,3 |
5,3 |
34,2 |
0,006 |
0,045 |
|
0,01 |
0,02 |
|
||||
ся
•о
равен 900 т шихты. Удельный расход энергии составляет 542 квт*ч/т шихты при расходе электродной массы 5 кг/т и десуль фуризации 42,9#.
-Шихту, состоящую из огарка и части необожженного концент рата, загружают через течки в своде с двух сторон печи в околоэлектродное пространство.
Стены печи в области ванны выложены хромонагнезитовым кир пичом, а свод - шамотом. Штейн выпускают через три ипуровых отверстия периодически о температурой П 50-П 80°С. Конвертерный шлак, имеющий температуру 1230-1260°С, заливают через отверстие в итейновои торце печи. Газы от печи отводятся вестью газохода ми.
При очень бедной медью вихте (10-15# Си ) из печи выдают штейн с содержанием 28-30# Си и шлак, содержащий 0,5-0,7# Си ,
около 35# SL0Z и 50-55# FeO.
Перерабатывая концентраты с очень большим содержанием пири та и получая сильно железистые электропроводные шлаки, завод испытывает большие трудности при плавке и по основным техникоэкономическим показателям работает хуже завода "Реннер" [4 ] .
Завод "Джинджа"
Для переработки-медных концентратов руднике "Килямба” на заводе "Джинджа" (Уганде) фирма "Элкем" установила электропечь мощностью 5500 ква. Печь трехэлектродная длиной 14 жшириной 5,36 м, производительностью 9000 т меди в год. Плавят необожжен ный концентрат, смешенный с другими компонентами шихты, которые загружают через шесть бункеров, находящихся вблизи электродов, через течки, расположенные на расстоянии 1220 мм от стен. Систе ма шихтовки автоматизирована. Шихта, загружаемая в печь и попа дающая на ванну, распределяется по ее поверхности.
Напряжение не низкой стороне трансформатора имеет 21 ступень через 5 в от 120 до 220 в . Обычно работают на верхней ступени 220 в и мощности 5200 квэ. Дивметр электродов 1045 нм.
Высота печи 3000 мм при площади пода 75 м^. Ванна печи из нутри футерована хромомагнезитом, а снаружи - шамотом. Верхняя часть стен и овод выложены шамотом.
Уровень ванны поддерживают на отметке 1200 мм, из них штей на - на уровне 500-600 мм.
Завод "Джинджа" является примером малотоннажного производ ства, для которого электроплавка является, видимо, наиболее ра циональным процессом [4 ].
З а в о д " Б рик слег"
Возможность плавки обожженного "намертво" концентрата на черновую медь представляет известный интерес. Тэкой способ поз волил бы исключить операцию конвертирования штейна с использова нием всей серы при обжиге, однако он не нвшел широкого примене ния, так как при этом получается шлак, богатый медью. Следует, однако, указать на практику завода "Брикслег" (Австрия}, рабо
тающего по такой схеме. |
|
|
Перерабатываемый концентрат содержит,%: 26-27 Си ; |
30-35А> ; |
|
32-36 J ; до |
0 ,7 NL ; до 0 ,7 As ; 0,Q5Fi ; 0,08 In ; 0,3 S6 ; |
0,05 Со; |
0,5 Са0 ; 0,2 |
МуО и bSi02. |
|
Концентрат обжигают в семиподовой лечи до содержания серы |
||
1,0 -1, 2%. |
|
|
Шихта, |
направляемая на плавку, состоит из огарка, 25% кварца |
|
(к массе огарка), 12% известняка и 4-5% оборотных продуктов. Су |
||
точный проплав шихты равен 75-85 т при расходе угля 6-7% к массе шихты.
Количество добавляемого угля подбирают с таким расчетом, чтобы восстановить всю медь, весь никель и лишь незначительное количество железа. Практически все железо ошлаковывают в виде фаялита. Небольшое количество серы, остающееся в огарке, образу ет богатый штейн, содержащий до 65%Си, и частично переходит в
шлак. |
Тонкий слой штейна между шлаком и медью позволяет |
получать |
шлак, |
содержащий менее 1% Си . При отсутствии этого слоя |
штейна |
для получения бедного медью шлак8 пришлось бы восстанавливать |
||
много |
железа, что привело бы к ухудшению качестве черновой меди. |
|
Медь, получаемая в описанных условиях, |
содержит, %: до |
|||
1 ,5 NL ; |
до 3,5 Fe ; |
0,2 As ; 0,7 Sh' и около 93-95Cu . Шлак содер |
||
жит, %: |
49-45 Fe ; |
30-3Z SL0Z ; 8-10- CaO; 0,2 Zn } 0,0ZPb ; до |
||
0,7 Си и следы никеля. |
|
|
||
Извлечение меди составляет 98%, из них |
95% |
- прямой выход |
||
в металл |
и 3% - в медный штейн, возвращаемый в |
обжиговую печь. |
||
Потери меди оо шлаком не превышают I , 5-2,0% |
и равны потерям при |
|||
плевке на штейн.
Печь на заводе круглая, трехфазнзя, диаметром 5 м и пло щадью подв 20 м2. Сэмоспекэющиеся электроды имеют диаметр 780 мм. Печь открытая и имеет колпак для отводе газов. Плавку ведут при напряжении 90 в о расходом энергии 750 квт-ч/т огарке или 580 квт-ч/т шихты. Медь и шлак периодически выпускают в обогре ваемый отстойник для разделения. Медь в жидком виде сливают в анодную печь.
5 9