книги из ГПНТБ / Лакерник, М. М. Электротермическое оборудование. (Руднотермические печи)
.pdf
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
15 |
|
|
Химический состав продуктов плавки, % |
|
|
|||||
Продукт |
N1 |
Си |
Со |
Fe |
S |
FeO |
|
|
плавки |
|
4 ° |
||||||
Штейн........... |
II |
* 5,6 |
0,32 |
48 |
27 |
- |
- |
- |
Шлак............. |
0,1 |
0,05 |
0,03 |
|
|
29 |
42 |
12 |
Содержание SL0Z в шлаке поддерживается не менее 38$, |
а МдО- |
|||||||
не более 13%. Уровень расплава в ванне |
составляет 2,5 -2,7 |
м. |
||||||
Шлак почти непрерывно выдается из печей на грануляцию; гид ротранспорт его в отвал производится по двум лоткам шлэковода,
облицованным базальтом. |
|
|
|
Печные газы, проходя через |
систему газоходов и пылевую ка |
||
меру, очищаются от пыли. |
|
содержащий, %г 0 ,6 -1 ,3NL ; 0,5- |
|
Штейн конвертируют, а шлак, |
|||
0,8£k ; |
0,15-0,20 Со ; 55Fe ; |
18-20 Si02 , направляют в электропе |
|
чи для |
обеднения [9 J. |
|
|
Комбинат "Североникель". |
Переработке подвергается сырье, по |
||
лучаемое на комбинате и привозное. Предусмотрено раздельное опро бование и хранение сырья.
Руда, окатыши Ждановского горно-обогатительного комбината,
флюсы и обороты поступают |
в передел. |
Флотационные концентраты |
в смеси с рудной мелочью, |
гэзоходной |
пылью, кеками, карбонатом |
никеля и другими полупродуктами поступают на окатывание. Б качест ве флюсов используется квврцит или кварцевый песок.
Окатывание производят на тарельчатых грануляторах, обжиг - на агломерационной матине. Агломерат подвергается грохочению. Крупные фракции направляются на склад, откуда поступают в плав ку, а мелочь - на грануляцию.
Сырье хранится в бункерах пихтового корпуса, из которых сначала направляется в бункера электропечного цеха, а затем та рельчатым питателем и скребковым транспортером - в бункера элект ропечей, откуда по аналогичной транспортной схеме через загрузоч ные ворснки поступает в печи по мере расплавления шихты. В печь заливается также часть обедненного конвертерного шлака.
Образующийся штейн заливается в конвертеры или в качестве извлекающей фазы в обеднительные электропечи.
Б процессе обедиительной плавки влек обрабатывается твердым
восстановителем, в пихту с этой цепью вводится'не менее 3,5%
•70
антрацита. Из печи выдаются оборотные шлаки, которые частично направляются в руднотермические печи, а частично - во вторую ста дию обеднения. Шлак после второй стадии обеднения транспортирует ся в отвал.
Штейн, обогащенный в обеднительных печах никелем и кобаль том, направляется в конвертеры.
Плавка окатышей на комбинатах "Печенганикель" и "Североникель", а также увеличение в сырье доли богатого сырья Талнахского месторождения обусловили рост содержания в шихте ценных компонентов и железа и уменьшение содержания кремнезема и дру гих шлакообразующих.
Характеристика шихты электропечей за 1971 г . приведена в
табл. 16. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
16 |
|
|
Характеристика шихты электропечей для выплавки |
|
|||
|
медно-никелевого штейна (1971 г .) |
|
|
||
Показатели |
Северони- |
Печенгэни- |
Норильский |
||
|
|
кель |
кель |
гак |
|
Компонентный состав |
|
|
|
|
|
шихты,? |
на сухой |
|
-♦ |
|
|
вес: |
|
|
69,3 |
|
|
рудное |
сы рье... |
90,5 |
59 |
|
|
оборотный шлак |
3 |
29 |
5,1 |
жидки! |
|
|
|
|
|
+8,2 |
твер |
|
|
|
12 |
дый |
|
флюсы................... |
6,4 |
17,4 |
|
||
Компонентный состав
рудного сырья, %
на сухой вес:
руда................. ...
обожженные окатыши
агломерат............
Химический состав
рудного сырья, %:
железо..........
сера............... .
крем н езем ......
гл и н о зе м .......
окись магния...
ОКИСЬ К8ЛВЦИЯ..
67,2
32,3
-
26,9
11,2
25,0
4,3
9,6
со |
О |
75
■25
-
24,9
10,4
26,8
15,0
м со
14,7
-
85,3
30,7
9,08
28,0
7,0
3,5
4,0
r>i
Применение флюсов привело к увеличению удельного расхода электроэнергии на проплав рудного сырья на комбинатах "Печенгэникель" и Норильском, а на комбинате "Североникель" - к снижению этого показателя благодаря уменьшению тугоплавкости шихты.
Энергетические показатели работы электропечей при выплавке медно-никелевого штейна за 1971 г . приведены в табл. 17.
Т а б л и ц а 17
Энергетические показатели работы электропечей при
выплавке медно-никелевого штейне (1971 |
г .) [9 ] |
||
Показатели |
Северо- |
Печенганикель |
Норильский |
никель |
|
гак |
|
|
|
||
Средняя рабочая мощ |
26,94 |
27,72 |
31,7 |
ность печи, М ва... |
|||
Рабочее напряжение, в |
500-550 |
580-600 |
500-750 |
Средняя удельная рабо* |
|
|
|
чая модность, квт/мй |
505 |
230 |
230 |
площади п о д а ....... |
|||
Удельный проплвв твер-р |
|
|
|
ДОЙ ШИХТЫ, Т/СуТКИ‘IT |
16,7 |
7,4 |
10,4 |
площади п о д а ....... |
|||
Удельный раоход элект |
|
|
|
роэнергии, КВТ'Ч/Т |
735,5 |
745,0 |
524 |
твердой ш ихты ...... |
|||
Технологические показатели плевки и химический состав про дуктов плавки на медно-никелевый штейн приведены в табл. 18 и 19.
|
|
Т а б л и ц а |
18 |
|
Технологические показатели выплавки медно-никелевого |
|
|||
штейна в электропечах (1971 |
г .) [9 ] |
|
|
|
Показатели |
Северони |
Печенгэни- |
Норильский |
|
кель |
кель |
гак |
|
|
Средняя глубина ванны, мм: |
|
|
|
|
общая.................................. |
2400 |
2600 |
2600 |
|
штейна..................... ............ |
700 |
800 |
850 |
|
Средндя температура на выпус |
|
|
|
|
ке, С 2 |
|
|
|
|
шлака..................................... |
1370 |
1350 |
1250 |
|
штейна............................. .. |
1310 |
1250 |
1140 |
|
Выход штейну, %от шихты.. |
28,1 |
22 |
- |
|
Выход шлака, %от шихты... |
64,9 |
94 |
- |
|
Извлечение, в штейн,#: |
|
96,7 |
|
|
никеля................................. |
96,85 |
97,09 |
|
|
меди..................................... |
96,17 |
96,74 |
96,46 |
|
кобальте............................ |
84,12 |
75,54 |
82,46 |
|
7 2
|
|
Т а |
б л и ц а |
1 9 |
Состав продуктов электроплавки сульфидных медно-никелевых |
|
|||
|
шихт (1971 г .) |
|
|
|
Показатели |
Северо- |
Печенга- |
Норильский |
|
никель |
никель |
гак |
|
|
|
|
|||
Содержание в штейне, %г |
|
|
|
|
н и к е л я . . . . . . . . . . . . . . |
9,94 |
10,59 |
12,0 |
|
меди................................ |
9,54 |
7,80 |
10,7 |
|
кобальта....................... |
0,38 |
0,38 |
0,36 |
|
железа........................... |
49;2 |
48,6 |
46,3 |
|
серы................................ |
26,4 |
26,9 |
26,8 |
|
растворенного железа |
- |
7 |
7.4 |
|
Содержание в шлаке, %: |
|
0,098 |
0,101 |
|
никеля........................... |
0,085 |
|
||
меди............................... |
0,093 |
0,079 |
0,12 |
|
кобальта....................... |
0,029 |
0,038 |
0,031 |
|
железа............................ |
17,80 |
23,4 |
25,9 |
|
кремнеземе................... |
45,4 |
42,3 |
41,8 |
|
глинозема..................... |
5,0 |
- |
9,2 |
|
окиси магния............... |
18,8 |
13,6 |
6 , 8 |
|
окиси к а л ь ц и я ....... |
3,4 |
2 , 9 |
5,5 |
|
Анализ состояния плавки медно-никелевых руд показывает, |
что |
|||
технический уровень рудной электроплэвки сульфидного сырья в
СССР превосходит мировой уровень по интенсивности процесса плав ки, степени извлечения металлов (особенно кобальта) и отстает по качеству подготовки шихты.
Для усовершенствования электроплавки медного и медно-нике левого сырья необходимо дальнейшее повышение извлечения, в пер вую очередь, путем уменьшения пылевыноса через неплотности сво да, особенно в период бурления ванны и хлопков в печном прост
ранстве. Необходимо усовершенствовать |
подготовку шихты, исключив |
||
из нее материалы |
крупностью минус 3-5 |
мм и направив их на окои- |
|
кование, а твкже |
организовав сушку до |
содержания влаги менее |
|
352. Следует стремиться к получению максимально |
металлизирован |
||
ного штейна, поддерживая постоянный уровень шлаке и штейне, а также тщательно усреднять состав шихты, оперативно ее анализиро вать и тщательно дозировэть.
7 3
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц е |
20 |
|
|
Характеристика руднотермических печей медно-никелевой промышленности |
|
|
||||||
Стрвна |
Предприятие |
Количест Мощность |
Площадь |
Удельная |
Удель |
Количест-Характер |
|
||
во печей |
печи, |
ПС}ДЭ, |
мощность, ный рас во элект-сырья |
|
|||||
|
|
|
ква |
|
квэ/м^ |
ход |
родов |
|
|
|
|
|
|
|
|
электро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
энергии, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
квт-ч/т |
|
|
|
Канада |
Т.ОМПСОН |
5 |
18000 |
184 |
65 |
350 |
6 |
Огарок cu- nL |
|
|
|
2 |
19500 |
|
|
|
6 |
концентрате |
|
ЮАР |
Растенбург |
225 |
• • • |
• • • |
Подсушенные |
||||
|
|
|
28200 |
И З |
250 |
|
|
окатыши |
|
|
|
|
314- |
6 |
Сu-NL руда, |
||||
|
|
|
|
|
|
483 |
|
обожженные |
|
|
|
- |
28000 |
101 |
280 |
|
6 |
окатыши |
|
СССР |
Печенганикель |
314- |
Окатыши |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
683 |
|
|
|
|
|
|
33000 |
126 |
262 |
218- |
6 |
СU.-NL руда, |
|
|
|
|
|
|
|
492 |
|
обожженные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
окатыши |
|
|
|
— |
50000 |
126 |
397 |
475- |
6 |
Си- IIL руда, |
|
|
|
|
|
|
|
800 |
|
обожженные |
|
|
|
|
|
|
810- |
|
|
окатыши |
|
|
Североникель |
|
|
517 |
|
|
Влажный кон |
||
|
|
|
|
|
850 |
|
|
центрат |
фло |
|
|
|
|
|
|
|
|
тации фзин- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
штейна |
|
Характеристика руднотермических печей для плавки медно-нике левого сырья приведена в табл. 20 [9 ].
Электроплавка окисленных никелевых руд
Н8 ф е р р о н и к е л ь
В настоящее время электроплавка окисленных никелевых руд широко применяется в Новой Каледонии, Японии, Бразилии, США, Гре ции, Доминиканской Республике и Гватемале. В СССР начата эксплу атация Побужского никелевого заводе с электропечью мощностью
48000 квэ'.
Завод "Дониамбо" состоит из трех основных цехов: подготовки руды с тремя вращающимися трубчатыми печами, электроплэвки с че тырьмя круглыми руднотермическини печами мощностью п о .13,5 Мва для получения чернового ферроникеля и рафинировочного, в котором черновой ферроникель рафинируют до товарного.
Окисленная руда, содержащая, %: B,7Ni +Co ; 20 Fe203; B7SiOz ; 23Mpfl; 20-30 Hzo и 13 прочих, после сушки в горячем виде, загру жается в круглые печи с напряжением 90-240 в и автоматическим ре гулированием мощности. Восстановителем служит кокс, расходуемый в количестве до 3,7$. Шлак гранулируют морской водой.
|
Выпускаемый из печи при 1510°С черновой ферроникель содер |
||
жит, |
$: |
до 23 Hi +Со ; ~70 Fe ; 2-4 Si ; 2.С ; |
1,7 Съ ; 0,35 S и |
0,03 |
Р . |
Рвсход электроэнергии на плавку I |
т горячего (■700°С) |
•огарка составляет 600 квт*ч. На I тыс.квв установленной мощности |
|||
проплав |
руды достигает 35-36 т в сутки, что соответствует 4 т/м^ |
||
в сутки.
Заводы "Тояма" и"Хиюга" (Япония) работают по аналогичной технологической схеме, отличающейся от схемы завода "Дониамбо" тем, что шихту готовят, спекая на агломерационной машине, и пла вят в печах мощностью 4000 квэ.
Завод."Морро де никель” (Бразилия) перерабатывает руду,
содержащую, |
$: 1,9 NL ; следы Со; 7 Fe ; следы Съ ; 41 SL02 и 25МуО. |
Обжиг руды |
осуществляют в трубчвтой печи длиной 52 и и диа |
метром 2,5 м. Огарок при температуре 750°С загружают в электро печь мощностью 4800 ква с добавкой древесного угля. При плевке
получвют черновой ферроникель, |
содержащий, $: до 32 NL ; 2,2 Л ; |
2,2 С } до 0,3 Sn Р , |
|
Завод ’’Ханна никель" (США) |
работает по схеме Перрена, сущ |
ность которой заключается в разделении процессов плавления и восстановления руды. Расплавление руды ведется в электропечи, а восстановление - внепечным способен!, ферросилицием, содержащим
45$ кремния.
7 5
На заводе работает семь электропечей, четыре из которых |
||
мощностью пс |
14 |
тыс.ква служат для плавки огарка, одна мощностью |
тЗ,5 тыс.кАэ |
- |
для выплавки ферросилиция и две мощностью по |
2,5 тыс.ква - .для рафинирования ферроникеля. |
||
Печи для |
плавки огарка круглые, диаметром 8 м, с напряжени |
|
ем на нижней |
стороне трансформатора от 300 до 465 в . Температу |
|
ра выпускаемого из печи расплаве 1650°С, расход электроэнергии 751 квт-ч/т огарка.
Перспективная предварительная оценка развития никелевой промышленности свидетельствует, что только Канада, Финляндия и частично Австралия перерэбэтыззют сульфидные руды, в то время как остальные страны перерабатывают окисленные руды, для которых электроплазкэ является основным процессом. В будущем этот про цесс приобретет еще большее значение, и сталелитейная промышлен ность будет Еынужденэ приспособиться к использованию ферронике ля [24 ].
Электроплэвка свинцовых концентратов
Электроплэвка свинцовых концентратов ведется только на за воде "Роншер". Выбор способа реакционной плавки был предопреде-. лен составом концентрата, для которого нецелесообразна шахтная и невозможна горновая плавка.
Концентрат (235 т/сутки), содержащий в среднем 75$ свинца,, плавят без специальной подготовки в электропечи. Отходящие газы очищаются от пыли в котле-утилизаторе и электрофильтре, откуда пыль возвращается в электропечь. Очищенный от пыли газ использу ют для производства серной кислоты.
1лэк, содержащий 34$ СаО: до 4-4,5$ РЬ и 20$ 1п0, подверга ют фьюмингованию совместно со шлаком медной плавки.
Выпускаемый из печи свинец содержит около 3$ серы и окисля ется в конвертере. При охлаждении свинца из него выделяется око ло 30 т в сутки дроссов, которые измельчают и возвращают в печь.
Потребление электроэнергии при плавке составляет 810 квт-ч/т рафинированного свинца при общем извлечении его в металл 98$.
На рис, 25 и 26 показвны продольный и поперечный разрезы электропечной установки.
Прямоугольная печь с размерами поде 13,3x4,3 м оборудована четырьмя расположенными в ряд электродами. 7 одного из торцов имеется газоотвод, в противоположном торце - шпур для выпуска шла ка и в середине одной из длинных стен - шпуры для выпуска свин ц а.
76
сто
Р и с . 2 5 . Продольный р а зр е з |
электропечи |
для свинцовой |
плавки: |
|||||
I - бункер с коксом ; |
2 - |
бункер с известняком ; 5 |
- |
бункер с |
||||
пылью; 4 - |
бункер с |
концентратом; |
5 - |
дозирующие |
бункера; |
|||
6 - бай п ас ; 7 - газо х о д ; |
8 - котел -у ти л и зато р ; |
S |
- измельчение |
|||||
|
|
и пневмотранспорт |
|
|
|
|
||
Печь |
интенсивно |
охлаждается |
кессонами от |
нижней |
отметки по |
|||
да до верхней отметки тлэка и несколькими водоохл'эждаемыми мед
ными блоками на углах , ь подине под электродами, |
в области |
вы |
|||||
пускных отверстий , з своде вокруг электродов и |
г э з о о т в о д 8 . |
Га |
|||||
зоходы к котлу -утилизатору и байпасному стояку |
стальные |
к е с с о - |
|||||
нировэнные |
всдоохлэкдаемые. |
|
|
|
|
|
|
Опорная балке свода охлаждается воздухом, имеет заступающую |
|||||||
водоохлакдземув ч а с ть , |
служащую |
опорой уплотнению |
между |
кирпич |
|||
ной кладкой стены и сводом. |
|
|
|
|
|
||
Печь |
оборудована |
четырьмя |
0 8 моспекэкшшыизя |
электродами |
ди э - |
||
метрой I м . Для обеспечения коксования электродной массы элект роды снабжены теплоизоляцией на высоту около I м выше-зажимов.
Перепуск электродов в зажимах ограничивается длиной 100 мм и
гчг* •
( '
п
осуществляется через каждые 3 час. Электроды соединены с транс форматорами по системе Скотта, допускающей питание четырех элек тродов от трехфазного трансформатора. Распределение тепла в ван не регулируется выбором напряжения в пределах 100-200 в 17 сту пенями. Нормальное напряжение 190-200 в поддерживается автомати чески.
Воздух в зону горения печи подается от турбовоздуходувки с давлением '3 ат, расход его достигает 125-130 м3/мин.
Скорость воздухе на выходе из сопл равна 60 м/сек при 50°С. Ширина сопл 130 мм. Воздух можно нагреть до 300°С в подо гревателе, отапливаемом мазутом. Количество воздуха регулирует ся с помощь» клапанов отдельно для каждого сопла. Главный клэ-
78
пан автоматически открывается или закрывается в зависимости от поступления в печь шихты.
Шихта подается ленточным конвейером к восьми бункерам, нахо дящимся над печью. Различные концентрэты поступают со склада и из шихтового отделения. Материал, загружаемый двухтонными порци ями, приготовляется двумя автоматическими весовыми дозаторами и перемешивается.
Концентрат предварительно высушивается (остаточное содержа ние влаги 2#) и вдувается в электропечь через четыре комплекта форсунок. Шихта, поступающая из шнека, рзспределяется.мевду четырьмя точками загрузки с помощью подвижных шиберов, регулиру емых посредством трубок, расположённых перед каждым соплом.
Продукты обжига (твердые и жидкие) собираются в шлэковой ванне, в которой завершаются все реакции и разделяются по удель ному весу свинец и шлак. Температура шлака 1350°С достигается за счет джоулевз тепла, выделяемого между нижней точкой электро дов и металлической ванной. Шлак ”сдвергается фьюмингованию вместе со шлаком медной плавки. Выпускаемый из печи свинец, со держащий 3# серы, подвергается продувке в конвертере.
Окислы, образующиеся при рафинировании свинца, также подают в конвертеры, продувка в которых длится около 40 мин при расходе воздуха 85 м3/мин. После этого свинец остывает в течение 7-S час. Ликвирующие при этом штейн и окислы снимают, измельчают и возвра щают в электропечь вместе с пылью из котла-утилизатора и извест няком. Штейн и окислы загружают на шлаковую ванну электропечи как можно ближе к газоходу. Свинец после продувки в конвертерах транспортируют в ковшах в рафинировочный цех.
При конвертировании свинца -около 55# серы удаляется в виде
50^ частично |
в результате реакций, протекающих в |
ванне, а частич |
но вследствие |
окисления улетучивающегося PbS над |
поверхностью |
ванны. Значительная часть подаваемого в ванну кислорода связыва ется в окислы в виде сульфатов, которые в дальнейшем при охлажде нии всплывают на поверхность ванны. По возвращении сульфатов в электропечь при взаимодействии их с сульфидами образуется сви нец, а железо и цинк переходят в. шлак.
Особое внимание уделяется составу шлака. Содержание СаО поддерживают на уровне 34#, что намного выше, чем в шлаках обыч ной шахтной плавки. Это делают для максимального снижения содер жания свинца в шлаке. Содержание не менее 8,5# FeO обеспечивает необходимую электропроводность шлвка, дающую возможность работать при напряжении 200 в . Содержание ZnOt также способствующей повы шению электропроводности, допускается до 15#. Верхний предел
7 9