книги из ГПНТБ / Клушин Д.Н. Применение кислорода в цветной металлургии

•обогащения дутья кислородом с подогревом дутья. В табл. 26 при­ ведены средние показатели плавки, проведенной под руководством А. И. Евдокименко, И. И. Елякова и И. Р. Полывянного [150].

По сравнению с плавкой на холодном обогащенном кислородом дутье сочетание кислорода с подогревом до 340° С несколько улуч­ шило показатели плавки: несмотря на уменьшение количества дутья и содержания в нем кислорода, удельный проплав шихты (содержа­ ние агломерата в шихте превышало 96%) почти не изменился. Не изменился также расход кокса, но шлаки стали беднее, а колошни­

Простои печи из-за прогара кессонов и фурм увеличились до 4,8% от календарного времени. Однако причин прогара было не­ сколько: наряду с периодами работы на дутье с содержанием до

а 20

При проведении балансовых опытов в масштабах цеха содержа­ ние кислорода в дутье составило 23,5%, температура дутья 365° С, удельный расход кокса 11,3% от массы шихты, проплав 138,5%,. содержание свинца в шлаках 1,77%. Из теплового баланса видно-

стояние фурм и ход печи ухудшались из-за охлаждения горна, а экономия кокса была незначительной. Комбинирование горячегообогащенного кислородом дутья с подачей 3,9% природного газа к дутью позволило подобрать режим с устойчивой работой печи. Хотя с газом подавалось свыше 20% тепла (табл. 26), дополнитель­

результаты расчетов экономической эффективности различных ре­ жимов [139, с. 32—43]

Согласно расчетам авторов, все режимы с применением кисло­ рода, подогрева дутья и природного газа дают положительный эф­ фект за счет экономии кокса; в особенности выгоден подогрев дутья.

,121

За последние годы производительность шахтных печей Чим­ кентского завода, благодаря применению кислорода, возросла на

122

станции, делают комбинирование металлургического и химическогопроизводства особенно рентабельным.

Шахтная плавка свинцового агломерата в Трейле на дутье, обо­ гащенном кислородом, была описана в 1954 г. [152] и с тех пор при­ меняется постоянно. За эти годы производительность печей возросла настолько, что в работе находится обычно одновременно не более двух печей.

Самая большая печь завода имеет сечение в области фурм 12,5 мг (1,88 х6,42). Высота от оси фурм до загрузочной плиты 4,9 мг

ской обработки практических данных за 1960 г. приведены в табл. 28-

Применение дутья, обогащенного кислородом, повысило про­ плав, что было для завода в Трейле наиболее важным.

Согласно данным работы [236], на шахтную плавку подавали 2500 м31ч кислорода, что увеличивало содержание кислорода в дутье до 26,1%. При работе одной печи для нее брали около 2000 м3/ч, а остальной кислород передавали на фьюминговую печь. При кон­ центрации кислорода в дутье 26,1 % удельный проплав шихты пре­ вышал проплав на воздушном дутье на 22—25%. При содержании кислорода 28,8% удельный проплав шихты поднимался до 67— 80 тІ(м2-сутки).

По расчету, экономия кокса при содержании кислорода в дутье 26,1% должна составлять 5% (абсолютных), практически она не превышает 1,2% или 10% (относительных), а в некоторых случаях для обеспечения ровного хода печей и предупреждения образова-

123

ния настылей и продувов расход кокса вообще не снижают. Кроме того, неудобно постоянно менять шихтовку, заданную и поддержи­ ваемую автоматическим взвешиванием. Постоянный избыток кокса в печи является резервом для дальнейшего снижения себестоимости передела,

В Трейле применение дутья, обогащенного кислородом, приводит к получению шлаков с несколько более высоким содержанием свинца, в особенности при снижении расхода кокса. В условиях, когда все шлаки шахтной плавки подвергают фьюмингованию, повышение содержания свинца в них не рассматривается как

дополнительная потеря свинца.

Снижение температуры отходя­ щих газов — существенное положи­ тельное преимущество обогащения дутья кислородом. Раньше при мень­ шем содержании кислорода в дутье (22,4%) температура отходящих га­ зов была равна в среднем 560, теперь при содержании его 26,1% темпера­ тура снизилась до 180—200° С. Полу­ чение более холодных газов умень­ шило пылевынос с 4,5 до 4%.

Преимущества обогащенного дутья — повышение проплава, до­ стижение ровного и устойчивого хода печей, получение холодных отходящих газов и снижение пылевыноса — оказались настолько существенными, что кислород в Трейле нашел постоянное приме­ нение при плавке, несмотря на недостаток его для других процес­ сов, например для фьюмингования.

На свинцовоплавильном заводе в Ист Хелена (США) фирмы Асарко в 1962 г. были проведены опыты по плавке свинцового агло­ мерата на дутье, обогащенном кислородом, на промышленной печи с двумя рядами фурм (рис. 48) [153]. Для этой цели на заводе была сооружена испарительная установка, а жидкий кислород привозили по железной дороге.

.124

Опытные плавки вели по шести суток. Основные показатели при­ ведены в табл. 29. Было отмечено, что при обогащении дутья кисло­ родом шахтная печь работала более ровно, без настылеобразования и потемнения фурм.

Как видно из табл. 29, плавка на воздушном дутье характери­ зовалась высоким проплавом, относительно большим расходом кокса и наличием свободного кислорода в отходящих газах.

При обогащении дутья кислородом до 24 и 26% проплав увели­ чился соответственно на 28 и 51%, расход кокса уменьшился на 11—16%. Вынос пыли снизился, полнота сгорания кокса до С 0 2 несколько повысилась, содержание свинца в шлаках осталось не­ изменным.

Был проведен кратковременный опыт плавки с 24% 0 2 при по­ вышенном до 12,1% расходе кокса; при этом содержание свинца в шлаке снизилось до 0,93%, а вынос пыли увеличился до 4,9%.

Было также установлено, что обогащенное кислородом дутье позволяет выходить на устойчивый режим и высокую производи­ тельность почти немедленно после остановки.

На основании полученных положительных результатов в 1967 г.

Имеются сведения, что на заводе в Боолен (Бельгия) [151, с. 22] шахтная печь свинцовой плавки сечением 7,25 м2 и шлаковозгоночная печь работают на воздухе, обогащенном кислородом, в резуль­ тате значительно увеличилась их производительность и снизился расход кокса. Стоимость металлургического передела существенно снизилась.

Кислород применен также при плавке вторичного свинцового сырья. Некоторые заводы уже в течение ряда лет используют кисло-

125

род при плавке аккумуляторного лома и других видов сырья [151 — 155]. Например, на заводе фирмы Берсанд (США) применение дутья, обогащенного кислородом до 24%, способствовало увеличению про­ плава на 25% и снижению расхода кокса на 10—20%.

В США были выполнены детальные исследования по применению кислорода при шахтной плавке вторичного свинцового сырья. Было установлено, что применение дутья с 26% 0 2 увеличивает извлече­ ние свинца на 1,8—2% и производительность печи на 25—50%, уменьшает количество перерабатываемой шихты на единицу про­ дукции на 12,5%.

Из приведенных данных видно, что применение дутья, обогащен­ ного кислородом, при шахтной плавке свинецсодержащих материалов начинает расширяться и осуществляется в промышленных масшта­ бах на многих заводах в ряде стран. Установлено, что обогащение дутья кислородом повышает производительность печей, снижает расход кокса, уменьшает температуру отходящих газов и связанный с этим пылевынос, несколько повышает содержание свинца в шла­ ках. Однако при уменьшении экономии кокса удается снижать со­ держание свинца в шлаках до уровня, достигнутого на воздушном дутье.

ШАХТНАЯ ПЛАВКА ЦИНКОВОГО АГЛОМЕРАТА

Давно изыскивались возможности плавить цинковый агломерат в шахтной печи для прямого получения жидкого цинка. Восстанов­ ление окислов цинка при этой плавке не представляет больших за­ труднений. Но металлический цинк, полученный в результате вос­

и легко окисляющихся углекислым газом, парами воды и кисло­ родом. Поэтому для осуществления процесса считали, что необ­ ходимо иметь шахтную печь с герметичным колошником, обеспечить высокую концентрацию окиси углерода и отсутствие окислителей в отходящих газах в зоне высоких температур, а конденсацию па­ ров цинка вести в отдельном аппарате. Для облегчения конденсации пары цинка должны быть как можно меньше разбавлены другими газами.

Предполагалось, что если при плавке применить чистое кисло­

центрированного фокуса горения с очень высокой температурой и резкое падение температуры в более высоких горизонтах печи. Окислы цинка восстанавливались быстро и практически полностью.

126

Окислы железа также восстанавливались весьма полно с образо­ ванием чугуна. Жидкий цинк получен не был, и в конденсаторе на­ капливалась лишь пусьера.

В 1948—1949 гг. опыты по плавке цинкового агломерата в шахт­ ной печи на кислородном дутье были продолжены. Печь имела се­ чение в области фурм 0,62 м2 и была полностью кессонирована. Агло­ мерат и кокс загружали через двухколокольное герметичное устрой­ ство. Для конденсации цинка к печи примыкала простая камера с затвором. Кислород подавали к печи от испарительной станции. Печь плавила до 5 m агломерата в сутки. Положительные результаты прежних опытов по полному восстановлению и отгонке цинка под­ твердились, но получить жидкий цинк не удалось из-за несовершен­ ства конденсатора.

Проведенные опыты интересны тем, что показали возможность ведения плавки на чистом кислородном дутье в кессонированной шахтной печи и создания сильно восстановительной атмосферы вследствие очень высокой температуры и большого расхода кокса.

Конденсация металлического цинка при шахтной плавке на воздушном дутье была успешно решена в 1958 г. на заводе в Эвонмаунте (Англия), где создана герметичная шахтная печь, соединен­ ная с жидкостным конденсатором с разбрызгиванием свинца.

в Австралии (в Кокл Крик), Замбии (Брокен Хилл), Франции

в ПНР, СФРЮ, Италии, Китае, Японии и в некоторых других странах.

По данным С. В. К- Моргана и Д. А. Темпла [158], годовая мощ­ ность уже работавших печей в 1966 г. составляла 327 тыс. m цинка и 174 тыс. m свинца; а к 1974 г. должна будет достигнуть 900 тыс. m цинка и 635 тыс. m свинца, что составит 25 и 18% от их общего вы­ пуска в капиталистических странах.

Быстрое распространение шахтной плавки цинкового агломерата объясняется тем, что в отличие от гидрометаллургического способа, требующего богатых и чистых цинковых концентратов, можно перерабатывать этим процессом комплексные концентраты разного состава, сульфидные и окисленные руды, промпродукты и пыли с высоким содержанием свинца, меди и других примесей. При этом достигается комплексное извлечение ценных составляющих при полу­ чении цинка высокой чистоты (после его дополнительного рафини­ рования от свинца с применением вакуума).

В табл. 30 приведены для примера некоторые показатели плавки агломерата на горячем воздушном дутье [158]. Плавка характери­ зуется высоким расходом кокса, превышающим 20% от массы агло­ мерата, сравнительно низкой интенсивностью его сжигания — до 8 ml(м2 • сутки) и соответственно небольшим проплавом агломерата — до 40 ml {м2-сутки), сечение стандартных печей в области фурм было 17,2 м2.

127

Г л а в а V I I

ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ ПЛАВКА

В схеме металлургического производства современного меде­ плавильного завода отражательная плавка — один из основных агрегатов. В настоящее время с использованием отражательных пе­ чей получают свыше 80% мирового производства меди. Однако отра­ жательная плавка, осуществляемая с применением обычного воздуш­ ного дутья для сжигания топлива, характеризуется низким про­ плавом, тепловым к. п. д. и степенью десульфуризации. Наиболее эффективным способом интенсификации отражательной плавки яв­ ляется применение дутья, обогащенного кислородом. Целесообраз­

на основании проведенных металлургических и теплотехнических расчетов, было показано, что применение обогащенного кислородом дутья значительно улучшит многие показатели процесса и даст боль­ шой экономический эффект. Как показали расчеты, увеличится про­ плав, снизится расход топлива и количество отходящих газов. В га­ зах повысится содержание сернистого ангидрида, причем при плавке

Впервые воздух, обогащенный кислородом, в промышленных ус­ ловиях для сжигания пылеугольного топлива при плавке медных кон­ центратов в отражательных печах был испытан и применен в СССР

на Балхашском горно-металлургическом комбинате в 1963—1964 гг. [164, 165].

Основные показатели отражательной плавки на воздушном и воздушно-кислородном дутье приведены ниже:

Применение обогащенного до 25% 0 2 дутья позволило увеличить проплав печи, сократить расход топлива, повысить содержание сернистого ангидрида в отходящих газах и резко уменьшить их количество, сократить выход пыли и поднять термический к. п. д. печи.