книги из ГПНТБ / Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов

и настылеобразованию на подине печи, от нее отказались. Для полу­ чения отвального шлака с содержанием кобальта не более 0,065% в печь необходимо загружать 5% восстановителя, при этом содер­ жание металлического железа в штейне должно быть не менее 16—• 18%. Во избежание осаждения металлического железа на подину печи требуется, чтобы температура штейна была не менее 1200° С. Такую температуру штейна (без перегрева шлака) можно получить лишь при плавке с погруженными в шлак электродами (без вольто­ вых дуг). Бездуговой электрический режим плавки возможен при содержании в шлаке не менее 32—34% SiO2Для получения шла­ ков такого состава конвертерные шлаки плавят совместно с сульфид­ ным медно-никелевым концентратом и кварцевым флюсом (песча­ ником). Загружая в плавку концентрат, преследует две цели: полу­ чают штейн (25% Ni -f Cu, 42—-43% Fe), служащий извлекающей фазой, и шлак с высоким содержанием кремнезема (43—44%).

При смешении малокремнистого конвертерного шлака (23— 24% SiO2 , 55% Fe) со шлаком от плавки концентрата и кварцевого флюса образуется шлак с содержанием 32—34% SiO 2 и 38—40% Fe. Для этого компоненты шихты загружают в печь в определенном соотношении: на 100 т жидкого конвертерного шлака 25 т концен­ трата и 10 т кварцевого флюса. Обеднение шлака ведут при рабочей мощности печи, равной 12— 14 МВт, и напряжении на низкой сто­ роне трансформатора 310—340 В. Ежесменно в печь заливают 15 ковшей (210 т) жидкого конвертерного шлака и загружают 50 т концентрата, 20—25 т песчаника, 10 т угольного штыба.

Твердые компоненты шихты загружают в печь через 12 течек без создания конусов (откосов) на поверхности ванны. Загрузку шихты ведут равномерно в течение всей смены.

За смену ( 6 ч) проводят два цикла заливки в печь конвертерного и выпуска отвального шлаков. В первые 1,5 ч после начала смены в печь заливают 7— 8 ковшей шлака. Общий уровень ванны в печи не должен превышать 2200 мм. Через час после приема конвертер­ ного шлака приступают к выпуску отвального шлака (0,06—0,08% Ni, 0,2—0,25% Cu, 0,055—0,065% Со, 32—34% S i02). При выпуске шлака (4 чаши, 140 т) минимальный уровень общей ванны состав­ ляет 1700— 1800 мм.

Во второй половине смены аналогичным образом обедняют еще 7— 8 ковшей конвертерного шлака.

Штейн (23—25% Ni + Cu, 1,0— 1,2% Со, 23—24% S, 54% Feo6ut, 16— 18% FeMeT) выпускают по требованию конвертерного передела.

Температуру штейна поддерживают в пределах 1200—1250°С, температуру отвального шлака— в пределах 1300—1350° С. Темпе­ ратурный режим плавки регулируют мощностью печи. При возник­ новении дугового режима плавки снижают рабочее напряжение, переключая печной трансформатор на низкую ступень напряжения (без отключения печи).

Замер общего уровня ванны, уровня штейна и толщины настыли выполняют два раза в смену: перед приемом конвертерного шлака и перед вторым выпуском отвального шлака. Толщина настыли

на подине должна поддерживаться не менее 300 мм. Технологичес­ кие показатели обеднительной плавки конвертерных шлаков при­ ведены в табл. 34.

242

На комбинате «Печенганикель» обеднительнуго плавку осущест­ вляют в прямоугольной печи площадью 80 м2 в одну стадию. В печь заливают Конвертерные шлаки с содержанием 0,2—0,3% Со. В ка­ честве сульфидизатора используют штейн, получаемый при плавке в обеднительной печи сульфидной руды с повышенным содержанием серы. На 100 т перерабатываемого конвертерного шлака загружают 35 т руды и 10 т кварцевого флюса, что обеспечивает получение шлака с содержанием 32—34% S i0 2. Рабочая мощность печи 10—12 МВт, напряжение на низкой стороне трансформатора 258—313 В. При производительности обеднительной печи 600 т шлака в сутки расход электроэнергии составляет 250 кВт-ч на 1 т конвертерного шлака. Шлак заливают в печь два раза в смену (по 6 ковшей, 75 т): в течение третьего и шестого часов после начала смены. Руду и угольный штыб загружают равномерно на всю поверхность ванны через 12 течек. Уровень шлаковой ванны поддерживают не более 2000 мм, штейновой до 850 мм. Выпуск шлака производят (через час после заливки последнего ковша шлака) два раза в смену: в течение второго и пятого часов смены. Минимальный уровень шлаковой ванны составляет 1600 мм. Технологические показатели плавки приведены в табл. 34.

Одностадийная схема обеднительной плавки, применяемая на комбинате «Печенганикель» и НГМК, обеспечивает относительно высокое извлечение кобальта (74—82%), но меньшее, чем двуста­ дийная схема комбината «Североникель» (90%), так как в печь по­ ступает конвертерный шлак со значительным количеством магне­ тита. Однако одностадийное обеднение шлаков характеризуется

Организация труда при обеднительной электроплавке конвертерных шлаков

Обеднение конвертерных шлаков в электропечах производится по графику, согласованному с графиком работы конвертеров и руд­ ных электропечей. Каждую электропечь для обеднения конвертер­ ных шлаков обслуживает бригада плавильщиков в составе старшего плавильщика (бригадир) и трех плавильщиков. Выполнение опе­ раций по обслуживанию электрсіпечей (загрузка твердой шихты, выпуск из печи продуктов плавки, ремонт шпуровых отверстий и желобов, загрузка электродной массы, наращивание кожухов электродов) производят так же, как и на электропечах рудной пла­ вки. На круглых печах старой конструкции по соображениям тех­ ники безопасности (из-за малой величины распада электродов) перепуск электродов выполняют при снятии напряжения с электро­ дов. На печах, оснащенных пружинно-гидравлической системой перепуска, эту операцию выполняют без отключения печи. Пере­ пуск электродов составляет до 800 мм в сутки. Значительная вели­ чина суточного схода электрода требует обеспечения надлежащей скорости спекания электродов, которое происходит как за счет высокой температуры подсводового пространства, так и за счет теплопередачи от спеченной части электрода.

При работе на агрессивных железистых шлаках хромомагнези­ товая футеровка печи в области шлаковой ванны быстро изнашива­ ется вплоть до кессонов, заглубленных в кладку, как правило, на 460 мм. На поверхности кессонов образуется гарниссаж (настыль), препятствующий дальнейшему износу футеровки. В области шла­ ковых шпуровых отверстий износ футеровки происходит особенно интенсивно.

Для обеспечения безаварийного выпуска шлака кладку шлаковых' шпуров раз в 2 месяца выбивают на всю толщину стенки и заменяют новой. Кладку штейновых шпуров (при наличии выносной кладки) обновляют после выпуска 400 ковшей штейна. Втулку заменяют через 60 выпусков.

Благодаря кессонированию стен межремонтная кампания печей длится болеедвух лет. При капитальном ремонте печи обновляют футеровку стен, отдельные элементы каркаса печи, контактные щеки, систему водяного охлаждения и т. д. Длительность ремонта состав­ ляет 30—40 суток. Сушку и разогрев печи после ремонта произво­ дят дровами, коксом и электроэнергией.

Пути совершенствования обеднительной плавки

Дальнейшее совершенствование обеднительной плавки должно развиваться путем конструктивного совершенствования короткой сети электропечей для обеспечения высоких значений cos ср при ограниченной величине вторичного напряжения; установления опти­ мальной формы обеднительной печи; выбора оптимальных условий обеднительной плавки, обеспечивающих прирост извлечения метал­ лов.

244

Г л а в а X III

О Г Н Е У П О Р Н Ы Е М А Т Е Р И А Л Ы

§ 49. Основные свойства огнеупорных материалов

Огнеупорными материалами (огнеупорами) называются тугоплавкие строитель­ ные материалы, способные противостоять действию высоких температур (1580° С и выше). Огнеупорные материалы применяют для строительства металлургических печен и других агрегатов, в которых технологические процессы протекают при высоких температурах. От качества огнеупоров зависит длительность службы футе­ ровки печи, производительность печи и себестоимость получаемых продуктов. Огне­ упорные материалы должны иметь следующие основные свойства: огнеупорность, высокую механическую прочность, огнестойкость, термоустойчивость, химическую устойчивость, низкую теплопроводность.

Огнеупорностью называется способность материала выдерживать высокие тем­ пературы, не расплавляясь. Огнеупорность характеризуется температурой, при которой стандартный образец деформируется под действием собственной тяжести (без внешней нагрузки). Огнеупорность зависит от химического состава материала и его структуры. Огнеупорные материалы должны обладать механической проч­ ностью, т. е. способностью сопротивляться усилию сжатия. Ни растягивающих, ни изгибающих усилий огнеупоры не выдерживают. С ростом температуры прочность огнеупоров постепенно падает.

В кладке печи в условиях высоких температур огнеупорные материалы испы­ тывают значительные нагрузки. Способность огнеупорного материала сохранять свою форму под нагрузкой при высоких температурах называется огнестойкостью. Огнестойкость характеризуется температурой начала размягчения огнеупора под нагрузкой 2 кгс/см2. Чтобы огнеупорные изделия не разрушались, необходимо постоянство их объема. При изготовлении огнеупорной футеровки печи нужно учитывать, что при высокой температуре некоторые огнеупорные изделия склонны к усадке (уменьшению объема) или росту. Рост может вызвать раздавливание кладки, усадка — уменьшение строительной прочности.

Огнеупорная кладка промышленных печей, желобов и ковшей для транспор­ тировки и разливки продуктов плавки подвергается периодическому нагреву и охла­ ждению. При резком нагреве и охлаждении в огнеупорных материалах из-за их низкой теплопроводности возникают напряжения, которые превышают предел проч­ ности изделия, и огнеупорная кладка разрушается. Способность огнеупорных мате­ риалов сопротивляться резким колебаниям .температуры без разрушения (трещин, сколов) называется термостойкостью. Для определения термостойкости огнеупорные кирпичи нагревают до 850° С, а затем охлаждают в проточной воде. Нагрев и охла­ ждение повторяют до тех пор, пока потеря в массе не достигнет 20%. Число таких теплосмен определяет термостойкость огнеупорных материалов.

Помимо действия высоких температур, огнеупорные материалы подвергаются в печах разрушающему химическому действию продуктов плавки (шлака, штейна, газов, металлов). Способность огнеупорных материалов противостоять при высоких температурах разрушению под действием продуктов плавки называется химической

в контакте с огнеупором. Для уменьшения тепловых потерь через кладку печи огне­ упорные материалы должны'обладать малой теплопроводностью. Теплопроводность материалов зависит от их состава, физико-химических свойств и пористости. При обыкновенной температуре огнеупорные материалы не электропроводны, при высоких температурах они обладают электропроводностью, которая увеличивается с повы­ шением температуры. Во избежание утечки электричества через футеровку электро­ печи огнеупорные материалы при высоких температурах должны иметь минималь­ ную электропроводность.

Огнеупорные материалы в зависимости от химического состава могут быть кислыми, основными и нейтральными. К кислым огнеупорам относится динасовый кирпич, к основным — магнезитовый кирпич, к нейтральным — шамотный и хро­ момагнезитовый кирпич, а также углеродистые изделия.

245

Огнеупорные материалы, применяемые для кладки металлургических печен, поставляют заводы-изготовители в виде простого и фасонного кирпича, блоков, порошков (рис. 100).

§ 50. Огнеупоры, применяемые в металлургии никеля

прочность магнезитового кирпича при низких температурах составляет 400 кгс/см2, начало деформации под нагрузкой 2 кгс/см'2 — не ниже 1500° С. Объемная масса

3 — торцовый клин; в — нормальный кирпич обыкно­ венного формата: 1 — прямой; 2 — поперечный клин; ^

клин; ж — пятовые кирпичи

^ 2,6 г/см3. Магнезитовый кирпич имеет большой коэффициент теплового расшире­ ния, поэтому термостойкость его очень мала (1—2 теплосмены). При повышенных температурах он обладает высокими теплопроводностью и электропроводностью. Магнезитовый кирпич хорошо противостоит действию основных шлаков, но разъ­ едается кислыми. Этот кирпич применяют для футеровки пода и стен электропечей, конвертеров, желобов для выдачи штейна и т. д.

Х р о м о м а г н е з и т о в ы й т е р м о с т о й к и й к и р п и ч изготовляют из магнезитового порошка и бедной хромистой руды. Он содержит не менее 57% MgO и не менее 8% СаО, остальное — окислы железа, кремния, алюминия. Огнеупор-' ность хромомагнезитового кирпича составляет 2000° С, температура начала дефор-

246