книги из ГПНТБ / Пирометаллургия меди Л. М. Газарян. 1960- 13 Мб

250 Использование отходов медеплавильных заводов

ценным количеством воздуха. Последнее должно обеспечить сго­

рание такого количества топлива, которое должно быть доста­

точным для разогрева ванны и для покрытия всех тепловых по­ терь этого периода.

Соотношение между углем и воздухом определяется как стремлением иметь смесь с наибольшей восстановительной спо­

Содержание цинка S шпаке, %

Рис. 109. Скорость отгонки цинка в зависимости от разных условий:

а) 1— обычная продувка, угольной пылью; 2 — продувка с расходом воздуха 55% с од­ ной стороны печи и 95ОД—с другой; б) 1—обычная продувка угольной пылью; 2 — продувка воздухом, обогащенным до 25,0% Оз; 3 — продувка воздухом, подогретым до

510°

собностью (коэффициент от теоретически необходимого воздуха а = 0,5), так и необходимостью обеспечить достаточное тепло­

выделение, для чего необходимо сжигать уголь до углекислоты (а=1). На практике осуществляют промежуточный режим (коэффициент а = 0,55—0,7).

Наилучшие результаты получаются при дифференцированном режиме. В первый период вдувают воздух в количестве, прибли­

жающемся к теоретически необходимому для полного сжига­ ния угля, в результате этого добиваются быстрого разогрева шлаковой ванны; затем начинают вдувать углевоздушную смесь, в которой соотношение угля и воздуха позволяет сжигать уголь только до окиси углерода.

На рис. 109 приведена расчетная кривая отгонки цинка для операции с подачей 55% воздуха в фурмы с одной стороны печи и 95% в фурмы — с другой стороны и кривая отгонки с подачей нормального количества воздуха (75%) во все фурмы. Из рас­ положения и направления кривых следует, что при процессе с восстановительной (55% воздуха) и разогревательной (95% воз­ духа) продувками одновременно значительно ускоряется отгон­

252 Использование отходов медеплавильных заводов

При продувке обогащенным воздухом вносится меньше азо­ та, отчего снижаются потери тепла с отходящими газами и по­ вышается температура ванны. Кроме того, благодаря меньшему объему газов (приблизительно на 15%) и меньшим потерям теп­ ла с газами в процессе продувки выделяется большее количе­ ство избыточного тепла, чем при продувке воздухом. Это позво­ ляет снизить расход угля и вести процесс с пониженным коли­ чеством воздуха по сравнению с теоретически необходимым,

отчего увеличивается скорость восстановления цинка.

Рис. 110. Скорость отгонки цинка при про­ дувке различными восстановителями:

Как следует из данных таблицы, с увеличением содержания

кислорода в дутье увеличивается скорость отгонки цинка и при одинаковой продолжительности продувки (160 мин.) увеличи­ вается его извлечение.

Подогрев дутья дает дополнительное количество тепла, отче­ го повышается температура ванны и также создается возмож­ ность вести процесс с меньшей степенью сжигания топлива: на­ пример, вдувать 60% теоретически необходимого воздуха вме­

сто обычных 75%. Оба эти фактора увеличивают скорость отгон­ ки цинки из шлака.

На рис. 109, б приведены расчетные кривые скорости отгонки

цинка при обычных условиях продувки, при обогащенном кис­ лородом воздухе и при воздухе, подогретом до 540°.

Как следует из диаграммы, при подогретом до 540° воздухе

щенном (до 25,6%) кислородом. По сравнению с обычным про­

цессом скорость отгонки выше на 45%.

На рис. НО приведены расчетные кривые отгонки цинка из шлака угольной пылью, содержащей 5,6 и 10,1% водорода; нефтью, естественным газом (25,1% Н2) и чистым водородом.

Как видно на диаграмме, скорость и полнота отгонки цинка резко увеличиваются с увеличением содержания в топливе водо­ рода, а для чистого водорода — вдвое по сравнению с обычным

углем.

Из опыта работы фьюминг-установии медеплавильного завода Флин-Флон

Как показала практика работы этого завода, экономически це­ лесообразна комплексная переработка высокоцинковистых медь­ содержащих продуктов: плавка в отражательной печи в сочетании с фыомингованием шлаков этой печи для извлечения из них цин­ ка и других ценных компонентов. Увязав переработку сырья но­ вого качества в отражательной печи с технологией процесса фью-

мингования шлаков, устранили ряд трудностей, которые созда­

лись в результате резкого увеличения содержания цинка в ших­

те отражательной печи Весьма интересен анализ работы первой крупной фьюминг-

установки на этом заводе. С самого начала работы фьюминг-уста-

новки на заводе создались значительные трудности как в освое­

нии фьюмингования медных шлаков, так и в приспособлении тех­ нологии отражательной плавки к высокоцинксвистой шихте и к технологии фьюмингования. Ряд следующих конкретных меро­ приятий позволил заводу преодолеть возникшие трудности.

I. С переходом на плавку цинковых кеков завод должен был

плавить в сутки 720 т медных концентратов и 250—270 т кеков

пинкового завода следующего состава: 26,0—26,5% Zn, 1.0—1

1,5% Си, 0,6—0,8% РЬ, 36.0—36,5% Fe, 3,0—4,0 г/т Аи, 100,0—

120,0 г/т Ag. Плавка медного сырья и цинковых кеков в таких соотношениях показала, что полученная шихта тугоплавка, и для нормального ведения процесса необходима более высокая темпе­ ратура, чем принятая на заводе. Режим работы отражательной пе­ чи этого завода в прошлом отличался тем, что темпеоатура в пе­ чи на 200—250° была выше, чем в обычных печах. Даже такая повышенная температура оказалась недостаточной, и заводу при­

шлось провести следующие мероприятия для дальнейшего подня­ тия температуры в печи.

1.Применили более качественный уголь, с более высокой теп­ лотворностью, содержавший 20% летучих, 68% связанного угле-,

рода, 5.2% Н2О и 6,8% золы. Теплотворность угля 7820 ккал/кг..

2.Ввели подогрев всего вторичного воздуха подаваемого в

альным автоматическим регулятором. Для дальнейшего улучше­ ния условий горения на заводе приняты меры для подачи части подогретого воздуха в печь при высоком давлении.

3. Ежесуточный расход угля увеличили от НО—112 т до 140—145 т. Увеличенный расход топлива повысил температуру и количество отходящих газов, что потребовало частичной рекон­ струкции печи с заменой в некоторых участках огнеупоров более термостойким магнезитовым кирпичом.

4. Реконструировали и расширили углепомольное отделение для обеспечения растущих нужд завода в пылевидном угле.

II. Переработка значительного количества цинковых кеков создала трудности в работе самой отражательной печи, так как

резко увеличилось количество ферритов в шихте. Железо и цинк

в кеках в основном представлены в виде феррита цинка (ZnOFe2O3). С вводом в шихту отражательной плавки кеков, естественно, резко увеличилось количество ферритов. Это обстоя­ тельство, а также и то, что в связи с фьюмингованием шлаков от­ ражательная течь была переведена на более основные шлаки, со­ держащие 32,0—34,0% SiO2 против 36,0—37,0% в прошлом, уси­ лило оседание на подину печи значительного количества феррита.

До последнего времени фьюмингованию подвергались извест­ ково-железистые шлаки свинцовых заводов, в которых содержа­ ние СаО доходит до 12—18%, a SiO2 — до 20—25%. Железистые же шлаки завода состояли в основном из FeO и содержали SiO2 36—37%, а СаО всего 1—2%. Шлаки этого типа более тугоплав­ ки; температура их плавления круто поднимается с увеличением содержания SiO2, поэтому завод вынужден был перевести отра­ жательную плавку на шлаки, содержащие 32—34% SiO2.

Известно, что в отражательной плавке для борьбы с ферри­ тами, вводимыми в ванну печи, стараются работать на шлаках с высоким содержанием SiO2.

Магнетит в ванне отражательной печи восстанавливается до

преодоления которых на заводе старались вводить в печь с огар­

ком повышенное количество FeS. Для этого была пересмотрена схема обогащения медных руд с целью поднятия содержания се­ ры в медных концентратах и был изменен режим обжига с целью снижения десульфуризации при обжиге.

Если десульфуризация по обжиговому цеху в период 1949—

1950 гг. составляла 46%, то с вводом фьюмингования она соста­

вила 37—37,5%. Это позволило снизить содержание меди в штей­ не с обычных 22—23% до 18%. Бедные штейны способствовали поддержанию чистой лещади в результате ее размывания и повы­ шенной растворимости магнетита в бедном штейне.

Шлаковозгоночный цех оборудован двумя печами; каждая печь имеет котел-утилизатор и холодильники. Горячие газы из печи поступают в котел-утилизатор, затем в холодильники,

охлажденный газ направляется в рукавные фильтрьи.

Каждая Печь имеет свой индивидуальный электрообогреваемый миксер. Жидкий шлак подается в миксер, где отстаивается штейн, краном по желобу шлак вливается в печь. В цехе преду­ смотрена возможность подачи шлака в печь, минуя миксер.

Внутренние размеры печей следующие: ширина 2,4 м, длина 6,3 м, высота 7,2 м, причем газоотвод печи наклонно поднимает­ ся в сторону экранированной камеры сжигания на 5,1 м. Вся печь собрана из стальных кессонов.

В нижних боковых кессонах печи на высоте 250 мм от пода размещены 42 фурмы (по 21 с каждой стороны печи).

Каждая печь расходует 13—15 ж3 воды в минуту. Для снаб­ жения печей воздухом установлены три двухступенчатые центро­ бежные воздуходувки; производительность каждой 283 м31мин при давлении 0,9 кг!см2.

Изменяя число оборотов воздуходувок, можно увеличить ко­ личество воздуха, подаваемого в печь. Постоянство подачи возду­ ха при любой производительности воздуходувки обеспечивается регуляторами.

Обычно работают две воздуходувки — по одной на каждую печь, третья служит резервом. На случай аварийного прекраще­ ния подачи воздуха предусмотрено автоматическое переключение печей на конвертерный воздух.

Первичный воздух, составляющий 45% всего подаваемого в фурмы воздуха, проходит через угольные мельницы и увлекает за

собой тонкие фракции угля. Воздух перед поступлением в мель­ ницу подогревается через паровые змеевики, обеспечивающие

температуру воздуха при выходе из мельницы около 70°. Углевоз­ душная смесь транспортируется от мельницы к фурмам по двум

трубопроводам диаметром 150 мм. Подача угля регулируется сис­ темой регуляторов-питателей. Каждая печь обслуживается тремя

индивидуальными углеразмольными установками, из них две ра­ ботающие и одна резервная.

Давление первичного воздуха, поступающего в мельницы, рас­

считано на преодоление статического давления шлака в печи (0,4 ати), сопротивления трения в системе и составляет 0,8— 0,9 ати.

теплотворность 7450 ккал.

Уголь по мере надобности из резервного бункера выдается ве­ совыми питателями к трем бункерам, питающим углем шлаковозгоночную печь. Управление транспортными устройствами для уг­ ля дистанционное.

За операцию загружается в печь четыре ковша шлака. Шла-

ковозгоночные печи работают попеременно, их работа планирует­ ся так: когда из одной течи выпускается отработанный шлак, в

другой процесс проведен на 50% (по времени).

В течь поступает в минуту 283 м3 воздуха и 70 кг угольной пы­ ли. Продолжительность продувки зависит от содержания цинка в шлаке. Фурмование производят периодически ломком диамет­

ром 20 мм.

Весь цикл операции продолжается 180 мин., из них 20—25 мин.

гратится на загрузку печи, 15—20 мин.— на разогрев ванны перед выпуском и 15 мин. — на выпуск ванны. Температура шлака в шлаковозгоноч.ных печах регулируется изменением подачи угля:

снижение подачи угля ведет к повышению температуры шлака;

так как большая часть воздуха используется для сжигания угля до СО2, а не СО, как этого требует нормальное ведение процес­ са. Однако температура у входа в котел-утилизатор при этом падает.

Как показала практика медеплавильного завода, шлаки, со­ держащие около 40% кремнезема, почти не пригодны для продув­

ки. При переработке таких шлаков на стенках печи образуются толстые настыли и ванна печи становится крайне вязкой; печь начинает сильно вибрировать. Толстые настыли, падая в ванну,

охлаждают шлак и делают его еще более вязким. Вводимая в печь угольная пыль не реагирует со шлаком и не восстанавливает из него цинк, а воздух, проходя через такой густой шлак, не вызы­ вает бурной циркуляции ванны. При чистке фурм прореагировав­ ший уголь выдувается из фурм в рабочее помещение.

Были случаи, когда распределяющие уголь устройства воспла­ менялись. Обычно в таких случаях для выправления хода печи

добавляют в ванну конвертерный шлак (20—25% SiO2), при этом содержание кремнезема в загрузке снижается и ход печи выправ­ ляется. Если удается восстановить циркуляцию ванны, шлак спус­ кают.

Были случаи, когда и добавка конвертерного шлака не помо­ гала. Тогда приходилось выдувать печь; на очистку и пуск печи требуется 4—5 дней.

В связи с этими затруднениями завод был вынужден перевести отражательную плавку на шлаки, содержащие 32—34% SiO2. Такие шлаки легко перерабатываются при низком расходе угля.

дорог.

Для получения годной для дорожного строительства брусчат­ ки прежде всего надо добиться кристаллического строения охлаж­

денного шлака, так как только из такого шлака брусчатка обла­ дает нужными качествами. Для получения такой брусчатки необ­ ходимо шлаковые блоки после отливки медленно охлаждать. Вы­

работанный этими заводами метод гарантирует получение брус­ чатки высокого качества.

тейный двор. С этой же целью шлаковые тележки прикрывают футерованной шамотом крышкой. Кроме того, шлаковые тележки имеют пылеугольную установку, что позволяет подогревать шлак в пути.

Литейный двор представляет собой специально запланирован­ ную и подготовленную площадку, защищенную от дождя и сне­ га навесом. Литейная площадка прикрыта слоем (толщиной 0,5 м)

измельченного шлака, смешанного с дробленым коксом. Практи­ ка показала, что таким образом подготовленная площадка хоро­ шо сохраняет тепло и обеспечивает температуру шлаковой посте­ ли на глубине 10—15 см в пределах 150—160°.

Литейный двор (рис. 111) делится железнодорожной линией

на участки (литейные ямы) шириной 10—12 м. Литейные ямы

•отделяются друг от друга насыпями из шлакового щебня. В ли­

тейных ямах устанавливаются железные формы (рис. 112, а). После сборки формы укладывают в литейные ямы, сверху за­

крывают крышкой, которая имеет круглое отверстие для заливки

формы шлаком (рис. 112, б).

Расплавленный шлак из шлаковозной тележки выливается на откос железнодорожной насыпи (сливной порог), откуда самоте­ ком через верхнее отверстие крышки заливается в форму. Сливной

порог подготавливают специально до разлива: его прикрывают хо­ рошо увлажненным слоем дробленого шлака и кокса. Благодаря этой подготовке при сливе шлака из шлаковозной тележки на по-