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

в печах установится равновесие, соответствующее новым усло­ виям плавки. Результаты испытаний представлены в виде кри­ вых на рис. 36 и 37. Следует заметить, что содержание меди в шлаках печи № 2 поднималось не только от влияния магнетита,

но и вследствие увеличенного числа выпусков шлака и их боль­ шой продолжительности, что ухудшало условия отстоя в печи № 2.

Рис. 36. Влияние конвертерного шлака на по­ тери меди со шлаками:

печь М 1 — плавка без конвертерного шлака; печь № 2—плавка с двойным против обычного количест­

вом конвертерного шлака

Очевидно, существует некоторая зависимость между процент­ ным содержанием меди в отвальных шлаках отражательной пе­ чи и количеством конвертерного шлака, перерабатываемого в этой печи, а именно: процент меди в шлаках увеличивается про­ порционально увеличению количества перерабатываемого кон­ вертерного шлака.

В целях уточнения влияния магнетита на потери меди в шла­ ке в СССР и за рубежом проведено много исследований. Наибо­ лее убедительны исследования Г. Мейера и Г. Арсделя. Выводы этих исследователей вкратце сводятся к следующему.

1. Шлак отражательной печи содержит медь растворенную (преимущественно сульфиды) и в виде сульфидных включений, механически удерживаемых в шлаке.

2. Присутствие механических включений сульфидов, помимо других причин, о которых уже было сказано, объясняется и так. Ферриты из конвертерного шлака, попадая в штейновую зону ванны отражательной печи, восстанавливаются, в результате че-

82 Плавка медных руд и концентратов в отражательных печах

ражательная плавка на первых заводах ведется с расходом кис­

лых флюсов, а на вторых — с расходом основных.

Стремление применять на заводах, где шихта отражательной

шлаках. Однако основные конвертерные шлаки, содержащие сравнительно большое количество ферритов, попадая в кислую ванну отражательной печи, восстанавливаются. Кроме того, в данном случае имеются ослабляющие вредное действие ферритов

конвертерного шлака следующие условия:

1. Количество ферритов в шихте незначительно, так как плав­ ка идет без предварительного обжига. Количество ферритов,

вводимое с конвертерным шлаком, тоже не может быть велико,

так как самого конвертерного шлака немного ввиду высокого процента меди в перерабатываемом штейне.

2. Высокий удельный вес богатых штейнов препятствует опус­ канию ферритов на под ванны.

Десульфуризация в отражательной печи

Топливо, применяемое при отражательной плавке (нефть,

природный газ, угольная пыль), сгорает при незначительном из­ бытке воздуха, поэтому в отражательной печи поддерживают почти нейтральную атмосферу. Следовательно, нельзя ожидать выгорания значительного количества серы за счет кислорода.

В связи с этим степень десульфуризации в отражательной печи в значительной степени зависит ог химического и минералогичес­ кого состава шихты.

При плавке необожженной (подсушенной) шихты десульфури­ зация в отражательной печи, например Среднеуральского меде­ плавильного завода, доходит до 45—50%. Как правило, при плав­ ке сырых медных концентратов десульфуризация идет в основном за счет диссоциации сульфидов и колеблется в пределах 25—

30%. Если же сульфидные концентраты плавятся в смеси с ма­

териалами, в которых значительное количество окиси железа или магнетита, то десульфуризация может быть выше, так как, кроме диссоциации сульфидов, могут происходить следующие

реакции:

FeS + 10Fe2O3 = 7Fe3O4 + SO2;

FeS + 3Fe3O4 = lOFeO + SO2 (в кислой ванне) .

Однако возможно восстановление высших окислов железа па­ рами серы:

6Fe2O3 + V2S2 = 4Fe3O4 + SO2,

что снижает десульфуризацию.

Из этих данных следует, что распространенная рекоменда­ ция— принимать при расчете шихты отражательной плавки десульфуризацию 25%, на практике может привести к серьез­ ным осложнениям в эксплуатации печи.

Эволюция в практике отражательной плавки и в конструкции печи

На рис. 38 показаны формы и размеры подов отражатель­ ных печей на различных этапах развития (в горизонтальной проекции). Первоначально производительность печи была всего

Рис. 38. Эволюция размеров отражательных печей

5—6 т шихты в сутки, рабочее пространство ее имело овальную форму, печь отапливалась колосниковой топкой и работала периодически: руду загружали в печь, плавили, откачивали шлак, выпускали штейн и снова запружали печь.

Эволюция в практике отражательной плавки и в конструкции печи 85

В дальнейшем форма печи не изменялась, но увеличивалась длина и ширина; в 1893 г. была впервые применена загрузка через боковые окна в стенах печи с двух сторон. Ширина этих печей была доведена до 4,5—5 м. С увеличением размеров печей их перевели на непрерывную работу, стали держать постоянную штейновую и шлаковую ванну и перешли к периодическому выпуску шлака и штейна.

Топливом сначала служили дрова, позже — каменный уголь;

его сжигали на колосниковой решетке. Горение было вялым и температура в печах, а поэтому и производительность их были низкими.

тику плавки был внесен еще ряд изменений.

Затраты на отражательную плавку составляют 60—75% от себестоимости металлургического передела, поэтому заводы стремились удешевить отражательную плавку и в первую оче­ редь за счет увеличения производительности отражательных

печей.

За последние 25 лет производительность печей увеличилась

весьма значительно (в 1,7—2,9 раза). Ниже приведены данные

о суточной производительности отражательных печей на различ­ ных заводах в 1928 и в 1955 гг.

в основном за счет изменения их конструкции и рационализации

технологических процессов. Большинство конструктивных изме­ нений сводилось к тому, чтобы создать в печи условия для мак­ симального увеличения количества сжигаемого топлива за еди­ ницу времени.

Для этого главным образом увеличивали длину и ширину печи и соответственно ее высоту; увеличивалась также площадь плавильных откосов, поперечное сечение печи и размер газоот­ водного борова, так как количество газов сильно возрастало в связи с увеличением расхода топлива.

Ниже приведен расход угля в отражательной печи на раз­ личных заводах в 1928 и в 1955 гг, т/сутки-.

86 Плавка медных руд и концентратов в отражательных печах

В 1930 г. у американских металлургов создалось мнение, что

ожидать дальнейшего повышения производительности отража­ тельной печи, увеличивая ее основные размеры, нельзя по сле­

дующим соображениям.

Печь

Исследователи завода Норанда в течение месяца тщательно

наблюдали за печами, чтобы выяснить, сколько проплавляется шихты на различных участках по длине печи.

Как видно на рис. 39, проплав начинается с нуля вблизи форсунок, постепенно поднимается до максимума и снова пада­ ет до нуля на расстоянии около 20 м от форсунок. Наблюдения за работой печей отечественных заводов подтверждают указан­ ное распределение проплава шихты. Длина плавильной зоны в современных отражательных печах 20—21 м, хотя общая

длина печи доходит до 28—40 м. Колебание общей длины, печей разных заводов объясняется не стремлением увеличить за счет нее производительность, а желанием добиться лучшего отстоя шлака от штейна для получения более бедных медью шлаков. На заводах, работающих с тугоплавкими шлаками, вынуждены применять более короткие печи, а на заводах, работающих

слегкоплавкими шлаками,—более длинные печи.

2.Дальнейшее увеличение ширины печи и пропорционально высоты могло бы поднять ее производительность, но невозмож­ но сконструировать свод большой ширины из-за малой проч

ности динасового кирпича, применявшегося тогда для кладки свода отражательных печей.

Из сказанного следует, что проплав на 1 м2 площади пода

на 1 м2, проплавляющую 900 т твердой шихты в сутки. Предпо-

Рис. 40. Поперечный разрез отражательных печей различной ширины

ложим, что шлаки этой печи легкоплавкие, а поэтому ее можно удлинить, например до 35 м. Тогда площадь пода переделанной печи будет уже 350 м, а проплав на 1 м2 — 2,5 т, т. е. печь как будто станет работать хуже. На самом же деле печь будет про­ плавлять те же 900 т1сутки, но за счет лучшего отстоя шлаки станут беднее медью.

Показателем работы современных отражательных печей служит площадь боковых откосов шихты. Возьмем поперечный

разрез трех печей различной ширины (рис. 40). Одним из основ­ ных размеров, определяющих производительность отражатель­ ных печей, является площадь двух боковых откосов печи (ДД1).

Так как длина плавильной зоньи для всех указанных печей остается постоянной и равняется 20—21 м, то производительность их в конечном счете будет зависеть от величины AAt. Размер откоса A At для печей различной ширины строго определенный при естественном угле откоса и при минимальной глубине

88 Плавка медных руд и концентратов в отражательных печах

ванны в 1 м. Для печи шириной 6 м AAi = 1,9 м; для печи шири­ ной 8 м AAi — 2,8 м, а для печи шириной 10 м AAi = 4,23 м.

В табл. 30 приведены основные размеры этих печей, харак теризующие их производительность.

Таблица 30

виях будет плавиться в единицу времени одинаковое количест­ во твердой шихты, то печь № 2 будет плавить шихты на 47% больше, чем печь № 1, а печь № 3—на 120% больше. Кроме площади (S), для отражательной печи имеет большое значение свободное пространство над ванной (V), объем которого в пре­

делах плавильной зоны для печи № 1—156 л«3, для печи № 2—

сжигания топлива лучшие, чем в узкой, и более полно использу­ ется выделяемое тепло в плавильной зоне. Площадь боковых

откосов (S) и объем (V) свободного пространства над ванной этих печей можно было бы увеличить, увеличив высоту, но тогда расстояние между откосами (ЛИ]) сильно сократится, а это приведет к расстройству работы печи, так как близкое располо­ жение откосов вызовет образование перемычек в печи, снижа­

ющих ее производительность, ухудшающих отстой и качество шлаков.

Для современных печей практикой установлен минимальный размер Д]Д] = 4 м.

Второй вывод американских инженеров даже для того вре­

мени был неправильным.

Практика канадских медеплавильных заводов, перешедших на подвесной свод, показала, что дальнейшее увеличение шири­ ны печи возможно и что производительность отражательной печи можно резко повысить, увеличив площадь печи (S).