Отражательная печь

Отражательная печь — промышленная плавильная печь, в которой тепло передаётся материалу излучением от газообразных продуктов сгорания топлива, а также от раскалённой внутренней поверхности огнеупорной кладки печи. Отражательной печью обычно называют печи, применяемые для получения металлов и полупродуктов в цветной металлургии (выплавка штейна из медных руд или концентратов, свинца из свинцовых сульфидных концентратов, рафинирование меди, сурьмы, свинца, олова и др.), варки стекла, а также для расплавления чёрных и цветных металлов и сплавов в литейном производстве. К отражательным печам иногда относят мартеновскую печь и двухванную печь, применяемые для производства стали, хотя эти печи имеют существенные отличия от отражательной печи цветной металлургии как по конструкции, так и по режиму теплообмена. По принципу работы отражательные печи могут быть непрерывными или садочными. В непрерывных отражательных печах загрузка шихтовых материалов и выдача продуктов плавки идут в течение всей работы печи (например, при стекловарении или непрерывном рафинировании свинца). В садочных отражательных печах шихтовые материалы загружаются периодически, а после окончания процесса вся плавка выпускается из печи (например, при выплавке стали в мартеновских или двухванных печах). Отражательными, или рефлекторными, называются также печи, главным образом лабораторные, в которых излучение высокотемпературного источника тепла (например, дуги) с помощью зеркала фокусируется на нагреваемом объекте.

Печь Ванюкова

Печь Ванюко́ва (плавка в жидкой ванне) — автогенная плавильная печь для переработки медных, медно-никелевых и медно-цинковых концентратов. Плавка происходит в шлако-штейновой ванне печи, куда интенсивно подается кислородно-воздушная смесь.

Технология предложена советским металлургом Андреем Владимировичем Ванюковым.

Промышленные печи Ванюкова применяются для плавки следующих типов сырья: сульфидных никелевых руд, медных, никелевых и свинцовых концентратов: две печи на горно-металлургическом комбинате в городе Балхаше, Республика Казахстан; три печи в городе Норильске, Россия; две печи в городе Ревда, Россия; одна печь двухзонной конструкции в городе Орск, Россия

В шлаке, благодаря непрерывно вводимому дутью кислорода, протекают экзотермические реакции. Тепло выделяемое в этих реакциях и поддерживает необходимую температуру процесса. Вследствие этого через некоторое время температура частицы в шлаке достигает средней температуры в печи и приповерхностная пленка шлака нагревается и разжижается, что приводит к ускорению химических реакций взаимодействия между частицами шихты и шлаком. При попадании в ванну расплава сульфидных минералов медного сырья последовательно происходит диссоциация медных сульфидов, например:

CuFeS₂ = 1/2 Cu₂S + FeS + 1/4 S₂

FeS₂ = FeS + l/2 S₂

Cu₅FeS₄ = 5/2 Cu₂S + FeS +1/4 S₂

Происходит также разложение известняка:

СаСО₃ = СаО + СО₂

Низшие сульфиды (Cu₂S, FeS) расплавляются и образуют капельки штейна и частично растворяются в шлаке При подаче кислородсодержащего дутья в расплав происходит окисление компонентов шихты и расплава. В соответствии с термодинамическими характеристиками реакций при использовании топлива «в первую очередь» окисляются углеводородные компоненты шихты:

С + О₂=СО₂

СН₄ + 2 О₂ = СО₂ + 2 Н₂О

Оставшийся кислород идет на окисление элементарной серы газовой фазы, сульфидов железа штейна и сульфидов железа и меди, растворенных в шлаке.

В соответствии с термодинамикой в газовой фазе помимо СО₂, Н₂О, SO₂ в некоторых количествах должны присутствовать и компоненты неполного окисления, например, такие как Н₂, СО, SO, S₂, H₂S и др. Содержание горючих компонентов в газовой фазе определяется прежде всего термодинамическими параметрами системы — активностями компонентов и температурой процесса. Происходят и ряд других реакций, например, ошлакования и частичного окисления FeО до магнетита. Наличие в расплаве в фурменной зоне сульфидов железа, серы и восстановителей создает хорошие возможности для восстановления магнетита, возможно также сульфидирование шлака элементарной серой газовой фазы.