Медеплавильщик
..pdfПриход тепла |
|
% |
Расход тепла |
|
% |
|
Горение С в С02 |
339390 |
2 6 ,2 |
Разложение FeS |
183655 |
14,2 |
|
Горение S в S 02 . . |
371342 |
2 8 ,8 |
Разложение ZnS |
6152 |
0 |
,5 |
Окисление Fe в FeO |
504038 |
38,9 |
Тепло со штейном |
68760 |
5 ,3 |
|
Окисление Zn в ZnO |
12137 |
0 ,9 |
Тепло со шлаком |
304038 |
2 3 |
,5 |
Образование шлака |
44075 |
3 ,4 |
Тепло с газами . |
471418 |
3 6 |
,4 |
Тепло шихты |
6715 |
0 ,5 |
Потери в атмосферу |
261090 |
20,1 |
|
Тепло дутья |
17116 |
1,3 |
|
|
|
|
И т о г о |
1295113 |
100,0 |
И т о г о |
1295113 |
100,0 |
КОНСТРУКЦИЯ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ
Шахтная печь для пла'вжи сульфидных медьсодержащих ма териалов (рис. 18) имеет вполне определенную цщрину между противоположными фурмами (1,0—1,5 м) и .высоту от плоскости фурм до уровня загруз1ки (4—6 му или 5,2—5,5 м от лещади до уровня загрузки). Дальнейшее увеличение ширины печи нецеле сообразно, TaiK как требует повышения упругости дутья. Высота печи зависит от характера плавки, состава и характера шихты, вида топлива -и др.
Таким образо.м, производительность печи по количеству пере рабатываемой шихты определяется длиной печи, которая изме няется © широких пределах — от 2 до 26,5 м. Поскольку асе шахтные печи наиболее рациональны при небольшой или сред ней производительности, необходимости в слишком длинных пе чах нет.
Шахтная печь для медно-серной плавки (рис. 19) отличается несколько большей высотой, другой конструкцией колошника и загрузочного устройства. Основные же конструктивные элементы обеих типов печей одинаковы.
Фундамент и лещадь печи. Шахту печи устанавливают или непосредственно на бетонном фундаменте или, чаще всего, на
..специальных чугунных колонках — домкратах. Лещадные пли ты (рис. 20) изготовляют из чугуна; в тело плиты заливают во допроводные трубки в виде змеевика для охлаждения лещади водой.
Под и стенки внутреннего горна печи футеруют огнеупорным кирпичом (при богатых штейнах /и кислых шлаках — динасовым, при бедных штейнах и основных шлаках — магнезитовым). Тол щина футеровки 250—300 мм.
Для печей медно-серной плавки, у которых верхняя часть шахты выкладывается из кирпича, на бетонном фундаменте ус-
52
ганавливаются металлические колонны, которые и поддержива ют кладку.
Шахта печи состоит из отдельных кессонов различной конст-
Рис. 18. Шахтная печь для полутшритной или пиритной плавки:
/ — кессоны; 2 — фур мы; 3 — фурменные ру кава; 4 — кольцевой воздухопровод; J — лещадная плита: 6 — ко лонки; 7 — фундамент ная плита; 8 — кольце вой водопровод; 9 —
трубки (диаметром 63,5 мм), подводящие
воду в кессоны; 10 — на
правляющие |
карманы; |
11 — трубы, |
отводящие |
воду из кессонов; 12 —
желоба |
|
для |
отвода |
во |
|
ды; 13 |
— колошниковая |
||||
рама; |
14 |
— |
загрузочные |
||
плиты |
(пороги); |
15 |
— |
||
загрузочные |
окна; |
16 — |
|||
иадколошпиковое |
|
уст |
|||
ройство; |
17 |
— газоотвод |
рукц.ии —центровых, боковых (рис. 21), торцовых (рис. 22) и од ного выпускного (рис. 23). Кессоны (за исключением выпускно го) представляют собой пустотелые ящики из котельного желе за с трубками для подвода и отвода охлаждающей воды. Вы-
7
^_
Щ . '
оспп
с
5Г1
сМ
Рис. 19. Шахтная печь для медно-серной плавки
Рис. 20. Лещадная плита
пускной кессон обычно отливают из меди, и он также охлажда
ется водой. В этом кессоне имеется отверстие |
диаметром 120— |
|||
250 мм, через |
которое из печи выпускают расплавленную массу. |
|||
Кессоны скрепляют друг с другом |
болтами |
и удерживают |
||
специальным |
креплением, которое |
просто |
по |
конструкции |
|
и обеспечивает |
легкую заме |
||
|
ну кессонов. В зависимости от |
|||
|
длины кессоны устанавливают |
|||
|
в один, два и три ряда по вы |
соте печи.
В боковые кессоны вставля-
|
Рис. |
21. Боковой |
кессон (сварной): |
|
|
|
|||
/ |
— |
крышка; |
2 — внутренняя стенка; |
|
|
|
|||
3 |
— патрубок для фурмы; 4 — патрубок |
ют фурмы для подвода |
возду |
||||||
рения |
температуры; |
6 — смотровой |
люк; |
||||||
для отвода |
воды; |
5 |
— патрубок для |
изме |
|
|
|
||
7 |
— трубка |
для |
подвода воды; S — люк |
ха (рис. 24). |
в ниж |
||||
|
|
|
для |
очистки |
|
Фурмы |
вставляют |
||
|
|
|
|
|
|
|
нюю часть кессона по 3 шт. на |
||
расстоянии 900—1000 мм от нижнего края. |
Расстояние |
между |
центрами фурм 230—280 мм. Фурмы крепят к кессону болтами или завальповывают и приваривают.
Загрузочное устройство обычной шахтной печи выполняют из чугунных плит. Загрузочное устройство является продолжением шахты псин и его устанавливают непосредственно под колошни ковой площадкой. Загрузочное устройство печи для медно-сер ной плавки (рис. 25) делают по центру печи и <в целях гермети-
Контур телоба
Ф200
а |
Рис. 24. Фурменная коробка |
||||
|
шахтной печи: |
|
|||
|
/ — патрубок для подвода воз |
||||
|
духа; 2 — |
крышка смотрового |
|||
|
отверстия; |
3 |
— |
патрубок |
для |
|
спуска шлака |
в |
случае |
залив |
|
|
|
ки |
фурм |
|
;
2-
|
|
|
|
Рис. 23. |
Выпускной кессон: |
|
|
|
|||||
а |
— медный; |
б |
— |
стальной |
(сварной); У — шпу |
|
|||||||
ровое |
отверстие |
для выпуска |
продуктов |
плавки; |
|
||||||||
2 |
— змеевик |
для |
охлаждения |
кессона |
водой; |
Рис. 25. Запрузонное устройство |
|||||||
3 |
— фланцы |
для |
установки |
выпускного |
желоба; |
||||||||
4 — связи |
из |
двутавровых балок; |
5 — стальные |
печи медно-серной плавки. |
|||||||||
клинья; |
6 |
— |
внутренняя стенка; |
7 — трубка |
для |
/ — колокол; 2 — кожух |
|||||||
отвода |
воды; |
8 |
— трубка |
для |
подвода |
воды; |
|
||||||
9 — |
конусная |
втулка для выпуска массы; W — |
|
||||||||||
ребра |
для |
установки выпускного |
желоба; // |
— |
|
||||||||
|
|
|
|
трубка |
для подвода |
воды |
|
|
|
за'ции выполняют в виде двух последовательно работающих ко локолов.
Надколошниковое устройство шахтной печи (рис. 26) выкла дывают из огнеупорного кирпича и скрепляют металлическим каркасом. Надколошниковое устройство имеет верхний отвод газов (для обычных печей) или боковой (для печей медно-сер
ной плавки). Объем и высота надколошникового устройства оп ределяются количеством отходящих газов с таким расчетом, чтобы исключалось выбивание газов на колошниковую площад ку. Необходимое разряжение создается дымовой трубой (при медно-серной плавке эксгаустером).
В надколошниковом устройстве обычных печей по бокам уст роены загрузочные окна, прикрываемые свободно подвешенными заслонками, которые под тяжестью выгружаемой шихты отходят внутрь .печи, пропускают шихту и возвращаются в прежнее по ложение.
Выпускной желоб, mo которому (выпускают из п-ечи продукты плавки, примыкает к выпускному кессону и может иметь наклон ное или горизонтальное основание (рис. 27). В зависимости от длины печи желобов может быть несколько, но во всех случаях должен быть предусмотрен запасной шпур для аварийного вы пуска массы из печи. Желоб отливается из меди и имеет водяное охлаждение, а также футеровку из магнезитового кирпича.
Рис. 27. Выпускной желоб шахтной печи:
а —с горизонтальным основанием; б — с наклон ным основанием
В отличие от горизонтального наклонный желоб позволяет при остановке печи на длительный срок полностью выпустить массу из внутреннего в передний горн. Уровень верхнего края выпускного желоба должен быть на 200—300 мм ниже уровня фурм, чтобы исключить заливку фурм шлаком.
Если желоб устанавливают к выпускному кессону впритык и без крепления, зазор между желобом и кессоном необходимо проложить асбестом и тщательно промазать огнеупорной глиной.
Продукты плавки из печи .по выпускному желобу непрерывно стекают в передний горн (рис. 28). Обычно глубина горна сос тавляет 1,3—.1,5 м, внутренняя ширина 2,5—4,8 м, длина опреде ляется требуемым объемом горна, что, в свою очередь, зависит от производительности печи, количества и состава продуктов плавки. С точки зрения лучшего отстаивания и снижения содер-
58
жания меди в отвальном шлаке объем горна должен быть наи большим.
Горн делают из котельного железа и устанавливают на фун даменте. Изнутри его футеруют динасовым или магнезитовым, а
Шлап и штейн |
|
из шахтной леии |
Струя шлана |
Струя
штейна
Штейн
Стальной пот ух Огнеупорный кирпич
Рис. 29. Передний горн печи медно-серной плавки
иногда и тальковым кирпичом. Лещадь горна выкладывают из 3—4-х рядов магнезитового кирпича. Кожух горна заключают в каркас из .металлических балок. В горне обычно устраивают по две пары отверстий для выпуска штейна и шлака. В месте вы пуска к кожуху прикрепляют короткие чугунные желоба.
Горн имеет овальную форму, сверху открыт, роль свода вы полняет корка застывшего шлака. Для обслуживания горна,
штейновых и шлаковых отверстий устраивают металлические площадки с лестницами.
Поскольку горн иногда используют для обезмежи.вания кон вертерного шлака, для слива этого шлака устраивают желоб с таким .расчетом, чтобы шлак сливался в то же отверстие в корке*, что и масса из печи.
В лечах медно-сер*ной плавки передний горн состоит из двух частей: собственно отстойника и-сифонной части для обеспечениям непрерывной разливки штейна (рис. 29).
Из (переднего горна шлак в жидком виде направляют в отвал, штейн — в конвертеры. При медно-серной плавке шлак сократи тельных печей и штейн рудных печей разливают на прямолинейных разливочных машинах в чушки.
НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ
Шлаки
Состав шлаков медной и медно-серной шахтной плавки при веден в табл. 16.
|
|
|
Т |
а б л и |
ц а 1 6 ‘. |
|
СОСТАВ ШЛАКОВ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ, % |
|
|
||
|
Составные части шлака |
Полулиритная |
Медно-серная |
||
|
плавка |
рудная плавка |
|||
|
|
||||
Кремнезем |
35—45 |
3 0 -3 5 |
|||
Закись |
железа |
22—45 |
48 -5 2 ’ |
||
Окись кальция |
До |
7—28 |
4—7 |
||
Окись магния |
5 - 8 |
До |
1-3- |
||
» |
алюминия |
» |
10—12 |
» |
5—7 |
» |
цинка |
» |
5—8 |
» |
2—3 |
» |
бария |
» |
5—7 |
» |
3—4 |
» |
свинца |
» |
0,1 |
Сотые доли |
|
» |
калия и натрия |
» |
0,5 |
» |
» |
Магнетит |
» |
2 - 3 |
До |
3—5 |
|
Сера |
|
0,5— 1,5 |
0,8—1,5 |
||
Медь |
|
0,2—0,4 |
0,3—0,5 |
||
П р и м е ч а н и е . Удельный вес шлака |
полупиритной |
плавки 3,3—3,6, а |
медно-сер |
||
ной — 3,6—3,7 |
|
|
|
|
|
Основные причины потерь меди с отвальными шлаками при* |
|||||
шахтной плавке те же, что и при отражательной |
плавке. Сни |
жение содержания меди в шлаках может быть достигнуто в ре
зультате: |
1) увеличения |
переднего горна; 2) |
загрузки в перед |
ний горн |
известняка; 3) |
загрузки в передний |
горн пирита. |
В настоящее время объем переднего гарна определяют из рас |
|||
чета 4—5,6 м3 на 1 м2 площади сечения печи |
в области фурм. |
60
Однако во всех случаях, когда это возможно, следует стремить ся увеличить объем горна, чтобы улучшить условия отстаивания шлака и повысить стойкость стен.
В случае сильного перегрева жидких продуктов плавки целе сообразно загрузить в передний гор;н известняк, что позволит охладить расплав, практически ликвидировать прогар стен и
.снизить содержанке меди в отвальных шлаках, так как:
1)создается возможность снизить количество известняка в шихте и тем самым уменьшить образование магнетита в про цессе .плавки;
2)при обогащении шлака окисью кальция происходит выде ление из него части растворенной полусернистой меди;
3)происходит разрушение ферритов и силикатов меди, что в
результате способствует лучшему обезмеживанию шлака. Обработка шлака в переднем горне пиритом также способ
ствует снижению содержания в нем меди в результате:
1)восстановления имеющихся в шлаке окисленных соедине ний меди;
2)механического воздействия сульфидов на отдельные включения штейна и полусернистой меди в шлаке, так как масса расплавленных сульфидов при отстаивании пронизывает рас плав шлака и увлекает за собой в нижнюю часть горна частицы
штейна и полусернистой меди.
Газы
Газы шахтной плавки содержат сернистый ангидрид, элемен тарную серу, углекислый газ, кислород, азот и могут быть ис пользованы для производства серной кислоты или элементарной серы. Чтобы содержание S02 или S в газах соответствовало тре бованиям сернокислотного производства (не ниже 3,5% iS02), весь газопровод, начиная от колошника, должен быть макси мально герметизирован.
Пыль
Пыль ©следствие значительной скорости газов в надколошни* ковом устройстве и газоходах ('более 5 м/сек) уносится в боль ших количествах и на 50—70% улавливается в пылевых камерах. Состав грубой пыли шахтных печей при полупиритной плавке следующий, %:
Си |
6,5 |
4,4 |
Si02 |
19,6 |
18,3 |
Zn |
2,7 |
1,8 |
A120 3 |
6,6 |
4,2 |
S |
12,4 |
9,3 |
CaO |
2,8 |
4,7 |
Fe |
26,8 |
33,2 |
MgO |
0,6 |
0,58 |
Pb |
— |
0,65 |
|
|
|
По составу эта пыль близка к исходной шихте и ее можно ^переработать как оборотную.