Индустрия печей

На рис. 282 приведена схема действующей промышленной печи для плавки медного сульфидного концентрата во взвешенном состоянии на подогретом воздухе. Печь этого типа работает в Финляндии на заводе Харьявалта. Медный концентрат, содержащий 21% Си, 31% Fe и 34% S, подсушивают в барабанной сушилке и после выхода из сушилки с температурой 120—150° вдувают в верхнюю часть шахты обжигово-плавильной печи при помощи трубчатой горелки. Шахта печи имеет внутренний диаметр 3,54 м и высоту 7,9 м. Ее нижняя часть сужается на конус до 2,55 м, а затем до 2 м и этот конус сообщается через отверстие в своде с отстойной горизонтальной частью печи. Отстойная часть этой печи представляет пламенную печь с внутренними размерами: длина 17 ж, ширина 4,5 м и высота 2,38 м. Вся печь футерована магнезитовым кирпичом и ее отстойная часть имее? отверстия для выпуска шлака и штейна. Перед пуском печь разогревают мазутными форсунками, временно устанавливаемыми в верхней части шахты. Разогрев печи заканчивается, как только воздухоподогреватель, установленный в газоходной системе, обеспечит подогрев подаваемого в печь воздуха до 500°. После этого в печь подается медный концентрат и плавка идет за счет тепла окисления сульфидов. Горелка для вдувания в печь пылевидной шихты и подогретого воздуха устанавливается в центре свода шахты (рис. 282, узел А). Она состоит из двух концентрических труб; через внутреннюю трубу подается шихта, а через концентрическое пространство, образованное двумя трубами, горячий воздух, нагретый до 500—550° в рекуператоре. Шихта при выходе из горелки распыляется сжатым воздухом, имеющим давление около 500 мм вод. ст., и проходит шахту печи во взве-43

шенном состоянии в виде аэросмеси. Окисление сульфидов при температуре выше 500° весьма интенсивно, что обусловливает высокую температуру в шахте и энергичное плавление шихты. Капельки расплава вместе с газами попадают в отстойную часть печи, где расплав накапливается в ванне и разделяется на шлак и штейн. При установившемся ходе процесс обжига-плавки концентратов приведенного состава, при условии подогрева возду ха до 500°, идет без затраты углеродистого топлива. Степень де-

сульфуризации при плавке регулируется в широких пределах. Практика работы показала, что в процессе можно получить штейны, содержащие 65—75% Си и даже белый мат с содержанием 80% Си. Шлаки плавки имеют состав: 0,81% Си, 29—31% Si02, 50—54% FeO, 2—4% СаО и 0,8—2,1% S. Делались попытки получать при плавке черновую медь, но они закончились неудачей. Печь перерабатывает в сутки 350 т шихты при расходе воздуха на 1 т концентрата 1230 ж3. Отходящие из отстойной части печи газы имеют температуру 1300—1350°. Средняя запыленность отходящих газов 14 гж3, с газами уносится в виде пыли 2—5% от веса шихты. Объем отходящих газов 21000—

25000 мгчас. Состав газов: 12—15% сернистого ангидрида, 1—2% кислорода, 84—87% азота. Первоначально для подогрева воздуха был установлен теплообменник в борове горячих газов. Однако скоро возникли затруднения, вызванные образованием на трубках настылей из полурасплавленной пыли. По этой причине пришлось временно перейти на особый воздухонагреватель, отапливаемый мазутом, расходующий 3,5% топлива от веса концентрата. В дальнейшем предполагается вновь перейти на подогрев воздуха в рекуператоре, работающем на печных газах, предварительно прошедших через камеру с экранированными стенками, в которой температура газов будет снижаться с 1300 до 950°, что будет предотвращать попадание на поверхность рекуператора полурасплавленной пыли и капелек расплава. Рекуператор состоит из 11 секций, каждая размером 2,15х1,68Х Х0,94 ле, изготовленных из специального сплава. Горячие газы в рекуператоре двигаются вертикально, а воздух горизонтально. После рекуператора газы направляются в батарею циклонов, состоящую из 40 циклонов диаметром по 650 мм. Предполагается замена циклонов электрофильтрами. Безвозвратные потери пыли после прохождения газами экранированной камеры, рекуператора и циклонов составляют всего лишь 0,15% от веса концентрата.

На рис. 283 показана печь для плавки во взвешенном состоянии медного сульфидного концентрата на техническом кислороде, работавшая в Канаде на заводе Коппер-Клифф. Перерабатываемый концентрат имеет состав: 30% Си, до 1,5% Nij 30,7% Fe, 33,3% S, 1,9% Si02. При плавке применяется в качестве флюса кварцевый песок, содержащий 79% Si02. Концентрат и флюсы подсушивают в барабанных сушилках, смешивают в барабанном смесителе и готовую смесь подают к горелкам с помощью шнековых питателей. Горелка для шихты состоит из двух концентрических труб. По внутренней трубе подается шихта, которая инжектируется и распыляется кислородом, поступающим по наружной трубе. Горелки вводятся в окна, расположенные на торцовой стенке печи, и для предохранения от обгорания имеют водяное охлаждение. Первая промышленная печь имела наружные габариты 16X6 м и рассчитывалась на суточную производительность 500 т шихты. Под и стены печи были выложены из магнезитового, свод — из форстеритового кирпича. Печь имела герметический железный кожух, в том числе и на своде. Высота от пода до свода печи у торцовых стенок 3,7 ж, а у центра печи 4,3 м. Вертикальный газоотвод, расположенный над центром печи, имеет сечение 2x4 ж и высоту 7,2 м и выложен в нижней части из форстеритового кирпича, а в верхней — из шамота с тепловой изоляцией. Газоотвод, так же как и печь, заключен в железный кожух. В торцовой стенке установлена горелка для

подачи в печь пирротинового концентрата с целью промывки и обеднения шлака сульфидами железа. При плавке получается штейн, содержащий 58% меди и никеля, и шлак, содержащий 34,4% кремнезема и 0,74% меди и никеля. При вдувании пирротинового концентрата удается получить шлак, содержащий 0,48% меди и никеля и 36% кремнезема при штейне, содержащем 57% металлов. Шлак из печи выпускается через летку в торцовой стенке, штейн — через шпуровое отверстие в боковой стенке. При применении для сжигания концентратов технического кислорода, содержащего 95% О2, получаются отходящие газы, содержащие 75—80% сернистого ангидрида. Необходимое для работы печи тепло получается исключительно в результате экзотермических реакций окисления сульфидов и ошлакования железа, поэтому углеродистое топливо расходуется только при разогреве и пуске печи. Из вертикального газоотвода газы отводятся в пылевую герметичную камеру размерами 4,8Х5,2Х X 12 м, футерованную шамотным кирпичом. Для уменьшения разгара свода у вертикального газохода свод был поднят от торцовых стенок к дымоходу на 914 мм, и в стыке свода и газо-

отвода были установлены медные кессоны. Описанная печь в среднем плавила 470 т концентрата, 88 т пирротинового концентрата и 79 г кварцевого песка. При этом получается штейн, содержащий 45,4% меди и никеля в количестве 280 г, шлак 260 т и сернистые газы 173 т в сутки. Термический к. п. д. печи достигал 57%. После успешной работы первой промышленной печи была построена вторая печь на 900 т концентратов в сутки с наружными размерами: длиной 21 м, шириной 7,3 м и высотой у торцовых стенок 5,3 м. Газоотвод этой печи был также вертикальным и располагался на расстоянии 8,2 м от конца печи. Ширина газоотвода равна ширине печи, длина 3,5 м и высота над сводом 6,7 м. Под печи выложен магнезитовым крипичом, а свод, стенки и газоотвод—хромомагнезитовым кирпичом. Кислород подается к печи по трубопроводу диаметром 400 мм под давлением 1,6 ат, дросселируется до 1,2 аг и подводится к горелкам по трубам диаметром 200 мм с автоматическим регулятором количества газа у каждой горелки. Фактический проплав новой печи составил около 1100 т концентратов или 1300 т твердой шихты в сутки. Отходящие газы с содержанием #75% сернистого ангидрида и температурой 1260° направляются в пылевую камеру и после нее проходят еще три ступени дополнительной очистки и охлаждения. Вначале газы охлаждаются до 650° и из них осаждается грубая пыль в металлической пылевой камере, стенки которой охлаждаются воздухом. Далее они проходят скрубберы, где охлаждаются до 40°, и из них осаждается тонкая пыль. Конечная стадия очистки газов — мокрый электрофильтр. Очищенный и промытый газ используют для производства жидкого сернистого ангидрида. Все детали мокрой газоочистки изготовлены из кислотостойкой стали. Газы транспортируются в системе газоочистки дымососом, дающим разрежение 2900 мм вод. ст. и имеющим производительность ИЗ мгмин при мощности 200 л. с. Температура выпускаемого из печи шлака 1240°, температура штейна 1180°.

На рис. 284 приведена схема полупромышленной установки для исследования циклонной плавки сульфидных руд и концентратов, предложенная Институтом энергетики КазССР. При этом виде плавки и конструкции печи используется принцип и схема циклонного способа сжигания топлива, с успехом применяющее

. гося на энергетических установках. Сущность циклонной плавки заключается в следующем.

В цилиндрическую плавильную печь по касательной к циклону со скоростью выше 100 мсек вдувают воздух. В печи образу-

 ется быстровращающийся вихрь — циклон. Подаваемый в печь мелкий материал подхватывается циклоном и отбрасывается на

< стенки, где он прилипает к жидкой пленке уже расплавленного

 материала и, обдуваясь, быстро нагревается и плавится.

Из плавильной печи материал стекает по стенкам в расположенную под нею специальную камеру, где он отстаивается, разделяется, а оттуда выпускается уже в виде готового продукта и шлака.

Новым способом производились опытные плавки медных, медно-цинковых, полиметаллических концентратов и отходов цинкового производства.

Производительность объема плавильного пространства печи при циклонной плавке в десять раз больше, чем при шахтной, в 15 раз больше, чем при плавке во взвешенном состоянии, и в 30 раз больше, чем при отражательной.

В циклонной печи пылевидный материал лучше улавливается покрывающей стенки жидкой пленкой расплавленного материала. Благодаря этому резко уменьшается вынос в дымовую трубку мелкой пыли и снижается потеря ценных металлов.

На Балхашском медеплавильном заводе сооружена первая полупромышленная циклонная установка производительностью 100 тсутки, на которой в настоящее время ведутся испытания нового способа плавки и конструкции печи.