Металлоизделия в Луганске и области

Металлокострукции, входные двери, заборы, оградки,
решетки, лестницы, ковка, модули,
вальеры, декоративная мебель

По мере плавления шихта опускается вниз, а на ее место загружают новые порции.

Газы, образовавшиеся в области фурм и выше, поднимаются вверх, пронизывают столб опускающейся шихты и отдают ей свою теплоту. Теплообмен между газами и шихтой по принципу противотока обеспечивает самый высокий коэффициент использования теплоты, наблюдающийся в металлургических печах и достигающий в шахтных печах 80 ... 85 %.

По сравнению с большинством других плавильных печей в шахтных печах можно плавить только кусковой материал крупностью 20... 100мм. В случае переработки мелкой шихты (руды или концентратов) ее необходимо подвергать предварительному окускованию методами агломерации или брикетирования.

Применительно к переработке медных руд и концентратов возможны четыре разновидности шахтной плавки: восстановительная, пиритная (окислительная), полупиритная и усовершенствованная пиритная или медно-серная. В современной металлургии меди сохранили свое практическое значение при переработке рудного сырья только два последних метода. Восстановительную шахтную плавку используют до настоящего времени как основной метод получения черновой меди из вторичного сырья.

При восстановительной плавке, пригодной для переработки окисленного или вторичного сырья, вся необходимая для процесса теплота получается за счет сжигания кокса, расход которого составляет не менее 15 % от массы твердой шихты.

Пиритная плавка в противоположность восстановительной теоретически полностью может протекать за счет теплоты от окисления (сжигания) самой сульфидной шихты, имеющей теплоту сгорания 5000 ... 6000 кДж/кг. Вследствие очень напряженного теплового баланса на практике в печь вводили до 2% кокса. Пиритная плавка, пригодная для переработки только высокосернистых руд, содержащих не менее 75 % пирита (~ 42 % серы), в чистом виде потеряла свое практическое значение.

В тех случаях, когда сульфидов в исходной шихте не хватает для автогенного ведения шахтной плавки, недостаток теплоты компенсируют сжиганием углеродистого топлива. Такой вид шахтной плавки, при которой теплота получается как от горения сульфидов, так и от сжигания топлива, получил название полу- пиритной. Расход кокса при этом виде шахтной плавки изменяется от 5 до 12 %. Таким образом, полупиритная плавка занимает промежуточное место между восстановительной и пиритной плавками.

Основные процессы, определяющие ход и характер полупирит- ной плавки, развиваются в фокусе печи, где достигаются максимальные температуры (до 1600 °С) и протекают процессы горения кускового кокса и сульфидов (в твердом и жидком состояниях), плавления компонентов шихты, штейно- и шлакообразования. Основные реакции этой зоны печи следующие:Для успешного и быстрого завершения этих реакций плавку нужно вести форсированно с большим избытком дутья - до 100 % от теоретически необходимого. Интенсификации процесса полу- пиритной плавки способствуют обогащение дутья кислородом и его подогрев.

При большом избытке воздуха кислород дутья не успевает израсходоваться в фокусе печи и в большом количестве выносится в верхние слои шихты, в подготовительную зону. В результате
этого в верхней части столба шихты наряду с обычными для этой зоны процессами нагрева, сушки и термической диссоциации высших сульфидов и карбонатов происходит горение твердых сульфидов.Шахтная печь для полупиритной плавки (рис. 65) покоится на массивном фундаменте. Основание печи - прямоугольную чугунную плиту - устанавливают на стальных колоннах или домкратах. Стены шахты собирают из водоохлаждаемых плоских железных коробок - кессонов. На внутренней (огневой) стороне кессонов нарастает слой застывшего шлака (гарнисаж), который работает как огнеупор.

Кессонированная часть печи в горизонтальном сечении имеет прямоугольную форму, а в вертикальном - форму трапеции с меньшим основанием внизу. В области фурм ширина печи составляет 1,4 м, длина - от 4 до 12 м; высота (от лещади до колошника) - до 7 м. Фурмы для вдувания воздуха закреплены на кессонах.

Жидкие продукты плавки - штейн и шлак - выпускаются непрерывно через желоб с порогом в передний горн с овальным поперечным сечением. Отстойник представляет собой железное корыто, футерованное изнутри огнеупорным кирпичом и оборудованное 2...4 шпурами для выпуска штейна и желобами для непрерывного удаления шлака. Свода передний горн не имеет - им служит корка застывшего шлака. В последнее время на некоторых заводах отстойные горны шахтных печей оборудуют электрообогревом, осуществляемым пропусканием через слой жидкого шлака электрического тока с помощью погруженных в него угольных электродов.

Содержание меди в штейнах в зависимости от состава перерабатываемого сырья изменяется от 15 до 50 %, шлаки содержат, %: SiO2 35 ... 40; FeO 45 ... 60; CaO 3... 12 и Cu 0,3 ... 0,35.

Полупиритным процессом можно плавить богатую кусковую руду и агломерат, полученный агломерирующим обжигом флотационных концентратов.

Шахтная плавка является сравнительно дешевым технологическим процессом. Для ее осуществления требуется мало огнеупоров; применяются простые и дешевые конструкции печей, занимающие небольшие производственные площади. Достоинствами этого вида плавки являются пригодность процесса для малых масштабов производства, так как шахтные печи могут быть построены любой длины, и высокая удельная производительность.

Ограниченность применения шахтной плавки обусловлена почти полным отсутствием пригодного для этого вида плавки рудного сырья и низкой степенью комплексности его использования.

Медно-серная плавка в классическом варианте по своему существу представляет собой пиритную плавку высокосернистых руд, содержащих не менее 40... 42 % серы, в комбинации с усовершенствованным методом обработки печных газов с целью получения серы в элементарном состоянии. Для этого сульфидную руду в смеси с кварцевым флюсом и увеличенным количеством кокса (до 12 %) плавят в герметизированной шахтной печи с увеличенной высотой.

Характерным для медно-серной плавки является существование в печи по высоте трех четко выраженных зон: окислительного плавления (нижняя), восстановительной (средней) и подготовительной (верхней).

В зоне окислительного плавления, расположенной в области фурм и имеющей очень ограниченные размеры, развиваются самые высокие в печи температуры (1200... 1450 °С). Необходимая для плавки теплота выделяется в результате протекания основной реакции пиритной плавки.
В классической пиритной плавке не допускается никаких отклонений от стехиометрии реагентов реакции. Избыток или недостаток любого из исходных реагентов приводит к нарушению теплового режима плавки, сокращению или растягиванию фокуса печи. Теоретически при пиритной плавке весь кислород дутья должен обязательно полностью расходоваться в области фурм, и до фурм не должен доходить кокс. В противном случае пиритный эффект пропадает и печь замерзает с образованием "козла”.

Жидкие продукты пиритной плавки стекают во внутренний горн печи и далее - в наружный отстойник, а газы, состоящие почти полностью из сернистого ангидрида и азота, устремляются вверх и поступают в среднюю, восстановительную зону, заполненную раскаленным коксом.

Для наиболее полного восстановления SO2 в средней зоне на этом участке печь резко расширяется вверх, что снижает скорость движения газового потока и увеличивает за счет этого время контакта между реагентами. В восстановительной зоне, кроме указанных реакций протекают другие побочные процессы, приводящие к образованию CS2, COS, H2S и др. Газы восстановительной зоны, пронизывая верхние слои шихты, обогащаются парами элементарной серы, образующимися при термической диссоциации высших сульфидов.

Форма заказа

Цветная металлургия

Горная проммышленность