Печь для непрерывной плавки сульфидных материалов в жидкой ванне
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для переработки сульфидных руд и концентратов. В печи, содержащей прямоугольную кессонированную шахту, фурменный пояс, свод с загрузочными устройствами, поперечную перегородку, не доходяющую до подины и свода, разделяющую печь на плавильно-окислительную и восстановительную камеры аптейк для отвода газов, аптейк расположен над поперечной перегородкой при соблюдении соотношения Sп.ок / Sвк=(0,8-1,2) Nп.ок.к / Nв.к., где Sп.о.к., Sв.к. - площади сечений, ограниченных верхней кромкой поперечной перегородки, стенками печи и кромками сочленения свода с аптейком и в плавильно-окислительной и восстановительной камерах: Nп.ок. Nв.к. - число дутьевых фурм в соответствующих камерах. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке медных, медно-никелевых, медно-цинковых и других полиметаллических сульфидных материалов. Целью изобретения является улучшение экологической обстановки за счет уменьшения выбросов серы и уменьшения объема отходящих газов. Поставленная цель достигается тем, что в печи для непрерывной плавки сульфидных материалов в жидкой ванне аптейк расположен над поперечной перегородкой, разделяющей печь на камеры, причем оптимальные условия достигаются при соблюдении соотношения Sп.о.к/Sв.к. (0,8-1,2)Nп.о.к./Nв.к., где Sп.о.к., Sв.к. площади сечений, ограниченных верхней кромкой поперечной перегородки, стенками шахты печи и кромками сочленения аптейка со сводом в плавильно-окислительной и восстановительной камерах соответственно; Nп.о.к., Nв.к. число дутьевых фурм в плавильно-окислительной и восстановительной камерах соответственно. На фиг. 1 представлен общий вид печи Ванюкова предлагаемой конструкции; на фиг. 2 схема лабораторной установки. Печь содержит шахту 1, кессонированный пояс с фурмами 2 и 3, свод с загрузочными отверстиями 4, 5 и 6, аптейк 7, поперечную перегородку 8, не доходящую до подины и свода печи, разделяющую печь на плавильно-окислительную 9 и восстановительную 10 камеры. Для отвода жидких продуктов плавки печь содержит сифонные устройства 11 и 12. Плавильно-окислительная и восстановительная камеры в свою очередь может быть разделена на камеру плавления и камеру конвертирования, в этом случае печь содержит дополнительную перегородку 13 (показана пунктиром). Печь работает следующим образом. Шихта загружается в печь через отверстия в своде 4 и 5 на поверхность барботируемого расплава. Барботаж осуществляется за счет подачи через фурмы 2 кислородсодержащего дутья. Образующиеся в результате протекающих в надфурменной зоне реакции штейно-шлаковый расплав расслаивается в подфурменной зоне. Штейн удаляется непрерывно из печи через сифонное устройство 11. В случае необходимости он предварительно может быть подвергнут дополнительной обработке (продувке до белого матта или черновой меди) в отделенной поперечной перегородкой 13 части п.о.к. Образовавшийся п.о.к. шлаковый расплав с повышенным содержанием ценных компонентов перетекает под перегородкой 8 в в. к. где он подвергается обеднительной барботажной обработке, осуществляемой за счет подачи восстановительной газовой смеси через фурмы 3 и (или) подачи сульфидизатора и твердого восстановителя через загрузочное устройство 6. Обедненный шлак непрерывно удаляется из печи через сифонное устройство 12. Газы, образовавшиеся в п.о.к. и в.к. проходят под сводом печи, объединяются и общим потоком удаляются через аптейк 7, откуда после утилизации тепла и пылеочистки поступают на утилизацию серы с получением серной кислоты или элементарной серы. Расположение аптейка над перегородкой, разделяющей печь на камеры при поддержании отношения площадей указанных сечений в пределах (0,8-1,2) отношения числа фурм в соответствующих камерах позволяет обеспечить минимизацию выбросов серы в атмосферу цеха и воздушный бассейн. Это достигается, с одной стороны, за счет ликвидации "передавливания" газовыми потоками, выходящими из разных камер печи друг друга при невысоком разрежении в печи. С другой стороны, это позволяет работать при невысоком разрежении, минимизируя тем самым подсосы воздуха в печь через загрузочные устройства, неплотности в своде и т. п. Размеры п.о.к. и в.к. и количества дутьевых фурм в них выбираются исходя из создания условий интенсивного массообмена в расплаве. Расход дутья, подаваемого через одну фурму, определяется ее сечением и скоростью подачи дутья. Эти параметры подобраны эмпирически и в оптимальных условиях для печей Ванюкова диаметр фурм составляет 30-50 мм, а скорость подачи дутья 180-200 м/с. С целью унификации на применяемых в настоящее время многокамерных печах Ванюкова диаметр фурм одинаков во всех камерах. Поскольку основные реакции автогенных плавок не приводят к существенному изменению количества газообразных веществ, объем отходящих газов примерно равен объему подавлемого в печь дутья. То есть, соотношения числа фурм соответствуют соотношению объемов газовых потоков, выходящих из камер. Верхний и нижний пределы допустимых отклонений от равенства отношений площадей сечений в подсводовом пространстве и числа фурм определены экспериментально. При Sп.о.к./Sв.к. < 0,8 Nп.о.к./Nв.к. происходит "передавливание" потока отходящих газов п.о.к. потоком отходящих газов в.к. и выброс первых в атмосферу цеха. При Sп.о.к./Sв.к. < 1,2*Nп.о.к./Nв.к. наблюдается обратная картина поток газов в.к. оказывается передавленным потоком газов п.о.к. и газы в.к. выбрасываются в атмосферу цеха через загрузочные отверстия в в.к. П р и м е р. Для исследования влияния взаимного расположения перегородки и аптейка на степень извлечения сернистого ангидрида использован метод физического моделирования. Лабораторная установка (фиг. 2) включает следующие составные части: 14 баллон с углекислым газом; 15 краны-натекатели; 16 ротаметры; 17 штуцеры; 18 дутьевые устройства; 19 перегородку; 20 аптейк; 21 насос; 22 загрузочные устройства; 23 манометр; 24 поглотительные склянки. Корпус модели представляет собой ящик из органического стекла размерами 500 х 100 х 300 мм, внутри которого в любом месте может быть зафиксирована пластина, имитирующая перегородку. Через штуцеры с газораспределительными трубками, в которых просверлены отверстия, имитирующие дутьевые фурмы, в модель подавали газ. Необходимое число "работающих" фурм устанавливали, затыкая часть отверстий пластилином. В качестве моделирующего газа использовали СО2. Сверху корпус модели закрывается пластиной с отверстием, имитирующим аптейк. Пластина свободно передвигается вдоль продольной оси модели и может быть зафиксирована в любом положении. Для создания равномерного разрежения в аптейке" в нем закреплена перфорированная пластина. Выбор СО2 в качестве моделирующего газа обусловлен тем, что основной целью данных опытов было установление влияния взаимного расположения поперечной перегородки и аптейка на степень поглощения газа-метки, которой и служил углекислый газ. Сернистый ангидрид, являющийся наиболее вредным компонентом реальных печных газов, для использования в лабораторных исследованиях менее удобен. Лабораторная модель работает следующим образом. Углекислый газ из баллона 1 подавали с регулируемыми кранами 2 расходом, который контролировали ротаметрами 3 в систему соединительных трубок. Далее газ через штуцеры 4 по дутьевым устройствам 5 поступал в модель. Проходя над перегородкой 6 газ удалялся через аптейк 7, причем вследствие разрежения, создаваемого насосом 8, некоторое количество воздуха подсасывалось через "загрузочные устройства" 9. Разрежение контролировали U-образным манометром 10. Выходящий из модели газ просасывался через каскад поглотительных склянок 11, заполненных щелочью. Количество поглощенного углекислого газа определяли титрованием. Предварительными опытами было установлено, что степень поглощения ("извлечение") зависит от общего количества проходящий через поглотительные склянки газовой смеси и от концентрации поглощаемого газа в ней, а также от разрежения в модели. Влияние этих факторов учитывали в основной серии опытов. Степень поглощения рассчитывали как отношение количества поглощенного углекислого газа, определенного титрованием, к количеству углекислого газа, поданного в модель и замеренного ротаметрами 3. Результаты опытов представлены в таблице. Как видно, заявленное взаимное расположение аптейка и перегородки при оптимальном соотношении площадей сечений, образуемых верхней кромкой поперечной перегородки, стенками печи и местами примыкания аптейка к своду в плавильно-окислительной и восстановительной камерах, равном (0,8-1,2) соотношения числа фурм в этих камерах, способно обеспечить повышение извлечения серы в товарную продукцию в 1,2 раза.
Формула изобретения
1. ПЕЧЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЛАВКИ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЖИДКОЙ ВАННЕ, содержащая прямоугольную шахту, кессонированный пояс с фурмами, аптейк для отвода газов, свод с загрузочными устройствами, поперечную вертикальную перегородку, не доходящую до подины и свода, разделяющую печь на плавильно-окислительную и восстановительную камеры, отличающаяся тем, что, с целью улучшения экологической обстановки за счет сокращения выбросов серы и уменьшения объема отходящих газов, аптейк выполнен над поперечной вертикальной перегородкой. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что аптейк размещен над перегородкой в соответствии с соотношением Sп.о.к. /Sв.к. = (0,8 - 1,2)Nп.о.к. /Nв.к., где Sп.о.к., Sв.к. - площади сечений, ограниченных верхней кромкой поперечной перегородки, стенками печи и кромками сочленения аптейка со сводом в плавильно-окислительной и восстановительной камерах соответственно; Nп.о.к., Nв.к. - число дутьевых фурм в плавильно-окислительной и восстановительной камерах соответственно.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
