Печь для непрерывной плавки сульфидных материалов

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к печам для плавки сульфидных материалов в жидкой ванне. Сущность изобретения заключается в том, что в печи для непрерывной плавки сульфидных материалов в жидкой ванне, содержащей шахту, разделенную двойной перегородкой из горизонтальных охлаждаемых труб, соединенных между собой трубами для подачи хладоагента, кесонированный пояс с фурмами, сифоны для выпуска штейна и шлака, двойная перегородка выполнена с боковым смещением труб на каждом горизонтальном уровне относительно нижнего и верхнего примыкающих рядов, при этом смещение составляет 1/10: 1/2 наружного диаметра охлаждающей трубы /или ее наружной поперечной толщины/, а чередующиеся через один горизонтальные ряды параллельны между собой в вертикальном направлении. Кроме того, трубы для подвода хладоагента соединяют охлаждаемую трубу каждого нижнего ряда с трубой примыкающего верхнего ряда, расположенной на противоположной стороне перегородки. 1 з. п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к плавильным металлургическим печам.

Известна печь для непрерывной плавки сульфидных материалов и обеднения шлака в жидкой ванне, содержащая шахту, разделенную поперечной перегородкой на зоны, кессонированный пояс с фурмами, сифоны для выпуска штейна и шлака /1/.

Перегородка, разделяющая внутреннее пространство шахты печи выполнена из одного ряда горизонтальных охлаждаемых труб. Недостатком такой конструкции является низкая механическая прочность в условиях работы внутри барбатируемого расплава и повышенные тепловые потоки от окружающего расплава. Такая конструкция показала низкую надежность и в настоящее время используется конструкция перегородки из двойного ряда горизонтальных труб.

Известна печь для непрерывной плавки сульфидных материалов и обеднения шлаков в жидкой ванне, содержащая шахту, разделенную двойной поперечной перегородкой на зоны, кессонированный пояс с фурмами, сифоны для выпуска шлака и штейна /2/.

Недостатком этой печи является низкая надежность работы перегородки по причине ее незащищенности от сильных тепловых ударов в период разогрева и заливки расплава в печь. Это происходит из-за отсутствия гарниссажа на вертикальных наружных плоскостях при выпуске расплава и на выступающих над расплавом частях перегородки при работе печи. Кроме того снабжение от отдельного коллектора каждой наружной плоскости перегородки приводит к ее прогару в случае перебоев в подаче хладоагента в один из коллекторов.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы печи. Поставленная цель достигается тем, что в печи для непрерывной плавки сульфидных материалов и обеднения шлаков в жидкой ванне, содержащей шахту, разделенную двойной перегородкой из горизонтальных охлаждаемых труб, соединенных между собой трубами для подачи хладоагента, кесонированный пояс с фурмами, сифоны для выпуска штейна и шлака, двойная перегородка выполнена с боковым смещением труб на каждом горизонтальном уровне относительно нижнего и верхнего примыкающих рядов, при этом смещение составляет 1/10^oC1/2 наружного диаметра охлаждающей трубы /или ее наружной поперечной толщины/, а чередующиеся через один горизонтальные ряды параллельны между собой в вертикальном направлении, а трубы для подвода хладоагента соединяют охлаждаемую горизонтальную трубу каждого нижнего ряда с трубой примыкающего верхнего ряда, расположенной на противоположной стороне перегородки.

Конструкция поперечной перегородки печи с боковым смещением двух труб на каждом горизонтальном уровне относительно нижнего и верхнего примыкающих рядов позволяет получить на вертикальных плоскостях перегородки устойчивый слой гарниссажа.

На фигуре 1 изображена предлагаемая печь в продольном разрезе; на фигуре 2 сечение А-А стыка перегородки и кессонированного пояса; на фигуре 3 - сечение В-В поперечный разрез внутрипечной части перегородки в двух вариантах исполнения из круглых и квадратных труб; на фигуре 4 вид Б на расположение труб для подвода хладоагента к горизонтальным охлаждающим трубам с внешней стороны печи.

Печь для непрерывной плавки сульфидных материалов и обеднения шлаков в жидкой ванне имеет зону плавления 1 и зону обеднения 2, разделенные двойной поперечной перегородкой 3, состоящей из рядов горизонтальных охлаждаемых труб 4, соединенных трубами 5 для подвода и эвакуации хладоагента.

Печь работает следующим образом: шихтовые материалы и флюсы загружают в зону плавления 1 в ванну расплава, барботируемую через фурмы воздушно-кислородной смесью. За счет окисления сульфидов железа и меди в ванне выделяется большое количество тепла. При плавке происходит разделение штейна и шлака, коагуляция штейна и его осаждение в донную часть печи. Шлак под перегородкой 3 перетекает в зону обеднения 2, где путем продувки воздушно-кислородной смесью с одновременной подачей восстановителя и сульфидизатора подвергается обеднению.

Процессы в зоне 1 и зоне 2 происходят при высокой температуре и в условиях интенсивного барботажа шлаковой ванны. Для снижения коэффициента теплопередачи от расплава к перегородке на ее поверхности необходимо организовать устойчивый слой гарниссажа. За счет бокового смещения охлаждаемых труб 4 одного ряда относительно другого, между рядами труб с каждой стороны перегородки образуются ниши, в которых фиксируется застывший гарниссаж.

При остановке печи и выпуске расплава на стенках перегородки сохраняется слой гарниссажа, который предохраняет охлаждаемые трубы во время разогрева и заливки печи расплавом во время пуска. Во время пуска печи после ее строительства в ниши между соседними трубами могут быть вставлены огнеупорные кирпичи для защиты перегородки от теплового удара. Трубы служат для подвода и отвода хладоагента. Прохождение хладоагента организуется таким образом, что каждая охлаждаемая труба одного ряда соединена с трубой нижнего или верхнего примыкающего ряда, расположенной на противоположной стороне перегородки. Таким образом, перегородка состоит из двух взаимно-охватывающих друг друга охлаждаемых контуров, отдельные элементы которых расположены в шахматном порядке. При аварийном отключении одного из охлаждаемых контуров его жизнеспособность сохраняется, т.к. разрушение и прогар каждого элемента предотвращается тем, что он с трех сторон примыкает к элементам, охлаждаемым из другого контура.

Выбор параметров бокового смещения охлаждаемых труб каждого горизонтального ряда относительно примыкающих к нему нижнему и верхнему рядов основан на практических данных, полученных в процессе эксплуатации охлаждаемых элементов в барботируемом шлаковом расплаве.

Нижний предел основан на практических наблюдениях поведения гарниссажа при отработке конструкции элементов кессонированного пояса печи для его задержания на вертикальных поверхностях кессонов после выпуска расплава. Было отмечено, что гарниссаж устойчиво задерживается в пазах, выполненных на плоской поверхности только при соотношениях глубины паза к его ширине, превышающих 1/8^oC1/10 в зависимости от температуры процесса и свойств шлакового расплава. Данные приведены в таблице. Как видно из приведенных данных, при всех режимах плавки устойчивый слой гарниссажа на стенках кессонов остается только при соотношениях глубины паза к его ширине выше 1/10.

Верхний предел соотношения бокового смещения двух труб относительно нижнего и верхнего рядов равный 1/2 выбран исходя из того, что толщина гарниссажа, образующегося в печах плавки в жидкой ванне составляющей 100 мм /Плавка в жидкой ванне, под ред. А.В.Ванюкова, М. "Металлургия", 1988/. В этом случае, для варианта круглых охлаждаемых труб при их наибольшем диаметре, равном 100 мм между парами труб, расположенными на разных уровнях, образуется зазор в 24 мм. Увеличение смещения труб на величину больше чем 1/2 диаметра в таком случае может привести в двухстороннему контакту одной из охлаждаемых труб с барботируемым расплавом, что снизит стойкость перегородки.

Наличие бокового смещения охлаждаемых труб в перегородке обеспечивает безаварийную работу агрегата за счет надежной защиты элементов перегородки гарниссажем. Кроме того боковое смещение труб в перегородке увеличивает ее механическую прочность в поперечном направлении под действием знакопеременных гидродинамических нагрузок барботируемого расплава.

За счет обеспечения надежной работы перегородки процесс плавки и обеднения совмещается в одном агрегате.

Источники информации.

1. А.с. СССР N 2915009, кл. F 27 B 17/00, 80 г.

2. А.с. СССР N 1005539, кл. F 27 B 1/00, 81 г. /прототип/.

Формула изобретения

1. Печь для непрерывной плавки сульфидных материалов и обеднения шлаков в жидкой ванне, содержащая шахту, разделенную двойной перегородкой из расположенных в несколько рядов, один над другим, по две в каждом ряду горизонтальных охлаждаемых труб, соединенных между собой трубами для подвода хладагента, кессонированный пояс с фурмами, сифоны для выпуска штейна и шлака, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе печи, трубы двойной перегородки, размещенные на каждом горизонтальном уровне, смещены по горизонтали относительно труб примыкающих верхнего и нижнего рядов, при этом смещение составляет 0,1 0,5 наружного диаметра охлаждаемой трубы, а оси труб, расположенных в чередующихся через один горизонтальных радах, лежат на одной вертикальной линии.

2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что горизонтальная охлаждаемая труба каждого ряда соединена с трубами примыкающего верхнего и нижнего рядов, расположенных на противоположной стороне перегородки, посредством трубы для подвода хладагента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5