Электропечь для переработки шлаков

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к проектированию и эксплуатации рудно-термических электропечей, работающих с погружением электродов в шлаковый расплав, и может быть также использовано в черной металлургии и химической промышленности. Электропечь для переработки шлаков включает корпус, загрузочные устройства, электроды, объединенные в группы, одна из которых установлена на подину печи и подключена к отрицательному полюсу источника тока, а другая группа погружена в шлаковый расплав и подключена к положительному полюсу источника тока, при этом электроды в каждой из групп расположены подряд. Заявляемое изобретение направлено на повышение производительности печи за счет создания условий, обеспечивающих более глубокое обеднение шлака по ценным компонентам. 1 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к проектированию и эксплуатации рудно-термических электропечей, работающих с погружением электродов в шлаковый расплав, и может быть также использовано в черной металлургии и химической промышленности.

Известна обеднительная электропечь для переработки шлаков, футерованная огнеупором, с электродами, подключенными к источнику переменного тока, рабочие концы которых находятся на некотором расстоянии от подины (Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов. - М.: Металлургия, 1974, с.233-237).

Недостатком известной конструкции является низкая производительность вследствие повышенных потерь ценных компонентов со шлаком и избыточного настылеобразования на подине печи.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является электропечь для переработки шлаков, включающая корпус, загрузочные устройства, электроды, объединенные в группы, одна из которых установлена на подину печи и подключена к отрицательному полюсу источника тока, а другая группа, электроды в которой расположены подряд, погружена в шлаковый расплав и подключена к положительному полюсу источника тока (патент РФ № 2088869, МПК F 27 В 3/08, С 22 В 7/04, опубл. 27.08.97, Бюл. №24).

Экспериментально установлено, что в процессе эксплуатации известной конструкции (при периодическом изменении полярности групп электродов одновременно с изменением взаимного заглубления их в расплав) в периоды положительной поляризации электродов, погруженных в шлаковый расплав и не расположенных подряд, эффект обеднения шлака по ценным компонентам существенно снижается, что обусловлено разъединением прианодных областей интенсивного нагрева и барботажа шлакового расплава, приводящим к снижению интенсивности возгонки летучих ценных компонентов шлака.

Заявляемое изобретение направлено на повышение производительности печи за счет создания условий, обеспечивающих более глубокое обеднение шлака по ценным компонентам.

Для достижения отмеченного выше технического результата в электропечи для переработки шлаков, включающей корпус, загрузочные устройства, электроды, объединенные в группы, одна из которых установлена на подину печи и подключена к отрицательному полюсу источника тока, а другая группа, электроды в которой расположены подряд, погружена в шлаковый расплав и подключена к положительному полюсу источника тока, согласно заявляемого изобретения электроды, установленные на подину печи и подключенные к отрицательному полюсу источника тока, расположены подряд.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что расположение электродов подряд как в группе электродов, погруженных в шлаковый расплав и подключенных к положительному источнику тока, так и в группе электродов, установленных на подину и подключенных к отрицательному полюсу источника тока, обеспечивает более глубокое обеднение шлака по ценным металлам за счет интенсификации возгонки летучих компонентов.

Для каждого технологического процесса взаимное расположение групп электродов разной полярности, количество электродов в группе, размеры и конструктивные особенности корпуса печи и электродов и некоторые другие параметры определяются экспериментально и расчетным путем исходя из условий максимального суммарного экономического эффекта от извлечения ценных компонентов шлака, что составляет предмет “ноу-хау” для заявленного изобретения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где 1 показана заявляемая электропечь для переработки шлаков. Печь содержит футерованный корпус 1, загрузочные устройства 2, электроды 3, из которых одна группа 4 установлена на уплотненной в результате предварительного ошлакования новой печи защитной настылью 5 подине 6 и подключена к отрицательному полюсу источника тока, а другая группа электродов 7 подключена к положительному полюсу. Потенциал на электроды подается через контактные щеки 8 источника питания. Концы электродов группы 4 погружены в слой металла или штейна 9 на подине печи, а электроды группы 7 погружены в шлаковый расплав 10.

Печь работает следующим образом.

После набора шлакового расплава 10 на электроды через контактные щеки 8 подают напряжение постоянного тока, величину которого регулируют и подбирают таким образом, чтобы при заданной мощности обеспечить поддержание на подине 6 уплотняющей настыли 5 и исключить избыточное настылеобразование, препятствующее нормальной работе печи. При данном составе шлака этим определяется положение электродов группы 7 в рабочем пространстве печи по вертикали. В ванну загружают восстановитель, например кокс, способствующий восстановлению металлов из окислов химическим путем. В установившемся режиме электрический ток между электродами 4 и 7 протекает через шлаковый расплав преимущественно по пути электроды 4 - слой 9 металла или штейна - электроды 7. При этом выделяющееся, главным образом, в шлаке в зоне расположения анодов 7 джоулево тепло перегревает расплав.

Химически восстанавливаемый металл (или штейн) накапливается в расплавленном состоянии в слое 9. Часть восстановленного метала остается в шлаке в химически растворенном состоянии и в виде механической взвеси.

При катодной (отрицательной) поляризации электродов 4 и соответственно донной фазы 9 и анодной (положительной) поляризации электродов 7 на анодах будет выделяться кислород с последующим его взаимодействием с углеродом электродов и восстановителя и образованием оксида углерода, дополнительно восстанавливающего из шлака цветные металлы.

Поскольку при периодическом изменении полярности групп электродов одновременно с изменением взаимного заглубления их в расплав аноды погружены в шлаковый расплав и расположены подряд, то зоны местного перегрева шлака и интенсивного барботажа расплава не только все время совмещаются у каждого анода, но и частично совмещаются в промежутках между анодами. Это приводит к максимальному использованию возможности интенсификации возгонки летучих компонентов (например, цинка, свинца) без существенного изменения температур на периферии ванны и, следовательно, без снижения стойкости футеровки, то есть к дополнительному обеднению шлака и извлечению из него ценных летучих металлов без капитальных и эксплуатационных затрат.

Проверку устройства проводили на шестиэлектродной закрытой прямоугольной обеднительной печи номинальной мощностью 250 кВА с электродами диаметром 100 мм, расположенными по длинной оси ванны. Переработке подвергали конвертерный шлак состава, мас.%: меди - 5,8; свинца - 3,8; цинка - 4,1; железа - 29,0; диоксида кремния - 29,9; оксида кальция - 8,5; остальное - кислород и прочие.

Продолжительность работы печи составила 48 час.

В результате плавки был получен:

- штейн состава, мас.%: меди - 52,7; свинца - 5,0; цинка - 0,99; железа - 20,1;

- отвальный шлак состава, мас.%: меди - 0,34; свинца - 0,26; цинка - 0,46; железа - 26,7; диоксида кремния - 36,2; оксида кальция - 10,4; остальное - кислород и прочие.

Проведенные испытания подтвердили оптимальность и высокую надежность работы заявляемой конструкции печи, позволяющей повысить интенсивность возгонки летучих компонентов и достигнуть более глубокого обеднения шлака по ценным металлам.

Формула изобретения

Электропечь для переработки шлаков, включающая корпус, загрузочные устройства, электроды, объединенные в группы, одна из которых установлена на подину печи и подключена к отрицательному полюсу источника тока, а другая группа, электроды в которой расположены подряд, погружена в шлаковый расплав и подключена к положительному полюсу источника тока, отличающаяся тем, что электроды, установленные на подину печи и подключенные к отрицательному полюсу источника тока, расположены подряд.

РИСУНКИ

Рисунок 1