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