Печь ванюкова для переработки окисленных рудных материалов, содержащих никель, кобальт, железо

Печь ванюкова для переработки окисленных рудных материалов, содержащих никель, кобальт, железо

Реферат

Изобретение относится к области металлургии, в частности к агрегатам для непрерывной плавки окисленного никелевого сырья.

Известна печь для непрерывной плавки материалов, содержащих цветные и черные металлы, включающая кессонированную шахту, разделенную поперечными перегородками на камеру окислительного плавления и на камеру восстановления шлака, снабженные фурмами, ступенчатую подину, сифон с отверстиями для выпуска шлака и металлсодержащей фазы. Нижняя кромка перегородки, расположенной со стороны камеры окислительного плавления, установлена на 5-15 диаметров фурмы камеры окислительного плавления ниже оси этих фурм, а верхняя кромка этой перегородки расположена выше оси фурм камеры восстановления оксидов шлака на 2,5-4,5 расстояний от оси фурм камеры восстановления оксидов шлака до порога отверстия для выпуска шлака (Патент РФ №2242687, опубл. 20.12.2004 г.).

К недостаткам известного устройства, принятого в качестве прототипа, можно отнести следующее.

При перетекании расплава через нижнюю кромку перегородки, разделяющей камеру окислительного плавления и камеру восстановления оксидов шлака, происходит образование настылей, препятствующих равномерному поступлению расплава в камеру восстановления оксидов шлака. При этом приходится останавливать загрузку шихты, поднимать температуру расплава в камере окислительного плавления для расплавления настыли, что нарушает непрерывность процесса, снижает производительность агрегата и ухудшает его технико-экономические показатели. При размывании настыли горячий расплав из камеры окислительного плавления массированно, в большом количестве "прорывается" в камеру восстановления оксидов шлака и далее в сифон. В этой ситуации нарушаются процессы восстановления оксидов шлакового расплава, ухудшаются условия формирования и разделение штейна и шлака, что приводит к повышенным потерям никеля и кобальта со шлаком.

При восстановительно-сульфидирующей обработке расплава в камере восстановления оксидов шлака возможен частичный "переброс" вместе со шлаком капель образовавшегося штейна и частиц сульфидизатора (колчедана) через малую перегородку переточного устройства (внутреннего сифона) в камеру окислительного плавления, что расстраивает технологический процесс и приводит к перерасходу восстановителя и сульфидизатора.

Кроме того, плоская подина камеры восстановления оксидов шлака способствует подовому настылеобразованию и перекрытию шпуровых отверстий, что затрудняет обслуживание печи, нарушает непрерывность плавки и также снижает производительность процесса переработки сырья.

Техническим результатом предложенного устройства является обеспечение непрерывной и устойчивой переработки окисленных рудных материалов, повышение производительности печи и извлечения цветных металлов в металлсодержащий расплав, снижение расходов топлива, восстановителя, сульфидизатора и материальных затрат на плавку.

Технический результат достигается тем, что в печи для непрерывной плавки окисленных рудных материалов, содержащих никель, кобальт, железо, включающей кессонированную шахту, разделенную вертикальной поперечной перегородкой на плавильную и восстановительную камеры, снабженные фурмами, единую ступенчатую по камерам подину, сифон с переточным каналом и отверстиями для выпуска шлака и металлсодержащего расплава, вертикальная поперечная перегородка герметично закреплена на подине плавильной камеры и выполнена высотой 35-55 диаметров фурмы плавильной камеры выше плоскости фурм этой камеры, а также подина восстановительной камеры от вертикальной поперечной перегородки к переточному каналу сифона выполнена наклонной под углом 25-60 градусов к горизонтали.

На чертеже изображена схема продольного разреза предлагаемой двухкамерной печи Ванюкова для переработки окисленных рудных материалов, содержащих никель, кобальт и железо.

Печь Ванюкова предложенной конструкции снабжена размещенными в своде плавильной камеры 1 загрузочными устройствами 2 для подачи окисленного рудного сырья, флюсов (шихты) и твердого топлива (угля) и аптейками 3 (газоходами) для отвода отходящих газов. Загрузочное устройство 4 для подачи твердого восстановителя (угля) и сульфидизатора (колчедана) размещено в своде восстановительной камеры 5. Для подачи кислородсодержащего дутья в расплав в боковых стенах плавильной камеры 1 установлены фурмы 6, а в боковых стенах восстановительной камеры 5 размещены фурмы 7. Вертикальная поперечная перегородка 8, разделяющая плавильную и восстановительную камеры, установлена на подине плавильной камеры герметично и выполнена высотой 35-55 диаметров фурм плавильной камеры выше плоскости фурм этой камеры. Окно для выпуска шлака 9 выполнено в верхней части шлакового сифона 10, а устройство для выпуска металлсодержащего расплава (штейна) 11 выполнено в нижней (донной) части шлакового сифона 10. Подина восстановительной камеры 12 от вертикальной поперечной перегородки 8 в сторону переточного канала 13 шлакового сифона 10 выполнена наклонной под углом 25-60 градусов к горизонтали.

Увеличение высоты вертикальной поперечной перегородки, разделяющей плавильную и восстановительную камеры, более чем на 55 диаметров фурм плавильной камеры выше плоскости фурм этой камеры приводит к увеличению объема шлакового расплава, ухудшению условий сжигания топлива в плавильной камере и снижению производительности печи по перерабатываемой шихте.

Уменьшение высоты вертикальной поперечной перегородки, разделяющей плавильную и восстановительную камеры, менее чем на 35 диаметров фурм плавильной камеры выше плоскости фурм этой камеры приводит к попаданию вместе со шлаком части твердых компонентов шихты и топлива из плавильной камеры в восстановительную камеру. При этом одновременно происходит передача части расплавов шлака и штейна, восстановителя и сульфидизатора из восстановительной в плавильную камеру печи. В этом случае снижается производительность печи (проплав) по перерабатываемой шихте, возрастают расходы дутья, топлива, восстановителя и сульфидизатора на плавку, то есть материальные затраты.

Выполнение подины восстановительной камеры с уклоном в сторону переточного канала шлакового сифона под углом к горизонтали менее 25 градусов приводит к интенсивному образованию настылей и перекрытию шпуровых отверстий, что затрудняет обслуживание печи, нарушает непрерывность технологического процесса и снижает производительность плавки.

Выполнение подины восстановительной камеры с уклоном в сторону переточного канала шлакового сифона под углом к горизонтали более 60 градусов не обеспечивает необходимых условий для разделения шлака и металлсодержащего расплава и выхода их через переточный канал в шлаковый сифон, что снижает извлечение никеля и кобальта в металлсодержащий расплав и увеличивает материальные затраты на переработку исходного сырья.

Печь Ванюкова предложенной конструкции работает следующим образом.

В плавильную камеру через загрузочные устройства на шлаковый расплав, перемешиваемый кислородсодержащим дутьем, непрерывно подают окисленные рудные материалы, содержащие никель, кобальт и железо, твердое топливо (уголь) и флюс. Кислородсодержащее дутье и природный газ при этом непрерывно подают в шлаковый расплав через фурмы, установленные в боковых стенах плавильной камеры. Температуру в плавильной камере поддерживают в пределах 1400-1500°С. Отходящие газы плавильной камеры удаляются через аптейк. Наплавляемый в плавильной камере шлаковый расплав через верхнюю кромку вертикальной поперечной перегородки, разделяющей плавильную и восстановительную камеры, непрерывно поступает в восстановительную камеру. На поступающий в восстановительную камеру шлаковый расплав через загрузочное устройство непрерывно подают восстановитель (уголь) и сульфидизатор (колчедан). При этом шлаковую ванну восстановительной камеры непрерывно перемешивают кислородсодержащим дутьем, подаваемым вместе с природным газом в шлаковый расплав через фурмы, установленные в боковых стенах восстановительной камеры. Температуру в восстановительной камере поддерживают на уровне 1360-1420°С. Отходящие газы восстановительной камеры удаляются через аптейк. Обработанный шлак из восстановительной камеры через переточный канал поступает в шлаковый сифон и непрерывно сливается через шлаковое окно. Металлсодержащий расплав (штейн), отделившийся от шлака и накапливающийся в донной части шлакового сифона, периодически сливают через выпускное устройство (шпур).

1. Печь для непрерывной плавки окисленных рудных материалов, содержащих никель, кобальт, железо, включающая кессонированную шахту, разделенную вертикальной поперечной перегородкой на плавильную и восстановительную камеры, снабженные фурмами, единую ступенчатую по камерам подину, сифон с переточным каналом и отверстиями для выпуска шлака и металлсодержащего расплава, отличающаяся тем, что вертикальная поперечная перегородка герметично закреплена на подине плавильной камеры и выполнена выше плоскости фурм плавильной камеры на высоту 35-55 ее диаметров.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что подина восстановительной камеры от вертикальной поперечной перегородки к переточному каналу сифона выполнена наклонной под углом 25-60° к горизонтали.