Технология восстановления окиси магния в дуговых печах
|
Как уже отмечалось, скорость рекристаллизации окиси магния с повышением температуры увеличивается. Поэтому ее активность при 2000° будет главным образом определяться временем пребывания брикетов в печи, которое, следовательно, необходимо сократить до минимума. С этой целью брикеты загружают в печь непрерывно, чтобы они сразу же попадали под дугу и быстро восстанавливались. Имеются указания, что брикет должен находиться в печи всего около одной минуты. В условиях быстрого и сильного нагрева восстановление идет, по-видимому, преимущественно на поверхности и завершается раньше, чем успеет пройти рекристаллизация окиси магния. Первая технологическая операция — загрузка брикетов в печь. После заполнения верхнего бункера брикетами воздух из него вытесняют азотом. Затем брикеты ссыпают в нижний бункер, заполненный водородом, и из него тарелочным питателем непрерывно подают в загрузочную трубу. Давление газов в загрузочных бункерах поддерживают равным давлению в печи. Количество загружаемых в печь брикетов и ее мощность всегда должны соответствовать друг другу. Если потребляемая мощность по отношению к весу брикетов мала, они накапливаются в печи. В этом случае нужно увеличить электрическую нагрузку. Если, наоборот, мощность печи слишком велика, температура в печи повышается и начинается выплавление окислов из брикетов с образованием двух слоев — жидкой магнезии внизу и угля сверху. Соприкасаясь только на поверхности раздела, они реагируют между собой медленно. В этих условиях энергия расходуется главным образом на плавление брикетов, а не на их восстановление, в связи с чем печь перегревается еще сильнее, и расплав магнезии накапливается во все возрастающем количестве. Такая же неполадка бывает при восстановлении окислов кремния и алюминия. В случае расплавления окислов уголь всплывает и восстановление замедляется. Поэтому процесс ведут так, чтобы окислы всегда были твердыми. Для исправления хода печи электроды опускают в расплав и снижают температуру в печи, выключив ее на некоторое время; после включения в печь одновременно с брикетами загружают и коксик. Производительность печи и другие показатели ее работы зависят в первую очередь от успешного действия конуса резкого охлаждения, которое определяется: 1) хорошим смешением газов из печи с охладителем; 2) количеством охладителя, поступающего в конус, и его температурой при выходе из распыляющих устройств; 3) содержанием окиси углерода и влаги в газе-охладителе; 4) температурой в рабочем объеме печи. Скорость смешения печных газов с охладителем зависит от конструкции конуса. Следовательно, управлять ею во время работы печи невозможно. Подачу охладителя в конус необходимо регулировать с таким расчетом, чтобы газы выходили из конуса при постоянной температуре 200—250°. Приведенный ниже тепловой расчет работы конуса резкого охлаждения показывает, что тепло обратных реакций все же составляет свыше 20% всего тепла, отдаваемого печными газами охладителю. Чем ниже выход магния в пыль, тем больше тепло обратных реакций и тем больше, следовательно, нужно подавать охладителя в конус, чтобы на выходе из него температура газового потока была постоянной. Отсюда видно, насколько важно соблюдать все условия, от которых зависит высокий выход магния. Газ-охладитель на входе в конус должен быть возможно холоднее. Нагрев газа устраняют хорошим охлаждением газопроводов и самого конуса. Для успешной работы конуса чрезвычайно важно иметь наименьшее содержание окиси углерода и влаги в холодном газе. Превышение температуры в рабочем объеме печи сверх нормы особой опасности не представляет, так как легко может быть устранено увеличением загрузки брикетов. Снижение температуры приводит к резкому уменьшению производительности печи как за счет уменьшения количества образующихся печных газов, так и выхода магния, поскольку снижение температуры в рабочем объеме приводит к развитию обратной реакции во внешних зонах рабочего пространства печи, т. е. до входа печных газов в конус. Температура в рабочем объеме печи зависит от подводимой мощности, напряжения на концах электродов и скорости загрузки брикетов. Поэтому эти параметры процесса целесообразно регулировать автоматически, так же как и подачу охладителя. Исходными технологическими параметрами должны быть, очевидно, температура в рабочем объеме печи и температура смеси газов при выходе из конуса. В качестве исходного электрического параметра для рудотермических печей рекомендуется минимальный удельный расход энергии, почти совпадающий с максимальной производительностью печи. Могут быть, очевидно, автоматизированы и другие стороны управления процессом, например охлаждение печи, заполнение бункеров брикетами и нейтральными газами, очистка и осушка свежего газа. Важным показателем работы печи служит количество образующейся окиси углерода на 1 кг загружаемых брикетов. Чем этот показатель выше, тем выше выход магния. Количество газов и содержание в них окиси углерода можно определять непрерывно и судить по ним о выходе магния, прямое определение которого очень затруднительно. Электрическую нагрузку печи регулируют переключением ступеней напряжения на трансформаторе печи. Электроды опускают по мере их срабатывания. Поднимают их только в качестве крайней меры в случае накопления углерода в печи, что бывает при неправильном составе брикетов. Накопление углерода в печи снижает сопротивление электрической цепи; с увеличением силы тока при неизменном напряжении растет нагрев от джоулева тепла. Для устранения этой неполадки в печь загружают брикеты с пониженным содержанием углерода, которые держат в запасе. В связи с изложенным требует уточнения приведенное выше указание на выгоду восстановления при избытке углерода. Его надо понимать в том смысле, что избыток допустим лишь в таких пределах, которые не угрожают накоплением углерода в печи. Недостаток углерода в печи проявляется в неустойчивом напряжении на зажимах и повышенном расходе электродов. Одновременно срабатывается и угольная футеровка печи, преимущественно под. При этом дуги смещаются вниз от проема для выхода газов; температура вблизи него снижается, и он быстро зарастает окисью магния и сажей от обратной реакции. При недостатке углерода в печь вместе с брикетами загружают коксик. |
