Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца



Шахтные печи строят прямоугольного (рис. 51, 52) или круглого сечения. Данные по конструкции шахтных печей собраны в табл. 34.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Печи прямоугольного сечения впервые были предложены русским инженером Рашеттом (1880 г.).
Основные части шахтной печи: горн, шахта и колошник. Вся печь опирается на соответствующий фундамент.
Шахтная лечь для свинцовой плавки при заполнении ее шихтой оказывает на грунт большое давление. Поэтому фундаменту печи уделяется большое внимание. Фундамент делают глубиной не менее 1 м из бетона или камня, заливая котлован под фундамент жидким отвальным шлаком. На поверхность фундамента на слой глины укладывают стальную плиту толщиной около 20 мм, препятствующую просачиванию свинца из горна в фундамент. На этой плите располагают внутренний горн печи.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Рассмотрим устройство каждой из основных частей печи.
Часть печи от верхнего уровня фундамента до начала кессона называется горном печи.
Горн выкладывают из шамотного кирпича, толщина стенок которого в 1,5—2 кирпича нормальных размеров. Раньше при плавке шихты, более бедной свинцом, стенки горна утолщали до 3—4 кирпичей, так как опасались охлаждения свинца в горне. Шамотную кладку верхней части горна иногда защищают от разъедающего действия шлаков магнезитовой облицовкой. Кладку горна заключают в плотный сварной или клепанный из котельного железа кожух для предупреждения ухода свинца в фундамент. Снаружи горн стягивают прочными металлическими тягами.
Внутренние размеры горна (длина, ширина) равны соответствующим размерам печи в области фурм. Глубина горна зависит от содержания свинца в проплавляемой шихте и колеблется от 0,5 до 0,75 м. Если шихта бедна свинцом, то в единицу времени в горн поступает сравнительно мало свинца и он более подвержен охлаждению; в этих условиях горн делают меньшей емкости, глубиной 0,5 м, а иногда и меньше. При плавке шихты, богатой свинцом, горн делают глубже.
Шлак и штейн удаляют из печи через специальный выпускной кессон или через отверстие в кессоне, которое расположено обычно в торцах печи немного ниже фурм. По чугунному желобу эти продукты плавки поступают во внешний приемник, называемый отстойником или передним горном.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

В отстойнике (рис. 53) из-за разной плотности штейна и шлака они разделяются. Штейн по мере накопления периодически выпускают через шпуровое отверстие в нижней части отстойника (на рис. 53 показано справа), а шлак из отстойника выпускают по грануляционному желобу (на рисунке слева).
Отстойник представляет чугунный сборный ящик, установленный на двухосной тележке.
При выборе размеров отстойника большое значение имеет состав шлака, его перегрев при плавке, состав и количество штейна и др. Поэтому размеры отстойника на каждом заводе следует подбирать опытным путем, руководствуясь данными практики других заводов. На некоторых заводах за последние годы начали устраивать электрообогреваемые отстойники, которые будут рассмотрены далее.
Черновой свинец выпускают из горна через отверстие, расположенное по длинной стороне печи. Обычно свинец выпускают по сифону, представляющему собой канал небольшого сечения, соединяющий внутренний горн печи с маленьким наружным приемником (рис. 54).
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

При непрерывном выпуске свинца через сифон на дне горна (лещади) можно держать значительный слой свинца. В этом большое преимущество непрерывного выпуска свинца перед периодическим через шпур. При шпуровом выпуске горячий шлак
может опуститься до более холодной лещади, вследствие чего на ней остается пристывший шлак, причем это явление может повторяться и быть причиной уменьшения объема горна.
Несмотря на указанные преимущества сифонного выпуска свинца, им не всегда можно успешно пользоваться. Если шихта шахтной плавки слишком бедна свинцом (менее 15% Pb), то из-за медленного замещения свинца в горне канал сифона может замерзнуть. При плавке медистой шихты на богатый штейн, содержащий более 15—20% Cu, получается медистый свинец. Когда медистый свинец проходит по каналу сифона, он охлаждается; при этом из него выделяются кристаллы меди, постепенно закрывающие проход для свинца. В таких случаях затруднительно применять сифон, и свинец выпускают периодически через шпур.
Некоторые заводы выпускают свинец вместе со шлаком и штейном во внешний отстойник. Такая практика нежелательна, так как получаются более богатые шлаки; при выпуске более горячего свинца увеличиваются его потери из-за улетучивания и возрастает опасность свинцовых отравлений.
Производительность шахтной печи определяется площадью ее горизонтального сечения в области фурм. Это сечение называется эффективным сечением печи.
Производительность круглой печи зависит от ее диаметра. Печи строят диаметром 1,0—1,5 м, редко до 2 м.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

На большую производительность рассчитаны печи прямоугольного сечения. Раньше такие печи строили шириной 1,0—1,2 ж, но в последние годы нередко ширина печи достигает 1,5 м, а в отдельных случаях даже 1,68 м. На заводе в Трейле опытным путем было установлено влияние ширины печи на ее производительность при одинаковых условиях плавки; при ширине печи 1,65 м — хороший проплав, при ширине печи 1,75 м — пониженный проплав, совсем плохую производительность имела печь шириной в 2,44 м.
Длина печи определяется потребной производительностью. Современные печи часто имеют длину 4,5—5,5 м и площадь эффективного сечения около 6—7 м2. На некоторых заводах успешно работают шахтные печи сечением около 10 м2.
На заводе в Порт Пири (Южная Австралия) в 1939 г. была построена шахтная печь (рис. 55) для свинцовой плавки с размерами:
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Прямые торцовые стенки этой печи были заменены полукруглыми, чтобы в углах печи не накапливались настыли. Печь проработала около 6 лет (две кампании печи), после чего была укорочена на одну треть и с уменьшенным сечением (около 21 м2) удовлетворительно работает до настоящего времени.
В шахтной печи нужно различать две высоты: общую и эффективную. Общей высотой называется расстояние от фундамента печи до колошниковой площадки. Эффективной высотой называется расстояние от уровня фурм до колошниковой площадки. He нужно смешивать эти определения с высотой сыпи — высотой загруженной в печь шихты от уровня фурм до верха. Эффективная высота печи колеблется от 4 до 5 м, а общая высота является производной от нее.
Длинные боковые стороны печи имеют книзу наклон, образуя заплечики, которые должны способствовать концентрации тепла в фурменном поясе. Кроме того, печные газы, идущие снизу, в расширенном сечении шахты теряют свою скорость, вследствие чего реагируют с шихтой в течение более продолжительного времени, лучше отдают ей тепло и меньше увлекают с собой пыли. Наклон заплечиков колеблется от 150 до 300 мм на 1 м высоты печи. Для переплавки более крупной шихты наклон заплечиков должен быть меньше.
На большинстве заводов печи имеют заплечики, на некоторых заводах (Бункер Хилл) печи имеют вертикальные стенки и, кроме того, встречаются печи с «обратными» заплечиками, т. е. сужающиеся кверху (Чиуауа, Танду). В печах с обратными заплечиками мал объем для хорошей термической подготовки шихты к восстановлению и плавке, большая скорость газов в верхней суженной части шахты, а следовательно, и повышенный пылевынос. В то же время не установлено никаких существенных преимуществ у печей с обратными заплечиками. Поэтому такие печи больше не строят. Профиль разных шахтных печей представлен на рис. 56.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Торцовые стенки печи вертикальны. Шахта печи от горна по высоте на 1,0—3,0 м всегда кессонирована, а лежащая выше часть шахты и до настоящего времени иногда бывает выложена кирпичом, так как при низкой температуре в этом месте огнеупорный кирпич служит достаточно долго.
Железные кессоны делают сварными из котельного железа.
Толщина внутренней стенки кессана 10—14 мм (рис. 57), наружной 6—8 мм. Расстояние между стенками кессона (водяное пространство) составляет обычно 10—14 см. Холодная вода, питающая кессон, подается под напором по водопроводной трубе примерно в середину (по высоте) кессона и специальным козырьком или загнутой трубой направляется вниз. Около внутренней стенки подогретая вода постепенно поднимается кверху и в самой верхней части кессона выводится из него. Горячую воду (40° С) из кессона нужно отводить так, чтобы она заполняла все его пространство до самого верха, иначе не охлажденная водой верхняя часть кессона быстро прогорит.
Кессоны разделяют на торцовые и боковые (кессоны длинных боковых сторон). Торцовые кессоны делают без фурм. Некоторые заводы изготовляют и торцовые кессоны с фурмами, чтобы сократить настылеобразование в этом участке печи.
В каждом из боковых кессонов (в зависимости от его ширины) устанавливают одну, две или три фурмы. На рис. 57 показан кессон, имеющий 4 фурмы, расположенные в два ряда. Низкие кессоны широкие, а высокие — узкие для сохранения определенного веса кессона. Фурмы устроены на высоте 300—350 мм от низа кессона. Обычный диаметр фурм 100—125 мм.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

На некоторых заводах уменьшили диаметр фурм до 63 мм, но увеличили их число примерно вдвое. Печи с такими фурмами работают лучше, так как дутье в них распределяется более равномерно.
Фурмы обычно располагают в один ряд.
На одном заводе проводили опыты шахтной свинцовой плавки в печи с тремя рядами фурм, но лучших результатов при таком расположении фурм не получили.
В печах свинцовых заводов России одно время устраивали фурмы в два ряда (рис. 58) с расстоянием между ними 200 мм. Преимущества такого расположения фурм: более равномерное питание печи воздухом, отсутствие опасности залить все фурмы шлаком и др.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Недостатки двухрядного расположения фурм — большие потери дутья на фурмах, усложнение их обслуживания, снижение температуры в фокусе печи вследствие поступления в печь дутья с малой скоростью (растянутый фокус) и др. Постепенно на заводах начали закрывать второй ряд фурм, как не оправдавший себя на практике.
Фурмы и трубы для соединения фурм с воздухопроводом обычно отливают из чугуна.
Устройство фурмы с задвижкой для регулирования подачи воздуха, с автоматическим клапаном и с присоединением фурмы к кессону и воздухопроводу показано на рис. 59. Автоматический клапан преграждает доступ печных газов в воздухопровод при внезапной остановке дутья. Это необходимо, так как печные газы свинцовой плавки содержат окись углерода, взрывающуюся в смеси с воздухом.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

За последние годы на наших свинцовых заводах при шахтной плавке постепенно переходят на дутье, обогаш,енное кислородом. Большие потери такого дорогого дутья через неплотности фурм совершенно недопустимы, а тем не менее они достигают 40%, а иногда и более от общего потребления печью воздуха.
На рис. 60 представлена спроектированная Гипроцветметом герметичная фурма для шахтных печей.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Общее сечение всех фурм по отношению к поперечному сечению печи в области фурм колеблется в больших пределах — от 1,5 до 4%, и часто принимается в расчетах в пределах 2—3%. Задавшись этим процентом, определяют общее сечение всех фурм и, выбрав их диаметр, подсчитывают число фурм.
Уменьшение отношения фурменного сечения к эффективному сечению печи сопровождается увеличением скорости истечения воздуха из фурм, что до известного предела (40 м/сек) улучшает качественные показатели шахтной плавки; повышает температуру в фокусе печи, увеличивает проплав шихты и снижает расход кокса на плавку. При малых скоростях воздуха на выходе из фурм значительное его количество (особенно при малой высоте сыпи) устремляется вдоль холодных стенок кессонов и бесполезно теряется для процесса. Результаты этой исследовательской работы хорошо согласуются с практикой свинцовой плавки на Шеньянском заводе.
Кирпичная шахта выше кессонов обычно выложена шамотным кирпичом и заключена в кожух из котельного железа. Кладку верхней части печи выкладывают на металлической раме, которая опирается на специальные колонны, это позволяет на ходу печи заменять прогоревшие кессоны новыми.
То место печи, где загружают шихту, называется колошником. Плошадка, с которой загружают шихту, называется колошниковой площадкой. Шахтные печи для свинцовой плавки обычно имеют закрытый колошник (герметизированный), и через него шихта загружается механически.
Шихту можно загружать в печь центрально, т. е. через особую воронку в середине печи, а газы отводить сбоку. При таком способе загрузки мелочь падает на середину, а крупные куски скатываются к краям. Так как газам и без того облегчен проход около стенок печи, то такое распределение материалов по крупности делает шихту неравномерно проницаемой для газов. Боковой отвод газов нецелесообразен также и потому, что шихта неравномерно прогревается, за сходом колош наблюдать затруднительно, а при сбивании настылей необходимо снимать воронку.
Общеупотребительна боковая загрузка шихты — через загрузочные окна, расположенные по длинным боковым сторонам печи, а отвод печных газов — кверху.
Надколошниковое устройство печи предназначено для отвода печных газов. Раньше его нередко делали в виде простого шатра из котельного железа (без футеровки), но оно при получении горячих печных газов быстро коробилось и прогорало.
Применение ребристых чугунных плит вместо листов железа удлиняет срок службы надколошникового устройства. Однако и в этом случае отходящие из печи газы не должны быть слишком горячими (100—200°С).
Надколошниковое устройство, выложенное из огнеупорного кирпича в каркасе из металлических балок, охлаждаемых водой, долго служит и при высокой температуре отходящих газов.
Загрузочные окна печи раньше закрывали дверцами из котельного железа в виде подвешенных листов. При загрузке шихты дверцы отклонялись внутрь печи, а после загрузки вновь принимали вертикальное положение. Такие дверцы изготовить просто и дешево. Ho они неплотно закрывают окна печи, через которые могут выбиваться на колошниковую площадку печные газы.
На современных заводах хорошо себя зарекомендовали в работе дверцы, сделанные в виде кессонов и поднимающиеся кверху в момент загрузки шихты с помощью пневматического или электрического привода. За последние годы все большее распространение получает колошниковый шатер с двойным затвором загрузочных устройств (рис. 61). Газы отводятся через газоход 1. Загрузка осуществляется через специальные окна 2 с заслонками. Шихта поступает в печь по наклонной чугунной плите 3. Загрузочная воронка оборудована горизонтальной крышкой 5 и вертикальной заслонкой 4, выполняемыми в виде плоских кессонов. При загрузке сначала с помощью пневматического подъемника поднимается крышка 5, затем она закрывается и поднимается заслонка 4. Таким путем достигается герметизация.
Газы из надколошникового устройства отводят по особым газоотводам в пылеуловители, после которых их выбрасывают в атмосферу.
Устройство шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent