Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца



При обслуживании работающей шахтной печи требуется периодически загружать в нее шихту и топливо, выпускать и убирать жидкие продукты плавки (шлак, штейн и черновой свинец), следить за нормальным поступлением воздуха в печь, за охлаждением кессонов водой и отводить печные газы.
Загрузка шихты и топлива. Шихта состоит из агломерата, оборотных шлаков, небольшого количества флюсов и железной стружки (табл. 36).
Флюсы в шахтную печь загружают редко, обычно их вводят в шихту спекающего обжига.
Количество проплавляемых оборотных шлаков снижают до минимума, так как от шлаков шихта становится более бедной свинцом.
Раньше было принято к богатым шлакам добавлять часть отвальных шлаков, доводя общий процент оборотов в шихте шахтной плавки до 35—50%. К этому средству вынуждены были прибегать, чтобы облегчить плавку, так как агломерат часто получали с неправильным соотношением шлакообразующих. Готовый, уже раз выплавленный шлак «нивелировал» диспропорции в составе шлака, получаемого из агломерата, и тем самым облегчал плавку.
Такое высокое содержание шлаков в шихте плавки сохранилось на всех свинцовых заводах ФРГ.
Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Современные заводы переплавляют шлаки в умеренном количестве и лишь в том случае, если они содержат какие-то ценные металлы (Pb, Ag и др.). Пользоваться же отвальным шлаком как «облегчителем» плавки при правильной организации работ и грамотном техническом руководстве нет необходимости. Правильно рассчитанная и составленная шихта может быть успешно проплавлена без добавок всякого шлака — отвального и оборотного.
В шихту спекающего обжига предпочитают вводить дробленые или гранулированные оборотные шлаки. При таком методе работы иногда сокращается расход флюсов (завод «Электроцинк») и улучшается спекание при обжиге. Учитывая все это, количество агломерата в шихте шахтной плавки доводят до 90—95%. На заводах Эль Пасо, Маунт Иза и Ледвилл шихта плавки состоит почти из одного агломерата, расход кокса на этих заводах небольшой (10—12% от шихты плавки), а удельный проплав шихты высокий (до 70—87 т).
Железо применяют для более полного извлечения свинца из плохо обожженного агломерата (для осаждения свинца) в виде стружки или мелких кусков. Расход железа достигает 1—2 и редко 3% от веса шихты (в зависимости от содержания серы в агломерате).
Шихту периодически загружают в печь отдельными порциями — колошами на слой предварительно загруженного кокса. Топливо и шихту перед загрузкой в печь взвешивают.
Для загрузки шихты пользуются специальными вагон-весами. Вагон подводят под бункеры и с помощью весов, установленных на вагоне, отвешивают кокс и материалы плавки и составляют колошу. Один рабочий, управляющий вагон-весами, руководит транспортировкой шихты и механической загрузкой ее в печь.
На разных заводах для загрузки шихты и топлива в печь пользуются различными средствами.
На заводе Трейл шахтные печи загружают через боковые окна, облицованные в нижней части литыми стальными плитами, установленными под углом 35°. Загрузочные дверцы охлаждаются водой и приводятся в действие сжатым воздухом. Точно составленная и взвешенная шихта высыпается на загрузочные плиты из V-образных вагонеток.
На заводе Геркулениум загрузкой шихты управляют на расстоянии. Загрузку производят с помощью вращающегося опрокидывателя и электрической шихтовой вагонетки через отверстия, закрываемые пневматически действующими заслонками, охлаждаемыми водой. Шихтовая вагонетка наполняется с помощью весовой вагонетки.
На заводе Мидвейл шихта для шахтных печей собирается в оборудованной весами шихтовой вагонетке, передвигающейся под бункерами, заполненными компонентами шихты. Готовую шихту из вагонетки выгружают в трансферкамеру, размер которой соответствует внутренним размерам колошника шахтной печи. Трансферкамера имеет W-образное дно. При таком способе загрузки обеспечивается удовлетворительное по гранулометрическому составу распределение шихты в печи.
На заводе в Бинсфельдхаммере агломерат и кокс из бункеров агломерационного цеха автоматически направляют в бункера плавильного цеха, в котором имеются также бункера для кускового шлака и известняка. Для составления шихты шахтной печи используют систему ленточных транспортеров. Шихту равномерным слоем загружают в печь реверсивным ленточным питателем со ступенчатым регулированием скорости.
Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

На рис. 63 представлена схема автоматической загрузки шахтных печей на Чимкентском свинцовом заводе, запроектированная Гипроцветметом. Рассмотрим этот наиболее совершенный способ загрузки шихты в шахтные печи более подробно.
Агломерат с машины поступает на зубчатую одновалковую дробилку и дробится до 120 мм. После этого его подвергают грохочению на инерционном грохоте с выделением трех фракций:
- фракцию 0—15 мм используют как оборотный агломерат в шихте спекания;
- фракцию 15—25 мм — для приготовления постели на паллетах машины;
- фракцию крупнее 25 мм направляют по двум пластинчатым транспортерам 1 в бункера плавильного цеха. С помощью реверсивного пластинчатого транспортера 2 этот агломерат распределяется по бункерам.
Для хранения агломерата предусматривается 6 бункеров общей емкостью около 1100 м3 и 12 бункеров для кокса и оборотного шлака.
Агломерат из бункера электровибрационными питателями выдается на инерционные герметизированные грохоты типа 171-ГР конструкции Механобра. Годный агломерат фракции +25 —40 мм поступает в весовые воронки и выдается на ленточные транспортеры с жаростойкой лентой, а агломерационная мелочь возвращается в шихту спекания.
Кокс и обороты питателями выдаются в весовые воронки, из которых поступают на те же транспортеры, что и агломерат.
Проектом реконструкции предусматривается строительство герметизированных шахтных печей площадью сечения в области фурм по 10,4 шириной 1,6 м. Высота печи от фурм до колошниковой площадки 7,9 м, рабочая высота печи 6,4 м. Герметизация колошника достигается конструкцией загрузочных устройств.
Для загрузки печи агломератом и коксом с каждой стороны предусматриваются карманы, отделяющиеся от печи водоохлаждаемыми шиберами. Карман состоит из трех отсеков, закрывающихся отдельными шиберами. Снаружи карман закрывается крышками.
Шиберы и крышки поднимаются и опускаются от индивидуальных приводов, что позволяет подавать шихту в любую зону печи.
Проектом предусмотрена автоматическая транспортерная загрузка шахтных печей. Все агрегаты шихтоподачи и загрузочные устройства шахтных печей работают автоматически в соответствии с заданной программой. Каждая сторона печей обслуживается раздельной системой агрегатов.
Для загрузки карманов шахтной печи служит барабанная сбрасывающая тележка с поворотным питателем.
Система автоматизации загрузки шахтных печей предполагает контроль уровня сыпи в печи и автоматическое поддержание его в заданных пределах. Кроме того, будет обеспечен весовой состав шихты, загружаемой в печь, по компонентам.
Процесс загрузки шахтных печей осуществляется следующим образом.
Порции компонентов шихты отвешивают автоматически в воронках-весах.
Перед включением схемы в работу на вторичных приборах воронок-весов должны быть установлены размеры доз каждого материала в колоши: кокса, агломерата и добавок. Нажимая кнопки, выбирают питатели под бункерами шихтоподачи для подачи материала в воронки-весы.
Воронки-весы наполняются материалом немедленно после опорожнения их в предыдущем цикле загрузки шахтных печей. После закрытия затвора воронок-весов включается питатель. При наполнении воронок-весов до заданной дозы питатель останавливается и подготавливается система открытия затвора воронок-весов.
Карманы шахтных печей загружают периодически по времени с двух сторон печей. Интервал между загрузкой колош в один и тот же карман (цикл загрузки) определяется технологическими условиями. Ниже приведено описание процесса загрузки колош в карманы одной стороны печей. Для второй стороны процесс аналогичен.
При подаче импульса на начало загрузки открывается крышка над карманом первой по ходу загрузки печи, и тележка из нулевого положения перемещается к первому загрузочному карману этой печи. Положение тележки над карманами фиксируется выключателями. После открытия кармана и остановки тележки над карманом печи, подлежащим загрузке, ленточный питатель тележки поворачивается в сторону загружаемого кармана и включается в работу. За ним сблокированно включаются транспортеры, подающие шихту от воронок-весов к печам.
После завершения пуска всех транспортеров открываются затворы воронок-весов. Воронки-весы разгружаются в заданной последовательности: первыми воронки-весы кокса, затем агломерата, и, если необходимо, воронки-весы с добавками. По окончании загрузки материалов колоши в первый карман тележка без поворота питателя в исходное положение и без остановки транспортеров передвигается ко второму карману.
Второй и третий карманы загружаются аналогично первому.
Когда окончена загрузка третьего кармана данной печи, питатель поворачивается в исходное положение, закрывается крышка, тележка перемещается к первому карману следующей печи. По окончании загрузки последнего кармана загружаемой печи поворотный питатель устанавливается параллельно ленте транспортера и тележка возвращается в нулевое положение (холостой ход). При получении нового импульса на начало загрузки весь цикл повторяется.
Шихта выгружается в печь самостоятельно из каждого кармана по команде уровнемеров, причем выгружаются одновременно соответствующие карманы левой и правой стороны печи.
Зондовые уровнемеры измеряют уровень сыпи периодически с интервалом в 5 мин.
Команда на открытие шибера для выгрузки материала из кармана в печь подается при достижении определенного заданного уровня сыпи с помощью командо-аппарата, установленного во вторичном приборе зондового уровнемера.
Нормально за время одного цикла загрузки печи должны разгрузиться все карманы. В случае неравномерного хода печи какой-либо карман может оказаться не выгруженным к началу следующего цикла загрузки. Тогда будет подан импульс, запрещающий загрузку данного кармана. При этом тележка не остановится у данного кармана и, следовательно, он вторично не наполняется.
В другом случае, при более интенсивном процессе плавки, уровень сыпи может понизиться настолько быстро, что до начала следующего цикла загрузки от уровномера поступит вторая команда на открытие шибера.
При этом будет произведена внеочередная загрузка данного кармана (автоматически или дистанционно). Одновременно на щит оператора будет подан сигнал, предупреждающий о необходимости проверки или перестройки цикла загрузки печи.
Расположенная на щите оператора аппаратура позволяет ему следить за ходом операций загрузки шахтных печей и, в случае необходимости, дистанционно изменить весовой состав компонентов колоши, произвести внеочередную загрузку любого кармана печи, исключить из работы любой бункер шихтоподачи и т. п.
Кроме того, для выполнения ремонтных и наладочных работ предусмотрено местное управление.
Герметичное надколошниковое устройство не только сохраняет улетающую из печи пыль, но и способствует улучшению условий труда загрузчиков.
Очень важно соблюдать чистоту на колошниковой площадке, как и на любом рабочем месте свинцового производства. Пыль после смачивания полов цехового помещения нужно удалять каждую смену (иногда ее смывают струей воды).
Для защиты от пыли, образующейся при составлении шихты под бункерами и при выгрузке вагонеток, рабочие должны надевать респираторы и очки.
Строгий технический надзор за работой всего оборудования и вентиляционных устройств и соблюдение технических и санитарных правил — надежные меры предупреждения свинцового отравления.
Уборка шлака и штейна. Шлак и штейн выпускают из шахтной печи обычно периодически. Когда шлак поднимается в печи к уровню фурм, выбивают лом из шпурового отверстия и выпускают жидкие продукты плавки в передний горн для отстаивания. Шлак из одного отстойника перетекает в другой, а штейн постепенно накапливается на дне. По мере накопления его выпускают из первого отстойника. Из второго отстойника штейн обычно уже не выпускают, так как его там мало. Небольшое количество штейна осаждается на дно и постепенно замерзает.
В таких отстойниках, особенно если их установлено 2—3 для последовательного прохождения, шлак хорошо отстаивается и получается с низким содержанием свинца. На многих заводах получают отвальные шлаки, содержащие 0,8—1,2% свинца.
Шлак отстаивают от штейна с различной тщательностью. Если цинковистые шлаки подвергают фьюмингованию, при котором, как известно, свинец возгоняется почти полностью, отстаивают менее тщательно. Если же шлак шахтной печи направляется в отвал, то его отстаивают от штейна в двух, трех, а иногда даже в четырех последовательно установленных отстойниках, что и позволяет получать отвальные шлаки с содержанием 1 % свинца и менее. Хорошими примерами в этом отношении могут служить заводы; Сан Гавино (три отстойника и в шлаках 0,8% Pb), Лед-вилл (два отстойника и в шлаках 0,8% Pb), Сан Луис Потоси, Мексика (три отстойника и в шлаках 1% Pb), Шеньянский (три отстойника и в шлаках 1 % Pb) и др.
Существенный недостаток такого отстаивания шлаков в нескольких отстойниках — ручная работа по разбивке застывших отстойников, переплавка большого количества оборотного шлака H др.
Многие заводы (Чимкентский, Усть-Каменогорский, Шеньянский, Керджали, Мунпхеньский (КНДР), Мамбулао, Фридрих Август и др.) начали непрерывно выпускать шлак и штейн из печи и убедились в преимуществах такой работы:
1) не требуется в течение смены десятки раз открывать и закрывать шпуровое отверстие, подвергая обслуживающий персонал опасности ожогов и свинцовых отравлений;
2) только в этом случае сифон для выдачи свинца работает непрерывно и дольше не замерзает;
3) создаются более благоприятные условия работы отстойников, что способствует снижению содержания свинца в отвальных шлаках;
4) требуется меньше рабочих для обслуживания горна печи и создаются лучшие санитарно-гигиенические условия для их работы.
Конструктивно непрерывный выпуск шлака и штейна из шахтной печи осуществляется по-разному. На Чимкентском заводе была изготовлена стальная чаша, футерованная хромомагнезитовым кирпичом и выполняющая функции гидравлического затвора, предотвращающего продув летки и обеспечивающего равномерный выход шлака из печи по мере его образования, и отстойника, обеспечивающего отстой механически увеличенного свинца и возвращение его во внутренний горн печи.
На Усть-Каменогорском свинцовом заводе вместо передвижных горнов малого объема были построены стационарные отстойники-копильники, предназначенные для отстаивания и накапливания шлаков перед фьюмингованием. Вначале они отапливались мазутом, но при этом на подине образовывались большие настыли — отстойник быстро замерзал. Большой расход мазута, быстрое прогорание свода и газоходов, образование больших подовых настылей и другие недостатки вынудили отказаться от мазутного способа обогрева.
В 1953 г. были разработаны и внедрены электрообогреваемые отстойники, расположенные по обоим торцам шахтной печи. Отстойник представляет собою трехфазные электродные печи с площадью пода около 16 м2 (7х2,3) и удельной мощностью около 30—40 квт/м2. Три электрода диаметром 400 мм расположены по длинной оси отстойника. Расстояние между осями электродов 1700 мм.
Футеровка отстойника выполнена из хромомагнезитового кирпича. Уровень расплавленной ванны поддерживают в пределах 1000—1200 мм. Продукты плавки из печи заливают через отверстие в своде. В торцовой части отстойника расположены рабочие шпуры для выпуска свинца и штейна и окно для выпуска накопившегося шлака. В боковой части отстойника предусмотрен аварийный свинцовый шпур. Общий вид электроотстойника после его неоднократных реконструкций показан на рис. 64. Впоследствии и этот отстойник несколько раз реконструировали и уменьшали объем до ~8 м3.
Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Длительная эксплуатация электрообогреваемых отстойников не дала хороших результатов по разделению жидких продуктов плавки. Шлаки содержат много металлического и сульфидного свинца, не отделившегося в результате плохого отстаивания. У электродов температура ванны высока и испаряющиеся PbS и Pb приводят ее в неспокойное состояние, отчего шлак обогащается свинцом.
При повышении температуры шлака сверх оптимальной увеличивается растворимость свинца в шлаке:
Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Влияние высоты свинцово-штейновой ванны на содержание свинца в шлаке:
Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Несмотря на это электроотстойники как колильники шлака перед его фьюмингованием хорошо освоены на Усть-Каменогорском заводе и могут быть рекомендованы другим заводам. В частности, на Чимкентском заводе при его реконструкции будет устроено по два таких отстойника на каждую шахтную печь.
На заводе Флин Флон (Канада) с 1953 г. электрообогреваемые отстойники-миксеры для накопления шлаков медно-цинковой отражательной плавки работают успешно.
Отвальный шлак убирают от печи в жидком или твердом виде. В первом случае шлаком наполняют большие чугунные ковши, которые электровоз отвозит на шлаковый отвал. В другом случае шлак гранулируют: струя жидкого шлака стекает на быструю струю воды; шлак разбивается на мелкие, быстро застывающие кусочки (гранулы). Гранулированный шлак поступает в приемник, из которого вычерпывается ковшовым элеватором или грейферным краном и загружается в вагон, в котором направляется в отвал.
Шлаки с высоким содержанием цинка (12—15% Zn и более) иногда перерабатывают специальным методом, чтобы извлечь цинк, и только после этого обесцинкованные направляют в отвал.
На заводе Сан Гавино хорошо отстоявшийся шлак направляют в отвал (26,9% SiО2, 39% FeO, 11% СаО, 0,1в% Cu и 0,8% Pb) и частично в плавку. Остальную часть шлака разливают в специальные формы с получением шлаковых блоков, используемых как высококачественный строительный материал.
Методы обесцинкования шлаков будут рассмотрены ниже.
Работа с горячими продуктами плавки требует соблюдения ряда мер предосторожности.
Для предупреждения отравлений над всеми местами выделения свинцовых паров устанавливают колпаки, соединенные с эксгаустерами.
Чтобы избежать ожогов от брызг, ломики, которыми прочищают шпуровые отверстия и сифон, подогревают. Глиняные пробки для закрывания шпуровых отверстий предварительно высушивают.
С особой осторожностью выпускают и убирают жидкий штейн Его обычно разливают по изложницам. Перед разливкой изложницы подсушивают, чтобы не произошли взрывы. Чушки остывшего штейна извлекают из изложниц и направляют для дальнейшей переработки.
Уход за кессонами. Для охлаждения кессонов воду подают по водопроводным трубам от насоса или от водонапорной башни. Температура подаваемой воды 15—25° С, а вытекающей из кессонов — около 40° С. В настоящее время температуру вытекающей воды учитывают специальные регистрирующие автоматы, что предотвращает прогорание кессонов и несколько сокращает расход воды на их охлаждение.
Вода для охлаждения кессонов должна быть чистой и не жесткой, чтобы меньше образовывалось накипи, так как кессоны с накипью будут плохо охлаждаться. Кроме того, накипь даже при нормальном нагреве отходящей воды может служить причиной прогорания кессонов.
Наилучшим является испарительное охлаждение кессонов шахтной печи (рис. 65).
Организация работы шахтной печи для восстановительной плавки свинца

Технический проект испарительного охлаждения кессонов разработан для печи площадью сечения в области фурм около 10 м2.
В настоящее время кессоны шахтных печей охлаждают проточной сырой водой. Нагревание воды до температуры выше 40° С ведет к выпадению солей временной жесткости и образованию на стенках кессонов накипи, что приводит к их прогару. Вместе с тем с охлаждающей водой теряется значительное количество тепла.
Система испарительного охлаждения кессонов шахтных печей позволит сократить расход воды примерно в 15 раз, использовать тепло пара, вырабатываемого установкой, и упорядочить работу кессонов.
Разработан вариант охлаждения кессонов при давлении пара 160 кн/м2 естественной циркуляцией воды в кессонах. Исходя из условий компоновки оборудования и удобства обслуживания печи бак-сепаратор целесообразно расположить над печью. Вариант на давление 160 кн/м2 позволяет осуществить испарительное охлаждение без существенных конструктивных изменений самих кессонов и собственно печи.
Схема включения испарительного охлаждения кессонов в общезаводскую сеть теплоснабжения может быть осуществлена только через систему бойлеров и производится следующим образом. Вода из бака-сепаратора при температуре 110—150° С по спускным трубам 3 поступает к нижней части кессонов печи и выходит на верхней части в виде пароводяной эмульсии. Пароводяная эмульсия, поступившая в бак, сепарируется и отделившийся пар отводится к теплообменникам или непосредственно на производство.
Схема испарительной установки на давление 160 кн/м2 предусматривает возможность использования пара на подогрев воздуха, поступающего в печь, и на подогрев воды для отопления и бытовых нужд. Если производственный потребитель расположен близко, можно организовать непосредственный отбор пара от испарительной установки. Конденсат от теплообменников и воздухоподогревателя самотеком возвращается в баки-сепараторы. Таким образом, кессоны печи охлаждаются конденсатом. Для восполнения утечек воды предусматривается периодическая подпитка баков-сепараторов химически очищенной водой 4. Расход химически очищенной воды примерно 6 т/сутки на одну печь.
Испарительное охлаждение кессонов позволяет сэкономить на одной печи в течение года около 3000 т кокса, огромное количество воды и получить при этом значительное количество пара, потребляемого для тех или иных нужд.
Нормальная работа шахтной печи. Для наблюдения за ходом плавки внимательно следят за колошником печи и горном.
При нормальной работе печи температура отходящих газов не превышает 100—200° С. Если колошник горячий (отходящие газы слишком горячи, временами выбивает пламя), то нужно изменить высоту сыпи. Колошник может разогреться также от недогрузки печи. В этом случае нужно немедленно загрузить печь до нормы.
Чтобы узнать, имеются ли на стенках печи настыли, нужно проследить, равномерно ли опускаются колоши по всему сечению печи, так как настыли задерживают шихту.
Убедившись, что сыпь опускается ровно, надо проследить за скоростью схода колош, которая определяется проплавом печи в единицу времени.
Зная нормальную производительность печи, соответствующую ее размерам, нетрудно заметить, замедлила ли она свой ход или плавит нормально. При всех прочих равных условиях проплав печи возрастает с увеличением количества вдуваемого в печь воздуха, что в свою очередь при одинаковых высоте сыпи и крупности шихты вызывает повышение упругости дутья.
Повышение упругости дутья может наступить и при плохом состоянии фурм, когда они плохо пропускают воздух. В этом случае фурмы необходимо прочистить, чтобы увеличить их сечение.
При нормальной работе (восстановительная плавка) фурмы должны быть светлыми, через них должна быть видна раскаленная добела коксовая постель. Если фурмы темные, заплывшие шлаком, значит печь работает ненормально. Ho самым надежным показателем состояния печи являются продукты плавки и в первую очередь шлак. Шлак должен быть жидкотекучим и хорошо перегретым, легко вытекать из печи и соответствовать расчетному составу; состав шлака проверяют ежесменно экспрессным анализом.
Металлург должен уметь и по внешнему виду шлака судить о его составе. Такое умение дается практикой, но приблизительно определяющими данными могут служить следующие показатели. Кислый шлак вытягивается в тонкие длинные нити и перед затвердеванием делается похожим на тесто. Основной шлак пристает к железу, обрывается короткими и толстыми кусками, не растягиваясь в нити. Жидкотекучий перегретый шлак, горячий розоватый свинец, хороший проплав, холодный колошник и хорошее отстаивание в горне печи продуктов плавки характеризуют нормальную работу печи.
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