Печь взвешенной плавки. Процесс плавки во взвешенном состоянии, страница 11

Штейно- и шлакообразование при взвешенной плавке главным образом совершается в факеле, однако в ванну печи поступают не разделенные капли штейна и шлака, и оксидно-сульфидный расплав самого различного состава. В ванне печи возможно завершение взаимодействия между оксидами и сульфидами, а также образование шлака и штейна из выпадающей из факела шихты. Но основную нагрузку ванна несет по разделению оксидно-сульфидных расплавов на штейн и шлак благодаря их различным физико-химическим свойствам, прежде всего таким, как плотность и поверхностное натяжение. В ванне происходит также усреднение жидких фаз по составу. Так, например, при значительных колебаниях состава штейновой и шлаковой частей оксидно-сульфидного расплава получаемые при плавке шлак и штейн имели достаточно стабильный состав и содержали соответственно, % (по массе):  и . Качество разделения фаз и их усреднение по составу во многом зависят от состояния ванны - наличия или отсутствия настылей на лещади печи [1].

2. Практика процесса.

2.1. Конструкция печи.

Первая в мире промышленная печь взвешенной плавки на воздушном дутье была разработана финскими специалистами фирмы “Оутокумпу” и построена в 1949 г. на заводе “Харьявалта”. Продольный и поперечные разрезы печи этого завода показаны на рис. 1.

Рис.1. Печь для обжига-плавки медных концентратов во взвешенном состоянии (Финляндия)

Кожух плавильной шахты изготовлен из листовой стали толщиной 13 . Кожух шахты в нижней части соединен со стальной восьмиугольной сварной балкой, которую с помощью восьми стальных тяг диаметром 50  подвешивают к специальной опорной конструкции. Нижнюю половину кожуха орошают водой, которая собирается в два желоба и отводится по ним в канализацию. Шахта и ее свод выложены из магнезитового кирпича, толщина кладки 375 . Между тремя рядами кирпича установлены медные водоохлаждаемые кессоны. Кирпичи и кессоны с помощью стальных тяг крепят к специальным опорам. Кладка соединительного узла плавно переходит в свод отстойной камеры.

Внутренние размеры шахты: диаметр 3,7 , высота 8,8 . В кладку стен шахты и отстойной части печи заложены медные кессоны толщиной 65  с залитыми стальными трубами. Эти кольца скреплены с кожухом и предупреждают вертикальное смещение кладки шахты. Отстойная камера представляет собой горизонтальную печь размером 17 и 4,5 . Передней торцевой стене придана трапециидальная форма, за счет чего она удалена приблизительно на 1  от внутренней поверхности кладки шахты. Это предупреждает ей от интенсивного разъединения стекающими из шахты расплавом и разрушения настылями, падающими иногда со стен шахты. Арочный свод толщиной 375  выложен из магнезитового кирпича. Кладка свода опирается на подпятовые балки и кирпичи. В области примыкания к аптейку кладка сделана в виде кольца из фасонного кирпича. Кладка отстойной камеры заключена в стальной сварной кожух и крепится с помощью колонн и тяг. За 40 лет применения процесса ВП были созданы агрегаты для проплава от 400 до 2000 . шихты в сутки, поэтому диаметр шахты достигает 8 , высота 11 . Площадь отстойной зоны в больших агрегатах составляет 140 - 160 . Конструкция отстойной камеры принципиально не отличается от конструкции отражательных печей, применяемых для огневого рафинирования меди. Лещадь камеры изготовлена из трех слоев кирпича: верхний  - из магнезитового, два следующих – из шамотного, между слоями имеются зазоры, заполненные огнеупорным порошком. Кладка лещади уложена на подушку из жаропрочного бетона. Стены камеры выполнены в виде откосов, внутренняя кладка стен изготовлена из магнезитового кирпича, внешняя – из шамотного. Между магнезитовой и шамотной кладкой боковых стен установлены вертикальные (с небольшим наклоном) медные водоохлаждаемые кессоны, верхняя часть которых расположена на 150-200  выше уровня шлаковой ванны. В боковой стене установлены две медные водоохлаждаемые плиты с отверстиями диаметром 70  для выпуска шлака, в передней торцевой стене  - чугунные шпуровые плиты (диаметр шпура – 40 ) для выпуска штейна.