Надо оговориться, что пирит может до сгорания диссоциировать на FeS и S2, а часть FeO – окислиться до Fe3O4 и Fe2O3; однако для приближенной оценки теплотворности это можно опустить. Теоретически теплоты от сгорания пирита достаточно для плавления руды, если его больше 75% (по массе). Такие руды редки и дополнительным источником тепла служит кокс.
В фокусе горения в нижней части печи около фурм температура достигает 1400–1450 °С, тепло передается газами, движущимися вверх по шахте.
Плавление начинается в слоях шихты, где температура около 1000–1100 °С. Не сгоревшие сульфиды железа и меди начинают здесь вытапливаться из кусков руды, оставляя после себя пористый скелет из кварца, оксидов железа, кальция, магния и алюминия. Наиболее легкоплавкие сплавы SiO2, CaO и FeO становятся жидкими при 1100 °С. Стекая вниз, они постепенно растворяют в себе другие оксиды пустой породы.
Пористая масса оксидов, образовавшаяся после вытапливания легкоплавких составляющих, играет существенную роль в плавке. На ее поверхности расплавленный поток сульфидов встречается с горячими кислородсодержащими газами. Здесь интенсивно протекает главная реакция плавки:
2FeS + 3О2 + SiO2 = Fe2SiO4 + 2SO2.
Расплавленная смесь сульфидов и силикатов стекает вниз и непрерывно сливается в передний горн овальной формы, длинная ось его перпендикулярна фасаду печи (рис. 40).
Горн выкладывают в кожухе из листового железа хромомагнезитовым кирпичом. За время пребывания здесь расплав расслаивается на штейн и шлак. Шлак стекает по желобу в конце горна, противоположном месту поступления. Штейн выпускают периодически через отверстия – летки в боковых стенках на уровне лещади.
Газы отходят через шатер из шамотного кирпича, укрепленный металлическим каркасом и перекрывающий печь над колошниковой площадкой. В боковых стенках его сделаны окна для загрузки, закрываемые шарнирно подвешенными дверцами. К своду шатра подходят железные газоотводные трубы, футерованные огнеупорным кирпичом, по ним газы поступают в пылевую камеру.
Шихта всегда содержит некоторое количество мелких частиц; кроме того, по мере плавления столб ее опускается, а куски при этом истираются и измельчаются. Поступающие снизу газы с большой скоростью пронизывают сыпь и уносят с собой мелкие ее частицы.
Вынос пыли достигает 5 % от массы шихты. Она частично оседает в газоходах и осадительной камере, а более мелкая улавливается электрофильтрами. По составу пыль близка к руде, ее перерабатывают в отражательных печах вместе с медными концентратами.
Извлечение меди в штейн при шахтной плавке 88–95 %. Такие сравнительно низкие цифры объясняются большим выходом шлака в 4–6 раз больше массы штейна. Суточный проплав шихты относят к 1 м2 сечения печи в области фурм, он колеблется в пределах 30–100 т/м2.
По расходу кокса (в % от массы шихты) различают пиритную 2–3 % и полупиритную >6 % плавки. Полупиритная плавка более производительна, чем пиритная, но кокс дорог и дефицитен. Если его добавляют в небольшом количестве (пиритная плавка), углерод сгорает в верхних частях сыпи и не доходит до области фурм. При большем расходе кокса на горение его затрачивается часть вдуваемого воздуха и десульфуризация снижается. Вместе с тем горение в области фурм создает более устойчивый тепловой режим и позволяет свободнее регулировать состав шлаков. При обогащении дутья кислородом и его подогреве с применением природного газа проплав шихты удается доводить до 150 т/м2.
Загрузка шихты и уборка продуктов плавки теперь повсюду механизированы. Задача ближайших лет – полная автоматизация управления работой печей, в частности регулирование давления и расхода дутья
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
