SU1705380A1 - Электропечь дл обеднени шлаков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цветной металлургии, а именнр к обработке промпродуктов производства вторичного свинца. Цель изобретени  - снижение потерь металла со шлаком и интенсификаци  процесса его обеднени . Электропечь содержит глубокую ванну дл  шлака, погружные электроды, фур-; му подачи газа дл  барботажа, загрузочные отверсти  и летки дл  выпуска шлака, штейна и металла. Новым в электропечи  вл етс  перегородка, раздел юща  ванну на два неравных канала . При этом соотношение площадей проходных сечений каналов находитс  в пределах 1 :(- 0), нижн   кромка перегородки расположена на рассто нии от пода печи 1-2 ширины меньшего канала, высота перегородки составл ет 0,-0,6 высоты ванны, а бокова  фурма подачи газа дл  барботажа установлена в стене полости меньшего канала и расположена выше нижней кромки перегородки на 1-1,5 ширины мень- июго канала. 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к области металлургии цветных металлов, в частности к переработке промпродуктов производства вторичного свинца.

В случае шахтной плавки вторичного свинца с применением неразубожен- ной шихты образуютс  шлак с содержанием в нем свинца до 10% и штейн с соотношением медь-свинец в пределах 1:(1-2). Такие продукты не могут сиитатьс  отвальными или же кондиционными дл  последующего передела и требуют дополнительных операций, направленных на обеднение данных продуктов по свинцу.

Обеднение шлаков достигаетс  восстановлением окисленного свинца и

осаждением металлического свинца из шлаковой в металлическую фазу. Восстановление осуществл етс  путем наведени  на поверхности расплава сло  твердого восстановител  либо продувкой шлакового расплава восстановительным газом;, осаждение - отстаиванием расплава либо его промывкой т желой извлекающей фазой.

Дл  проведени  операций обеднени  шлака примен ютс  специально разработанные плавильные агрегаты, позвол ющие проводить операции либо в периодическом либо в непрерывном режимах и исключающие протекание обратного процесса насыщени  шлака цветными металлами.

ел

СО 00

Известна электрическа  печь дл  извлечени  цветных металлов из шлака и других побочных продуктов металлур гического производства, оснащенна  погруженными электродами и фурмами дл  подачи перемешивающего неокислительного газа. Печь представл ет собой длинный узкий теплоизолированный резервуар со сводом, стенами и поди-ной , имеющий с одного конца отверстие дл  загрузки шлака, а с другого конца - летки дл  слива обедненного и извлеченного металла.

Процесс обеднени  в известном устройстве протекает следующим образом . Поступающий через загрузочное отверстие шлак под действием протекающего через расплав между электрода - ми тока разогреваетс  и расплавл етс  под слоем твердого восстановител , что обеспечивает восстановление окисленного металла. Дл  интенсификации процесса восстановлени  и осаждени  расплав продувают неокислительным газом через фурмы. Обработку шлакового расплава провод т в присутствии жидкого металла, в слой которого заглублены сопла фурм.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  эффективность его применени  дл  обеднени  шлаков шахтной плавки вторичного сырь , св занна  в первую очередь с тем, что свинец имеет высокую упругость паров при температурах переработки. Поэтому при менение свинца в качестве т желой извлекающей фазы ведет его к извлечению под действием барботажа на поверхность ванны и, как следствие, повышенные потери свинца. Кроме того, конфигураци  ванны печи не обеспечивает достаточный эффект барботажа из- за затрудненности перемешивани  объе ма расплава.

Наиболее близкой по технологичес кой сущности и достигаемым розульта там к предложенной  вл етс  печь дл  превращени  руд т желых цветных металлов, котора  представл ет глубокую кессонированную шахту, содержащую подину, свод и стены, в своде которой имеетс  загрузочное отверстие, в кес- сонированном по се установлены боковые фурмы. По высоте печи расположены летки дл  слива шлака, штейна и металла.

Переработка руд в известном устройстве- производитс  следующим оо-

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

разом. Поступающий через загрузочное устройство материал попадает в объем расплава и под действием теплоты от протекани  автогенной реакции расплавл етс . Боковые фурмы выполн ют двойную Функцию, св занную не только с подачей в расплав окислител , но и с проведением барботажа расплавленной ванны. При таком барботаже ванна раздел етс  на верхнюю шлаковую зону, среднюю штейновую зону и т желую металлическую зону. По заключении операции барботажа ванна отстаиваетс  и кажда , фаза сливаетс  через свою летку, расположенную в нижней части соответствующего сло .

Недостатком технологического решени   вл етс  длительность процесса вследствие неорганизованного барботажа ванны расплава и, как следствие, недостаточно эффективного обеднени  шлака в данном агрегате.

Целью изобретени   вл етс  снижение потерь металла со шлаком и интенсификаци  процесса обеднени  шлаков .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что электропечь дл  обеднени  шлаков, содержаща  подину, свод и стены, образующие глубокую ванну, погружные электроды и фурмы подачи газа дл  барботажа и летки дл  с лива шлака, штейна и металла, дополнитель но содержит перегородку, раздел ющую ванну печи на два неравных канала. Причем перегородка расположена таким образом, что соотношение площадей проходного сечени  каналов находитс  в пределах 1:(-10), нижн   кромка перегородки расположена на рассто нии от пода печи (1, ширины меньшего канала, а высота перегородки составл ет (0,-0,6) высоты ванны . Бокова  фурма подачи газа установлена на стенке полости меньшего канала выше нижней кромки перегородки на (1-1,5) ширины меньшего канала.

Обеднение шлаков шахтной свинцовой плавки по т желым цветным металлам , в частности по свинцу, наиболее эффективно в случае использовани  глубокой ванны при промывке шлакового расплава т желой извлекающей фазой . Применение в качестве извлекающей фазы расплавленного свинца ве дет к существенной возгонке последнего и, следовательно., к осуществле нию дополнительных меропри тий по

газоочистке и меньшему и л г ле че н ню свинца в данную фазу. Напрело. лучший эффект достигаетс  при использовании в качестве извлекающей Фазы штейнового расплава, упругость паров составл ющих которого ниже,уем упругость пара чистого свинца. R том случае , когда организуетс  направленный поток извлекающей фазы через расплавленный шлак сверху вниз, скорость и степень извлечени  свинца из шлака значительно повышаетс . Такого эффекта можно добитьс  использованием в предлагаемом устройстве перегородки, раздел ющей ванну на два неравных канала. Бокова  фурма, введенна  в полость меньшего канала выше нижней кромки перегородки, позвол ет организовать по принципу газлифта транспортирование т желой извлекающей фазы снизу вверх по малому каналу и ее отекание сверху вниз по большому каналу , заполненному шлаковым расплавом. Такой способ промывки шлакового расплава позвол ет значительно интенсифицировать процесс обеднени  шлаков шахтной свинцовой плавки вторичного сырь .

Разделение ванны печи на большой и меньший каналы св зано с необходимостью формировани  подъемного кана- ла газлифта, роль которого выполн ет в данном случае меньший канал. Соотношение меньшего канала и большего менее 1: ведет к тому, что сечение меньшего канала становитс  настолько большим, что дл  обеспечени  транспортировки т желой извлекающей фазы через канал газлифта и предотвращени  попадани  в этот канал шлакового расплава необходимо довольно значительное количество т желой извлекающей фазы, которое существенно превышает количество шлакового расплава и делает операцию обеднени  шлаков неэффективной . Соотношение меньшего и большего каналов более 1:10 также ведет к снижению эффективности процесса , св занного в данном случае с уменьшением пропускной способности по т желой извлекающей фазе менылего канала печи.

Расположение нижней кромки перегородки разделени  ванны определ етс  расположением слоев шлака, штейна и металла по высоте ванны -VIM. При высоте перегородки под ппдом печи менее 1 ,75 ширины меньшего ка

5

0

5

0

5

0

5

0

5

нала вместо штейнопого расплава в качестве т желой извлекающей фазы начинает транспортироватьс  по мен шему каналу металлический расплав. Дл  предотвращени  данного эффекта следует значительно уменьшить объем металла и тем самым приостановить процесс обеднени  шлаков. В случае же расположени  нижней перегородки под подом печи выше k ширины меньшего канала возможен прорыв шлакового расплава в полость меньшего канала , что ведет к уменьшению количества транспортируемой т желой извлека ещеи фазы, а, следовательно, к чрезмерному повышению объема штейна в ванне печи, что уменьшает проплав шлака в операции. I

Высота перегородки варьируетс  в пределах (0,-0,6) высоты ванны печи с тем, чтобы обеспечить направленный переток извлекающей фазы вверх по меньшему каналу и вниз через слой расплавленного шлака. Высоту перегородки менее f от высоты ванны печи ведет к тому, что верхние слои шлакового расплава не промываютс  извлекающей фазой и, следовательно, менее интенсивный массообмен замедл ет скорость процесса. Высота перегородки более 0,6 от высоты ванны печи существенно повышает уровень верхней кромки перегородки, что ведет к значительному брызгоуносу расплавленных материалов, их окислению и как следствие снижению эффективности переработки шлака.

Расположение боков эй фурмы подачи газа дл  барботажа определ етс  ее функциональным назначением, св занным в первую очередь с транспортировкой расплава по меньшему каналу. Если бокова  фурма расположена над нижней кромкой перегородки менее 1 ширины меньшего канала возможно прос- какивание транспортировочного газа из меньшего в большой каналы. В случае же расположени  боковой фурмы над нижней кромкой перегородки выше 1,5 ширины меньшего канала значительно снижаетс  высота подъемного газлифта , которым в данном случае  вл етс  меньший канал печи. Снижение высоты подъемного канала газлифта влечет за собой избыточный расход транспортировочного газа дл  перекачки единицы т желой извлекающей фазы.

Сопоставительный анализ показывает , что предлагаемое устройство отличаетс  от известного тем, что в конструкцию дополнительно введена перегородка разделени  ванны на дн  неравных канала, причем бокова  фурма проведена в полость меньшего канала. Разделение ванны на два неравных качала позвол ет организовать направленный поток т желой извлекающей фазы через шлаковый расп лов сверху вниз,тем самым способству  ускорению процесса и повышению степени извлечени  металла из шлаков .

На чертеже представлен общий вид предлагаемой электропечи дл  обеднени  шлаков.

Электропечь дл  обеднени  шлаков состоит из глубокой ванны 1 , образованной из подины, свода и стен пог- ружных электродов 2, фурмы подачи газа дл  барботажа 3, загрузочного отверсти  4, леток дл  слива шлака 5, штейна 6, металла 7, перегородки разделени  ванны 8.

Глубока  ванна представл ет собой шахту из подины 9 °и стен 10, перекрытую сводом 11, в котором расположены погружные электроды 2 и загрузочное отверстие Д. Погружные: электроды 2 устанавливаютс  с возможность вертикального перемещени .

Перегородка разделени  ванны 8 размещаетс  таким образом, чтобы образовались большой Г и меньший Д каналы, соотношение площадей которых находилось в пределах (Д-10):1. По высоте перегородка находитс  над подом (1 , ширины меньшего канала л.

Высота перегородки разделени  ванны 8 составл ет (0,-0,6) глуби ны ванны 1 , заполненной расплавом от пода до уровн  Е, обеспечивающем нормальный рабочий ход печи. В корпусе печи со стороны меньшего канала расположена фурма подачи газа дл  барботажа 3- Причем последн   расположена выше нижней кромки перегородки разделени  ванны В на (1-1,5) ширины меньшего канала.

Заполнение ванны электропечи металлом А, штейном Б и шлаком В осуществл ют таким образом, чтобы первоначальный слой металла А составл л от до половины высоты от пода до нижней кромки перегородки разделени 

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ванны 8. Верхний слой штейна Б находитс  на уровне (0,25-0,5) высоты перегородки 8 от ее нижней кромки. Верхний же слой шлака В находитс  на уровне Е. В нижней части каждого сло  наход тс  летки дл  слива металла 7, штейна 6 и шлака 5.

Работает электропечь дл  обеднени  шлаков следующим образом. В разогретую печь, содержащую исходные количества металла и штейна, через загружное отверстие U заливаетс  расплавленный шлак, подлежащий обработке . По достижении расплавленным шлаком уровн  Е в расплав погружают- с  электроды 2, на которые подаетс  напр жение. По достижении расплавом шлака заданной температуры на форму 3 подаетс  избыточное давление газа, обеспечивающее переток штей- нового расплава В по меньшему каналу Д с требуемым расходом. Поднимающа с  т жела  извлекающа  фаза переливаетс  через верхнюю кромку перегородки 8 и попадает в объем шлакового расплава В. Опуска сь через шлак В, т жела  извлекающа  фаза захватывает наход щийс  во взвешенном состо нии металлический свинец и доставл ет его в зону Б, где т жела  извлекающа  фа- фаза отстаиваетс , металл переходит в зону А, заполненную металлом, и ,штейн вновь попадает в полость меньшего канала Л, поднимаетс  вверх, и процесс продолжаетс . После требуемого промежутка времени процесса подача газа через фурму 3 прекращаетс , расплав отстаиваетс , и продукты сливаютс  каждый через свою летку, на4 чина  с более мелкого шлакового расплава, далее штейн и только затем металл.

Дл  экспериментального опробовани  предложенного технического решени  изготовлена электропечь емкостью большого канала по шлаку 500 кг и высотой шахты 1ПОО мм. Полость меньшего канала оформл етс  в футеровке печи. Причем ширина меньшего канала прин та посто нной и равной 100 мм. Соотношение большого и меньшего каналов измен етс  за счет изменени  длины сечени  меньшего канала. Перегородка выполн лась толщиной четверть кирпича из того же шамотного кирпича, что и стены печи. Предусмотрена возможность установки боковой фурмы на трех уровн л. В разгоретую печь

ч

содержащую исходное количество расплавленного штейна, содержащего 8% м ди и 25% свинца, заливают расплавленный шлак до уровн  ванны печи в 10ПО мм.над подом. В расплав опускают электроды и разогревают до 1100°С. По достижении расплавом требуемой температуры начинают продувку расплава инертным газом (в данном случае аргоном) в течение 30 мин. Затем продувку прекращают и после 15-минутной выдержки берут пробу шлака. После чего продувку продолжают еще в течение 3 мин. После этого расплав отстаивают в течение 3 мин провод т раздельный слив шлака, штей на и металла и отбирают пробы на химический анализ.

Результаты опытов приведены в таблице.

Из таблицы следует, что предлагаемое устройство позвол ет интенсифицировать процесс обеднени  шлаков и повысить степень извлечени  свинца. Степень извлечени  свинца при обработке в течение 3U мин по сравнению с прототипом выше на 15,5-17% или же ускорение процесса достигаетс  Не менее чем в два раза.

Использование изобретени  позволит получить отвальный по свинцу шла

5380Ю

содержащий менее 1 Ј свинца при ускорении процесса обеднени  шлака не менее чем в два раза. Кроме этого, изобретение позволит проводить обеднение шлаков плавки медьсодержащих материалов.

формула изобретени 

Электропечь дл  обеднени  шлаков, содержаща  подину, свод и стены, образующие глубокую ванну с загрузочным отверстием, погрузочные электроды и фурмы подачи газа дл  барботзжа и летки дл  слива шлака штейна и металла , отличающа с  тем, что, с целью снижени  потерь металла со шлаком и интенсификации процесса его обеднени , печь снабжена перегородкой , раздел ющей ванну на два неравных канала, причем соотношение площадей проходного сечени  каналов находитс  в пределах ), нижн   кромка перегородки расположена на рассто нии от пода печи (1-2) ширины меньшего канала, высота перегородки составл ет (0,А-0,6) от высоты ванны, а бокова  фурма подачи газа дл  барботажа установлена на стенке полости меньшего канала выше нижней крышки перегородки (1-1,5) ширины меньшего канала.

+ + + + + + +

10

3,5

12,0

500

30 V/fl 52D 57 С 90

Продолжение таблицы

Claims (1)

1. формула изобретения

   Электропечь для обеднения шлаков, содержащая подину, свод и стены, образующие глубокую ванну с загрузочным отверстием, погрузочные электродай фурмы подачи газа для барботажа и летки для слива шлака штейна и металла, отличающаяся тем, что, с целью снижения потерь металла со шлаком и интенсификации процесса его обеднения, печь снабжена перегородкой, разделяющей ванну на два нерав, Из таблицы следует, что предлагаомое устройство позволяет интенсифицировать процесс обеднения шлаков и повысить степень извлечения свинца. Степень извлечения свинца при обработке в течение 38 мин по сравнению с прототипом выше на 15,5-17% или же ускорение процесса достигается Не менее чем в два раза.

   Использование изобретения позволит получить отвальный по свинцу шлак, I

   If Наличие Соотноше- Высота Распо- Располо- Коли- п/п пере го- ние мень-· пере го- ложение жение чество родки шего и родки пере го- фурмы исход- большого от вы- родки над ниж- ио го каналов соты над по- ней шлака, ванны дом кромкой кг печи печи перегородки

   ных канала, причем соотношение площадей проходного сечения каналов находится в пределах 1:(4-10), нижняя кромка перегородки расположена на расстоянии от пода печи (1-2) ширины меньшего канала, высота перегородки составляет (0,4-0,6) от высоты ванны, а боковая фурма подачи газа для барботажа установлена на стенке полости меньшего канала выше нижней крышки перегородки (1-1,5) ширины меньшего канала.

   про- ’ то-

   тип - - - - - 500 2 + 1:4 0,6 1,0 ¹,о 540 3 + 1:10 8,5 1,5 1 ,5 430 4 + 1:7 0,4 2,0 1,5 460 5 + 1 : 7 0,8 0,5 1,5 470 6' + 1 : 4 8,3 2,5 1,0 52D 7 + 1:3,5 0,5 1 ,5 .0,5 52 0 8 + 1:12,0 0,4 1,0 2,0 490

   1 7'15380

   Продолжение таблицы

   Ν’ n/n

   Содержание свинца в исходном шлаке, %

   Количество и сходного штейна, кг

   Обработ иа 30 мин Обработка 30 мин содержа- степень содержа- Г степень ние РЬ извне - ние РЬ извлече- в конеч- пен ия в конеч- ния РЬ, ном шла- ке , % Ph, % ном шла- ке , % %

   про- тотип 7,8 200 1,54 80,3 0,61 92,2 2 7,8 220 0,51 93,5 0,44 94,4 3 7,8 80 0,47 94,0 0,41 94,7 4 7,8 24С 0,56 92,8 0,43 94,5 5 7,8 190 1,42 91 ,8 0,54 93,1 6 7,8 320 1,71 78,1 0,59 92,4 7 7,8 300 1 ,26 83,8 0,52 93,3 8 7,8 12С 1 ,33 82,9 0,$4 93,1