Файл: Циклонная плавка. (Теоретические основы, технология и аппаратурное оформление).pdf

—низкая степень десульфуризации (для получения богатых по меди штейнов при высоком содержании серы в шихте необходим ее обжиг); вследствие невозможности регулирования состава продуктов плавки недостаточно используется теплотворная способность суль­ фидов;

—большой выход газов на тонну проплавляемого материала, ограниченная возможность использования их для сернокислотного

производства из-за крайне низкого содержания в них сернистого ангидрида.

Из практики работы заводов видно, что отражательная печь экономически выгодна при больших масштабах производства. На заводах малого масштаба, как показывают опыты некоторых зару­ бежных предприятий, более рентабельно применение других способов плавки.

Современное направление развития отражательной плавки для переработки медного сырья заключается не только в масштабе ее применения, но и в рациональном использовании этого агрегата для максимального и наиболее полного извлечения ценных элементов из исходного сырья. Поэтому внимание большинства заводов, применяю­ щих отражательную плавку, направлено главным образом на совер­ шенствование конструкции и технологии этого плавильного агрегата за счет применения подогретого воздуха и кислорода, а также за счет использования отходящих газов для сернокислотного производства.

Помимо указанных мероприятий, вполне возможны использова­ ние специальных приемов загрузки подсушенного концентрата с целью увеличения поверхности соприкосновения отдельных его ча­ стиц 'с окислительной газовой средой печи, работа печи на оптималь­ ном составе шлака, вывод конвертерных шлаков из процесса и при­ менение высоко калорийного топлива.

ЭЛЕКТРОПЛАВКА

Электротермический способ плавки различных материалов свя­ зан прежде всего с наличием энергетических ресурсов, дающих деЩевую электроэнергию, и является одним из новых металлургиче­ ских методов плавки руд и концентратов.

Преимущества применения электроэнергии взамен топлива ши­ роко известны [33—35]. Принципиальное отличие этого способа плавки заключается в высокой концентрации тепла на единицу пло­ щади плавильного агрегата и быстром достижении достаточно высо­ ких температур. Нагрев материала с поверхности шихты заменяется нагревом изнутри, так как перерабатываемый материал обычно уча­ ствует в процессе нагрева как тело электросопротивления.

9

В современных электротермических печах эффективность исполь­ зования тепла достаточно высокая (70—75%). Поток тепла в электро­ печи распространяется снизу вверх по схеме шлак — шихта — газы. Обычно электроды погружены на глубину шлакового слоя, благодаря чему температура штейна (металла) в электропечи на 50—100° выше по сравнению с температурой расплава в нижних слоях ванны отра­ жательной печи.

Преимущества электроплавки особенно заметны при переработ­ ке тугоплавкой шихты. Количество газов на 1 т шихты при этом в 10—12 раз меньше объема газов, покидающих отражательную печь. Злектроплавка, несмотря на высокий тепловой к. п. д., связана с большим расходом электроэнергии. Однако эту энергию можно полу­ чать при сжигании низкосортных углей, в то время как для отопления отражательной печи требуется высокосортное топливо.

В производстве тяжелых цветных металлов электротермический способ плавки нашел широкое применение в металлургии никеля [36]. В наиболее крупных масштабах электроплавка сульфидных никеле­ вых руд и концентратов ведется на советских заводах Заполярья и на заводе «Томпсон» в Канаде; особенно большие достижения в этой области имеет комбинат «Североникель». Высокие технологические показатели электроплавки объясняются не только освоением процес­ са, но и переводом электропечей на глубокую ванну, увеличением мощности трансформаторов, изменением соотношения толщины сло­ ев жидких шлака и штейна, изменением метода загрузки печи и со­ става шлака.

Глубина ванны в электропечах заводов СССР доведена до 2,5 м, а отношение между высотой слоев шлака и штейна увеличено до 2,4 : 1. Переход на глубокую ванну и измененный метод загрузки шихты с добавлением небольшого количества углерода заметно повы­ сил удельную производительность печи, которая увеличилась более чем в 2 раза, тогда как удельный расход электроэнергии уменьшился до 700 квт-ч/тшихты.

Первая промышленная электропечь с самоспекающимися элект­ родами, предназначенная для переработки медных концентратов, по­ строена в Сулительме (Норвегия). Печь мощностью 3000 ква успешно проработала около пяти лет, перерабатывая медные концентраты с содержанием 20—25% меди при расходе электроэнергии 584 квт-ч на 1 тшихты [37, 38]. На основе этого опыта в Финляндии построили большую печь диаметром 10 м и мощностью 9000 ква для плавки кон­ центратов, содержащих 20 % меди. При переработке в этой печи смеси обожженных и сырых концентратов содержание меди в штейне коле­ балось от 38 до 45%, а в отвальном шлаке — от 0,3 до 0,6% ; расход

Ю

электроэнергии составлял 475—500 квт-ч на 1 г твердой шихты, термический к. п. д. печи — 68,5 %.

Наиболее крупным предприятием, перерабатывающим медные концентраты электротермическим способом, является завод «Роншер» в Швеции [38, 39, 40]. Завод перерабатывает в основном мед­ ные мышьяксодержащие концентраты, которые обжигаются в много­ подовых печах для удаления основной части мышьяка и получения огарка с определенным содержанием серы для последующего полу­ чения штейна оптимального состава.

В Болгарской Народной республике на заводе в Пирдопе медный концентрат обжигается в печах кипящего слоя и подвергается плав­ ке в электропечи с площадью пода 30 м2. Проплав около 6 т/м2 ■сут­ ки, удельный расход электроэнергии 394 квт-ч/т. Содержание меди в штейне 36 %, в шлаке — 0,3—0,35 %.

По данным [41, 42], смесь сырых концентратов, огарка и цемент­ ной меди перерабатывается электротермическим способом на заводе «Джинджа» (Уганда), производительность которого по черновой меди около 10 тыс. тігод. На заводе «Коппер-Клиф» [43] в электропечах плавят богатый медный концентрат, получаемый после флотацион­ ного разделения медно-никелевого файнштейна.

Вопрос о целесообразности применения в нашей стране электро­ термического способа переработки медных концентратов обсуждался на страницах периодической печати [44—49], а сам способ детально проверялся в укрупненном и полупромышленном масштабах

[50—55].

Исследования показали, что с точки зрения достижения комп­ лексности использования сырья электроплавка медных концентратов является прогрессивным способом, в достаточной степени поддающим­ ся интенсификации и требующим сравнительно небольших затрат труда.

Сопоставлением способов плавки медных концентратов в отра­ жательных и электропечах установлено, что электроплавка обеспечи­ вает высокое извлечение содержащихся в медном концентрате сопут­

медных концентратов. Однако способ электроплавки для переработки сульфидных медных концентратов используется недостаточно полно, что, очевидно, обусловлено высокой стоимостью электроэнергии и не­ обходимостью предварительной подготовки шихтового материала. Можно полагать, что элѳктроллавка окажется целесообразной и в случае переработки тугоплавких шихт, так как их переработка в отражательных печах вызывает известные затруднения.

11

Пожалуй, единственным в мире предприятием, перерабатываю­ щим богатые свинцовые концентраты электротермическим способом, является завод «Роншер», выплавляющий свинца около 40 тыс. т/год [56]. Вследствие высокого содержания свинца в концентрате (75% РЬ) плавка в электропечи ведется реакционным способом без какойлибо специальной подготовки. Потребление электроэнергии при плав­ ке составляет 810 квт-ч/'т рафинированного свинца при общем извле­ чении его в металл около 98 %.

Основным достоинством способа является возможность его при­ менения для переработки богатых по свинцу концентратов, хотя обра­ зование большого количества оборотных материалов (около 60%), осложняет технологию и снижает удельный проплав.

Несмотря на ряд крупных исследовательских работ [57—60], собственно восстановительная плавка свинцового агломерата в элект­ ропечи в промышленном масштабе пока еще не применяется.

Электротермический способ извлечения свинца и сопутствующих ему металлов из сульфидных концентратов путем плавки их с содой был предложен К. В. Сушковым [61—63].

В области производства цинка электротермический процесс на­ чали применять в 30-х годах XX века [57—64].

Первое современное крупное предприятие для получения цинка электротермическим методом было построено фирмой «Сент-Джозеф Лед» в г. Джозефтаунасе (США). Применяют этот метод на заводах Комодоро-Ривадавия (Аргентина), Миккайчи (Япония).

По данным названных предприятий, электротермический способ позволяет получать достаточно чистый цинк и окись цинка прямым путем. Однако потребность в высокосортном сырье, необходимость тщательной подготовки шихты, большой расход дорогих огнеупоров, сложная схема разделки и сортировки отходов, а также значительное количество оборотов, зависящее от содержания цинка, остающегося

враймовке, ограничивают его использование.

Впоследние годы для получения цинка из сравнительно бедных железистых цинковых руд стали применять руднотермические элект­ ропечи (завод «Пальмертон», США) с жидкой шлаковой ванной [65]. В результате плавки цинксодержащего материала получают шлак, чугун и конденсированный жидкий цинк. Однако этот процесс имеет существенные недостатки, связанные с большим расходом электро­ энергии и размазыванием металлов между продуктами плавки: цинк загрязнен примесями, а железистый сплав, содержащий медь, явля­ ется некондиционным продуктом.

ВСоветском Союзе восстановительный электротермический про­

цесс применяют на Беловском цинковом заводе для переработки цинковистых концентратов [66], а также на Украине — для вторичных

12