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

метру циклона 0,4 и с тангенциальной подачей в циклон пылеугольно­ го и жидкого топлива;

б) отстойной камеры площадью 3,5 м2, футерованной хромомагне­ зитовым кирпичом;

в) трубчатого рекуператора с поверхностью нагрева 76 м2, обеспе­ чивающего подогрев воздуха до 500°, снабженного дробевой очисткой;

г) газовых охладителей и рукавных фильтров.

Таким образом, схема циклонной установки ВНИИЦветмета в основном повторяет стенд, но отличается большими масштабами и со­ ответственно производительностью (1000 кг/час и более).

Сооружение установки на опытном заводе позволило перераба­ тывать крупные партии различных материалов, исчисляемых сотня­ ми тонн и, самое важное, сводить материальный баланс, основанный на длительной работе агрегата. Перерабатывались различные материа­ лы: цинковые кеки, балхашские медные шихты, джезказганские мед­ ные и медно-свинцовые и иртышские медно-цинковые концентраты и др. [7—9]. В результате работ, проведенных по усовершенствованию установки, отстойная камера была заменена электропечью. Это исклю­ чило необходимость обогрева газами ванны с расплавом и представило возможность производить в электропечи обеднение шлаков. Электро­ обогрев отстойника осуществлялся графитовыми электродами диамет­ ром 250 мм от однофазного трансформатора типа ЭПМ мощностью 175 ква, напряжением 100 в. При такой схеме газы, выходящие из циклона, направляются в теплоиспользующие и пылеулавливающие установки. На установке проводились плавки балхашских медных шихт на воздушном дутье, дутье, обогащенном до 30% кислородом, и на техническом кислороде [7, 8]. При этом изменялась конструкция циклонной камеры (главным образом уменьшались основные разме­ ры). Плавка на техническом кислороде протекала автогенно, шихта эжектировалась кислородом, поступающим тангенциально в цик­ лон. В случае переработки полиметаллических концентратов с полу­ чением металлического цинка камера разделения отделяется от элек­ тропечи водоохлаждаемой перегородкой, погруженной в расплав. Это дает возможность поддерживать в газовом пространстве электропечи высокую концентрацию окиси углерода, исключающую окисление па­ ров цинка и способствующую выделению металлического цинка в кон­ денсационной установке, компонуемой с электропечью.

Циклонная полупромышленная установка производительностью по сульфидной медной шихте 100 т/сутки. [10], сооруженная на Бал­ хашском горно-металлургическом комбинате, представлена на рисун­

ке 120.

Циклонная камера (3), собранная из трех кессонированных обе­ чаек, охлаждаемых водой, изнутри оребрена стальными пластинами

267

(40X8 ли), армирующими хромитовую обмазку. Выходная диафраг­ ма отлита из меди как одно целое с кольцом, примыкающим к своду отстойной камеры. Каркасом служат змеевики, навитые из медных труб (42X4 л и ), через которые подавалась вода.

Для стабилизации воспламенения и горения в верхней части цик­ лонной камеры воздух подводился тангенциально на 100 мм ниже

Рис. 120. Общий вид установки для циклонной плавки. 1 — цик­ лонная камера; 2 — тарельчатый питатель; 3, 4 — лотковый и ленточный питатели шихты; 5 — ленточный транспортер; 6 — от­ стойная камера; 7 — пылевая камера; 8 — рекуператор.

крышки. Воздух вводился с двух сторон через четыре шлицы, распре­ деленные по высоте. Впоследствии выяснилось, что оптимальные усло­ вия ввода воздуха — через две верхние шлицы с каждой стороны. Плавное регулирование скорости входящего воздуха осуществлялось клиновыми шиберами. Для подачи шихты в циклонную камеру перво­ начально использовался плотный шнек. Однако из-за частого попа­ дания в шихту металлических предметов (болты, гайки и др.) его при­ шлось заменить специально изготовленным герметизированным та­ рельчатым питателем с двусторонней выдачей материала. Кроме того, шнековые питатели оказались непригодными для работы на шихте влажностью более 3,0 %.

Установка снабжена трубчатым воздухонагревателем, выполнен­ ным по противоточной схеме [11], с поперечным омыванием труб га­ зами и продольным движением воздуха по трубам (51X4 мм, сталь

268

марки 15 ХМ). Очищался рекуператор дробью. Дробь подавалась на 20—30 мин через каждые 2-—3 час, что позволяло поддерживать по­ верхность нагрева чистой, а температуру подогрева воздуха на уровне расчетных значений 480—500°. Температура газов перед рекуперато­ ром — 650—670°, за ним — 360—380°. Наблюдения, проведенные за из­ носом труб, показали, что наибольшему износу подвергаются трубы, расположенные в двух верхних рядах, срок их службы составляет око­ ло 1000 час. Уменьшение износа было достигнуто за счет подачи в верхние ряды труб части холодного воздуха для уменьшения пласти­ ческой деформации их стенок.

Отстойная камера циклонной печи шириной 2,0 м, длиной 5,3 и 2,0 м первоначально была выложена изнутри хромомагнезитовым ша­ мотным и диатомовым кирпичом. Вследствие недопустимо быстрого износа футеровки расплавом стены отстойника на уровне расплава бы­ ли кессонированы, что обеспечивало длительную работу установки. В течение 3500 час циклонная камера проработала без ремонта не­ смотря на ее охлаждение промышленной, весьма минерализованной водой.

Работа двух опытно-промышленных циклонных камер диаметром 1.5 м, высотой 2,25 м, выполненных из шести вертикальных водо­ охлаждаемых кессонов, испытывалась также на плавке балхашских медных шихт. Циклоны размещали на своде отражательной печи за­ вода. При этом полагалось, что установка таких циклонов обеспечит предусмотренное производственной программой увеличение произво­ дительности медеплавильного цеха на 300—350 т/сутки шихты. Однакс из-за большого износа динасового свода и боковых стен в районе размещения циклонов испытания были кратковременными. Для по­ догрева воздуха, подаваемого в циклоны, за отражательной печью мон­ тировались два воздушных подогревателя (Н= 550 м2) с дробевой очисткой, обеспечивающих подогрев воздуха до 400°. При устойчивой работе циклонов, отапливаемых угольной пылью, производительность по шихте каждого из них составляла 9—10 т/час. Совокупность про­ веденных практически в инвариантных условиях исследований на описанных выше циклонных камерах (диаметром 0,43; 0,65; 1,0 и 1.5 лг) позволили экспериментально выявить зависимость производи­ тельности циклона от его размеров.

На промышленной установке (рис. 121) размещена циклонная ка­ мера (.0= 1200, Я =1900 мм), отапливаемая природным газом, кото­ рый вместе с воздушным потоком подается в нее тангенциально с двух сторон через шлицы размером 120X180 мм. Получаемый расплав вместе с газами и содержащимися в них возгонками вытекает в фор- кзмеру-разделитель (7), свод и стены которой защищены водоохлаж­ даемыми 'змеевиками. На выходе из форкамеры установлен шлако­

269

улавливающий пучок (8). Из форкамеры через летку диаметром 600 мм расплав вытекает в водяной гранулятор (9). Гранулированный расплав скребковым транспортером (10) перегружается в шлаковый бункер (11), из которого систематически вывозится автомашинами. Дымовые газы с содержащимися в них возгонками при температуре порядка 1300° из разделителя поступают далее в экранированную шахту кот-

= 40 атм, температура 450°). Затем газы проходят через трубчатый рекуператор (15), нагревая воздух, подаваемый в циклон, до 450—500°. За водяным экономайзером (16) размещен воздушный подогреватель (17), нагревающий воздух до 200—250°, направляемый в шаровую мельницу, размалывающую перерабатываемое сырье. Газы проходят через пылеулавливающую систему (на схеме не показана) и с по-

270

мощью дымососа (18) удаляются в дымовую трубу. Производитель­ ность этого агрегата при переработке гранулированных оловосодержа­ щих шлаков составляла 6,6—8,5 т/час [12].

ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИКЛОННЫХ ПЛАВИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Результаты теоретических и экспериментальных исследований по циклонной переработке различного сырья, накопленные многими институтами (КазНИИЭ, МЭИ, ИМиО АН КазССР, ВНИИЦветмет и др.), позволяют сделать предварительные обобщения и разработать рекомендации для определения геометрических параметров циклон­ ной камеры, составления теплового баланса агрегата и выбора режи­ ма его работы при переработке некоторых материалов.

Ц и к л о н н а я к а м е р а и ее к о м п о н о в к а с о т с т о й н и ­ ком. Всесторонние исследования работы технологических циклон­ ных камер дают основание утверждать, что плавильные камеры долж­ ны располагаться вертикально и снабжаться плоской диафрагмой. Это способствует более равномерному распределению расплава по об­ разующей циклона и обеспечивает беспрепятственное его удаление.

Плавильные циклоны могут работать только на гарниссажной футеровке, так как срок службы обычных огнеупоров ограничивается сутками. Состав обмазки для гарниссажной футеровки должен выби­ раться в соответствии с химическим составом перерабатываемого сырья. Для нанесения обмазки внутренняя поверхность циклонной камеры покрывается шипами. Высота привариваемых шипов, их диа­ метр и расположение (шаг) выбираются в соответствии с рекоменда­ циями Всесоюзного теплотехнического института [13].

Особое внимание должно уделяться надежному охлаждению пла­ вильных циклонов. Последние, как правило, рекомендуется выпол­ нять трубчатыми, с плотной навивкой одноходовых ошипованных

змеевиков.

В некоторых случаях циклонные камеры можно выполнять из обечаек, с ошиповкой внутренних стенок.

Использование проточной системы охлаждения камер связано с большим расходом воды, так как по условиям возможного образо­ вания накипи температура воды, выходящей из циклона, не должна

превышать 50°.

Наиболее целесообразно включение циклонной камеры в общий циркуляционный контур котла, если плавильный агрегат компонует­ ся по энерготехнологической схеме с парогенератором. Такой вариант является оптимальным, так как при этом существенно повышается

271