Файл: Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов.pdf

\

шлака, тем меньше потери в нем никеля и других металлов. Плот­ ность шлака зависит от его состава. Тяжелые окислы (Fe30,,, FeO) повышают плотность' шлака, легкие (Si02, CaO) — понижают. Плотность важнейших шлакообразующнх окислов шлака приве­ дена ниже:

Чем выше в шлаке содержание S i0 2, тем он легче. Чем больше в шлаке окислов железа, тем он тяжелее. Плотность расплавленных шлаков электроплавки сульфидных мед­

вышением содержания кремнезема в отвальных шлаках умень­ шается их электропроводность и увеличивается вязкость. Возра­ стание вязкости требует значительного перегрева шлака, а следова­ тельно, повышается расход' электроэнергии на плавление шихты. В то же время с увеличением содержания SіО2 в шлаке уменьшается его плотность, что способствует лучшему отделению штейна от шлака.

С повышением содержания кремнезема уменьшается раствори­ мость^ шлаке сульфидов никеля (Ni3Sa), меди (Cu3S) н кобальта (CoS).‘ Следовательно, для уменьшения потерь металлов целесооб­ разнее работать на кислых шлаках. Оптимальное содержание крем­ незема в отвальных шлаках рудной электроплавки сортавляет 42—

до 32%. С увеличением содержания FeO повышается электропровод­ ность; понижается температура плавления (железистые шлаки очень жидкотекучи); увеличивается плотность шлака, снижается поверх­ ностное натяжение на границе штейн—шлак, что ухудшает условия. разделения штейна и шлака и влечет за собой повышение потерь металлов. В условиях плавки железистой шихты, не позволяющей уменьшить без большого расхода флюсов содержание з.акиси железа в шлаках ниже 25%, оптимальное содержание ее в шлаках соста­

(

левых руд и концентратов. В небольших количествах (10— 14%) MgO положительно влияет на состав шлака, увеличивает электро­ проводность, уменьшает плотность, вязкость и температуру плавле­ ния. Но с увеличением содержания MgO выше 14% резко подни­ мается температура плавления шлака, увеличивается его вязкость и возрастает удельный расход электроэнергии. Оптимальное содер­ жание MgO в отвальном шлаке электроплавки составляет 10—12%.

О к и с ь к а л ь ц и я (СаО). Содержание СаО в шлаках незначи­ тельно — от 3 до 8%. Такое количество окиси кальция существенного влияния на свойства шлака не оказывает. С повышением содержа­ ния СаО до 18% в 2—3 раза увеличивается электропроводность шлака,

окиси алюминия. Ограйиченное количество. А120 3, как и СаО, зна­ чительного влияния на свойства шлака не оказывает.

Примерный состав отвальных шлаков рудной электроплавки приведен в табл. 11.

§ 12. Газы

При электроплавке сульфидных руд и концентратов, помимо штейна и шлака, образуются газы. Они состоят из азота (N2), кис­ лорода (0 2), сернистого газа (S02), углекислого газа (С02) и паров воды (Н20). Азот и кислород попадают в газы с воздухом, подса­ сываемым в печь и газоходную систему. Сернистый газ получается в результате реакций десульфуризации (гл. Ill, с. 56). Углекислый газ образуется при горении электродной массы и диссоциации кар­ бонатов шихты, пары воды — при испарении влаги шихты. Коли­ чество и -химический состав газов зависят от состава перерабатывае­ мого сырья и герметизации свода печи.

Теоретическое количество газов, выделяющихся при плавке 1 т рудной шихты, составляет ПО— 120 м3, при плавке агломерата 45 м3/т. Однако на практике через неплотности в своде в подсводовое пространство печи подсасывается холодный воздух, и печные газы разбавляются им. Поэтому количество печных газов возрастает до

69

1100— 1800 м3/т.шихты. Основное количество отходящих газов уда­ ляется из печи организованно, т. е. через газоходную систему. Часть же газа выделяется пз печи через неплотности в своде. В по­ следнем случае сернистый газ, отравляя атмосферу цеха, создает тяжелые условия труда. Для ликвидации загазованности рабочих мест следует иметь надежную систему газоудаления и герметичный свод печи. При прочих равных условиях концентрация S 0 2 в от­ ходящих газах зависит от величины десульфуризации, которая опре­

ванны. Так, при загрузке шихты откосами малой высоты (300—500 мм под уровнем ванны) или при сильном оплавлении откосов на по­ верхности ванны имеются незакрытые шихтой участки, служащие очагами интенсивного выделения тепла. В этих случаях температура отходящих газов поднимается до 500° С.

В тепловом балансе электроплавки (с. 196) доля тепла, уносимая отходящими газами, составляет 20—30%. Для уменьшения потерь тепла с отходящими газами необходимо загрузку печи вести таким образом, чтобы поверхность ванны была постоянно закрыта шихтой. Следует также максимально сократить объем подсасываемого в печь воздуха путем герметизации свода (уплотнение околоэлектродных отверстий) и поддержанием в подсводовом пространстве печи мини­ мального разрежения (примерно 1,0— 1,5 мм вод. ст.).

§ 13. Пыль

Вместе с отходящими газами из печи в виде пыли выносятся мелкие частицы руды и концентрата. Запыленность отходящих газов характеризуется количеством пыли в единице объема газа. Обычно запыленность выражается в граммах на кубический метр при нор­ мальных условиях (г/м3). Количество выносимой пыли зависит от гранулометрического состава шихты, качества ее подготовки, раз­ режения в газоходной системе, скорости отходящих газов условий загрузки и многих других факторов.

70

При электроплавке кусковой руды вынос пыли незначителен (0,3—0,5 г/м3). С введением в шихту неокускованного концентрата пылевынос увеличивается до 3 г/м3 (табл. 13). Наибольший пылевынос наблюдается в момент загрузки в печь шихтовых материалов и при взрывах — «хлопках», случающихся при плавке влажной шихты. Пылевынос при электроплавке составляет 0,05—0,4% от массы шихты. Поскольку из-за потерь металлов с пылью снижается

и безвозвратно теряется в атмосфере.

Мощные современные электропечи строят со специальными уст­ ройствами для принудительного осаждения тонкой пыли из отхо­ дящих газов. К таким устройствам относятся пылевые камеры и электрофильтры. Запыленность газов после электрофильтров со­ ставляет 0,02 г/м3, после пылевых камер 0,15 г/м3.

Г л а в а Г

Э Л Е К Т Р О П Е Ч И Д Л Я П Л А В К И М Е Д Н О -Н И К Е Л Е В Ы Х Р У Д

И К О Н Ц Е Н Т Р А Т О В

§ 14. Характеристика руднотермических электропечей

■Современные мощные руднотермические электропечи имеют пря­ моугольную форму; электроды в них расположены вдоль длинной оси. Эти печи закрытого типа с арочным сводом. На отечественных медно-никелевых заводах в настоящее время эксплуатируются трех- и шестиэлектродные печи, основные конструктивные и энергетиче­ ские характеристики которых приведены в табл. 14. .

71