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

Продолжая работу по дальнейшей интенсификации рудной элек­ троплавки на комбинате «Печенганикель», Г.. И. Таловиков, Ю. Л. Денисюк, А. П. Фомин предложили схему реконструкции печных транс­ форматоров, обеспечивающую увеличение мощности печей с 25 200 до 31 800 кВА за счет увеличения рабочего напряжения с 341,5 до 683 В и соответствующего снижения силы тока (см. табл. 15). В 1963 г. электропечи были переведены на новый электрический режим. Сравне­ ние показателей работы печей, имеющих одинаковые мощность (25 000 кВА) и состав шихты, но различное напряжение, показало (табл. 17), что повышение напряжения с 341,5 до 583 В увеличивает производительность печи на 5% и снижает удельный расход электро­ энергии на 4,1%.

Снижение удельного расхода электроэнергии объясняется тем, что при двойном увеличении напряжения и соответственном умень­ шении-силы тока потери в короткой сети были снижены в 2,9 раза; кроме того, увеличилась доля мощности, выделяемой в контакте электрод—шлак. Последнее обстоятельство обусловило уменьшение тепловыделений в нижней части шлаковой ванны и некоторый пере­ грев верхней части. В результате этого повысилась интенсивность процесса плавки.

С повышением напряжения заглубление электродов в расплав уменьшилось с 700—800 до 300—350 мм; по этой причине сократился расход электродной массы (примерно на 20%) и резко уменьшилось количество поломок рабочих концов электродов. Было установлено, что при содержании в шлаке кремнезема менее 40% заглубление элек­ тродов в шлаке становится меньше 150 мм и возникает открытая электрическая дуга. Работа печи в дуговом режиме сопровождается слепящим светом дуги и резким треском, что создает тяжелые усло­ вия труда на загрузочной площадке.

Были испытаны режимы работы печи на мощности 27 MBA и фазовом напряжении 622 и 658 В, подтвердившие преимущества плавки на повышенном напряжении. Вместе с тем выявилось серьез-

128

ное осложнение, связанное с уменьшением заглубления электродов

вшлаковую ванну: из-за охлаждения нижних слоев шлаковой ванны

иштейна увеличились настыли на подине в области штейнового

торца печи. В связи с этим режим плавки на напряжении 583 В был признан наиболее рациональным. Хорошие технико-экономичес­ кие показатели работы электропечей на повышенном напряжении позволили изготовить трансформаторы для новых электропечей комбината «Печенганикель» со ступенями рабочих напряжений до 743—800 В (табл. 15). Испытания режимов работы одной из печей на напряжении 760 и 684 В и мощности 33 MBA показали, что работа печи на напряжении 760 В характеризовалась малым заглублением электродов (150—200 мм) и требовала содержания кремнезема в шлаках не менее 42—43%; в противном случае возникает дуговой режим плавки. Напряжение 684 В обеспечивало более спокойный режим плавки, при этом по сравнению с плавкой на напряжении 492 В удельный расход электроэнергии уменьшился'на 3,3%, соот­ ветственно увеличилась производительность печи, зуглубление электродов уменьшилось с 800—1000 до 300—400 мм.

Большую работу по разработке электрического режима плавки агломерированного медно-никелевого концентрата провели нориль­ ские металлурги. В 1962 г. мощность трансформаторов одной из печей была увеличена с 32 до 45 MBA, а линейное напряжение с 348 до 552 В (см. табл. 15). Однако работать стабильно на мощности печи более 28 МВт не представилось возможным, так как сильно перегревалась штейновая ванна, что создавало угрозу аварии. Ис­ следования, выполненные Г. М. Шмелевым, показали, что для пре­ дотвращения перегрева штейновой ванны электрический режим должен обеспечить заглубление электрода примерно на 300 мм, что соответствует напряжению на участке электрод—подина 270 В. Г. М. Шмелев установил, что при напряжении на электроде 290— 470 В с уменьшением заглубления последнего до 180 мм между элек­ тродом и шлаком возникает мощная электрическая дуга. При напря­ жении на участке электрод—подина 450—290 В и заглублении элек­ трода более 250—300 мм дуговой разряд отсутствует. Эти данные были приняты за исходные при реконструкции трансформаторов ЭОЦНК 21000/35.

В 1967— 1968 гг. мощность печей НГМК, оснащенных тремя одно­ фазными трансформаторами, была увеличена с 33 до 45 МВт за счет повышения рабочего напряжения с 492 до 743 В. Высота общей ванны составила 2,8 м, в том числе высота штейна 0,9 м. Испытания пока­ зали, что с повышениеммощности печи прямо пропорционально увеличился удельный проплав шихты и снизился удельный расход электроэнергии. Так, при повышении мощности с 28 до 36 и 45 МВт удельный проплав соответственно увеличился с 8,6 до 12,4 и 16,85 т/(м2 - сутки) (т.е. на 49 и 96%), а удельный расход электроэнер­ гии снизился с 563 до 501 и 465 кВт-ч/т (т. е. на 11 и 17%). При ра­ боте печи на повышенной мощности и напряжении 743 В, обеспечиваю­ щем заглубление электродов 300 мм, перегрева продуктов плавки не происходило.

В 1970— 1971 гг. состав шихты электропечей Норильского ком­ бината существенно изменился. В плавку стало поступать сырье с повышенным содержанием сульфидов (26—28% серы и —41% железа и агломерат с содержанием 8—12% серы и 33—36% железа) вместо ранее поступавшего в плавку агломерата с содержанием 4—6% серы и 25—26% железа. Такое сырье обладает высокой элек­ тропроводностью, и плавка его при рабочем напряжении на фазе выше 600 В сопровождается возникновением электрической дуги непосредственно в шихте. По этой причине величина рабочего напря­ жения на электропечах НГМК была снижена до 500—600 В.

Приведенные примеры показывают, что выбор рационального электрического режима открывает широкие возможности улучшения технико-экономических показателей электроплавки. В табл. 18 приведены рациональные электрические режимы электроплавки на отечественных медно-никелевых заводах (применительно к характери­ стике печных трансформаторов).

§ 25. Глубина ванны шлака и штейна

Глубина шлаковой ванны оказывает существенное влияние на ре­ жим электроплавки. Она должна обеспечивать высокие технико­ экономические показатели плавки. До 1949 г. электропечи рудной плавки работали с глубиной общего расплава не более 1200 мм. При этом глубина штейновой ванны составляла 500—600 мм, шлаковой 600—700 мм. Такое соотношение шлакового и штейнового слоя небла­ гоприятно влияло на режим плавки, так как электропечи из-за частого «закорачивания» электродов (т. е. касания электродов поверх­ ности штейна) работали неспокойно. Малая высота шлаковой ванны не обеспечивала хорошего отстаивания штейна от шлака, поэтому в отвальном шлаке содержалось много никеля (0,2—0,25%). Продукты

130

плавки, особенно штейн, сильно перегревались (см. § 24), что затруд­ няло их выпуск.

В 1949 г. на комбинате «Печенганикель» под руководством И. И. Суровова был освоен режим электроплавки с глубокой ванной

1)возросла тепловая инерция печи, так как с ростом глубины ванны увеличилось количество тепла, аккумулированного ванной расплава (это уменьшило колебания температуры ванны при загрузке шихты и обеспечило более ровный ход печи);

2)электрический режим плавки стал более спокойным, так как

уменьшилась возможность «закорачивания» электродов штейном;

3)при большом объеме шлаковой ванны заливка в печь оборот­ ного конвертерного шлака незначительно изменяла состав шлака;

4)увеличение высоты шлакового слоя создало благоприятные условия для отстаивания и отделения штейна от шлака, что снизило потери металлов со шлаками;

5)улучшились условия выпуска штейна из печи, так как умень­ шился его перегрев (кроме того, снижение температуры штейновой ванны и нижних слоев шлака способствует улучшению использова­ ния тепла, а следовательно, повышает проплав).

Переход на работу с глубокой шлаковой ванной (2000 мм, штейн +

+шлак) создал предпосылки для увеличения мощности электропечей комбината «Печенганикель» с 12 до 21 МВт. Работа печи на глубокой ванне в сочетании с повышением мощности печных трансформаторов на 70% обеспечила увеличение производительности печи более чем на 100% и снижение удельного расхода электроэнергии на 15— 16% (при одинаковом составе шихты).

Ниже приведены данные Г. М. Шмелева, характеризующие по­ ложительное влияние увеличения шлаковой ванны на показатели плавки агломерата в электропечах Норильского комбината.

В настоящее время на всех комбинатах электроплавку медно-нике­ левых руд и концентратов ведут с глубокой шлаковой ванной (1500— 1800 мм). Заводские технологические инструкции по электроплавке