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

шихта заваливала электроды на высоту до 1000 мм над уровнем ванны. Расположение откосов шихты при загрузке «на электрод» показано на рис. 76, а расположение загрузочных воронок— на рис. 34.

Опираясь на электроды, откосы шихты приобретают устойчи­ вость, что обеспечивает безопасные условия работы. Из-за ликви­ дации открытого участка ванны вокруг электрода прекращается выбивание факела раскаленных газов через кольцевой зазор между электродом и сводом. В результате уменьшаются потери тепла с га­

ветствует трех-четырехкратному от глубины погружения элек­ трода.

При повышении указанного уровня завалки увеличивается погру­ жение электродов в расплав. Это объясняется тем, что непосредственно в околоэлектродной зоне возрастает количество неэлектропроводной шихты и уменьшается перегрев шлака. В результате увеличения электросопротивления шлака уменьшается величина силы тока, а автоматический регулятор мощности печи «срабатывает» на погру­ жение электрода. Работа электропечи с глубоко погруженными в рас­ плав электродами сопровождается снижением мощности, выделяемой в контакте электрод-—шлак, перегревом жидких продуктов плавки, увеличением расхода электродов. В настоящее время загрузку «на электрод» применяют только при плавке агломерата, так как при пе­ реработке кусковой руды объемной массой 1,8—2,5 т/м3 эта система загрузки вызывает поломку и обрыв электродов.

142

Способы загрузки шихты в печь

В зависимости от качества шихты загрузку печи производят либо без разрыва столба шихты в загрузочной течке, либо с разрывом. Термически подготовленная шихта (агломерат, окатыши) загружается в печь без разрыва столба шихты в течке между бункером и откосом, неподготовленная шихта (влажная руда, неокускованный концен­ трат) загружается с разрывом, который осуществляют шибером (ме­ ханическим или пневматическим).

Так, на Норильском комбинате агломерат загружается в печь без разрыва столба шихты в течке. При такой загрузке по мере плавле­ ния шихты и оседания откоса происходит саморегулирование подачи шихты в печь, в связи с чем откосы имеют постоянную высоту.

Попытка внедрения аналогичного способа на печах комбината «Печенганикель», имеющих центральную систему загрузки, не увен­ чалась успехом, так как при плавке термически неподготовленной шихты концы загрузочных течек часто забивались и шихта не посту­ пала в печь. Приходилось отключать печь для пробивки течек. Кроме того, имело место и другое неприятное явление. При обрушении или падении откоса все содержимое бункера (5—7 т) над загрузочной течкой самопроизвольно загружалось в печь; при этом образовы­ вался большой откос, который обламывал рабочий конец электрода. При повышенном содержании влаги в шихте погружение такого ко­ личества материала в расплав приводило к взрывам, разрушаю­ щим свод печи. Для нормализации работы печей пришлось поставить' на загрузочных течках пневматические шиберы и перейти на загрузку с разрывом столба шихты в течке.

Обязанности загрузчиков шихты

При постоянных параметрах электроплавки (мощность печи, состав шихты) показатели проплава зависят не только от системы загрузки, но и от качества работы загрузчиков. Чтобы правильно загружать шихту в печь, загрузчик должен хорошо представлять себе те физико-химические процессы, которые .протекают в печи. Основное условие получения высокого проплава — равномерная и своевременная загрузка шихты в печь. Загрузчик обязан постоянно следить за состоянием и высотой откоса шихты, уровнем ванны и влажностью загружаемого сырья в соответствии с экспресс-анализом. При оплавлении откосов и снижения их высоты он должен загрузить в печь новую порцию шихты и довести высоту откосов до первона­ чального уровня. Обычно при подаче шихты скребковыми транспор­ терами загрузочные течки по обеим сторонам печи загружаются последовательно, начиная от шлакового торца печи к штейновому. При необходимости загрузки шихты в какую-нибудь определенную течку загрузчик обязан перекрыть шиберы на всех предыдущих

Если загрузчик обнаружит зависшие на шлаковой корке (на­ стыли) откосы, он должен немедленно сообщить об этом старшему

143

§ 27. Заливка в руднотермическую печь жидкого конвертерного шлака

В руднотермических электропечах почти всегда перерабатывают то или иное количество конвертерных шлаков — оборотный продукт производства (табл. 8) — хотя это нежелательно из-за увеличения потерь металлов в шлаках электроплавки.

Конвертерный шлак представляет собой сложный расплав, в ко­ тором содержится 22—26% S i02, 70—75% окислов железа (закиси и магнетита), 0,6— 1,5% Ni, 0,5— 1,5% Cu, 0,15—0,4% Со, до 4% S, до 5% других компонентов (Â120 3, MgO, CaO).

Конвертерные шлаки вводят в шихту рудной электроплавки для извлечения из них ценных металлов и в качестве железосодержащего флюса.

Особенно важное значение имеет подшихтовка конвертерного шлака при плавке необожженных сульфидных материалов, в которых не содержатся окислы железа, необходимые для получения шлака, или при плавке сырья с большим содержанием кремнезема и окиси магния. Так, при электроплавке сульфидной руды, содержащей 2,5% Ni, 14% S, 30% S i02, 12% MgO, без добавки конвертерных шлаков получаются отвальные шлаки с 53,5% S i02 и 21,5% MgO. С такими шлаками работать нельзя, так как они обладают очень низкой электропроводностью, высокой температурой плавления и значительной вязкостью. Добавка 30% конвертерного шлака от массы рудного сырья снижает содержание кремнекислоты в отвальном шлаке до 43%, окиси магния — до 14% и обеспечивает необходимые электропроводность, температуру плавления и вязкость электро­ печиых шлаков.

Как правило, конвертерный шлак заливают в электропечи в жид­ ком виде, доставляя его к электропечам мостовыми кранами в ков­ шах емкостью 10—20 т. Шлак сливают в чугунный желоб (ложку), конец которого вставлен в отверстие торцовой стенки печи (со сто­ роны штейновых шпуров). Конвертерный шлак заливают в печь пе­ риодически, по мере его поступления из конвертерного передела или электропечей обеднения. За один прием в печь заливают от од­ ного до четырех ковшей шлака.

В электропечи конвертерный шлак в результате активного конвек­ ционного движения расплава хорошо перемешивается с печным шла­ ком. При этом магнетит и другие ферриты, а также различные окислы металлов конвертерного шлака могут восстанавливаться сульфидами шихты, а окислы железа из конвертерного шлака — связываться с кремнекислотой флюсов или первичного электропечного шлака по следующей реакции:

3Fe30 4 -J- FeS + 5SiOa = 5 (2FeO-SiOa) -f-S02.

За счет этих процессов и смешения со шлаком внутри электропечи изменяется химический состав электропечного шлака, повышается содержание в нем окислов железа, снижается содержание кремне­ кислоты.

Улучшение физико-химических свойств полученного шлака, его перегрев, наличие отстойной зоны в электропечи создают условия для выделения содержащихся в конвертерном шлаке цветных метал­ лов и получения бедных отвальных шлаков электроплавки. В ре­ зультате переработки в рудных электропечах жидких конвертер­ ных шлаков извлечение никеля и меди из них в штейнах достигает 90%, кобальта 60%.

Неодинаковое извлечение меди, никеля и кобальта из конвертер­ ных шлаков в штейн, рудной плавки объясняется в основном формой нахождения этих металлов в шлаке: меди и никеля в сульфидной форме, кобальта — в виде окислов и силикатов. При переработке конвертерных шлаков содержащиеся в нем сульфиды металлов пере­ ходят в штейн, а окислы и силикаты — в шлак. Низкое извлечение кобальта в штейн — существенный недостаток переработки жидких конвертерных шлаков в электропечах рудной плавки. К числу дру­ гих недостатков совместной плавки рудного сырья и конвертерных шлаков относятся: увеличение потерь ценных металлов с отвальными шлаками, снижение проплава рудного сырья, значительное настылеобразованне на подине печи вблизи торцовой стенки, в которой рас­ положены штейновые шпуры, изменение электропроводности шлака из-за изменения его состава.

Потери металлов с отвальными шлаками растут пропорционально количеству заливаемых в печь конвертерных шлаков, так как повы­ шается содержание металлов (особенно кобальта) в отвальных шлаках и увеличивается их выход (см. § 30). Снижение проплава рудного сырья при его совместной плавке с жидким конвертерным шлаком вызывается тем, что часть мощности печи расходуется на перегрев конвертерного шлака, который заливается в печь при 1150—1200° С, а в процессе доработки до отвального шлака разогревается до тем­ пературы 1350— 1450° С. Расчеты показывают, что на переработку 1 т жидкого конвертерного шлака в руднотермической печи необ­ ходимо —150 кВт-ч электроэнергии.

Образование настыли в печи при переработке конвертерного шлака можно объяснить следующим образом. При заливке в печь подряд нескольких ковшей конвертерного шлака (30—50 т) участок шлаковой ванны между крайним электродом и торцовой стенкой охлаждается, так как температура заливаемого в печь конвертер­ ного шлака на 200—250° С ниже температуры электропечного шлака. Снижение температуры шлакового расплава способствует созданию условий для выделения из электропечного шлака магнетита и дру­ гих тугоплавких ферритов, а также хромита Сг20 3 (последний по­ ступает в электропечь вместе с конвертерным шлаком при перера­ ботке в конвертере в качестве «холодных» присадок хромоникелевых сталей и растворении огнеупорной футеровки конвертера). Осаждаясь на подине печи, эти соединения образуют настыль.

Подовая настыль в области штейновых шпуров может быть зна­ чительной. Так, на электропечах комбината «Печенганикель», пе­ рерабатывающих до 30% конвертерных шлаков от массы твердой шихты, подовая настыль в области штейновых шпуров достигает

146